DE102022111381A1

DE102022111381A1 - Fluidic element, fluidic system and method for operating a fluidic system

Info

Publication number: DE102022111381A1
Application number: DE102022111381.7A
Authority: DE
Inventors: Tim Polley; André Harmel; Gerald Vögele; Thomas Weisener
Original assignee: HNP Mikrosysteme GmbH
Current assignee: HNP Mikrosysteme GmbH
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2023-09-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluidisches Element umfassend einen Grundkörper mit zumindest einem ersten Kanal und zumindest einem zweiten Kanal zum Führen eines Fluids, wobei an einem Ende des ersten Kanals zumindest ein Auslass ausgebildet ist und an einem Ende des zweiten Kanals zumindest ein Einlass ausgebildet ist; und eine verformbare Membran, die mit dem Grundkörper verbunden ist und zumindest den Auslass des ersten Kanals und den Einlass des zweiten Kanals bedeckt, wobei die Membran von einem Aktor so in Richtung des Aktors verformbar ist, dass eine bewegbare Kavität zwischen dem Grundkörper und der Membran gebildet wird, um das Fluid vom Auslass des ersten Kanals zu dem Einlass des zweiten Kanals zu transportieren.The invention relates to a fluidic element comprising a base body with at least one first channel and at least one second channel for guiding a fluid, at least one outlet being formed at one end of the first channel and at least one inlet being formed at one end of the second channel; and a deformable membrane connected to the base body and covering at least the outlet of the first channel and the inlet of the second channel, the membrane being deformable by an actuator in the direction of the actuator such that a movable cavity is formed between the base body and the membrane is formed to transport the fluid from the outlet of the first channel to the inlet of the second channel.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein fluidisches Element. Weiterhin betrifft die Erfindung ein fluidisches System und ein Verfahren zum Betreiben eines fluidischen Systems.The invention relates to a fluidic element. The invention further relates to a fluidic system and a method for operating a fluidic system.

Technischer HintergrundTechnical background

Fluidische Elemente oder mikrofluidische Elemente, beispielsweise Lab-on-a-Chip (LoC) Elemente, werden zunehmend eingesetzt, um Proben zu transportieren, behandeln oder zu analysieren. Ein Anwendungsgebiet ist die Point-of-Care Diagnostik (PoC). Die fluidischen Elemente können eine Prozesseinheit umfassen, in der die Probe einem chemischen, physikalischen oder biologischen Prozess unterzogen wird. Die fluidischen Elemente oder mikrofluidischen Elemente können bei Insulinpumpen oder Infusionspumpen eingesetzt werden.Fluidic elements or microfluidic elements, such as Lab-on-a-Chip (LoC) elements, are increasingly being used to transport, treat or analyze samples. One area of application is point-of-care diagnostics (PoC). The fluidic elements can include a process unit in which the sample is subjected to a chemical, physical or biological process. The fluidic elements or microfluidic elements can be used in insulin pumps or infusion pumps.

In der Regel wird ein sehr geringes Fluidvolumen oder ein sehr geringer Förderstrom (Volumenstrom), ggf. gemeinsam mit der Probe und/oder einem Wirkstoff, durch das fluidische Element geleitet. Die genaue Dosierung von sehr geringen Fluidvolumen ist anspruchsvoll, jedoch beispielsweise für LoC Elemente wichtig. Ungenauigkeiten in dem Volumenstrom, der durch das fluidische Element geleitet wird, können beispielsweise Ungenauigkeiten bei der Verweilzeit einer Probe in dem LoC Element verursachen, wodurch eine Analyse negativ beeinflusst werden kann.As a rule, a very small volume of fluid or a very small flow rate (volume flow), possibly together with the sample and/or an active ingredient, is passed through the fluidic element. The exact dosage of very small fluid volumes is demanding, but important for LoC elements, for example. Inaccuracies in the volume flow that is passed through the fluidic element can, for example, cause inaccuracies in the residence time of a sample in the LoC element, which can negatively influence an analysis.

Die fluidischen Elemente können als Artikel zum einmaligen Gebrauch konzipiert sein, d.h. nach einmaliger Verwendung des fluidischen Elements kann das fluidische Element entsorgt werden. Die fluidischen Elemente können als Wegwerfartikel oder Disposable-Artikel ausgestaltet sein. Dazu werden die fluidischen Elemente in großen Stückzahlen kostengünstig hergestellt.The fluidic elements can be designed as single-use items, i.e. after using the fluidic element once, the fluidic element can be disposed of. The fluidic elements can be designed as disposable items or disposable items. For this purpose, the fluidic elements are manufactured cost-effectively in large quantities.

Die Transportvorrichtung, durch die ein Volumenstrom durch das fluidische Element bereitgestellt wird, ist erheblich kostenintensiver als das fluidische Element.The transport device, through which a volume flow is provided through the fluidic element, is considerably more cost-intensive than the fluidic element.

WO 2019 008 235 A1 zeigt eine mikrofluidische Vorrichtung, die mindestens ein Element aus magnetischem Formgedächtnismaterial (MSM) zur Handhabung eines Fluidstroms umfasst, wobei das MSM-Element durch ein Magnetfeld gesteuert wird. Die Vorrichtung umfasst elastisches Material zwischen dem gehandhabten Fluid und dem MSM-Element, und das Magnetfeld ist so angeordnet, dass es eine lokale Schrumpfung des MSM-Elements bewirkt, die zusammen mit dem elastischen Material einen Schrumpfungshohlraum an einer Stelle bildet, an der das Magnetfeld an das MSM-Element angelegt wird. Die mikrofluidische Vorrichtung kann mit einem Lab-on-a-Chip verbunden werden. WO 2019 008 235 A1 shows a microfluidic device comprising at least one magnetic shape memory material (MSM) element for handling a fluid flow, the MSM element being controlled by a magnetic field. The device includes elastic material between the fluid being handled and the MSM element, and the magnetic field is arranged to cause local shrinkage of the MSM element, which together with the elastic material forms a shrinkage cavity at a location where the magnetic field is created to the MSM element. The microfluidic device can be connected to a lab-on-a-chip.

Zusammenfassung der OffenbarungSummary of Revelation

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein fluidisches Element bereitzustellen, das für einen einmaligen Gebrauch einfach mit einer Transportvorrichtung verbunden werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein fluidisches Element bereitzustellen, das prozesssicher betrieben werden kann und kostengünstig herstellbar ist. Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein fluidisches Element bereitzustellen, durch das ein Volumenstrom mit relativ hoher Genauigkeit geleitet werden kann und bei dem ein Aktor nicht mit dem durch das fluidische Element geleitete Fluid in direkten Kontakt gerät. Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein fluidisches Element bereitzustellen, durch das ein Volumenstrom relativ konstant geleitet werden kann.An object of the invention is to provide a fluidic element that can be easily connected to a transport device for single use. A further object of the invention is to provide a fluidic element that can be operated reliably and can be produced inexpensively. A still further object of the invention is to provide a fluidic element through which a volume flow can be passed with relatively high accuracy and in which an actuator does not come into direct contact with the fluid passed through the fluidic element. A still further object of the invention is to provide a fluidic element through which a volume flow can be conducted at a relatively constant rate.

Gelöst wird zumindest eine der Aufgaben durch die Merkmalskombination der unabhängigen Ansprüche.At least one of the tasks is solved by the combination of features of the independent claims.

Offenbart ist ein fluidisches Element. Das fluidische Element umfasst einen Grundkörper mit zumindest einem ersten Kanal und zumindest einem zweiten Kanal zum Führen eines Fluids. An einem Ende des ersten Kanals ist zumindest ein Auslass ausgebildet. An einem Ende des zweiten Kanals ist zumindest ein Einlass ausgebildet. Das fluidische Element umfasst eine verformbare Membran. Die verformbare Membran ist mit dem Grundkörper verbunden. Die verformbare Membran bedeckt zumindest den Auslass des ersten Kanals und den Einlass des zweiten Kanals. Die Membran ist von einem Aktor so in Richtung des Aktors verformbar, dass eine bewegbare Kavität zwischen dem Grundkörper und der Membran gebildet wird, um das Fluid vom Auslass des ersten Kanals zu dem Einlass des zweiten Kanals zu transportieren.A fluidic element is revealed. The fluidic element comprises a base body with at least one first channel and at least one second channel for guiding a fluid. At least one outlet is formed at one end of the first channel. At least one inlet is formed at one end of the second channel. The fluidic element includes a deformable membrane. The deformable membrane is connected to the base body. The deformable membrane covers at least the outlet of the first channel and the inlet of the second channel. The membrane is deformable by an actuator in the direction of the actuator such that a movable cavity is formed between the base body and the membrane in order to transport the fluid from the outlet of the first channel to the inlet of the second channel.

Das fluidische Element kann ein mikrofluidisches Element sein. Insbesondere ist das fluidische Element ein Lab-on-a-chip Element. Das fluidische Element oder das mikrofluidische Element können in einer Insulinpumpeneinheit oder in einer Infusionspumpeneinheit eingesetzt werden.The fluidic element can be a microfluidic element. In particular, the fluidic element is a lab-on-a-chip element. The fluidic element or the microfluidic element can be used in an insulin pump unit or in an infusion pump unit.

Der Grundkörper des fluidischen Elements kann einen Kunststoff umfassen oder aus Kunststoff bestehen. Der Grundkörper des fluidischen Elements kann ein Metall umfassen oder aus Metall bestehen. Ebenso kann der Grundkörper des fluidischen Elements ein keramisches Material umfassen oder aus einem keramischen Material bestehen.The base body of the fluidic element can comprise a plastic or consist of plastic. The base body of the fluidic element can comprise a metal or consist of metal. Likewise, the base body of the fluidic element can comprise a ceramic material or consist of a ceramic material.

Bevorzugt ist der Grundkörper durch Spritzguss hergestellt. Der Grundkörper kann ein Spritzgussteil sein.The base body is preferably produced by injection molding. The base body can be an injection molded part.

In dem Grundkörper können zumindest ein erster Kanal und ein zweiter Kanal ausgebildet sein. Neben dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal können weitere Kanäle in dem Grundkörper ausgebildet sein. Jeder der Kanäle kann vollständig in dem Grundkörper ausgebildet sein. Insbesondere sind alle Seiten der Kanäle von dem Material des Grundkörpers umgeben, wobei jeweils ein Einlass und ein Auslass ausgebildet ist.At least a first channel and a second channel can be formed in the base body. In addition to the first channel and the second channel, further channels can be formed in the base body. Each of the channels can be formed completely in the base body. In particular, all sides of the channels are surrounded by the material of the base body, with an inlet and an outlet being formed in each case.

Die Kanäle können in den Grundkörper eingeprägt, eingefräst oder eingeätzt sein.The channels can be stamped, milled or etched into the base body.

Die Kanäle können eine Querschnittsfläche (senkrecht zur Strömungsrichtung durch den jeweiligen Kanal) von höchsten 2500 mm², bevorzugt höchsten 2000 mm², bevorzugter höchstens 1500 mm², bevorzugter höchstens 1000 mm², bevorzugter höchstens 500 mm², bevorzugter höchstens 300 mm², bevorzugter höchstens 100 mm², bevorzugter höchstens 50 mm², bevorzugter höchstens 30 mm², bevorzugter höchstens 1,0 mm², bevorzugter höchstens 0,1 mm², bevorzugter höchstens 0,01 mm², bevorzugter höchstens 0,001 mm², aufweisen. Besonders bevorzugt weisen die Kanäle eine Querschnittsfläche zwischen 20 mm² und 0,0004 mm² auf.The channels can have a cross-sectional area (perpendicular to the direction of flow through the respective channel) of at most 2500 mm ² , preferably at most 2000 mm ² , more preferably at most 1500 mm ² , more preferably at most 1000 mm ² , more preferably at most 500 mm ² , more preferably at most 300 mm ² , more preferably at most 100 mm ² , more preferably at most 50 mm ² , more preferably at most 30 mm ² , more preferably at most 1.0 mm ² , more preferably at most 0.1 mm ² , more preferably at most 0.01 mm ² , more preferably at most 0.001 mm ² . The channels particularly preferably have a cross-sectional area between 20 mm ² and 0.0004 mm ² .

Jeder der Kanäle kann ausgebildet sein, ein Fluid zu führen.Each of the channels can be designed to carry a fluid.

Allgemein kann ein Fluid ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Das Fluid kann ebenso eine Mischung aus einem Gas und einer Flüssigkeit sein. In dem Fluid kann ein Feststoff enthalten sein. Der Hauptanteil des Fluids (mehr als 50 vol.-%) kann flüssig und/oder gasförmig sein.In general, a fluid can be a gas or a liquid. The fluid can also be a mixture of a gas and a liquid. A solid may be contained in the fluid. The majority of the fluid (more than 50% by volume) can be liquid and/or gaseous.

Das Fluid kann eine Probe und/oder einen Wirkstoff umfassen. Die Probe und/oder der Wirkstoff können ein Feststoff, eine Flüssigkeit und/oder ein Gas sein. Die Probe kann ein zu behandelnder oder ein zu analysierender Stoff oder ein Stoffgemisch sein. Im Rahmen der Behandlung oder der Analyse kann der Stoff oder das Stoffgemisch zumindest einem chemischen, physikalischen und/oder biologischen Prozess unterzogen werden. Der Wirkstoff kann ein Stoff sein, der einem Lebewesen (Mensch oder Tier) zugeführt wird. Durch den Wirkstoff kann eine Behandlung des Lebewesens erfolgen. Beispielsweise ist der Wirkstoff Insulin.The fluid may comprise a sample and/or an active ingredient. The sample and/or the active ingredient can be a solid, a liquid and/or a gas. The sample can be a substance to be treated or a substance to be analyzed or a mixture of substances. As part of the treatment or analysis, the substance or mixture of substances can be subjected to at least one chemical, physical and/or biological process. The active ingredient can be a substance that is supplied to a living being (human or animal). The active ingredient can be used to treat the living being. For example, the active ingredient is insulin.

Jeder der Kanäle kann einen Einlass und einen Auslass umfassen. In den Einlass kann ein Fluid in den Kanal eingebracht werden. Aus dem Auslass kann das Fluid aus dem Kanal ausgebracht werden. Die Strömungsrichtung kann ausgehend von dem Einlass in Richtung des Auslasses definiert sein. Alternativ kann die Strömungsrichtung ausgehend von dem Auslass in Richtung des Einlasses definiert sein. Mit anderen Worten, die Strömungsrichtung kann umkehrbar sein.Each of the channels may include an inlet and an outlet. A fluid can be introduced into the channel in the inlet. The fluid can be discharged from the channel from the outlet. The flow direction can be defined starting from the inlet towards the outlet. Alternatively, the flow direction can be defined starting from the outlet towards the inlet. In other words, the flow direction can be reversible.

Die Membran kann verformbar, flexibel und/oder elastisch sein. Die Membran kann eine um ein Vielfaches geringere Dicke als Breite und/oder Länge aufweisen. Die Dicke der Membran kann maximal 2,0 mm, bevorzugt maximal 1,0 mm, bevorzugter maximal 0,7 mm, bevorzugter maximal 0,5 mm, bevorzugter maximal 0,3 mm, bevorzugter maximal 0,2 mm, bevorzugter maximal 0,1 mm, bevorzugter maximal 0,01 mm, betragen. Besonders bevorzugt beträgt die Dicke der Membran zwischen 0,005 mm und 0,200 mm.The membrane can be deformable, flexible and/or elastic. The membrane can have a thickness that is many times smaller than its width and/or length. The thickness of the membrane can be a maximum of 2.0 mm, preferably a maximum of 1.0 mm, more preferably a maximum of 0.7 mm, more preferably a maximum of 0.5 mm, more preferably a maximum of 0.3 mm, more preferably a maximum of 0.2 mm, more preferably a maximum of 0, 1 mm, more preferably a maximum of 0.01 mm. The thickness of the membrane is particularly preferably between 0.005 mm and 0.200 mm.

Die Membran kann eine Fläche (senkrecht zur Dicke der Membran) von zumindest 1 mm², bevorzugt zumindest 10 mm², bevorzugter zumindest 50 mm², bevorzugter zumindest 100 mm², bevorzugter zumindest 300 mm², bevorzugter zumindest 500 mm², bevorzugter zumindest 1000 mm², bevorzugter zumindest 1500 mm², bevorzugter zumindest 2500 mm², bevorzugter zumindest 5000 mm², bevorzugter zumindest 10000 mm², aufweisen.The membrane can have an area (perpendicular to the thickness of the membrane) of at least 1 mm ² , preferably at least 10 mm ² , more preferably at least 50 mm ² , more preferably at least 100 mm ² , more preferably at least 300 mm ² , more preferably at least 500 mm ² , more preferably at least 1000 mm ² , more preferably at least 1500 mm ² , more preferably at least 2500 mm ² , more preferably at least 5000 mm ² , more preferably at least 10000 mm ² .

Die Membran kann eine Fläche von höchstens 10000 mm², bevorzugter höchstens 1000 mm², bevorzugter höchstens 200 mm², aufweisen.The membrane can have an area of at most 10,000 mm ² , more preferably at most 1000 mm ² , more preferably at most 200 mm ² .

Besonders bevorzugt beträgt die Fläche der Membran zwischen 5 mm² und 200 mm².The area of the membrane is particularly preferably between 5 mm ² and 200 mm ² .

Die Membran kann einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sein. Die Membran kann einen Kunststoff umfassen oder aus Kunststoff bestehen. Der Kunststoff kann ein Thermoplast oder ein Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches Elastomer, sein. Die Membran kann ein Metall umfassen oder aus Metall bestehen. Die Membran kann einen Verbundstoff umfassen oder aus Verbundstoff bestehen.The membrane can be designed in one or more layers. The membrane can comprise a plastic or consist of plastic. The plastic can be a thermoplastic or an elastomer, in particular a thermoplastic elastomer. The membrane may comprise a metal or be made of metal. The membrane may comprise a composite or be made of composite.

Die Membran ist mit dem Grundkörper verbunden. Die Verbindung zwischen der Membran und dem Grundkörper kann fest sein. Insbesondere kann die Verbindung zwischen der Membran und dem Grundkörper so ausgestaltet sein, dass die Membran nicht (ohne Hilfsmittel) zerstörungsfrei oder beschädigungsfrei von dem Grundkörper entfernt werden kann. Alternativ kann die Verbindung zwischen der Membran und dem Grundkörper so ausgestaltet sein, dass die Membran zerstörungsfrei oder beschädigungsfrei von dem Grundkörper entfernbar ist, insbesondere ohne Hilfsmittel.The membrane is connected to the base body. The connection between the membrane and the base body can be solid. In particular, the connection between the membrane and the base body can be designed in such a way that the membrane cannot be removed from the base body (without aids) without being destroyed or damaged. Alternatively, the connection between the membrane and the base body can be designed such that the membrane can be removed from the base body without being destroyed or damaged, in particular without any aids.

Insbesondere ist die Membran mit dem Grundkörper verklebt oder verschweißt. Beispielsweise kann die Membran mit Grundkörper durch Ultraschall oder Laser verschweißt sein.In particular, the membrane is glued or welded to the base body. For example, the membrane can be welded to the base body using ultrasound or laser.

Die Membran bedeckt zumindest den Auslass des ersten Kanals und den Einlass des zweiten Kanals. Die Membran kann zumindest den Auslass des ersten Kanals und den Einlass des zweiten Kanals vollständig überlagern oder bedecken.The membrane covers at least the outlet of the first channel and the inlet of the second channel. The membrane may completely overlay or cover at least the outlet of the first channel and the inlet of the second channel.

Zumindest eine Seite des Grundkörpers kann einen ebenflächigen oder planen Abschnitt aufweisen. Der Auslass des ersten Kanals und der Einlass des zweiten Kanals können in dem Abschnitt ausgebildet sein oder in den Abschnitt münden. Die Membran kann in dem Abschnitt mit dem Grundkörper verbunden sein. Insbesondere ist die Fläche des ebenflächigen oder planen Abschnitts größer als die Fläche der Membran.At least one side of the base body can have a flat or planar section. The outlet of the first channel and the inlet of the second channel can be formed in the section or open into the section. The membrane can be connected to the base body in the section. In particular, the area of the flat or planar section is larger than the area of the membrane.

Die Membran kann von einem Aktor in Richtung des Aktors verformt werden. Insbesondere kann die Membran von dem Grundkörper weg verformt werden. Mit anderen Worten, die Membran kann von dem Aktor so verformt werden, dass ein Abschnitt der Membran von dem Grundkörper abgehoben oder angehoben wird.The membrane can be deformed by an actuator in the direction of the actuator. In particular, the membrane can be deformed away from the base body. In other words, the membrane can be deformed by the actuator in such a way that a section of the membrane is lifted or raised from the base body.

Zwischen dem Grundkörper und der Membran kann durch die Verformung eine Kavität gebildet werden. Die Kavität kann sich in Richtung des Aktors erstrecken. Die Kavität kann sich von dem Grundkörper weg erstrecken.A cavity can be formed between the base body and the membrane as a result of the deformation. The cavity can extend in the direction of the actuator. The cavity can extend away from the base body.

Die Kavität kann zumindest zeitweise im Bereich des Auslasses des ersten Kanals ausgebildet sein, sodass ein Fluid aus dem Auslass des ersten Kanals in die Kavität einströmen kann.The cavity can be formed at least temporarily in the area of the outlet of the first channel, so that a fluid can flow into the cavity from the outlet of the first channel.

Die Kavität kann von dem Aktor bewegt werden, insbesondere in Richtung des Einlasses des zweiten Kanals. Insbesondere kann die Kavität so bewegt werden, dass die Kavität nicht in Fluidkommunikation mit dem Auslass des ersten Kanals und mit dem Einlass des zweiten Kanals ist. Ist die Kavität nicht in Fluidkommunikation mit dem Auslass des ersten Kanals und dem Einlass des zweiten Kanals, kann das Fluid in der Kavität (vollständig) von der Umgebung abgetrennt oder isoliert sein. Mit anderen Worten, die Kavität kann (vollständig) von dem Grundkörper und der Membran umgeben oder eingeschlossen sein. Durch eine weitere Bewegung der Kavität in Richtung des Einlasses des zweiten Kanals, kann die Kavität mit dem Fluid in Fluidkommunikation mit dem Einlass des zweiten Kanals gelangen. Das Fluid kann aus der Kavität über den Einlass des zweiten Kanals in den zweiten Kanal einströmen oder eingebracht werden. Dadurch kann ein Fluid von dem ersten Kanal in den zweiten Kanal transportiert werden.The cavity can be moved by the actuator, in particular towards the inlet of the second channel. In particular, the cavity can be moved so that the cavity is not in fluid communication with the outlet of the first channel and with the inlet of the second channel. If the cavity is not in fluid communication with the outlet of the first channel and the inlet of the second channel, the fluid in the cavity may be (completely) separated or isolated from the environment. In other words, the cavity can be (completely) surrounded or enclosed by the base body and the membrane. By further moving the cavity toward the inlet of the second channel, the cavity with the fluid can come into fluid communication with the inlet of the second channel. The fluid can flow or be introduced into the second channel from the cavity via the inlet of the second channel. This allows a fluid to be transported from the first channel into the second channel.

Die Membran kann mit einer Oberfläche des Grundkörpers über eine Anbringung verbunden sein. Die Anbringung kann einen Flächenabschnitt der Membran vollständig umlaufen.The membrane can be connected to a surface of the base body via an attachment. The attachment can completely surround a surface section of the membrane.

Die Anbringung kann einen Flächenabschnitt des Grundkörpers vollständig umlaufen. In dem Flächenabschnitt des Grundkörpers, der von der Anbringung vollständig umlaufen ist, kann der Auslass des ersten Kanals und der Einlass des zweiten Kanals ausgebildet sein oder münden.The attachment can completely surround a surface section of the base body. The outlet of the first channel and the inlet of the second channel can be formed or open out in the surface section of the base body, which is completely surrounded by the attachment.

Die Anbringung kann eine Klebenaht oder eine Schweißnaht sein.The attachment can be a glued seam or a welded seam.

In das fluidische Element kann eine Probe einbringbar sein. Das fluidische Element kann eine Prozesseinheit umfassen. Die Probe kann in der Prozesseinheit durch einen chemischen, physikalischen und/oder biologischen Prozess behandelbar sein. Insbesondere ist die Probe in der Prozesseinheit durch oder mithilfe eines chemischen, physikalischen und/oder biologischen Prozesses analysierbar. Die Prozesseinheit kann ein Assay, beispielsweise ein biochemisches Assay oder ein Immunoassay umfassen. Ebenso kann die Prozesseinheit ein chromatographisches Element umfassen. Allgemein kann die Prozesseinheit ein oder mehrere Sensoren umfassen.A sample can be introduced into the fluidic element. The fluidic element can comprise a process unit. The sample may be treatable in the process unit by a chemical, physical and/or biological process. In particular, the sample in the process unit can be analyzed by or with the aid of a chemical, physical and/or biological process. The process unit may comprise an assay, for example a biochemical assay or an immunoassay. Likewise, the process unit can include a chromatographic element. In general, the process unit can include one or more sensors.

Die Membran kann so mit dem Grundkörper verbunden sein, dass ein Abschnitt der Membran, der nicht von dem Aktor verformt ist, den Grundkörper kontaktiert.The membrane can be connected to the base body in such a way that a section of the membrane that is not deformed by the actuator contacts the base body.

Wenn die Membran nicht von dem Aktor verformt ist, kann die Membran zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, an dem Grundkörper anliegen oder diesen kontaktieren.If the membrane is not deformed by the actuator, the membrane can rest against or contact the base body at least in sections, in particular completely.

Offenbart ist ein fluidisches System. Das fluidische System umfasst ein fluidisches Element und eine Transportvorrichtung. Das fluidische Element umfasst einen Grundkörper und eine verformbare Membran. Der Grundkörper umfasst zumindest einen ersten Kanal und zumindest einem zweiten Kanal zum Führen eines Fluids oder weist zumindest den ersten Kanal und zumindest den zweiten Kanal auf. An einem Ende des ersten Kanals ist zumindest ein Auslass ausgebildet. An einem Ende des zweiten Kanals ist zumindest ein Einlass ausgebildet. Die Membran ist mit dem Grundkörper verbunden. Die Membran bedeckt zumindest den Auslass des ersten Kanals und den Einlass des zweiten Kanals. Die Transportvorrichtung umfasst einen Aktor. Der Aktor ist eingerichtet, die Membran zu verformen, sodass eine Kavität zwischen dem Grundkörper und der Membran gebildet wird.A fluidic system is revealed. The fluidic system includes a fluidic element and a transport device. The fluidic element comprises a base body and a deformable membrane. The base body comprises at least a first channel and at least a second channel for guiding a fluid or has at least the first channel and at least the second channel. At least one outlet is formed at one end of the first channel. At least one inlet is formed at one end of the second channel. The membrane is connected to the base body. The membrane covers at least the outlet of the first channel and the inlet of the second channel. The transport device includes an actuator. The actuator is set up to deform the membrane so that a cavity is formed between the base body and the membrane.

Das fluidische System kann jedes hierin offenbarte fluidische Element umfassen. Das fluidische System kann ein mikrofluidisches System sein.The fluidic system may include any fluidic element disclosed herein. The fluidic system can be a microfluidic system.

Die Transportvorrichtung kann eine Pumpvorrichtung zum Transport einer Flüssigkeit sein. Speziell handelt es sich bei der Transportvorrichtung um eine Mikropumpenvorrichtung. Eine Mikropumpenvorrichtung kann eine maximale Förderleistung von maximal 100 ml pro Minute, bevorzugt maximal 10 ml pro Minute, bevorzugter maximal 5 ml pro Minute, bevorzugter maximal 1 ml pro Minute, aufweisen.The transport device can be a pump device for transporting a liquid. Specifically, the transport device is a micropump device. A micropump device can have a maximum delivery rate of a maximum of 100 ml per minute, preferably a maximum of 10 ml per minute, more preferably a maximum of 5 ml per minute, more preferably a maximum of 1 ml per minute.

Der Aktor kann eine magnetische Formgedächtnislegierung (engl. magnetic shape memory alloy, MSMA) umfassen oder aus einer magnetischen Formgedächtnislegierung bestehen.The actuator can comprise a magnetic shape memory alloy (MSMA) or consist of a magnetic shape memory alloy.

Eine Form einer magnetischen Formgedächtnislegierung kann durch Anlegen eines Magnetfeldes verändert werden. Dabei sind Zwillingsgrenzen in magnetischen Formgedächtnislegierungen durch ein Magnetfeld beweglich, wodurch es zu einer magnetisch induzierten Reorientierung des Materials kommt. Durch ein senkrechtes Magnetfeld lässt sich das Material strecken und durch ein paralleles Magnetfeld lässt sich das Material kontrahieren. Das Grundprinzip einer magnetfeldinduzierten Formänderung eines Aktors aus einem Material mit Zwillingsgrenze ist in US 6,515,382 B1 beschrieben, auf die Bezug genommen wird.A shape of a magnetic shape memory alloy can be changed by applying a magnetic field. Twin boundaries in magnetic shape memory alloys are movable through a magnetic field, which leads to a magnetically induced reorientation of the material. A perpendicular magnetic field allows the material to be stretched and a parallel magnetic field allows the material to contract. The basic principle of a magnetic field-induced change in shape of an actuator made of a material with a twin boundary is in US 6,515,382 B1 described to which reference is made.

Die magnetische Formgedächtnislegierung kann eine Nickel-Mangan-Gallium-Legierung sein. Der Aktor kann ein Pumpaktor sein.The magnetic shape memory alloy may be a nickel-manganese-gallium alloy. The actuator can be a pump actuator.

Der Aktor kann im Wesentlichen quaderförmig ausgestaltet sein.The actuator can be essentially cuboid-shaped.

Die Transportvorrichtung kann einen Antrieb umfassen. Der Antrieb kann eingerichtet sein, den Aktor zu verformen. Insbesondere ist der Antrieb eingerichtet, ein Magnetfeld zu erzeugen.The transport device can include a drive. The drive can be set up to deform the actuator. In particular, the drive is set up to generate a magnetic field.

Durch den Antrieb kann ein homogen gerichtetes magnetisches Wanderfeld erzeugbar sein. Hierfür umfasst der Antrieb insbesondere elektromagnetische Spulen und/oder Permanentmagneten. Speziell können durch den Antrieb mehrere magnetische Wanderfelder gleichzeitig erzeugt und bewegt werden.A homogeneously directed magnetic traveling field can be generated by the drive. For this purpose, the drive includes in particular electromagnetic coils and/or permanent magnets. In particular, the drive can generate and move several magnetic traveling fields at the same time.

Durch den Antrieb kann ein magnetisches Drehfeld erzeugbar sein. Dazu kann der Antrieb einen Magnet, insbesondere einen diametral magnetisierten Magnet, umfassen. Der Magnet kann rotierbar sein. Insbesondere ist der Antrieb eingerichtet, den Magnet zu rotieren. Die Rotation kann um eine zentrale Achse des Magnets erfolgen.A rotating magnetic field can be generated by the drive. For this purpose, the drive can comprise a magnet, in particular a diametrically magnetized magnet. The magnet can be rotatable. In particular, the drive is set up to rotate the magnet. The rotation can take place about a central axis of the magnet.

Allgemein kann das Magnetfeld (zu unterschiedlichen Zeitpunkten) senkrecht oder parallel zu der Längserstreckung des Aktors orientiert sein.In general, the magnetic field can be oriented (at different times) perpendicular or parallel to the longitudinal extent of the actuator.

Die Transportvorrichtung kann zumindest einen Sensor umfassen.The transport device can include at least one sensor.

Die Transportvorrichtung kann einen Temperatursensor umfassen, der die Temperatur des Aktors misst. Eine Steuereinheit kann den Betrieb der Transportvorrichtung verändern, und zwar auf Grundlage des vom Temperatursensor erfassten Wertes. Insbesondere kann die Steuereinheit den Betrieb der Transportvorrichtung verändern, wenn der von dem Temperatursensor erfasste Temperaturwert des Aktors einen festgelegten Schwellenwert der Temperatur überschreitet und/oder unterschreitet.The transport device can include a temperature sensor that measures the temperature of the actuator. A control unit can change the operation of the transport device based on the value detected by the temperature sensor. In particular, the control unit can change the operation of the transport device if the temperature value of the actuator detected by the temperature sensor exceeds and/or falls below a specified temperature threshold value.

Die Transportvorrichtung kann zumindest einen Drucksensor umfassen, der den Druck am Auslass des ersten Kanals und/oder am Einlass des zweiten Kanals erfasst. Auf Grundlage des erfassten Wertes durch den zumindest einen Drucksensor kann der Betrieb der Transportvorrichtung (z. B. durch eine Steuereinheit) verändert werden.The transport device can include at least one pressure sensor that detects the pressure at the outlet of the first channel and/or at the inlet of the second channel. The operation of the transport device can be changed (e.g. by a control unit) based on the value detected by the at least one pressure sensor.

Der Aktor und die Membran können so miteinander gekoppelt sein, dass eine Verformung des Aktors eine Verformung der Membran bewirkt. Insbesondere können der Aktor und die Membran so miteinander gekoppelt sein, dass eine Verformung des Aktors eine korrespondierende Verformung der Membran bewirkt.The actuator and the membrane can be coupled to one another in such a way that deformation of the actuator causes deformation of the membrane. In particular, the actuator and the membrane can be coupled to one another in such a way that a deformation of the actuator causes a corresponding deformation of the membrane.

Der Aktor kann durch den Antrieb der Transportvorrichtung verformt werden, insbesondere durch Erzeugen eines Magnetfeldes durch den Antrieb. Der Aktor kann mit der Membran so gekoppelt oder verbunden sein, dass die Verformung des Aktors an die Membran übertragen oder weitergegeben wird. Dadurch kann eine Verformung der Membran durch den Antrieb gesteuert oder geregelt werden.The actuator can be deformed by the drive of the transport device, in particular by generating a magnetic field by the drive. The actuator can be coupled or connected to the membrane in such a way that the deformation of the actuator is transmitted or passed on to the membrane. This means that deformation of the membrane can be controlled or regulated by the drive.

Der Aktor kann direkt oder indirekt mit der Membran verbunden sein. Insbesondere kontaktiert der Aktor die Membran direkt oder indirekt. Bei einer indirekten Kontaktierung kann zwischen dem Aktor und der Membran ein weiteres Element vorhanden sein, beispielsweise ein Haftvermittler oder eine haftvermittelnde Struktur.The actuator can be connected directly or indirectly to the membrane. In particular, the actuator contacts the membrane directly or indirectly. In the case of indirect contact, another element can be present between the actuator and the membrane, for example an adhesion promoter or an adhesion-promoting structure.

Der Aktor kann eine größere Länge aufweisen als ein Abstand zwischen dem Auslass des ersten Kanals und einem Einlass des zweiten Kanals. Der Aktor kann so angeordnet sein, dass der Aktor den Auslass des ersten Kanals und den Einlass des zweiten Kanals überlagert oder überdeckt.The actuator may have a greater length than a distance between the outlet of the actuator th channel and an inlet of the second channel. The actuator may be arranged such that the actuator overlies or covers the outlet of the first channel and the inlet of the second channel.

Der Aktor kann durch eine adhäsive Kraft (Adhäsionskraft) mit der Membran verbunden sein. Durch die adhäsive Kraft können der Aktor und die Membran so miteinander gekoppelt oder verbunden sein, dass eine Verformung des Aktors eine (korrespondierende) Verformung der Membran verursacht oder bewirkt.The actuator can be connected to the membrane by an adhesive force (adhesion force). Through the adhesive force, the actuator and the membrane can be coupled or connected to one another in such a way that a deformation of the actuator causes or effects a (corresponding) deformation of the membrane.

Die adhäsive Kraft kann durch eine Flüssigkeit bereitgestellt werden. Die Flüssigkeit kann zwischen dem Aktor und der Membran vorliegen. Bevorzugt ist die Flüssigkeit Silikonöl (z.B. Diorganopolysiloxan). Die Flüssigkeit kann eine höhere Viskosität als Wasser aufweisen. Ebenso kann die Flüssigkeit eine höhere Viskosität aufweisen als das Fluid, das durch das fluidische Element zu fördern ist oder gefördert wird.The adhesive force can be provided by a liquid. The liquid can be present between the actuator and the membrane. The liquid is preferably silicone oil (e.g. diorganopolysiloxane). The liquid may have a higher viscosity than water. Likewise, the liquid can have a higher viscosity than the fluid that is to be conveyed or is conveyed by the fluidic element.

Allgemein kann ein Adhäsionsfilm zwischen dem Aktor und der Membran angeordnet sein. Sowohl der Aktor als auch die Membran können den Adhäsionsfilm kontaktieren. Ein Adhäsionsfilm kann eine Adhäsion zwischen dem Aktor und der Membran erhöhen, insbesondere verglichen mit der Adhäsion zwischen dem Aktor und der Membran ohne den Adhäsionsfilm.In general, an adhesion film can be arranged between the actuator and the membrane. Both the actuator and the membrane can contact the adhesion film. An adhesion film can increase adhesion between the actuator and the membrane, especially compared to the adhesion between the actuator and the membrane without the adhesion film.

Die adhäsive Kraft kann durch ein Adhäsionsmedium bereitgestellt werden, das durch Aufbrechen von Kapseln zwischen dem Aktor und der Membran bereitgestellt wurde.The adhesive force may be provided by an adhesion medium provided by rupturing capsules between the actuator and the membrane.

Beispielsweise können zwischen dem Aktor und der Membran Kapseln angeordnet sein. Die Kapseln können jeweils eine Hülle umfassen, die ein Adhäsionsmedium umgibt oder umschließt. Durch ein Zusammenpressen des Aktors und der Membran können die Kapseln aufgebrochen oder beschädigt werden, sodass das Adhäsionsmedium freigesetzt wird. Das Adhäsionsmedium kann die adhäsive Kraft zwischen dem Aktor und der Membran bereitstellen. Das Adhäsionsmedium kann eine Flüssigkeit sein, insbesondere Silikonöl. Die Flüssigkeit kann eine höhere Viskosität als Wasser aufweisen. Ebenso kann die Flüssigkeit eine höhere Viskosität aufweisen als das Fluid, das durch das fluidische Element zu fördern ist oder gefördert wird.For example, capsules can be arranged between the actuator and the membrane. The capsules can each comprise a shell that surrounds or encloses an adhesion medium. By pressing the actuator and the membrane together, the capsules can be broken or damaged, releasing the adhesion medium. The adhesion medium can provide the adhesive force between the actuator and the membrane. The adhesion medium can be a liquid, in particular silicone oil. The liquid may have a higher viscosity than water. Likewise, the liquid can have a higher viscosity than the fluid that is to be conveyed or is conveyed by the fluidic element.

Die adhäsive Kraft kann durch ein Gel bereitgestellt werden. Das Gel kann zwischen dem Aktor und der Membran angeordnet sein. Insbesondere kann die adhäsive Kraft durch einen Hydrokolloidfilm bereitgestellt werden.The adhesive force can be provided by a gel. The gel can be arranged between the actuator and the membrane. In particular, the adhesive force can be provided by a hydrocolloid film.

Beispielsweise kann ein Hydrokolloid zwischen dem Aktor und der Membran vorgesehen sein. Das Hydrokolloid kann ein Polysaccharid oder ein Protein sein. Das Hydrokolloid kann an dem Aktor oder der Membran anhaften bevor der Aktor und die Membran in Kontakt gebracht werden.For example, a hydrocolloid can be provided between the actuator and the membrane. The hydrocolloid can be a polysaccharide or a protein. The hydrocolloid may adhere to the actuator or membrane before the actuator and membrane are brought into contact.

Durch Zugabe einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, kann das Hydrokolloid einen Hydrokolloidfilm zwischen dem Aktor und der Membran ausbilden.By adding a liquid, for example water, the hydrocolloid can form a hydrocolloid film between the actuator and the membrane.

Der Aktor kann durch eine Verklebung mit der Membran verbunden sein. Zwischen dem Aktor und der Membran kann ein Klebstoff angeordnet sein, durch den der Aktor mit der Membran verbunden ist. Die Verklebung kann lösbar sein. Alternativ kann die Verklebung so ausgestaltet sein, dass ein Lösen der Verbindung des Aktors mit der Membran nicht (ohne Hilfsmittel) zerstörungsfrei oder beschädigungsfrei möglich ist. Beispielsweise kann die Verklebung so ausgestaltet sein, dass diese durch eine Erwärmung geschwächt wird. Die Verklebung kann so ausgestaltet sein, dass diese durch eine Erwärmung lösbar ist. Ohne die Erwärmung kann eine Verbindung des Aktors mit der Membran nicht zerstörungsfrei oder beschädigungsfrei lösbar sein.The actuator can be connected to the membrane by adhesive. An adhesive can be arranged between the actuator and the membrane, through which the actuator is connected to the membrane. The bonding can be detachable. Alternatively, the bonding can be designed in such a way that it is not possible (without aids) to loosen the connection between the actuator and the membrane in a non-destructive or damage-free manner. For example, the bond can be designed in such a way that it is weakened by heating. The bond can be designed in such a way that it can be removed by heating. Without heating, a connection between the actuator and the membrane cannot be released in a non-destructive or damage-free manner.

Die Verklebung kann durch einen Klebefilm zwischen dem Aktor und der Membran bereitgestellt werden. Der Klebefilm kann als Klebstoff oder Klebemittel verstanden werden. Beispielsweise kann ein Klebefilm in nicht verfestigter Form zwischen den Aktor und der Membran eingebracht werden. Zwischen dem Aktor und der Membran kann sich der Klebefilm verfestigen. Dadurch kann die Verbindung zwischen Aktor und der Membran bereitgestellt werden.The bonding can be provided by an adhesive film between the actuator and the membrane. The adhesive film can be understood as an adhesive or adhesive. For example, an adhesive film in non-solidified form can be introduced between the actuator and the membrane. The adhesive film can solidify between the actuator and the membrane. This allows the connection between the actuator and the membrane to be provided.

Der Klebefilm kann ein elastischer Klebstoff sein. Dadurch kann der Aktor zerstörungsfrei oder beschädigungsfrei von der Membran entfernt oder gelöst werden.The adhesive film can be an elastic adhesive. This allows the actuator to be removed or detached from the membrane in a non-destructive or damage-free manner.

Die Verklebung kann durch eine Klebemembran zwischen dem Aktor und der Membran bereitgestellt werden. Eine Klebemembran kann einen nicht-klebrigen Träger und einen Klebstoff oder ein Klebemittel umfassen. Der Klebstoff oder das Klebemittel der Klebemembran kann nicht verfestigt sein oder nicht verfestigt werden.The bonding can be provided by an adhesive membrane between the actuator and the membrane. An adhesive membrane may include a non-tacky backing and an adhesive or adhesive. The adhesive or adhesive of the adhesive membrane may not be solidified or may not be solidified.

Beispielsweise kann die Membran einseitig mit einem Klebstoff oder einem Klebemittel versehen sein. Der Klebstoff oder das Klebemittel kann nicht verfestigt sein oder nicht verfestigt werden. Wird der Aktor an die Membran angedrückt, verursacht der Klebstoff oder das Klebemittel eine Verbindung zwischen dem Aktor und der Membran. Der Aktor kann zerstörungsfrei oder beschädigungsfrei von der Membran entfernt oder gelöst werden.For example, the membrane can be provided on one side with an adhesive or an adhesive. The adhesive or adhesive may not be solidified or may not be solidified. When the actuator is pressed against the membrane, the adhesive or adhesive creates a connection between the actuator and the membrane. The actor can removed or detached from the membrane in a non-destructive or damage-free manner.

Ebenso kann zwischen dem Aktor und der Membran eine zweiseitige Klebemembran vorgesehen sein. Auf beiden (flächigen) Seiten der Klebemembran kann ein Klebstoff oder ein Klebemittel vorgesehen sein. Bevorzugt ist die Klebwirkung des Klebstoffs oder des Klebemittels auf einer Seite der Klebemembran größer als auf der anderen (gegenüberliegenden) Seite der Klebemembran. Die zweiseitige Klebemembran kann zwischen dem Aktor und der Membran angeordnet werden und der Aktor kann auf die Membran aufgedrückt werden. Dadurch kann der Aktor mit Membran verbunden werden. Der Aktor kann zerstörungsfrei oder beschädigungsfrei von der Membran entfernt oder gelöst werden.A two-sided adhesive membrane can also be provided between the actuator and the membrane. An adhesive or an adhesive can be provided on both (flat) sides of the adhesive membrane. The adhesive effect of the adhesive or adhesive is preferably greater on one side of the adhesive membrane than on the other (opposite) side of the adhesive membrane. The two-sided adhesive membrane can be arranged between the actuator and the membrane and the actuator can be pressed onto the membrane. This allows the actuator to be connected to the membrane. The actuator can be removed or detached from the membrane in a non-destructive or damage-free manner.

Der Aktor kann durch van-der-Waals-Kräfte und/oder elektrostatische Kräfte mit der Membran verbunden sein. Insbesondere weist der Aktor und/oder die Membran eine Vielzahl von Haftelementen auf. Alternativ kann zwischen dem Aktor und der Membran eine weitere Membran mit einer Vielzahl von Haftelementen angeordnet sein. Die weitere Membran kann auf beiden (flächigen) Seiten jeweils eine Vielzahl von Haftelementen umfassen.The actuator can be connected to the membrane by van der Waals forces and/or electrostatic forces. In particular, the actuator and/or the membrane has a large number of adhesive elements. Alternatively, a further membrane with a large number of adhesive elements can be arranged between the actuator and the membrane. The further membrane can comprise a large number of adhesive elements on both (flat) sides.

Werden der Aktor und die Membran in Kontakt gebracht (ggfs. mit zwischenliegender Membran) können zwischen dem Aktor und der Membran verstärkt van-der-Waals-Kräfte und/oder elektrostatische Kräfte wirken (Gecko-Effekt). Dadurch kann der Aktor mit der Membran verbunden werden. Der Aktor kann zerstörungsfrei oder beschädigungsfrei von der Membran entfernt oder gelöst werden.If the actuator and the membrane are brought into contact (possibly with an intermediate membrane), increased van der Waals forces and/or electrostatic forces can act between the actuator and the membrane (gecko effect). This allows the actuator to be connected to the membrane. The actuator can be removed or detached from the membrane in a non-destructive or damage-free manner.

Der Aktor kann durch einen Unterdruck mit der Membran verbunden sein. Zwischen dem Aktor und der Membran kann ein Unterdruck herrschen. Der Unterdruck kann niedriger sein als der Umgebungsdruck, insbesondere niedriger als 1 bar. Dazu kann das fluidische Element und/oder die Transportvorrichtung eine Unterdruckeinheit umfassen. Die Unterdruckeinheit kann ebenso außerhalb des fluidischen Elements und der Transportvorrichtung vorgesehen sein. Durch die Unterdruckeinheit kann ein Unterdruck zwischen dem Aktor und der Membran erzeugt werden.The actuator can be connected to the membrane through a negative pressure. There can be a negative pressure between the actuator and the membrane. The negative pressure can be lower than the ambient pressure, in particular lower than 1 bar. For this purpose, the fluidic element and/or the transport device can comprise a vacuum unit. The negative pressure unit can also be provided outside the fluidic element and the transport device. The negative pressure unit can generate a negative pressure between the actuator and the membrane.

Bevorzugt ist die Verbindung zwischen dem Aktor und der Membran druckdicht. Durch die druckdichte Verbindung kann ein Unterdruck zwischen dem Aktor und der Membran gehalten werden.The connection between the actuator and the membrane is preferably pressure-tight. The pressure-tight connection allows a negative pressure to be maintained between the actuator and the membrane.

Der Aktor kann durch eine magnetische Kraft mit der Membran verbunden sein. Die Membran kann magnetisch sein. Insbesondere ist die Membran ferromagnetisch. Der Aktor kann magnetisch sein.The actuator can be connected to the membrane by a magnetic force. The membrane can be magnetic. In particular, the membrane is ferromagnetic. The actuator can be magnetic.

Werden der Aktor und die Membran in Kontakt gebracht, kann eine Verbindung zwischen dem Aktor und der Membran durch eine magnetische Kraft bewirkt werden. Der Aktor kann zerstörungsfrei oder beschädigungsfrei von der Membran entfernt oder gelöst werden.If the actuator and the membrane are brought into contact, a connection between the actuator and the membrane can be brought about by a magnetic force. The actuator can be removed or detached from the membrane in a non-destructive or damage-free manner.

Insbesondere ist die Membran mehrschichtig oder mehrlagig. Die Membran kann zumindest eine magnetische, bevorzugt zumindest eine ferromagnetische, Schicht oder Lage umfassen. Beispielsweise kann die magnetische Schicht oder Lage näher an der Seite der Membran gelegen sein, die mit dem Aktor in Kontakt steht oder gerät, als an der Seite der Membran, die mit dem Fluid in Kontakt steht oder gerät. Die Seite der Membran, die mit dem Fluid in Kontakt steht oder gerät, kann keine magnetische Schicht oder Lage umfassen oder sein. Insbesondere ist die Seite der Membran, die mit dem Fluid in Kontakt steht oder gerät, widerstandsfähig gegenüber dem Fluid.In particular, the membrane is multi-layered or multi-layered. The membrane can comprise at least one magnetic, preferably at least one ferromagnetic, layer or layer. For example, the magnetic layer or layer may be located closer to the side of the membrane that is in contact with the actuator than to the side of the membrane that is in contact with the fluid. The side of the membrane that is in contact with the fluid may not include or be a magnetic layer or layer. In particular, the side of the membrane that is or comes into contact with the fluid is resistant to the fluid.

Offenbart ist ein Verfahren zum Betreiben eines fluidischen Systems. Das Verfahren umfasst die Schritte: Verformen einer mit einem Grundkörper verbundenen Membran durch einen Aktor in Richtung des Aktors, sodass sich eine Kavität zwischen dem Grundkörper und der Membran bildet; Einbringen eines Fluids aus einem Auslass eines ersten Kanals des Grundkörpers in die Kavität; Bewegen der Kavität mit dem Fluid durch den Aktor in Richtung eines Einlasses eines zweiten Kanals; Einbringen des Fluids in den zweiten Kanal über den Einlass.Disclosed is a method for operating a fluidic system. The method includes the steps: deforming a membrane connected to a base body by an actuator in the direction of the actuator, so that a cavity is formed between the base body and the membrane; Introducing a fluid from an outlet of a first channel of the base body into the cavity; moving the cavity with the fluid through the actuator toward an inlet of a second channel; Introducing the fluid into the second channel via the inlet.

Das fluidische System kann jedes hierin offenbarte fluidische System sein. In dem Verfahren kann jedes hierin offenbarte fluidische Element eingesetzt werden. In dem Verfahren kann jede hierin offenbarte Transportvorrichtung eingesetzt werden.The fluidic system may be any fluidic system disclosed herein. Any fluidic element disclosed herein may be used in the method. Any transport device disclosed herein can be used in the method.

Der Aktor kann eine magnetische Formgedächtnislegierung umfassen oder daraus bestehen.The actuator may include or consist of a magnetic shape memory alloy.

Allgemein kann der Aktor oder die Transportvorrichtung lösbar mit der Membran verbindbar oder kombinierbar sein. Dadurch kann das fluidische Element nach einmaligem Gebrauch entsorgt werden (Wegwerfartikel oder Disposable-Artikel) und ein weiteres fluidisches Element mit dem Aktor oder der Transportvorrichtung verbunden bzw. verwendet werden. Durch die Ausgestaltung des fluidischen Elements als Wegwerfartikel oder Disposable-Artikel kann eine Querkontamination vermieden und/oder ein steriler Betrieb sicher gestellt werden. Der Aktor und/oder die Transportvorrichtung können also wiederverwendbar sein.In general, the actuator or the transport device can be detachably connectable or combinable with the membrane. As a result, the fluidic element can be disposed of after a single use (disposable item or disposable item) and another fluidic element can be connected or used with the actuator or the transport device. By designing the fluidic element as a disposable or disposable article, cross-contamination can be avoided and/or sterile operation can be ensured. The actuator and/or the transport device can therefore be reusable.

Der Aktor oder die Transportvorrichtung kann mit der Membran oder dem fluidischen Element durch eine Schnappverbindung, eine Schraubverbindung, einen Klemmmechanismus, einen Zangenmechanismus, einen Bajonettverschluss und/oder eine Klebeverbindung verbunden werden.The actuator or the transport device can be connected to the membrane or the fluidic element by a snap connection, a screw connection dung, a clamping mechanism, a pliers mechanism, a bayonet lock and/or an adhesive connection.

Ebenso kann der Aktor oder die Transportvorrichtung fest, d.h. nicht lösbar, mit der Membran oder dem fluidischen Element verbunden sein.Likewise, the actuator or the transport device can be firmly, i.e. not detachably, connected to the membrane or the fluidic element.

Die Membran kann so an dem Grundkörper des fluidischen Elements befestigt sein, dass der Aktor nicht mit dem Fluid in Kontakt gerät, wenn ein Fluid von dem Auslass des ersten Kanals zu dem Einlass des zweiten Kanals transportiert wird. Die Membran kann als Medientrennung wirken oder fungieren.The membrane can be attached to the base body of the fluidic element in such a way that the actuator does not come into contact with the fluid when a fluid is transported from the outlet of the first channel to the inlet of the second channel. The membrane can act or function as a media separation.

Die Membran kann von dem Aktor (gleichzeitig) in zumindest zwei verschiedenen Abschnitten verformt werden. Zwischen der Membran und dem Grundkörper können (gleichzeitig) zumindest zwei Kavitäten durch den Aktor gebildet werden.The membrane can be deformed by the actuator (simultaneously) in at least two different sections. At least two cavities can be formed (simultaneously) by the actuator between the membrane and the base body.

Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters

Nachfolgend wird anhand von Figuren die Offenbarung bzw. weitere Ausführungsformen und Vorteile der Offenbarung näher erläutert, wobei die Figuren lediglich Ausführungsbeispiele der Offenbarung beschreiben. Gleiche Bestandteile in den Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. In den Figuren zeigt:

1 ein fluidisches System 1000;
2a ein fluidisches Element 100 zu einem ersten Zeitpunkt;
2b das fluidische Element 100 zu einem zweiten Zeitpunkt;
2c das fluidische Element 100 zu einem dritten Zeitpunkt;
3 eine Transportvorrichtung 200;
4 einen Ausschnitt eines fluidischen Systems 1000;
5 einen Ausschnitt eines fluidischen Systems 1000;
6 einen Ausschnitt eines fluidischen Systems 1000;
7 einen Ausschnitt eines fluidischen Systems 1000; und
8 einen Ausschnitt eines fluidischen Systems 1000.

The disclosure or further embodiments and advantages of the disclosure are explained in more detail below using figures, with the figures only describing exemplary embodiments of the disclosure. The same components in the figures are given the same reference numbers. Shown in the figures:

1 a fluidic system 1000;
2a a fluidic element 100 at a first time;
2 B the fluidic element 100 at a second time;
2c the fluidic element 100 at a third time;
3 a transport device 200;
4 a section of a fluidic system 1000;
5 a section of a fluidic system 1000;
6 a section of a fluidic system 1000;
7 a section of a fluidic system 1000; and
8th a section of a fluidic system 1000.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt ein fluidisches System 1000. Das fluidische System kann ein mikrofluidisches System 1000 sein. Das fluidische System 1000 umfasst ein fluidisches Element 100 und eine Transportvorrichtung 200. Das fluidische Element 100 und die Transportvorrichtung 200 werden mit Blick auf die 2a bis 2c und 3 unten näher beschrieben. 1 shows a fluidic system 1000. The fluidic system can be a microfluidic system 1000. The fluidic system 1000 includes a fluidic element 100 and a transport device 200. The fluidic element 100 and the transport device 200 are with regard to 2a until 2c and 3 described in more detail below.

Das fluidische Element 100 kann einen Grundkörper 110 umfassen. In dem Grundkörper 100 können zumindest zwei Kanäle ausgebildet sein. Das fluidische Element 100 kann eine Membran 120 umfassen. Die Membran 120 kann auf eine Oberfläche des Grundkörpers 110 aufgebracht sein.The fluidic element 100 can include a base body 110. At least two channels can be formed in the base body 100. The fluidic element 100 may include a membrane 120. The membrane 120 can be applied to a surface of the base body 110.

Die Transportvorrichtung 200 kann einen Aktor 210 umfassen. Der Aktor 210 kann eine magnetische Formgedächtnislegierung umfassen oder daraus bestehen. Die Transportvorrichtung 200 kann einen Antrieb 220 umfassen. Der Antrieb 220 kann eingerichtet sein ein homogen gerichtetes magnetisches Wanderfeld zu erzeugen. Das Magnetfeld ist in 1 durch vier parallele Pfeile, die in Richtung des Grundkörpers 110 gerichtet sind, angedeutet. Ebenso kann der Antrieb 220 eingerichtet sein, ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen. Durch das Magnetfeld des Antriebs 220 kann der Aktor 210 verformt werden. Insbesondere kann in zumindest einer Fläche des Aktors 210 eine Einschnürung oder Verjüngung ausgebildet werden.The transport device 200 can include an actuator 210. The actuator 210 may include or consist of a magnetic shape memory alloy. The transport device 200 can include a drive 220. The drive 220 can be set up to generate a homogeneously directed magnetic traveling field. The magnetic field is in 1 indicated by four parallel arrows that are directed in the direction of the base body 110. Likewise, the drive 220 can be set up to generate a rotating magnetic field. The actuator 210 can be deformed by the magnetic field of the drive 220. In particular, a constriction or taper can be formed in at least one surface of the actuator 210.

Das fluidische Element 100 kann mit der Transportvorrichtung 200 verbunden sein. Insbesondere kann das fluidische Element 100 so mit der Transportvorrichtung 200 verbunden sein, dass der Aktor 210 mit der Membran 120 gekoppelt oder verbunden ist. Die Verbindung oder Kopplung kann über ein Kontaktgebiet 300 erfolgen. Der Aktor 210 und die Membran 120 können so miteinander gekoppelt oder verbunden sein, dass eine Verformung des Aktors 210 eine (korrespondierende) Verformung der Membran 120 bewirkt. Wird beispielsweise eine Einschnürung oder Verjüngung in dem Aktor 210 gebildet, kann die Membran 120 in Richtung des Aktors 210 verformt werden. Insbesondere wird die Membran 120 von dem Grundkörper 110 weg verformt oder von dem Grundkörper 110 angehoben oder abgehoben, wenn der Aktor 210 verformt wird.The fluidic element 100 can be connected to the transport device 200. In particular, the fluidic element 100 can be connected to the transport device 200 in such a way that the actuator 210 is coupled or connected to the membrane 120. The connection or coupling can take place via a contact area 300. The actuator 210 and the membrane 120 can be coupled or connected to one another in such a way that a deformation of the actuator 210 causes a (corresponding) deformation of the membrane 120. For example, if a constriction or taper is formed in the actuator 210, the membrane 120 can be deformed in the direction of the actuator 210. In particular, the membrane 120 is deformed away from the base body 110 or raised or lifted off the base body 110 when the actuator 210 is deformed.

Durch die Verformung der Membran 120 kann eine Kavität 131 zwischen der Membran 120 und dem Grundkörper 110 gebildet werden. In der Kavität 131 kann ein Fluid transportiert werden. Der Transport des Fluids kann dadurch erfolgen, dass das von dem Antrieb erzeugte Magnetfeld wandert und die Verformung des Aktors 210 wandert. Wenn die Verformung des Aktors 210 wandert, kann ebenso die Verformung der Membran 120 wandern, sodass die Kavität 131 wandert.By deforming the membrane 120, a cavity 131 can be formed between the membrane 120 and the base body 110. A fluid can be transported in the cavity 131. The fluid can be transported by the magnetic field generated by the drive moving and the deformation of the actuator 210 moving. If the deformation of the actuator 210 moves, the deformation of the membrane 120 may also move, so that the cavity 131 moves.

In einem Bereich, in dem keine Verformung in dem Aktor 210 gebildet ist, kann die Membran 120 unverformt sein. In diesem Zustand kann die Membran 120 an dem Grundkörper 110 anliegen. Wenn die Membran 120 an dem Grundkörper 110 anliegt, kann in diesem Bereich kein Fluid zwischen der Membran 120 und dem Grundkörper 110 vorhanden sein.In a region where no deformation is formed in the actuator 210, the membrane 120 may be undeformed. In this state the membrane can ran 120 rest on the base body 110. If the membrane 120 rests on the base body 110, no fluid can be present between the membrane 120 and the base body 110 in this area.

Die Transportvorrichtung 200 kann ein Gehäuse 221 umfassen. Der Antrieb 220 kann zumindest teilweise in dem Gehäuse 221 der Transportvorrichtung 200 eingebracht sein. Der Aktor 210 kann zumindest teilweise in dem Gehäuse 221 der Transportvorrichtung 200 eingebracht sein.The transport device 200 may include a housing 221. The drive 220 can be at least partially incorporated into the housing 221 of the transport device 200. The actuator 210 can be at least partially incorporated into the housing 221 of the transport device 200.

In den 2a bis 2c ist ein fluidisches Element 100 zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten gezeigt.In the 2a until 2c a fluidic element 100 is shown at three different times.

In 2a ist das fluidische Element 100 zu einem ersten Zeitpunkt dargestellt. Das fluidische Element 100 kann einen Grundkörper 110 umfassen. In dem Grundkörper 110 kann zumindest ein erster Kanal 151 und zumindest ein zweiter Kanal 154 gebildet sein. Der Grundkörper kann ein Spritzgussteil sein. Der erste Kanal 151 und der zweite Kanal 154 können im Rahmen des Spritzgussprozesses in dem Grundkörper 110 ausgebildet worden sein.In 2a the fluidic element 100 is shown at a first point in time. The fluidic element 100 can include a base body 110. At least a first channel 151 and at least a second channel 154 can be formed in the base body 110. The base body can be an injection molded part. The first channel 151 and the second channel 154 may have been formed in the base body 110 as part of the injection molding process.

In den ersten Kanal 151 kann über einen Einlass 150 Fluid eingebracht werden. An einem Ende des ersten Kanals 151 kann ein Auslass 152 ausgebildet sein. Der Auslass 152 kann in einer Oberfläche des Grundkörpers 110 münden oder darin ausgebildet sein. Der Auslass 152 des ersten Kanals 151 kann von der Membran 120 bedeckt oder überlagert sein.Fluid can be introduced into the first channel 151 via an inlet 150. An outlet 152 can be formed at one end of the first channel 151. The outlet 152 can open into or be formed in a surface of the base body 110. The outlet 152 of the first channel 151 can be covered or overlaid by the membrane 120.

Das fluidische Element 100 kann zumindest einen zweiten Kanal 154 umfassen. Der zweite Kanal 154 kann in dem Grundkörper ausgebildet sein. Der zweite Kanal 154 kann einen Auslass 155 umfassen. Aus dem Auslass 155 des zweiten Kanals 154 kann ein Fluid austreten oder ausgebracht werden. An einem Ende des zweiten Kanals 154 kann ein Einlass 153 ausgebildet sein. Der Einlass 153 des zweiten Kanals 154 kann in einer Oberfläche des Grundkörpers 110 ausgebildet sein oder darin münden. Der Einlass 153 des zweiten Kanals 154 kann von der Membran 120 überlagert oder überdeckt sein.The fluidic element 100 may include at least a second channel 154. The second channel 154 can be formed in the base body. The second channel 154 may include an outlet 155. A fluid can emerge or be discharged from the outlet 155 of the second channel 154. An inlet 153 may be formed at one end of the second channel 154. The inlet 153 of the second channel 154 can be formed in a surface of the base body 110 or open into it. The inlet 153 of the second channel 154 can be overlaid or covered by the membrane 120.

Der Einlass 153 des zweiten Kanals 154 kann in derselben Seite des Grundkörpers 110 wie der Auslass 152 des ersten Kanals 151 ausgebildet sein oder münden. Insbesondere sind der Einlass 153 des zweiten Kanals 154 und der Auslass 152 des ersten Kanals 151 in einem Flächenabschnitt des Grundkörpers 110 ausgebildet oder münden darin, der ebenflächig, flach oder plan ist.The inlet 153 of the second channel 154 can be formed or open into the same side of the base body 110 as the outlet 152 of the first channel 151. In particular, the inlet 153 of the second channel 154 and the outlet 152 of the first channel 151 are formed or open into a surface section of the base body 110 that is planar, flat or planar.

An der Seite des Grundkörpers 110, in der der Einlass 153 des zweiten Kanals 154 und der Auslass 152 des ersten Kanals 151 ausgebildet sind oder darin münden, kann die Membran 120 befestigt sein.The membrane 120 can be attached to the side of the base body 110 in which the inlet 153 of the second channel 154 and the outlet 152 of the first channel 151 are formed or open into it.

Die Membran 120 kann eine Anbringung 121 (auch Befestigung bezeichnet) umfassen. Die Anbringung 121 kann einen Flächenabschnitt der Membran 120 und/oder des Grundkörpers 110 vollständig umlaufen. Die Anbringung 121 kann eine Verklebung, eine Verklebungsnaht, eine Verschweißung und/oder eine Verschweißungsnaht sein. Beispielsweise ist die Membran 120 mit dem Grundkörper 110 verklebt oder verschweißt.The membrane 120 may include an attachment 121 (also referred to as an attachment). The attachment 121 can completely surround a surface section of the membrane 120 and/or the base body 110. The attachment 121 can be an adhesive bond, an adhesive seam, a weld and/or a weld seam. For example, the membrane 120 is glued or welded to the base body 110.

Das fluidische Element 110 kann eine Prozesseinheit 160 umfassen. In der Prozesseinheit 160 kann eine Probe behandelt oder analysiert werden. Beispielsweise kann die Prozesseinheit 160 stromaufwärts des Auslasses 152 des ersten Kanals 151 angeordnet sein. Ebenso kann die Prozesseinheit 160 stromabwärts des Einlasses 153 des zweiten Kanals 154 angeordnet sein.The fluidic element 110 may include a process unit 160. A sample can be treated or analyzed in the process unit 160. For example, the process unit 160 may be arranged upstream of the outlet 152 of the first channel 151. Likewise, the process unit 160 can be arranged downstream of the inlet 153 of the second channel 154.

Eine Probe kann mit einem Fluid durch den ersten und/oder zweiten Kanal 151, 154 strömen, um in der Prozesseinheit 160 behandelt oder analysiert zu werden. Durch die Prozesseinheit 160 kann die Probe einem chemischen, physikalischen und/oder biologischen Prozess unterzogen werden.A sample may flow with a fluid through the first and/or second channels 151, 154 to be treated or analyzed in the processing unit 160. The sample can be subjected to a chemical, physical and/or biological process by the process unit 160.

Zu dem ersten Zeitpunkt (sh. 2a) ist die Membran 120 im Bereich des Auslasses 152 des ersten Kanals 151 verformt. Die Verformung der Membran 120 ist durch den Aktor 210 (nicht in 2a dargestellt) verursacht. Durch die Verformung kann sich eine Kavität 131 zwischen der Membran 120 und dem Grundkörper 110 bilden. Zu dem Zeitpunkt der 2a ist die Kavität in Fluidkommunikation mit der Kavität 131, sodass Fluid aus dem ersten Kanal 151 über den Auslass 152 des ersten Kanals 151 in die Kavität 131 strömen kann. Durch die Bildung der Kavität 131 kann ein (leichter) Unterdruck erzeugt werden, wodurch das Fluid in die Kavität 131 einströmt. Ebenso kann Fluid in den Einlass 150 des ersten Kanals 151 einströmen.At the first point in time (see 2a) the membrane 120 is deformed in the area of the outlet 152 of the first channel 151. The deformation of the membrane 120 is caused by the actuator 210 (not in 2a shown). The deformation can cause a cavity 131 to form between the membrane 120 and the base body 110. At the time of 2a the cavity is in fluid communication with the cavity 131, so that fluid can flow from the first channel 151 into the cavity 131 via the outlet 152 of the first channel 151. By forming the cavity 131, a (slight) negative pressure can be generated, whereby the fluid flows into the cavity 131. Likewise, fluid can flow into the inlet 150 of the first channel 151.

2b zeigt das fluidische Element 100 wie mit Blick auf 2a beschrieben zu einem zweiten Zeitpunkt. Zu dem zweiten Zeitpunkt ist die Kavität 131 gefüllt mit Fluid in Richtung des Einlasses 153 des zweiten Kanals 154 bewegt worden. Die Bewegung der Kavität 131 kann durch eine Bewegung der Verformung in dem Aktor 210 (nicht in 2b dargestellt) verursacht werden. Die Bewegung der Verformung in dem Aktor 210 kann durch eine Bewegung oder Veränderung des durch den Antrieb 220 erzeugten Magnetfelds bewirkt werden. 2 B shows the fluidic element 100 as shown above 2a described at a second time. At the second time, the cavity 131 filled with fluid has been moved towards the inlet 153 of the second channel 154. The movement of the cavity 131 can be caused by a movement of the deformation in the actuator 210 (not in 2 B shown). The movement of the deformation in the actuator 210 can be caused by a movement or change in the magnetic field generated by the drive 220.

Zu dem zweiten Zeitpunkt kann der Auslass 152 des ersten Kanals 151 nicht in Fluidkommunikation mit der Kavität 131 sein. Zu dem zweiten Zeitpunkt kann der Einlass 153 des zweiten Kanals 154 nicht in Fluidkommunikation mit der Kavität 131 sein. Die Kavität 131 mit dem Fluid kann vollständig von der Membran 120 und dem Grundkörper 110 eingeschlossen oder umgeben sein. Insbesondere kann der Aktor 210 in einem Bereich außerhalb der Kavität 131 die Membran 120 gegen den Grundkörper 110 drücken oder in Richtung des Grundkörpers 110 drücken.At the second time, the outlet 152 of the first channel 151 may not be in fluid communication with the cavity 131. At the second time At this point, the inlet 153 of the second channel 154 may not be in fluid communication with the cavity 131. The cavity 131 with the fluid can be completely enclosed or surrounded by the membrane 120 and the base body 110. In particular, the actuator 210 can press the membrane 120 against the base body 110 or in the direction of the base body 110 in an area outside the cavity 131.

2c zeigt das fluidische Element 100 wie mit Blick auf 2a beschrieben zu einem dritten Zeitpunkt. Zu dem dritten Zeitpunkt ist die Kavität 131 gefüllt mit Fluid in den Bereich des Einlasses 153 des zweiten Kanals 154 bewegt worden. Die Bewegung der Kavität 131 kann durch eine Bewegung der Verformung in dem Aktor 210 (nicht in 2c dargestellt) verursacht werden. Die Bewegung der Verformung in dem Aktor 210 kann durch eine Bewegung oder Veränderung des durch den Antrieb 220 erzeugten Magnetfelds bewirkt werden. 2c shows the fluidic element 100 as shown above 2a described at a third time. At the third time, the cavity 131 filled with fluid has been moved into the area of the inlet 153 of the second channel 154. The movement of the cavity 131 can be caused by a movement of the deformation in the actuator 210 (not in 2c shown). The movement of the deformation in the actuator 210 can be caused by a movement or change in the magnetic field generated by the drive 220.

Zu dem dritten Zeitpunkt kann die Kavität 131 in Fluidkommunikation mit dem Einlass 153 des zweiten Kanals 154 sein. Dadurch kann Fluid aus der Kavität 131 über den Einlass 153 des zweiten Kanals 154 in den zweiten Kanal 154 einströmen. Ebenso kann Fluid aus dem Auslass 155 des zweiten Kanals 154 ausströmen.At the third time, the cavity 131 may be in fluid communication with the inlet 153 of the second channel 154. This allows fluid from the cavity 131 to flow into the second channel 154 via the inlet 153 of the second channel 154. Likewise, fluid can flow out of the outlet 155 of the second channel 154.

3 zeigt eine Transportvorrichtung 200. Die Transportvorrichtung 200 kann einen Aktor 210 umfassen. Insbesondere umfasst der Aktor 210 eine magnetische Formgedächtnislegierung oder besteht daraus. 3 shows a transport device 200. The transport device 200 can include an actuator 210. In particular, the actuator 210 comprises or consists of a magnetic shape memory alloy.

Die Transportvorrichtung 200 kann einen Antrieb 220 umfassen. Der Antrieb 220 kann eingerichtet sein, ein Magnetfeld zu erzeugen. Das Magnetfeld kann ein homogen gerichtetes magnetisches Wanderfeld sein. Durch das Magnetfeld kann eine Verformung 211 in dem Aktor 210 gebildet werden. Die Verformung 211 kann eine Einschnürung oder Verjüngung sein. Durch die Verformung 211 des Aktors 210 kann die Membran 120 verformt werden.The transport device 200 can include a drive 220. The drive 220 can be set up to generate a magnetic field. The magnetic field can be a homogeneously directed traveling magnetic field. The magnetic field can cause a deformation 211 to be formed in the actuator 210. The deformation 211 can be a constriction or a taper. The membrane 120 can be deformed by the deformation 211 of the actuator 210.

Der Antrieb 220 kann mehrere elektromagnetische Spulen 222 umfassen. Die elektromagnetischen Spulen 222 können entlang des Aktors 210 angeordnet sein. Die elektromagnetischen Spulen 222 können so gesteuert oder geregelt werden, dass ein Magnetfeld entlang des Aktors 210 wandert. Durch das wandernde Magnetfeld kann die Verformung 211 in dem Aktor 210 wandern.The drive 220 may include multiple electromagnetic coils 222. The electromagnetic coils 222 can be arranged along the actuator 210. The electromagnetic coils 222 can be controlled or regulated so that a magnetic field travels along the actuator 210. The moving magnetic field can cause the deformation 211 to move in the actuator 210.

Der Antrieb 220 kann zumindest einen Magnet 223, insbesondere einen Diametralmagnet, umfassen. Bei einem Diametralmagnet verläuft die Magnetachse durch den Durchmesser. Die Pole auf den Magnetflächen liegen sich gegenüber. Der Magnet 223 kann so gesteuert oder geregelt werden, dass ein Magnetfeld entlang des Aktors 210 wandert.The drive 220 can include at least one magnet 223, in particular a diametrical magnet. With a diametric magnet, the magnet axis runs through the diameter. The poles on the magnetic surfaces are opposite each other. The magnet 223 can be controlled or regulated so that a magnetic field travels along the actuator 210.

4 zeigt einen Ausschnitt eines fluidischen Systems 1000, wie in 1 angedeutet. 4 shows a section of a fluidic system 1000, as in 1 indicated.

Zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 kann ein Kontaktgebiet 300 gebildet sein. Durch das Kontaktgebiet 300 kann eine Verbindung zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 hergestellt oder verstärkt werden. Beispielsweise kann durch das Kontaktgebiet 300 eine adhäsive Kraft zwischen dem Aktor 210 und der Membran bereitgestellt werden. Ebenso kann in dem Kontaktgebiet 300 eine Verklebung zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 bereitgestellt werden.A contact area 300 can be formed between the actuator 210 and the membrane 120. Through the contact area 300, a connection between the actuator 210 and the membrane 120 can be established or strengthened. For example, the contact area 300 can provide an adhesive force between the actuator 210 and the membrane. Likewise, an adhesive bond between the actuator 210 and the membrane 120 can be provided in the contact area 300.

Zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 kann eine Flüssigkeit in dem Kontaktgebiet 300 vorgesehen sein, z.B. Silikonöl. Durch die Flüssigkeit kann eine adhäsive Kraft zwischen dem Aktor 210 und der Membran bewirkt oder verstärkt werden.Between the actuator 210 and the membrane 120, a liquid can be provided in the contact area 300, for example silicone oil. The liquid can cause or strengthen an adhesive force between the actuator 210 and the membrane.

Zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 kann eine Verklebung in dem Kontaktgebiet 300 vorgesehen sein. Die Verklebung kann durch einen Klebefilm oder eine Klebemembran bereitgestellt werden. Die Klebemembran kann eine einseitige oder zweiseitige Klebemembran sein.An adhesive bond in the contact area 300 can be provided between the actuator 210 and the membrane 120. The bonding can be provided by an adhesive film or an adhesive membrane. The adhesive membrane can be a one-sided or two-sided adhesive membrane.

In dem Kontaktgebiet 300 kann ein Gel vorgesehen sein. Bevorzugt ist in dem Kontaktgebiet 300 ein Hydrokolloidfilm vorgesehen.A gel can be provided in the contact area 300. A hydrocolloid film is preferably provided in the contact area 300.

5 zeigt einen Ausschnitt eines fluidischen Systems 1000, wie in 1 angedeutet. 5 shows a section of a fluidic system 1000, as in 1 indicated.

Zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 können Kapseln 310 angeordnet sein. Die Kapseln 310 können jeweils eine Hülle aufweisen. In der Hülle kann ein Adhäsionsmedium enthalten sein. Wird der Aktor 210 auf die Membran 120 gepresst oder gedrückt, kann die Hülle der Kapsel beschädigt werden oder aufbrechen. Dadurch kann das Adhäsionsmedium aus dem Inneren der Kapsel austreten und zwischen den Aktor 210 und die Membran 120 gelangen. Das Adhäsionsmedium kann eine adhäsive Kraft zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 bereitstellen.Capsules 310 can be arranged between the actuator 210 and the membrane 120. The capsules 310 can each have a shell. An adhesion medium can be contained in the cover. If the actuator 210 is pressed or pressed onto the membrane 120, the shell of the capsule can be damaged or broken. This allows the adhesion medium to escape from the interior of the capsule and get between the actuator 210 and the membrane 120. The adhesion medium can provide an adhesive force between the actuator 210 and the membrane 120.

6 und 7 zeigt einen Ausschnitt eines fluidischen Systems 1000, wie in 1 angedeutet. 6 and 7 shows a section of a fluidic system 1000, as in 1 indicated.

Zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 können Haftelemente 320 angeordnet sein. Die Haftelemente 320 können van-der-Waals-Kräfte und/oder elektrostatische Kräfte zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 verursachen oder erhöhen. Eine Vielzahl von Haftelementen 320 können zwischen dem Aktor und der Membran 120 vorgesehen sein, beispielsweise zumindest 100, bevorzugt zumindest 500, bevorzugter zumindest 1000, Haftelemente 320.Adhesive elements 320 can be arranged between the actuator 210 and the membrane 120. The adhesive elements 320 can cause or increase van der Waals forces and/or electrostatic forces between the actuator 210 and the membrane 120. A variety of adhesive elements 320 can be between the actuator and the membrane 120 be seen, for example at least 100, preferably at least 500, more preferably at least 1000, adhesive elements 320.

Die Haftelemente 320 können auf der Membran 120 vorgesehen sein. Insbesondere kann die Membran 120 die Haftelemente 320 umfassen. Die Haftelemente 320 können fest mit der Membran 120 verbunden sein.The adhesive elements 320 can be provided on the membrane 120. In particular, the membrane 120 may include the adhesive elements 320. The adhesive elements 320 can be firmly connected to the membrane 120.

Ebenso können die Haftelemente 320 auf dem Aktor 210 vorgesehen sein. Insbesondere kann der Aktor 210 die Haftelemente 320 umfassen. Die Haftelemente 320 können fest mit dem Aktor 210 verbunden sein.Likewise, the adhesive elements 320 can be provided on the actuator 210. In particular, the actuator 210 can include the adhesive elements 320. The adhesive elements 320 can be firmly connected to the actuator 210.

Zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 kann eine Haftmembran 215 vorgesehen sein (sh. 7). Die Haftmembran 215 kann die Haftelemente 320 umfassen. Insbesondere können die Haftelemente 320 fest mit der Haftmembran 215 verbunden sein. Die Haftmembran 215 kann fest oder lösbar mit der Transportvorrichtung 200, insbesondere mit dem Aktor 210 oder mit dem Gehäuse 221 der Transportvorrichtung 200, verbunden sein. Ebenso kann die Haftmembran 215 fest oder lösbar mit dem fluidischen Element 100, insbesondere mit der Membran 120 oder mit dem Grundkörper 110, verbunden sein.An adhesive membrane 215 can be provided between the actuator 210 and the membrane 120 (see. 7 ). The adhesive membrane 215 may include the adhesive elements 320. In particular, the adhesive elements 320 can be firmly connected to the adhesive membrane 215. The adhesive membrane 215 can be permanently or detachably connected to the transport device 200, in particular to the actuator 210 or to the housing 221 of the transport device 200. Likewise, the adhesive membrane 215 can be firmly or detachably connected to the fluidic element 100, in particular to the membrane 120 or to the base body 110.

8 zeigt einen Ausschnitt eines fluidischen Systems 1000, wie in 1 angedeutet. 8th shows a section of a fluidic system 1000, as in 1 indicated.

Zwischen dem Aktor 210 und der Membran 120 kann eine magnetische Kraft wirken. Beispielsweise kann die Membran magnetisch oder magnetisierbar sein. Bevorzugt weist die Membran 120 eine ferromagnetische Eigenschaft auf oder ist ferromagnetisch. Der Aktor 210 kann magnetisch oder magnetisierbar sein.A magnetic force can act between the actuator 210 and the membrane 120. For example, the membrane can be magnetic or magnetizable. The membrane 120 preferably has a ferromagnetic property or is ferromagnetic. The actuator 210 can be magnetic or magnetizable.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2019008235 A1 [0006]
US 6515382 B1 [0043]

Claims

Fluidic element (100) comprising: a base body (110) with at least one first channel (151) and at least one second channel (154) for guiding a fluid, at least one outlet (152) being formed at one end of the first channel (151) and at one end of the second At least one inlet (153) is formed in the channel (154); and a deformable membrane (120) which is connected to the base body (110) and at least the outlet (152) of the first channel (151) and the inlet (153) of the second channel (154) are covered, wherein the membrane (120) can be deformed by an actuator (210) in the direction of the actuator (110) in such a way that a movable cavity (131) between the base body (110) and the membrane (120) is formed to transport the fluid from the outlet (152) of the first channel (151) to the inlet (153) of the second channel (154).

Fluidic element according to Claim 1 , wherein the membrane (120) is connected to a surface of the base body (110) via an attachment (121) and the attachment (121) completely surrounds a surface section of the membrane (120).

Fluidic element according to Claim 1 or 2 , wherein a sample can be introduced into the fluidic element (100) and wherein the fluidic element (100) comprises a process unit (160), wherein the sample in the process unit (160) can be treated by a chemical, physical and / or biological process.

Fluidic element according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the membrane (120) is connected to the base body (110) in such a way that a section of the membrane (120) that is not deformed by the actuator (110) contacts the base body (110).

Fluidic system (1000) with a fluidic element (100), in particular with a fluidic element (100) according to one of the preceding claims, and a transport device (200), wherein: the fluidic element (100) comprises a base body (110) and a deformable membrane (120), wherein the base body (110) comprises at least a first channel (151) and at least a second channel (154) for guiding a fluid, wherein on one At least one outlet (152) is formed at the end of the first channel (151) and at least one inlet (153) is formed at one end of the second channel (154), the membrane (120) being connected to the base body and at least the outlet (153). 152) of the first channel (151) and the inlet (153) of the second channel (154); the transport device (200) comprises an actuator (210), wherein the actuator (210) is set up to deform the membrane (120) so that a cavity (131) is formed between the base body (110) and the membrane (120).

Fluidic system (1000) after Claim 5 , wherein the actuator (210) comprises or consists of a magnetic shape memory alloy.

Fluidic system (1000) after Claim 5 or 6 , wherein the transport device (200) comprises a drive (220), wherein the drive (220) is set up to deform the actuator (210), in particular wherein the drive (220) is set up to generate a magnetic field.

Fluidic system (1000) according to one of the Claims 5 until 7 , wherein the actuator (210) and the membrane (120) are coupled to one another in such a way that a deformation of the actuator (210) causes a deformation of the membrane, in particular that a deformation of the actuator (210) causes a corresponding deformation of the membrane (120). .

Fluidic system (1000) according to one of the Claims 5 until 8th , wherein the actuator (210) is connected to the membrane (120) by an adhesive force.

Fluidic system (1000) after Claim 9 , wherein the adhesive force is provided by a fluid, preferably a liquid, more preferably silicone oil, between the actuator (210) and the membrane (120).

Fluidic system (1000) after Claim 9 , wherein the adhesive force is provided by an adhesion medium provided by rupturing capsules between the actuator (210) and the membrane (120).

Fluidic system (1000) after Claim 9 , wherein the adhesive force is provided by a gel, in particular by a hydrocolloid film, between the actuator (210) and the membrane (120).

Fluidic system (1000) according to one of the Claims 5 until 8th , wherein the actuator (210) is connected to the membrane (120) by adhesive.

Fluidic system (1000) after Claim 13 , wherein the bonding is provided by an adhesive film between the actuator (210) and the membrane (120) or wherein the bonding is provided by an adhesive membrane between the actuator (210) and the membrane (120).

Fluidic system (1000) according to one of the Claims 5 until 8th , wherein the actuator (210) is connected to the membrane (120) by van der Waals forces and/or electrostatic forces, in particular wherein the actuator (210) and/or the membrane (120) have a plurality of adhesive elements (320 ) having.

Fluidic system (1000) according to one of the Claims 5 until 8th , wherein the actuator (210) is connected to the membrane (120) by a negative pressure.

Fluidic system (1000) according to one of the Claims 5 until 8th , wherein the actuator (210) is connected to the membrane (120) by a magnetic force, in particular wherein the membrane (120) is magnetic.

Method for operating a fluidic system (1000), in particular a fluidic system (1000) according to one of Claims 5 until 17 , the method with the steps: deforming a membrane (120) connected to a base body (110) by an actuator (210) in the direction of the actuator (210), so that there is a cavity (131) between the base body (110) and the membrane (120) forms; introducing a fluid from an outlet (152) of a first channel (151) of the base body (110) into the cavity (131); moving the cavity (131) with the fluid through the actuator (210) towards an inlet (153) of a second channel (154); Introducing the fluid into the second channel (154) via the inlet (153).

Procedure according to Claim 18 , wherein the actuator (210) comprises or consists of a magnetic shape memory alloy.