DE102022134986A1 - Layered fluid filter and filter element with fluid inlet and fluid outlet on the same side - Google Patents

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/26Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/34Control of physical parameters of the fluid carrier of fluid composition, e.g. gradient

Abstract

Fluidfilter (100) zum Filtern eines Fluids, insbesondere in einem Analysegerät (10), wobei das Fluidfilter (100) einen Schichtaufbau (102), der mindestens eine mikrofluidische Struktur (104) zum Zuführen und Abführen des Fluids aufweist, und ein Filterelement (106) aufweist, das zum Filtern des mittels der mindestens einen mikrofluidischen Struktur (104) zugeführten Fluids ausgebildet ist und das an und/oder in dem Schichtaufbau (102) angeordnet ist, wobei eine Fluidzuführung (108) zum Zuführen des zu filternden Fluids und eine Fluidabführung (110) zum Abführen des gefilterten Fluids an derselben Seite des Schichtaufbaus (102) angeordnet sind und mit der mindestens einen mikrofluidischen Struktur (104) fluidisch gekoppelt sind.Fluid filter (100) for filtering a fluid, in particular in an analysis device (10), the fluid filter (100) having a layered structure (102) which has at least one microfluidic structure (104) for supplying and removing the fluid, and a filter element (106 ) which is designed to filter the fluid supplied by means of the at least one microfluidic structure (104) and which is arranged on and/or in the layered structure (102), with a fluid supply (108) for supplying the fluid to be filtered and a fluid discharge (110) for discharging the filtered fluid are arranged on the same side of the layered structure (102) and are fluidically coupled to the at least one microfluidic structure (104).

Description

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidfilter, ein Analysegerät und ein Verfahren zum Herstellen eines Fluidfilters.The present invention relates to a fluid filter, an analysis device and a method for manufacturing a fluid filter.

In einer HPLC wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar ist, durch eine sogenannte stationäre Phase (zum Beispiel in einer chromatografischen Säule), bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist zum Beispiel aus der EP 0,309,596 B1 derselben Anmelderin, Agilent Technologies, Inc. bekannt. Ein solches HPLC-System hat häufig ein oder mehrere schaltbare Fluidventile.In an HPLC, a liquid (mobile phase) is typically measured at a very precisely controlled flow rate (e.g. in the range of microliters to milliliters per minute) and at a high pressure (typically 20 to 1000 bar and beyond, currently up to 2000 bar). , in which the compressibility of the liquid is noticeable, is moved through a so-called stationary phase (e.g. in a chromatographic column) in order to separate individual components of a sample liquid introduced into the mobile phase. Such an HPLC system is, for example, from EP 0,309,596 B1 of the same assignee, Agilent Technologies, Inc. known. Such an HPLC system often has one or more switchable fluid valves.

In Analysegeräten, wie einer HPLC, werden Fluidfilter eingesetzt, um Partikel aus Fluiden herauszufiltern. Die Montage von Fluidfiltern an einem Analysegerät, insbesondere zwischen zwei Kapillaren, ist herkömmlich aufwendig und fehleranfällig.Fluid filters are used in analyzers such as HPLC to filter out particles from fluids. The assembly of fluid filters on an analysis device, in particular between two capillaries, is conventionally complex and error-prone.

OFFENBARUNGEPIPHANY

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein in einfacher Weise und fehlerrobust montierbares Fluidfilter bereitzustellen. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.It is an object of the invention to provide a fluid filter that can be assembled in a simple manner and is robust against errors. The object is solved by means of the independent claims. Further embodiments are shown in the dependent claims.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Fluidfilter zum Filtern eines Fluids (insbesondere in einem Analysegerät) geschaffen, wobei das Fluidfilter einen Schichtaufbau, der mindestens eine mikrofluidische Struktur (vorzugsweise eine Mehrzahl von mikrofluidischen Strukturen) zum Zuführen und Abführen des Fluids aufweist, und ein Filterelement aufweist, das zum Filtern des mittels der mindestens einen mikrofluidischen Struktur zugeführten Fluids ausgebildet ist und das an und/oder in dem Schichtaufbau angeordnet ist, wobei eine Fluidzuführung zum Zuführen des zu filternden Fluids und eine Fluidabführung zum Abführen des gefilterten Fluids an derselben Seite des Schichtaufbaus angeordnet sind und mit der mindestens einen mikrofluidischen Struktur fluidisch gekoppelt sind.According to an exemplary embodiment of the present invention, a fluid filter for filtering a fluid (in particular in an analysis device) is created, the fluid filter having a layered structure which has at least one microfluidic structure (preferably a plurality of microfluidic structures) for supplying and removing the fluid, and has a filter element which is designed to filter the fluid supplied by means of the at least one microfluidic structure and which is arranged on and/or in the layered structure, with a fluid supply for supplying the fluid to be filtered and a fluid discharge for discharging the filtered fluid on the same side of the layer structure are arranged and are fluidically coupled to the at least one microfluidic structure.

Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Analysegerät zum Analysieren einer fluidischen Probe bereitgestellt, wobei das Analysegerät mindestens ein Fluidfilter mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist.According to another exemplary embodiment, an analysis device for analyzing a fluidic sample is provided, the analysis device having at least one fluid filter with the features described above.

Gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zum Herstellen eines Fluidfilters zum Filtern eines Fluids (insbesondere in einem Analysegerät) bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Versehen eines Schichtaufbaus mit mindestens einer mikrofluidischen Struktur zum Zuführen und Abführen des Fluids, ein Anordnen eines Filterelements, das zum Filtern des mittels der mindestens einen mikrofluidischen Struktur zugeführten Fluids ausgebildet ist, an und/oder in dem Schichtaufbau, und ein Anordnen einer Fluidzuführung zum Zuführen des zu filternden Fluids und einer Fluidabführung zum Abführen des gefilterten Fluids an derselben Seite des Schichtaufbaus aufweist, wobei die Fluidzuführung und die Fluidabführung mit der mindestens einen mikrofluidischen Struktur fluidisch gekoppelt werden.According to a further exemplary embodiment, a method for producing a fluid filter for filtering a fluid (in particular in an analysis device) is provided, the method including providing a layered structure with at least one microfluidic structure for supplying and removing the fluid, arranging a filter element, which for filtering of the fluid supplied by means of the at least one microfluidic structure is formed on and/or in the layered structure, and arranging a fluid supply for supplying the fluid to be filtered and a fluid discharge for discharging the filtered fluid on the same side of the layered structure, the fluid supply having and the fluid discharge are fluidically coupled to the at least one microfluidic structure.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Fluidfilter“ insbesondere ein Fluidbauteil verstanden, das Feststoffe aus einem Gas- und/oder Flüssigkeitsstrom zurückhält. Ein Fluid, das Feststoffpartikel aufweist, kann in einem Fluidfilter also einer Filtration unterzogen werden, die zum Beispiel durch ein Pressen oder Ziehen des Fluids durch das Fluidfilter hindurch bewirkt werden kann.In the context of the present application, the term “fluid filter” means in particular a fluid component that retains solids from a gas and/or liquid flow. A fluid that has solid particles can therefore be subjected to a filtration in a fluid filter, which can be effected, for example, by pressing or drawing the fluid through the fluid filter.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Fluid“ insbesondere eine Flüssigkeit und/oder ein Gas verstanden, optional aufweisend Festkörperpartikel.In the context of the present application, the term “fluid” means in particular a liquid and/or a gas, optionally having solid particles.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Analysegerät“ insbesondere ein Gerät bezeichnen, das in der Lage und konfiguriert ist, eine fluidische Probe zu untersuchen, insbesondere zu trennen, weiter insbesondere in verschiedene Fraktionen zu trennen. Beispielsweise kann eine solche Probentrennung mittels Chromatographie oder Elektrophorese erfolgen. Bevorzugt kann das Analysegerät ein Flüssigkeitschromatografie-Probentrenngerät sein.In the context of the present application, the term “analysis device” can refer in particular to a device that is able and configured to examine a fluidic sample, in particular to separate it, and further in particular to separate it into different fractions. For example, such a sample separation can take place by means of chromatography or electrophoresis. Preferably, the analysis device can be a liquid chromatography sample separation device.

Im Rahmen der vorliegenden Anwendung kann unter dem Begriff „Schichtaufbau“ insbesondere ein Körper oder ein Satz von Körpern verstanden werden, der eine Mehrzahl von insbesondere parallel zueinander angeordneten und vorzugsweise miteinander verbundenen, vorzugsweise ebenen Schichten aufweist, die ein gemeinsames, vorzugsweise einstückiges, Bauteil bilden können. Alternativ können die Schichten aber auch ganz oder teilweise voneinander getrennt bleiben. Der Schichtaufbau kann Schichtstrukturen aufweisen oder kann daraus bestehen. Ein Schichtaufbau kann metallische und/oder nichtmetallische (zum Beispiel keramische) Schichtstrukturen aufweisen.In the context of the present application, the term “layer structure” can be understood in particular to mean a body or a set of bodies which has a plurality of layers which are arranged in particular parallel to one another and are preferably connected to one another and are preferably planar and which form a common, preferably one-piece component can. Alternatively, however, the layers can also remain completely or partially separate from one another. The layer structure may have or consist of layered structures. A layer structure can have metallic and/or non-metallic (for example ceramic) layer structures.

Im Rahmen der vorliegenden Anwendung kann unter dem Begriff „Schichtstruktur“ insbesondere eine insbesondere ebene und flache, vorzugsweise metallische, Struktur verstanden werden, die unter Bildung mindestens einer mikrofluidischen Struktur bearbeitet sein kann. Eine Schichtstruktur kann ein Metall (insbesondere ein elementares Metall) aufweisen oder daraus bestehen. Beispielsweise kann eine Schichtstruktur aus einer nichtrostenden, korrosionsbeständigen Stahllegierung gebildet sein. Eine Schichtstruktur kann eine durchgehende Schicht (vorzugsweise aus Metall) oder kann eine strukturierte Schicht mit einer oder mehreren sich horizontal und/oder vertikal und/oder schräg erstreckenden Ausnehmungen sein. Eine Schichtstruktur kann auch aus mehreren koplanar angeordneten, nicht miteinander verbundenen (vorzugsweise metallischen) Inseln gebildet sein.In the context of the present application, the term “layer structure” can be understood in particular as meaning a planar and flat, preferably metallic, structure that can be processed to form at least one microfluidic structure. A layered structure can include or consist of a metal (in particular an elemental metal). For example, a layered structure may be formed from a stainless, corrosion-resistant steel alloy. A layer structure can be a continuous layer (preferably made of metal) or can be a structured layer with one or more recesses extending horizontally and/or vertically and/or obliquely. A layered structure can also be formed from a plurality of coplanarly arranged islands that are not connected to one another (preferably metallic).

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „mikrofluidische Struktur“ insbesondere ein verzweigter oder unverzweigter Kanal, eine Mehrzahl solcher Kanäle oder eine andere fluidische Struktur (zum Beispiel eine Nut oder eine Kavität) mit Dimensionen im Bereich von Mikrometern bis Millimetern verstanden, die von einem Fluid durchfließbar ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Innendurchmesser der mindestens einen mikrofluidischen Struktur in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 1 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, sein. Die mikrofluidischen Strukturen können von Festkörpermaterial freie Hohlräume aufweisen oder können teilweise ausgefüllt sein, zum Beispiel mit einer stationären Phase als Probentrennmaterial.In the context of the present application, the term "microfluidic structure" is understood in particular to mean a branched or unbranched channel, a plurality of such channels or another fluidic structure (e.g. a groove or a cavity) with dimensions in the range from micrometers to millimeters a fluid can flow through. According to one embodiment, an inner diameter of the at least one microfluidic structure can be in a range between 0.05 mm and 1 mm, in particular in a range between 0.1 mm and 0.5 mm. The microfluidic structures can have cavities free of solid material or can be partially filled, for example with a stationary phase as sample separation material.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Filterelement“ insbesondere ein Element eines Fluidfilters verstanden, an dem der eigentliche Filtrationsprozess des Fluids stattfindet. Beispielsweise kann ein solches Filterelement ein Sinterkörper, ein poröser Körper, eine gestapelte Gitter- bzw. Siebstruktur oder ein Granulat sein, der oder das Zwischenräume aufweist, durch welche fluidische Komponenten fließen können, wohingegen Festkörperpartikel an dem Filterelement festgehalten werden können. Bevorzugt kann das Filterelement als Filterscheibe ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine solche Filterscheibe einen Durchmesser in einem Bereich von 1 mm bis 13 mm haben, beispielsweise 2 mm.In the context of the present application, the term “filter element” is understood to mean, in particular, an element of a fluid filter on which the actual filtration process of the fluid takes place. For example, such a filter element can be a sintered body, a porous body, a stacked lattice or sieve structure or a granulate, which has gaps through which fluidic components can flow, whereas solid particles can be retained on the filter element. The filter element can preferably be designed as a filter disk. For example, such a filter disk can have a diameter in a range from 1 mm to 13 mm, for example 2 mm.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „Zuführen und Abführen von Fluid an derselben Seite des Schichtaufbaus“ insbesondere ein strukturelles Merkmal eines Fluidfilters verstanden, wonach zwei Fluidschnittstellen zum Einführen von zu filterndem Fluid in das Fluidfilter und zum Abführen von gefiltertem Fluid aus dem Fluidfilter an einer gemeinsamen Seite des Schichtaufbaus bzw. des Fluidfilters angeordnet sind. Anders als bei herkömmlichen Fluidfiltern, die an einer Seite mit einer Zuführkapillare und an einer gegenüberliegenden anderen Seite mit einer Abführkapillare fluidisch gekoppelt werden, kann bei einem Fluidfilter gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung Zuführung und Abführung von Fluid durch Ausbilden einer einzigen gemeinsamen Verbindung des Fluidfilters mit einem Analysegerät oder einem anderen fluidverarbeitenden Gerät oder Fluidbauteil bewerkstelligt werden. Beispielsweise können Zuführung und Abführung von Fluid an einer gemeinsamen Stirnfläche des Fluidfilters angeordnet sein.In the context of the present application, the term "supply and discharge of fluid on the same side of the layer structure" is understood in particular as a structural feature of a fluid filter, according to which two fluid interfaces are defined for introducing fluid to be filtered into the fluid filter and for discharging filtered fluid from the fluid filter are arranged on a common side of the layer structure or the fluid filter. In contrast to conventional fluid filters, which are fluidically coupled to a supply capillary on one side and a discharge capillary on an opposite other side, in a fluid filter according to an exemplary embodiment of the invention, fluid can be supplied and discharged by forming a single common connection of the fluid filter with an analyzer or other fluid processing device or fluid component. For example, the supply and discharge of fluid can be arranged on a common end face of the fluid filter.

Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „fluidische Probe“ insbesondere ein Medium, weiter insbesondere eine Flüssigkeit, verstanden, das bzw. die die eigentlich zu analysierende Materie enthält (zum Beispiel eine biologische Probe), wie zum Beispiel eine Proteinlösung, eine pharmazeutische Probe, etc.In the context of the present application, the term “fluidic sample” is understood to mean in particular a medium, more particularly a liquid, which contains the material to be analyzed (e.g. a biological sample), such as a protein solution, a pharmaceutical sample, etc

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Fluidfilter zum Filtern eines Fluids (insbesondere einer mobilen Phase in einem Analysegerät wie eine HPLC) geschaffen, das einen Schichtaufbau mit einer oder mehreren miteinander fluidisch gekoppelten mikrofluidischen Strukturen aufweist. Letztere dienen zum Zuführen von zu filterndem Fluid sowie zum Abführen von gefiltertem Fluid. Darüber hinaus weist das Fluidfilter ein Filterelement auf, welches das Fluid filtert und zu diesem Zweck fluidisch gekoppelt bzw. koppelbar mit mikrofluidischen Strukturen des Schichtaufbaus ausgebildet ist. Vorteilhaft sind sowohl eine Fluidzuführung zum Zuführen des zu filternden Fluids als auch eine Fluidabführung zum Abführen des gefilterten Fluids an einer gemeinsamen Seite des Schichtaufbaus positioniert und mit der besagten mikrofluidischen Struktur fluidisch gekoppelt. Das Vorsehen von planaren und gestapelten Schichtstrukturen führt zu einer besonders kompakten Ausgestaltung des Fluidfilters und erlaubt dennoch ein frei wählbares Bilden von mikrofluidischen Strukturen für ein wohldefiniertes Fluidmanagement. Ein an bzw. in dem Schichtaufbau montiertes Filterelement kann die eigentliche Filterfunktion wahrnehmen und kann - zum Beispiel allein oder in Kombination mit den Schichtstrukturen - als auswechselbares Verschleißteil vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist die Konfiguration der Fluidzuführung und der Fluidabführung an derselben Seite des Schichtaufbaus. Ein entsprechendes Design wird durch das Vorsehen eines Schichtaufbaus mit darin integrierten mikrofluidischen Strukturen begünstigt und erlaubt eine besonders einfache Handhabung durch einen Benutzer. Es ist nämlich das Ausbilden einer einzigen gemeinsamen Fluidschnittstelle ausreichend, wohingegen das aufwändige Handhaben von zwei Kapillaren unabhängig voneinander entbehrlich werden kann.According to an exemplary embodiment of the invention, a fluid filter for filtering a fluid (in particular a mobile phase in an analysis device such as an HPLC) is created, which has a layered structure with one or more microfluidic structures fluidically coupled to one another. The latter are used for supplying fluid to be filtered and for removing filtered fluid. In addition, the fluid filter has a filter element which filters the fluid and for this purpose is designed to be fluidically coupled or capable of being coupled to microfluidic structures of the layered structure. Both a fluid supply for supplying the fluid to be filtered and a fluid discharge for discharging the filtered fluid are advantageously positioned on a common side of the layered structure and are fluidically coupled to said microfluidic structure. The provision of planar and stacked layer structures leads to a particularly compact configuration of the fluid filter and nevertheless allows a freely selectable formation of microfluidic structures for well-defined fluid management. A filter element mounted on or in the layer structure can perform the actual filter function and—for example alone or in combination with the layer structures—can be provided as a replaceable wearing part. The configuration of the fluid supply and the fluid discharge on the same side of the layer structure is particularly advantageous. A corresponding design is achieved by providing a layered structure with a microfluidic structure integrated therein Ren favors and allows a particularly easy handling by a user. This is because the formation of a single common fluid interface is sufficient, whereas the complicated handling of two capillaries independently of one another can be dispensed with.

Im Weiteren werden zusätzliche Ausgestaltungen des Fluidfilters, des Analysegeräts und des Verfahrens beschrieben.Additional configurations of the fluid filter, the analysis device and the method are described below.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schichtaufbau aus mehreren miteinander verbundenen Schichtstrukturen gebildet sein. Somit kann ein Schichtenstapel gebildet werden, dessen einzelne Schichtstrukturen zueinander korrespondierende und individuell einfach ausbildbare mikrofluidische Strukturen aufweisen können, um ein komplexeres Fluidleitungssystem auf engstem Raum zu bewerkstelligen. Die Schichtstrukturen können hierbei integral miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Ausbilden eines diffusionsgebondeten oder diffusionsgeschweißten Schichtaufbaus. Eine solche Konfiguration ist besonders benutzerfreundlich, da ein Benutzer (zum Beispiel bei einem Austausch des Schichtaufbaus gegebenenfalls samt Filterelement) nur eine einzige Komponente zu handhaben braucht. Es ist allerdings alternativ auch möglich, dass die Schichtstrukturen des Schichtaufbaus ganz oder teilweise lose aufeinander aufliegen. Beispielsweise können die einzelnen Schichtstrukturen dann in einfacher Weise in einen Aufnahmeraum eines Gehäusekörpers aufgenommen werden.According to one exemplary embodiment, the layer structure can be formed from a plurality of layer structures connected to one another. A stack of layers can thus be formed, the individual layer structures of which can have microfluidic structures that correspond to one another and can be individually and easily formed, in order to bring about a more complex fluid line system in a very small space. In this case, the layer structures can be connected to one another integrally, for example by forming a diffusion-bonded or diffusion-welded layer structure. Such a configuration is particularly user-friendly, since a user only needs to handle a single component (for example when replacing the layer structure, possibly including the filter element). Alternatively, however, it is also possible for the layer structures of the layered structure to rest loosely on one another in whole or in part. For example, the individual layer structures can then be easily accommodated in an accommodating space of a housing body.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schichtaufbau aus mehreren Metallschichtstrukturen gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es, die einzelnen Schichtstrukturen aus metallischen Schichten auszubilden. Einzelne Metallschichten sind einfach prozessierbar, um darin mikrofluidische Strukturen beliebiger Ausgestaltung zu bilden. Außerdem kann aus einzelnen Metallschichten in einfacher Weise ein miteinander verbundenes Schichtbauteil gebildet werden. Insbesondere kann der Schichtaufbau vorteilhaft als metallische mikrofluidische (Metal MicroFluidic, MMF)-Anordnung ausgebildet sein, zum Beispiel als Diffusion-Bond-Bauteil oder Metalllaminat.According to one embodiment, the layer structure can be formed from a plurality of metal layer structures. It is particularly advantageous to form the individual layer structures from metallic layers. Individual metal layers can be easily processed in order to form microfluidic structures of any configuration therein. In addition, an interconnected layered component can be formed from individual metal layers in a simple manner. In particular, the layer structure can advantageously be embodied as a metallic microfluidic (Metal MicroFluidic, MMF) arrangement, for example as a diffusion bond component or metal laminate.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine mikrofluidische Struktur des Schichtaufbaus direkt angrenzend an das Filterelement, insbesondere fluideingangsseitig (d.h. wo zu filterndes Fluid dem Filterelement zugeführt wird) und/oder fluidausgangsseitig (d.h. wo gefiltertes Fluid vom Filterelement abgeführt wird), mindestens eine flächig aufgeweitete Fluidaustauschfläche bilden. Zum Beispiel kann ein Fluid dem Filterelement zugeführt werden, indem es zunächst durch kapillarartige Durchgangslöcher in einzelnen Schichtstrukturen hindurchgeführt wird, bevor das Fluid dann erst unmittelbar vor dem Filterelement an einer Austauschfläche flächig aufgeweitet wird. Dies kann zum Beispiel durch Ausbilden einer mikrofluidischen Struktur in einer Schichtstruktur in Form einer flächigen Kavität oder bevorzugt als flächige Nutstruktur (d.h. in einer Weise, wie dies im nachfolgenden Absatz beschrieben wird), realisiert werden. Dadurch kann das Fluid zunächst mit geringem Totvolumen dem Filterelement zugeführt werden und erst dort flächig aufgeweitet werden, damit das Fluid vorzugsweise die volle Fläche des Filterelements durchströmen kann. Dies vermeidet ein schnelles Verstopfen des Filterelements und hält den Fluidwiderstand beim Durchfließen des Fluidventils gering.According to one embodiment, a microfluidic structure of the layered construction can form at least one flat, widened fluid exchange surface directly adjacent to the filter element, in particular on the fluid inlet side (i.e. where fluid to be filtered is fed to the filter element) and/or on the fluid outlet side (i.e. where filtered fluid is discharged from the filter element). For example, a fluid can be supplied to the filter element by first being guided through capillary-like through-holes in individual layer structures before the fluid is then expanded flatly at an exchange surface immediately in front of the filter element. This can be realized, for example, by forming a microfluidic structure in a layered structure in the form of a planar cavity or preferably as a planar groove structure (i.e. in a manner as described in the following paragraph). As a result, the fluid can first be fed to the filter element with a small dead volume and only there can it be widened over its surface area, so that the fluid can preferably flow through the full surface of the filter element. This prevents the filter element from clogging quickly and keeps the fluid resistance low when it flows through the fluid valve.

Insbesondere kann die flächig aufgeweitete Austauschfläche als flächige Nutstruktur mit dazwischen angeordneten Stegen ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Spirale, ein Mäander und/oder ein Zickzack eine zweidimensionale oder flächige Austauschfläche zwischen einer Schichtstruktur des Schichtaufbaus und dem Filterelement ausbilden. Hierbei kann die Austauschfläche einer Hauptfläche des Filterelements entsprechen. Mit Vorteil können Stege zwischen aneinander angrenzenden Nutabschnitten der flächig aufgeweiteten Austauschfläche die mechanische Stabilität des Filterelements verbessern und dadurch zu einer Hochdruckstabilität beitragen.In particular, the two-dimensionally widened exchange surface can be designed as a two-dimensional groove structure with webs arranged in between. For example, a spiral, a meander and/or a zigzag can form a two-dimensional or two-dimensional exchange surface between a layered structure of the layered structure and the filter element. In this case, the exchange surface can correspond to a main surface of the filter element. Advantageously, webs between mutually adjoining groove sections of the areally widened exchange surface can improve the mechanical stability of the filter element and thus contribute to high-pressure stability.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine mikrofluidische Struktur mindestens ein Durchgangsloch durch mindestens eine Schichtstruktur des Schichtaufbaus und/oder mindestens eine Nut, insbesondere mindestens eine spiralförmige, mäandrische oder langgestreckte Nut, in einer Hauptoberfläche von mindestens einer Schichtstruktur des Schichtaufbaus aufweisen. Eine solche Nut, welche das zu filternde Fluid zweidimensional auf das Filterelement verteilt, kann in genau definierter Weise eine präzise Fluidverteilung bewerkstelligen.According to one embodiment, the at least one microfluidic structure can have at least one through hole through at least one layer structure of the layered structure and/or at least one groove, in particular at least one spiral, meandering or elongated groove, in a main surface of at least one layered structure of the layered structure. Such a groove, which distributes the fluid to be filtered two-dimensionally onto the filter element, can bring about a precise fluid distribution in a precisely defined manner.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Filterelement einen Sinterkörper oder einen Netzstapel aufweisen. Ein Sinterkörper kann zum Beispiel aus zunächst unverbundenen Metallpartikeln oder keramischen Partikeln gebildet sein, die mittels Sinterns (d.h. durch Temperaturerhöhung und vorzugsweise Druckerhöhung) miteinander zu einem integralen Körper verbunden werden. Zwischen den integral verbundenen Partikeln verbleiben kleine Zwischenräume, die für Fluid passierbar, aber für Festkörperpartikel unpassierbar sein können. Alternativ kann das Filterelement auch durch mehrere übereinandergelegte Netze (zum Beispiel Metallnetze) mit jeweils kleinen Durchgangslöchern gebildet werden, die in Kombination für Festkörperpartikel undurchlässige und für Gase bzw. Flüssigkeiten durchlässige Zwischenräume bilden.According to one embodiment, the filter element may include a sintered body or a mesh stack. A sintered body can, for example, be formed from initially unconnected metal particles or ceramic particles which are connected to one another by means of sintering (i.e. by increasing the temperature and preferably increasing the pressure) to form an integral body. Small interstices remain between the integrally bonded particles, which may be traversable for fluid but impassable for solid particles. Alternatively, the filter element can also be formed by several meshes (for example metal meshes) placed one on top of the other, each with small through-holes, which in combination form intermediate spaces which are impermeable to solid particles and permeable to gases or liquids.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Filterelement vollumfänglich in den Schichtaufbau eingebettet sein. Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann das Filterelement entlang seines gesamten lateralen Umfangs von einer oder mehreren Schichtstrukturen des Schichtaufbaus umgeben sein und daher in Position gehalten werden. Ein Positionsverlust des Filterelements durch Verrutschen oder dergleichen kann dadurch in lateraler Umfangsrichtung vermieden werden. Es ist allerdings alternativ oder ergänzend möglich, dass das Filterelement in axialer Richtung bzw. in Stapelrichtung der Schichtstrukturen zwischen den Schichtstrukturen eingebettet ist. Dadurch kann auch eine Positionsveränderung des Filterelements in axialer Richtung verunmöglicht werden. Ein Benutzer kann zudem Filterelement und Schichtaufbau einstückig handhaben, was den Benutzerkomfort zusätzlich verbessert.According to one exemplary embodiment, the filter element can be embedded in the layered structure over its entirety. According to such a configuration, the filter element can be surrounded by one or more layer structures of the layered construction along its entire lateral circumference and can therefore be held in position. A loss of position of the filter element due to slipping or the like can thereby be avoided in the lateral circumferential direction. However, it is alternatively or additionally possible for the filter element to be embedded between the layer structures in the axial direction or in the stacking direction of the layer structures. This also makes it impossible to change the position of the filter element in the axial direction. A user can also handle the filter element and layer structure in one piece, which further improves user comfort.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidfilter einen Gehäusekörper aufweisen, in dem der Schichtaufbau und das Filterelement angeordnet sind. Der Gehäusekörper kann eine Komponente bilden, die einerseits Schichtaufbau und Filterelement aufnimmt und andererseits durch einen Benutzer bei der Montage oder Demontage des Fluidfilters gehandhabt wird. Ein solcher Gehäusekörper kann zum Beispiel als Metallkörper oder als Kunststoffkörper ausgebildet sein.According to one exemplary embodiment, the fluid filter can have a housing body in which the layer structure and the filter element are arranged. The housing body can form a component which, on the one hand, accommodates the layer structure and filter element and, on the other hand, is handled by a user when assembling or disassembling the fluid filter. Such a housing body can be designed, for example, as a metal body or as a plastic body.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Gehäusekörper ein Gewinde, insbesondere ein Außengewinde, zum Verschrauben mit einem mit dem Fluidfilter fluidisch zu koppelnden Fluidbauteil aufweisen. Ferner kann der Gehäusekörper einen Antrieb zum Drehantreiben des Fluidfilters aufweisen. Anschaulich kann der Gehäusekörper eine Hohlschraube sein, in der das Fluidfilter und der Schichtaufbau aufgenommen sein können. Das Gewinde kann vorzugsweise ein Außengewinde sein, das in ein Innengewinde eines Analysegeräts eingeschraubt werden kann (oder umgekehrt), um das Fluidventil mit dem Analysegerät mechanisch zu verbinden und simultan eine Fluidverbindung auszubilden. Der Antrieb kann als nichtrotationssymmetrische Aussparung in einer Stirnfläche des Gehäusekörpers gebildet sein. Zum Beispiel kann der Antrieb ein Innensechskant-Antrieb, ein Innen- oder Außen-Sechsrund-Antrieb, ein Kreuz-Antrieb oder ein Schlitz-Antrieb sein. Mittels des Antriebs kann der Gehäusekörper in das Analysegerät eingeschraubt oder aus dem Analysegerät ausgeschraubt werden, beispielsweise mittels eines Schraubendrehers oder eines motorisch angetriebenen Schraubwerkzeugs (zum Beispiel eines Akkuschraubers). Insbesondere kann durch bloßes Verschrauben des Fluidfilters mit einem Analysegerät oder dergleichen eine fluiddichte Verbindung dazwischen ausgebildet werden, insbesondere eine hochdruckdichte Verbindung (vorzugsweise zumindest bis 1000 bar, besonders bevorzugt bis zu mindestens 2000 bar).According to one exemplary embodiment, the housing body can have a thread, in particular an external thread, for screwing to a fluid component to be fluidically coupled to the fluid filter. Furthermore, the housing body can have a drive for rotating the fluid filter. Clearly, the housing body can be a hollow screw, in which the fluid filter and the layer structure can be accommodated. The thread may preferably be an external thread which can be screwed into an internal thread of an analyzer (or vice versa) in order to mechanically connect the fluid valve to the analyzer and at the same time form a fluid connection. The drive can be formed as a non-rotationally symmetrical recess in an end face of the housing body. For example, the drive can be a hex socket, an internal or external hexalobular drive, a cross drive or a slotted drive. The housing body can be screwed into the analysis device or unscrewed from the analysis device by means of the drive, for example by means of a screwdriver or a motor-driven screwing tool (for example a cordless screwdriver). In particular, by simply screwing the fluid filter to an analysis device or the like, a fluid-tight connection can be formed between them, in particular a high-pressure-tight connection (preferably at least up to 1000 bar, particularly preferably up to at least 2000 bar).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schichtaufbau samt Filterelement als einstückig handhabbares Bauteil auswechselbar in den Gehäusekörper eingesetzt sein. Ein Benutzer braucht dann zum Montieren oder Demontieren des Fluidfilters lediglich zwei Komponenten handhaben, nämlich das Bauteil aus Schichtaufbau und Filterelement einerseits und den Gehäusekörper andererseits. Als Verschleißteil kann das Bauteil aus Schichtaufbau und Filterelement separat aus dem Gehäusekörper entnommen werden und durch ein Ersatzbauteil aus einem neuen Schichtaufbau und einem neuen Filterelement ersetzt werden. Der Gehäusekörper kann wiederverwendet werden, was eine effizientere Ressourcennutzung begünstigt.According to one exemplary embodiment, the layered structure together with the filter element can be inserted into the housing body in an exchangeable manner as a one-piece component that can be handled. A user then only needs to handle two components to assemble or disassemble the fluid filter, namely the component made up of the layer structure and filter element on the one hand and the housing body on the other. As a wearing part, the component consisting of the layer structure and the filter element can be removed separately from the housing body and replaced by a replacement component consisting of a new layer structure and a new filter element. The case body can be reused, favoring more efficient use of resources.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Anschluss-Schichtstruktur des Schichtaufbaus die Fluidzuführung und die Fluidabführung aufweisen. Die Anschluss-Schichtstruktur kann die im montierten Zustand einzige nach außen hin zugängliche Schichtstruktur des Schichtaufbaus darstellen, an der mikrofluidische Strukturen zum Zuführen von Fluid zum Filtern und zum Abführen von Fluid nach dem Filtern nach außen hin zugänglich gebildet sein können. Besagte mikrofluidische Strukturen können voneinander fluidisch getrennte Durchgangslöcher aufweisen.According to an exemplary embodiment, a connection layer structure of the layer structure can have the fluid supply and the fluid discharge. The connection layer structure can represent the only layer structure of the layer structure that is externally accessible in the installed state, on which microfluidic structures for supplying fluid for filtering and for removing fluid after filtering can be formed so that it is externally accessible. Said microfluidic structures can have through-holes which are fluidically separated from one another.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anschluss-Schichtstruktur so ausgebildet sein, dass unabhängig von einer Drehposition des Fluidfilters die Fluidzuführung und die Fluidabführung fluidisch koppelbar zu entsprechenden Fluidanschlüssen eines mit dem Fluidfilter fluidisch zu koppelnden Fluidbauteils ausgerichtet sind. Dies ermöglicht eine besonders fehlerrobuste Handhabung des Fluidfilters durch einen Benutzer. Besonders dann, wenn das Fluidfilter durch Einschrauben eines Gehäusekörpers an einem Analysegerät montiert wird, ist das zufuhrseitige wie abfuhrseitige Ausbilden einer Fluidverbindung unabhängig von einer Winkelstellung des Fluidfilters zu dem Analysegerät vorteilhaft.According to one exemplary embodiment, the connection layer structure can be designed such that the fluid supply and the fluid discharge are aligned such that they can be fluidically coupled to corresponding fluid connections of a fluid component to be fluidly coupled to the fluid filter, regardless of a rotational position of the fluid filter. This enables the fluid filter to be handled by a user in a manner that is particularly robust against errors. Particularly when the fluid filter is mounted on an analysis device by screwing in a housing body, forming a fluid connection on the supply side and discharge side is advantageous regardless of an angular position of the fluid filter relative to the analysis device.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Anschluss-Schichtstruktur als mikrofluidische Struktur ein, insbesondere zentrales, Durchgangsloch und eine mit mindestens einem weiteren Durchgangsloch, insbesondere mit zwei weiteren Durchgangslöchern, fluidisch gekoppelte Ringnut aufweisen, insbesondere umgebend das zentrale Durchgangsloch. Die winkelunabhängige Ausbildung einer zufuhrseitigen wie abfuhrseitigen Fluidkopplung zwischen Fluidfilter und Analysegerät kann zum Beispiel dadurch bewerkstelligt werden, dass mindestens ein der Fluidzufuhr dienendes Durchgangsloch in der Anschluss-Schichtstruktur und/oder mindestens ein der Fluidabfuhr dienendes Durchgangsloch in der Anschluss-Schichtstruktur mit einer Ringnut in der Anschluss-Schichtstruktur fluidisch gekoppelt sein kann, welche die eigentliche Fluidschnittstelle zum Verbinden des Fluidfilters mit dem Analysegerät bilden kann. Eine solche Ringnut kann vorzugsweise rotationsymmetrisch bzw. kreisförmig ausgebildet sein, um unabhängig von einer Winkelstellung eines Gehäusekörpers nach Einschrauben in ein Analysegerät eine Fluidkopplung zwischen Anschluss-Schichtstruktur und Analysegerät zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist eine Konfiguration, bei der eine von Fluidzufuhr und Fluidabfuhr mittels einer kreisförmigen Ringnut in Kombination mit mindestens einem Durchgangsloch in der Anschluss-Schichtstruktur und die andere von Fluidzufuhr und Fluidabfuhr mittels eines weiteren zentralen Durchgangslochs in der Anschluss-Schichtstruktur ausgebildet ist.According to one exemplary embodiment, the connection layer structure as a microfluidic structure can have a, in particular central, through-hole and an annular groove fluidically coupled to at least one further through-hole, in particular to two further through-holes, in particular surrounding the central through-hole. The angle-independent formation of a supply-side and discharge-side fluid coupling between the fluid filter and the analysis device can be accomplished, for example, by at least one through-hole serving for fluid supply in the connection layer structure and/or at least one through-hole serving for fluid drainage in the connection layer structure can be fluidically coupled to an annular groove in the connection layer structure, which can form the actual fluid interface for connecting the fluid filter to the analysis device. Such an annular groove can preferably be designed to be rotationally symmetrical or circular in order to enable a fluid coupling between the connection layer structure and the analysis device independently of an angular position of a housing body after it has been screwed into an analysis device. A configuration is particularly preferred in which one of the fluid supply and fluid discharge is formed by means of a circular annular groove in combination with at least one through hole in the connection layer structure and the other of the fluid supply and fluid discharge is formed by means of a further central through hole in the connection layer structure.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine End-Schichtstruktur des Schichtaufbaus ausgebildet sein, das von der Fluidzuführung her einfließende Fluid, insbesondere vor dem Filtern mittels des Filterelements, einer Flussrichtungsumkehr zu unterziehen und, insbesondere durch das Filterelement hindurch, zurück Richtung Fluidabführung umzuleiten. Bei der End-Schichtstruktur handelt es sich um eine Schichtstruktur des Schichtaufbaus, welche der Fluidzuführung von und der Fluidabführung zu dem Analysegerät abgewandt ist. Anders ausgedrückt kann die End-Schichtstruktur eine der Anschluss-Schichtstruktur gegenüberliegende und von dieser in axialer Richtung abgewandte Schichtstruktur des Schichtaufbaus bilden. An der End-Schichtstruktur kann eine Flussumkehr des Fluids erzwungen werden. Während das Fluid stromaufwärts der End-Schichtstruktur entlang einer ersten Richtung einfließen kann, kann mindestens eine mikrofluidische Struktur der End-Schichtstruktur so ausgebildet sein, dass das Fluid stromabwärts der End-Schichtstruktur entlang einer zu der ersten Richtung inversen zweiten Richtung zurückfließen kann. Insbesondere kann das Fluid unmittelbar nach der Flussumkehr dem Filterelement zugeführt werden und dadurch einem Filtern in dem Filterelement unterzogen werden.According to one embodiment, an end layer structure of the layer structure can be designed to subject the fluid flowing in from the fluid supply, in particular before filtering by means of the filter element, to a flow direction reversal and, in particular through the filter element, to redirect it back in the direction of the fluid discharge. The end layered structure is a layered structure of the layered construction, which faces away from the fluid supply from and the fluid discharge to the analysis device. In other words, the end layer structure can form a layer structure of the layer structure that is opposite the connection layer structure and faces away from it in the axial direction. A flow reversal of the fluid can be forced at the end layer structure. While the fluid can flow in upstream of the end layer structure along a first direction, at least one microfluidic structure of the end layer structure can be configured such that the fluid can flow back downstream of the end layer structure along a second direction inverse to the first direction. In particular, the fluid can be supplied to the filter element immediately after the flow reversal and can thereby be subjected to filtering in the filter element.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die End-Schichtstruktur eine mikrofluidische Struktur zum Fördern eines flächigen Fluidaustauschs mit dem Filterelement aufweisen, insbesondere mittels einer als spiralförmige Nut in einer Hauptoberfläche der End-Schichtstruktur ausgebildeten mikrofluidischen Struktur. Während der Fluss des Fluids von der Anschluss-Schichtstruktur aus durch den Schichtaufbau hindurch entlang eines kapillarartigen Flusspfads und somit zumindest überwiegend eindimensional erfolgen kann, kann das Fluid unmittelbar vor Erreichen des Filterelements zweidimensional aufgeweitet werden, um ein gleichmäßiges Durchströmen des Filterelements zu fördern. Auf diese Weise kann ein geringes Totvolumen mit einer effizienten Verwendung des Filterelements kombiniert werden.According to one exemplary embodiment, the end layer structure can have a microfluidic structure for promoting a planar fluid exchange with the filter element, in particular by means of a microfluidic structure designed as a spiral groove in a main surface of the end layer structure. While the fluid can flow from the connection layer structure through the layer structure along a capillary-like flow path and thus at least predominantly one-dimensionally, the fluid can be expanded two-dimensionally immediately before it reaches the filter element in order to promote a uniform flow through the filter element. In this way, a low dead volume can be combined with efficient use of the filter element.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Zwischen-Schichtstruktur des Schichtaufbaus ausgebildet sein, einen Fluidaustausch zwischen dem Filterelement und der Fluidabführung zu fördern. Die Zwischen-Schichtstruktur kann im Inneren des Schichtaufbaus angeordnet sein, insbesondere zwischen Anschluss-Schichtstruktur und End-Schichtstruktur. Die besagte Zwischen-Schichtstruktur kann das gefilterte Fluid ausgehend von dem Filterelement räumlich sammeln und zur Rückleitung Richtung Anschluss-Schichtstruktur führen.According to an exemplary embodiment, an intermediate layer structure of the layer structure can be designed to promote a fluid exchange between the filter element and the fluid discharge. The intermediate layer structure can be arranged inside the layer structure, in particular between the connection layer structure and the end layer structure. Said intermediate layer structure can spatially collect the filtered fluid, starting from the filter element, and lead it back towards the connection layer structure.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Zwischen-Schichtstruktur eine mikrofluidische Struktur zum Fördern eines flächigen Fluidaustauschs mit dem Filterelement aufweisen, insbesondere mittels einer als spiralförmige Nut in einer Hauptoberfläche der Zwischen-Schichtstruktur ausgebildeten mikrofluidischen Struktur. Ähnlich wie oben für die End-Schichtstruktur stromaufwärts des Filterelements beschrieben, kann die Zwischen-Schichtstruktur stromabwärts des Filterelements einen zweidimensionalen Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Filterelement und den mikrofluidischen Strukturen fördern. Dadurch wird das gefilterte Fluid gesammelt, insbesondere in eine zweidimensionale Nut eingekoppelt und kann nachfolgend einer eindimensionalen Fluidrückführung hin zu der Anfangs-Schichtstruktur zugeführt werden.According to one exemplary embodiment, the intermediate layer structure can have a microfluidic structure for promoting a planar fluid exchange with the filter element, in particular by means of a microfluidic structure designed as a spiral groove in a main surface of the intermediate layer structure. Similar to that described above for the final layer structure upstream of the filter element, the intermediate layer structure downstream of the filter element can promote a two-dimensional liquid exchange between the filter element and the microfluidic structures. As a result, the filtered fluid is collected, in particular coupled into a two-dimensional groove and can then be fed back to the initial layer structure for a one-dimensional fluid return.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Aufnahme-Schichtstruktur des Schichtaufbaus eine Aufnahmeöffnung zum umfänglichen Aufnehmen des Filterelements aufweisen. Die Aufnahme-Schichtstruktur kann eine zentrale Aufnahmeöffnung aufweisen, in welche das Filterelement eingepasst werden kann. Insbesondere kann das Filterelement (beispielsweise ein Filterpad) in die Aufnahme-Schichtstruktur (insbesondere in deren Aufnahmeraum) eingepresst werden, damit es unverlierbar und in lateral definierter Weise an dem Schichtaufbau aufgenommen ist. Die Aufnahme-Schichtstruktur kann von ihrem zentralen Durchgangsloch zum Aufnehmen des Filterelements abgesehen mindestens eine weitere mikrofluidische Struktur aufweisen, durch die hindurch Fluid an dem Filterelement radial vorbei durch den Schichtaufbau durchgeleitet werden kann. Auf diese Weise kann auch in der Aufnahme-Schichtstruktur zu filterndes Fluid getrennt von gefiltertem Fluid gehandhabt werden.According to an exemplary embodiment, an accommodation layer structure of the layered construction can have an accommodation opening for the peripheral accommodation of the filter element. The receiving layer structure can have a central receiving opening into which the filter element can be fitted. In particular, the filter element (for example a filter pad) can be pressed into the receiving layer structure (in particular into its receiving space) so that it is held captive and in a laterally defined manner on the layer structure. Apart from its central through-hole for receiving the filter element, the receiving layer structure can have at least one further microfluidic structure through which fluid can be conducted radially past the filter element through the layer structure. In this way, fluid to be filtered can also be handled separately from filtered fluid in the receiving layer structure.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Lateralumleitungs-Schichtstruktur des Schichtaufbaus eine mikrofluidische Struktur zum, insbesondere geradlinigen, Umleiten eines Flusses des Fluids in lateraler (zum Beispiel radialer) Richtung aufweisen. In der Lateralumleitungs-Schichtstruktur kann also Fluid von einer axialen Strömungsrichtung aus einer abschnittsweise lateralen Strömung unterzogen werden, um das Fluid um das Filterelement herum zu lenken. Dies kann in der Lateralumleitungs-Schichtstruktur zum Beispiel mittels radialer Nuten erreicht werden.According to one embodiment, a lateral deflection layer structure of the layer structure can be a microfluidic structure for, in particular their rectilinear, redirecting a flow of the fluid in a lateral (e.g. radial) direction. Thus, in the lateral bypass layered structure, fluid can be subjected to intermittent lateral flow from an axial flow direction to direct the fluid around the filter element. This can be achieved in the lateral bypass layered structure, for example, by means of radial grooves.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Formgebung des Schichtaufbaus zum Bereitstellen eines Drehschutzes ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Außenkontur des Schichtaufbaus nichtrotationssymmetrisch ausgebildet sein, um den Schichtaufbau nur in einer bestimmten Winkelstellung in einen Gegenkörper (beispielsweise einen Gehäusekörper oder direkt in ein Analysegerät) einlegen zu können. Dann kann auf Maßnahmen verzichtet werden, den Aufbau der mikrofluidischen Struktur in dem Schichtaufbau unabhängig von einer Drehstellung des Fluidfilters in Fluidkopplung mit dem Analysegerät bringen zu können.According to one exemplary embodiment, the layer structure can be shaped to provide rotation protection. For example, an outer contour of the layered structure can be non-rotationally symmetrical in order to be able to insert the layered structure into a counter-body (for example a housing body or directly into an analysis device) only in a specific angular position. It is then possible to dispense with measures to bring the structure of the microfluidic structure in the layered structure into fluid coupling with the analysis device independently of a rotational position of the fluid filter.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidfilter mindestens ein weiteres Filterelement aufweisen, das zum Filtern des mittels der mindestens einen mikrofluidischen Struktur zugeführten Fluids ausgebildet ist und das an und/oder in dem Schichtaufbau anzuordnen ist. Somit können an dem Schichtaufbau mehrere Filterelemente angeordnet sein, von denen jeweils eines selektiv in Fluidkommunikation mit der mikrofluidischen Struktur des Schichtaufbaus gebracht werden kann. Dadurch können nacheinander die einzelnen Filterelemente zum Filtern von Fluid in Stellung gebracht werden, bevor ein Benutzer erschöpfte bzw. beladene Filterelemente auszutauschen hat. Dadurch kann ein Austauschintervall verlängert werden.According to one exemplary embodiment, the fluid filter can have at least one further filter element, which is designed to filter the fluid supplied by means of the at least one microfluidic structure and which is to be arranged on and/or in the layered structure. Thus, a plurality of filter elements can be arranged on the layered structure, one of which can be selectively brought into fluid communication with the microfluidic structure of the layered structure. As a result, the individual filter elements for filtering fluid can be positioned one after the other before a user has to exchange exhausted or loaded filter elements. This allows a replacement interval to be extended.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können das Filterelement und das mindestens eine weitere Filterelement bewegbar, insbesondere drehbar, angebracht sein, so dass wahlweise ein jeweiliges der Filterelemente zum Filtern des zugeführten Fluids in Stellung bringbar ist. Zum Beispiel können die Filterelemente in einem Revolverbauteil angeordnet sein, das gedreht werden kann, um nacheinander die einzelnen Filterelemente in Wirkverbindung mit der mikrofluidischen Struktur des Schichtaufbaus zu bringen.According to an exemplary embodiment, the filter element and the at least one further filter element can be attached so that they can be moved, in particular rotated, so that a respective one of the filter elements can be brought into position for filtering the supplied fluid. For example, the filter elements can be arranged in a turret component which can be rotated in order to sequentially bring the individual filter elements into operative connection with the microfluidic structure of the layered construction.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidfilter für einen druckfesten Betrieb bis mindestens 1000 bar, insbesondere bis mindestens 2000 bar konfiguriert sein. Die beschriebene Konfiguration des Fluidfilters mit Schichtaufbau und mikrofluidischer Struktur sowie eingepasstem Filterelement ist für Hochdruckanwendungen bestens geeignet. Daher kann das Fluidfilter vorteilhaft auch in Hochdruck-Analysegeräten, wie zum Beispiel einer HPLC, eingesetzt werden.According to one exemplary embodiment, the fluid filter can be configured for pressure-tight operation up to at least 1000 bar, in particular up to at least 2000 bar. The described configuration of the fluid filter with layered construction and microfluidic structure as well as a fitted filter element is ideally suited for high-pressure applications. Therefore, the fluid filter can also be used advantageously in high-pressure analysis devices, such as an HPLC.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidfilter zum Filtern einer mobilen Phase ausgebildet sein. Eine mobile Phase kann ein Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung sein, die beispielsweise in einem Analysegerät eingesetzt werden kann, um eine Analyse zu unterstützen. Zum Beispiel kann eine mobile Phase während eines Gradientenlaufs eines Flüssigkeitschromatografie-Probentrenngeräts eingesetzt werden.According to one embodiment, the fluid filter can be designed to filter a mobile phase. A mobile phase can be a solvent or solvent composition that can be used, for example, in an analyzer to aid in an analysis. For example, a mobile phase can be used during a gradient run of a liquid chromatography sample separator.

Allgemein können Fluidfilter gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung vorteilhaft überall dort eingesetzt werden, wo (beispielsweise in einem Analysegerät) betriebsbedingter Abrieb von Festkörperpartikeln stattfinden kann, der mittels eines solchen Fluidventils herausgefiltert werden kann. Es sind allerdings auch andere Anwendungen exemplarischer Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich, die von Analysegeräten unterschiedlich sind. Beispielsweise kann ein Fluidfilter gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung auch als Benzinfilter in einem Automobil oder als Filter von Lebensmitteln (beispielsweise von Apfelsaft oder Bier) zum Einsatz kommen.In general, fluid filters according to exemplary embodiments of the invention can advantageously be used wherever (for example in an analysis device) operational abrasion of solid particles can take place, which can be filtered out by means of such a fluid valve. However, other applications of exemplary embodiments of the invention other than analyzers are also possible. For example, a fluid filter according to an exemplary embodiment of the invention can also be used as a gasoline filter in an automobile or as a filter for food (for example apple juice or beer).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidfilter an einer analytischen Pumpe eines Probentrenngeräts angebracht sein. Beispielsweise kann das Fluidfilter an einen Pumpenkopf aufgeschraubt sein. In einer HPLC kann eine unerwünschte Erzeugung von Partikeln beispielsweise an einer analytischen Pumpe erfolgen, in der ein Kolben mit hoher Geschwindigkeit in einer Kolbenkammer reziproziert und bei einem schon geringfügigen Versatz Abrieb generieren kann. Das Anbringen eines Fluidfilters kann mobile Phase an einer solchen analytischen Pumpe wirksam von Festkörpartikeln befreien.According to one embodiment, the fluid filter may be attached to an analytical pump of a sample separation device. For example, the fluid filter can be screwed onto a pump head. In an HPLC, undesirable particle generation can occur, for example, at an analytical pump in which a piston reciprocates at high speed in a piston chamber and can generate abrasion at even a small displacement. The attachment of a fluid filter can effectively remove solid particles from the mobile phase on such an analytical pump.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidfilter zum Filtern von Fluid stromaufwärts der Probentrenneinrichtung angebracht sein. Auf diese Weise kann eine Verstopfung einer Probentrenneinrichtung, insbesondere einer chromatografischen Trennsäule, wirksam vermieden werden. Somit kann das Fluidfilter als Vorfilter für eine Probentrenneinrichtung eingesetzt werden, die beispielsweise besonders schmutzempfindlich sein kann.According to one embodiment, the fluid filter for filtering fluid may be mounted upstream of the sample separator. In this way, clogging of a sample separation device, in particular a chromatographic separation column, can be effectively avoided. The fluid filter can thus be used as a pre-filter for a sample separation device, which can be particularly sensitive to dirt, for example.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidfilter zum Filtern von Fluid im Bereich eines rotatorischen Fluidventils angebracht sein. Auch drehende Scherventile, die bei einer HPLC zum Beispiel als Injektionsventil zum Einsatz kommen, können Abrieb generieren, der von einem Fluidfilter gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wirksam herausgefiltert werden kann.According to one embodiment, the fluid filter for filtering fluid can be attached in the area of a rotary fluid valve. Rotating shear valves, which are used in HPLC, for example as injection valves, can also generate abrasion that can be effectively filtered out by a fluid filter according to an exemplary embodiment of the invention.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluidfilter zum Filtern von Fluid im Bereich einer Probennadel angebracht sein. Während einer Probenentnahme kann in einer HPLC eine Probennadel zwischen einem Probenbehälter und einem Sitz verfahren werden, wobei es beim Ausbilden einer fluiddichten Verbindung zwischen Probennadel und Sitz ebenfalls zum Generieren von Abrieb kommen kann.According to one embodiment, the fluid filter for filtering fluid can be attached in the area of a sample needle. In an HPLC, a sample needle can be moved between a sample container and a seat while a sample is being taken, and abrasion can also be generated when a fluid-tight connection is formed between the sample needle and seat.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren ein Befestigen des Filterelements an dem Schichtaufbau und/oder ein Befestigen von Metallschichtstrukturen des Schichtaufbaus aneinander mittels Diffusionsbondens aufweisen. Diffusionsbonden oder Diffusionsschweißen ist eine Festkörperverbindungstechnik, die für die Verbindung von als Metallschichtstrukturen ausgebildeten Schichtaufbauten eingesetzt werden kann und ähnliche und ungleiche Metalle verbinden kann. Diffusionsbonden basiert auf dem Prinzip der Festkörperdiffusion, bei der sich die Atome zweier fester, metallischer Oberflächen miteinander verbinden, wenn sie einem erhöhten Druck in Verbindung mit einer erhöhten Temperatur (vorzugsweise unterhalb der Schmelztemperatur der beteiligten Metalle) ausgesetzt werden. Diffusionsbonden kann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn metallische Schichtstrukturen in Form von miteinander verbundenen metallischen Dünnschichtfolien ausgebildet werden sollen. Mit Vorteil können bei einer Verbindung von metallischen Schichtstrukturen mittels Diffusionsbondens mikrofluidische Strukturen der Schichtstrukturen erhalten bleiben und sogar in permanente Fluidverbindung miteinander gebracht werden. Alternativ zum Diffusionsbonden ist zum Beispiel auch ein Verkleben von Schichtstrukturen des Schichtaufbaus möglich.According to one embodiment, the method may include attaching the filter element to the layered structure and/or attaching metal layer structures of the layered structure to one another by means of diffusion bonding. Diffusion bonding or diffusion welding is a solid state joining technique that can be used to join layered structures formed as metal layered structures and can join like and dissimilar metals. Diffusion bonding is based on the principle of solid-state diffusion, in which the atoms of two solid, metallic surfaces bond together when subjected to increased pressure in conjunction with increased temperature (preferably below the melting temperature of the metals involved). Diffusion bonding can be used particularly advantageously when metallic layer structures are to be formed in the form of interconnected metallic thin-layer foils. Advantageously, when metallic layer structures are connected by means of diffusion bonding, microfluidic structures of the layer structures can be retained and even brought into permanent fluid connection with one another. As an alternative to diffusion bonding, it is also possible, for example, to glue layer structures of the layered structure together.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Metallschichtstrukturen aus korrosionsbeständigem Stahl ausgebildet sein. Korrosionsbeständiger Stahl hat sich sowohl als Material zum Verbinden mit anderen Metallschichtstrukturen als auch zum Ausbilden von fluidischen Strukturen darin als sehr geeignet erwiesen. Darüber hinaus ist korrosionsbeständiger Stahl ausreichend rostfrei und inert, um selbst aggressive biologische und chemische Substanzen in dessen Inneren führen zu können.According to one embodiment, the metal layer structures may be formed of stainless steel. Corrosion-resistant steel has proven to be very suitable both as a material for joining to other metal layered structures and for forming fluidic structures therein. In addition, corrosion-resistant steel is sufficiently rust-free and inert to be able to carry even aggressive biological and chemical substances inside it.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Innendurchmesser der mindestens einen mikrofluidischen Struktur in einem Bereich zwischen 0,05 mm und 1 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, sein. Bei solchen Dimensionen kann ein Verengen oder sogar vollständiges Blockieren der mikrofluidischen Strukturen vermieden werden. Gleichzeitig sind diese geringen Strukturgrößen geeignet, mit geforderten niedrigen und gleichzeitig hochpräzisen Flussraten und begrenzten Fluidvolumina moderner Probentrenngeräte zurecht zu kommen. Mikrofluidische Strukturen dieser Dimensionen eignen sich besonders gut für Probentrennaufgaben, zum Beispiel mittels Chromatografie.According to one embodiment, an inner diameter of the at least one microfluidic structure can be in a range between 0.05 mm and 1 mm, in particular in a range between 0.1 mm and 0.5 mm. With such dimensions, narrowing or even complete blocking of the microfluidic structures can be avoided. At the same time, these small structure sizes are suitable for coping with the required low and at the same time highly precise flow rates and limited fluid volumes of modern sample separation devices. Microfluidic structures of these dimensions are particularly suitable for sample separation tasks, for example using chromatography.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die mindestens eine mikrofluidische Struktur mindestens eines aus einer Gruppe aufweisen, die besteht aus einem vollumfänglich begrenzten mikrofluidischen Kanal und einer mikrofluidischen Nut. Unter einer Nut wird in diesem Zusammenhang insbesondere eine längliche rinnenförmige Vertiefung verstanden. Ein Kanal ist in Abgrenzung zu einer Nut ein vollumfänglich begrenzter Hohlraum, der zum Beispiel einen kreisförmigen oder rechteckförmigen Querschnitt haben kann. Es sind allerdings auch andere mikrofluidische Strukturen möglich, zum Beispiel Poren. Solche mikrofluidischen Strukturen können in der Schichtstruktur in horizontaler Richtung und/oder als vertikale fluidische Verbindungstruktur ausgebildet sein.According to one embodiment, the at least one microfluidic structure may include at least one of a group consisting of a fully-constrained microfluidic channel and a microfluidic groove. In this context, a groove is understood to mean, in particular, an elongate channel-shaped depression. A channel, in contrast to a groove, is a cavity which is defined around its entire circumference and which can have a circular or rectangular cross-section, for example. However, other microfluidic structures are also possible, for example pores. Such microfluidic structures can be formed in the layer structure in the horizontal direction and/or as a vertical fluidic connection structure.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren ein Verbinden der mehreren Metallschichtstrukturen mittels Wärmezufuhr und/oder Druckbeaufschlagung aufweisen. Zum Beispiel können die Metallschichtstrukturen zunächst strukturiert werden (zum Beispiel mittels eines Lithographie- und Ätzverfahrens, mittels einer Laserbehandlung und/oder mittels mechanischen Bohrens oder Fräsens) und können nachfolgend miteinander verbunden werden. Dadurch können die Metallschichtstrukturen eine zerstörungsfrei untrennbare Verbindung eingehen, ohne dass fluidische Kanäle in deren Inneren durch das Diffusionsbonden unerwünscht geschlossen werden.According to an exemplary embodiment, the method can include connecting the plurality of metal layer structures by means of supplying heat and/or applying pressure. For example, the metal layer structures can first be structured (for example by means of a lithography and etching process, by means of a laser treatment and/or by means of mechanical drilling or milling) and can subsequently be connected to one another. As a result, the metal layer structures can enter into a non-destructive, inseparable connection without fluidic channels in their interior being undesirably closed by diffusion bonding.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Analysegerät als Probentrenngerät ausgebildet sein und eine analytische Pumpe zum Antreiben einer mobilen Phase und der in die mobile Phase eingeleiteten fluidischen Probe und eine Probentrenneinrichtung zum Trennen der in die mobile Phase eingeleiteten fluidischen Probe aufweisen. Hierbei kann die mobile Phase und/oder die fluidische Probe das besagte Fluid sein. Anschaulich kann das Analysegerät als chromatographisches Probentrenngerät ausgebildet sein, insbesondere zur Flüssigkeitschromatographie oder als HPLC. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter dem Begriff „mobile Phase“ insbesondere ein Fluid, weiter insbesondere eine Flüssigkeit verstanden, das zum Beispiel als Trägermedium zum Transportieren der fluidischen Probe dienen kann, insbesondere zwischen einem Fluidantrieb und einer Probentrenneinrichtung. Mobile Phase kann aber auch in einer Fluidfördereinrichtung zum Beeinflussen der fluidischen Probe eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die mobile Phase ein (zum Beispiel organisches und/oder anorganisches) Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung sein (zum Beispiel Wasser und Ethanol). Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „analytische Pumpe“ insbesondere eine Einrichtung zum Fördern und Bewegen von Fluid verstanden werden, der das Fluid optional auf einen erhöhten Druck bringen kann. Beispielsweise kann ein solcher Fluidantrieb eine Pumpe sein, zum Beispiel eine einstufige oder mehrstufige Kolbenpumpe. Zum Beispiel kann der Fluidantrieb als chromatografische Hochdruckpumpe ausgebildet sein. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann unter dem Begriff „Probentrenneinrichtung“ insbesondere ein Bauteil verstanden werden, das eine fluidische Probe trennen kann, insbesondere in Fraktionen auftrennen kann. Beispielsweise kann eine solche Probentrenneinrichtung eine stationäre Phase aufweisen, an der die Probe adsorbiert wird und durch Variation einer Lösungsmittelzusammensetzung (beispielsweise gemäß einem Gradientenprofil) fraktionsweise von der stationären Phase abgelöst bzw. desorbiert wird. Zum Beispiel kann eine Probentrenneinrichtung eine chromatografische Trennsäule sein.According to one embodiment, the analysis device can be designed as a sample separation device and have an analytical pump for driving a mobile phase and the fluidic sample introduced into the mobile phase and a sample separation device for separating the fluidic sample introduced into the mobile phase. In this case, the mobile phase and/or the fluidic sample can be said fluid. Clearly, the analysis device can be designed as a chromatographic sample separation device, in particular for liquid chromatography or as an HPLC. In the context of the present application, the term “mobile phase” means in particular a fluid, further in particular a liquid, which can be used, for example, as a carrier medium for transporting the fluidic sample, in particular between a fluid drive and a sample separation device. However, mobile phase can also be used in a fluid delivery device to influence the fluidic sample. For example, the mobile phase may contain a (e.g. organic and/or inorganic) solvent or solvent composition (e.g. water and ethanol). In the context of the present application, the term “analytical pump” can be understood in particular as a device for conveying and moving fluid, which can optionally bring the fluid to an increased pressure. For example, such a fluid drive can be a pump, for example a single-stage or multi-stage piston pump. For example, the fluid drive can be designed as a high-pressure chromatographic pump. In the context of the present application, the term “sample separation device” can be understood in particular as a component that can separate a fluidic sample, in particular into fractions. For example, such a sample separation device can have a stationary phase on which the sample is adsorbed and is detached or desorbed fractionally from the stationary phase by varying a solvent composition (for example according to a gradient profile). For example, a sample separation device can be a chromatographic separation column.

Das Probentrenngerät kann ein mikrofluidisches Messgerät, ein Life-Science-Gerät, ein Flüssigkeitschromatographiegerät, ein Gaschromatographiegerät, eine HPLC (High Performance Liquid Chromatography), eine UHPLC-Anlage oder ein SFC- (superkritische Flüssigkeitschromatographie) Gerät sein. Allerdings sind viele andere Anwendungen möglich.The sample separation device can be a microfluidic measuring device, a life science device, a liquid chromatography device, a gas chromatography device, an HPLC (high performance liquid chromatography), a UHPLC system or an SFC (supercritical liquid chromatography) device. However, many other applications are possible.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Probentrenneinrichtung als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet sein. Bei einer chromatographischen Trennung kann die Chromatographietrennsäule mit einem Adsorptionsmedium, versehen sein. An diesem kann die fluidische Probe aufgehalten werden und erst nachfolgend bei Anwesenheit einer spezifischen Lösungsmittelzusammensetzung fraktionsweise wieder abgelöst werden, womit die Trennung der Probe in ihre Fraktionen bewerkstelligt wird.According to one exemplary embodiment, the sample separation device can be designed as a chromatographic separation device, in particular as a chromatography separation column. In the case of a chromatographic separation, the chromatographic separation column can be provided with an adsorption medium. The fluidic sample can be stopped at this and only subsequently be detached again in fractions when a specific solvent composition is present, with which the separation of the sample into its fractions is accomplished.

Ein Pumpsystem zum Fördern von Fluid kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, das Fluid bzw. die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr, durch das System hindurchzubefördern.A pumping system for conveying fluid can, for example, be set up to convey the fluid or the mobile phase through the system at a high pressure, for example a few 100 bar up to 1000 bar and more.

Das Probentrenngerät kann einen Probeninjektor zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad aufweisen. Ein solcher Probeninjektor kann eine mit einem Sitz koppelbare Injektionsnadel in einem entsprechenden Flüssigkeitspfad aufweisen, wobei die Nadel aus diesem Sitz herausgefahren werden kann, um Probe aufzunehmen, wobei nach dem Wiedereinführen der Nadel in den Sitz die Probe sich in einem Fluidpfad befindet, der, zum Beispiel durch das Schalten eines Ventils, in den Trennpfad des Systems hineingeschaltet werden kann, was zum Einbringen der Probe in den fluidischen Trennpfad führt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Probeninjektor bzw. Sampler mit einer Nadel verwendet werden, die ohne Sitz betrieben wird.The sample separation device can have a sample injector for introducing the sample into the fluidic separation path. Such a sample injector can have an injection needle that can be coupled to a seat in a corresponding fluid path, with the needle being able to be moved out of this seat in order to take up a sample, with the sample being in a fluid path after reinserting the needle into the seat, which, for For example, by switching a valve, it can be switched into the separation path of the system, which leads to the introduction of the sample into the fluidic separation path. In another embodiment of the invention, a sample injector can be used with a needle that operates without a seat.

Das Probentrenngerät kann einen Fraktionssammler zum Sammeln der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionssammler kann die verschiedenen Komponenten der aufgetrennten Probe zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Probe kann aber auch einem Abflussbehälter zugeführt werden.The sample separation device may include a fraction collector for collecting the separated components. Such a fraction collector can lead the different components of the separated sample into different liquid containers, for example. However, the analyzed sample can also be fed to an outflow container.

Vorzugsweise kann das Probentrenngerät einen Detektor zur Detektion der getrennten Komponenten aufweisen. Ein solcher Detektor kann ein Signal erzeugen, welches beobachtet und/oder aufgezeichnet werden kann, und welches für die Anwesenheit und Menge der Probenkomponenten in dem durch das System fließenden Fluid indikativ ist.The sample separation device can preferably have a detector for detecting the separated components. Such a detector can generate a signal which can be observed and/or recorded and which is indicative of the presence and quantity of the sample components in the fluid flowing through the system.

Figurenlistecharacter list

Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.

  • 1 zeigt ein HPLC-System als Probentrenngerät mit mehreren Fluidfiltern gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 2 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Fluidfilters gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 3 zeigt eine andere Explosionsdarstellung des Fluidfilters gemäß 2.
  • 4 zeigt eine Querschnittsansicht des Fluidfilters gemäß 2 und 3 in einem montierten Zustand.
  • 5 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Fluidfilters gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 6 zeigt eine Draufsicht eines Fluidfilters gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 7 zeigt eine räumliche Ansicht eines Fluidfilters gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Other objects and many of the attendant advantages of embodiments of the present invention will be readily appreciated and become better understood by reference to the following more detailed description of embodiments taken in connection with the accompanying drawings. Features that are essentially or functionally the same or similar are provided with the same reference numbers.
  • 1 shows an HPLC system as a sample separation device with multiple fluid filters according to an exemplary embodiment of the invention.
  • 2 12 shows an exploded view of a fluid filter according to an exemplary embodiment of the invention.
  • 3 FIG. 12 shows another exploded view of the fluid filter according to FIG 2 .
  • 4 FIG. 12 shows a cross-sectional view of the fluid filter according to FIG 2 and 3 in an assembled condition.
  • 5 12 shows an exploded view of a fluid filter according to another exemplary embodiment of the invention.
  • 6 12 shows a plan view of a fluid filter according to yet another exemplary embodiment of the invention.
  • 7 12 shows a perspective view of a fluid filter according to yet another exemplary embodiment of the invention.

Die Darstellung in den Zeichnungen ist schematisch.The representation in the drawings is schematic.

Bevor bezugnehmend auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sollen einige grundlegende Überlegungen zusammengefasst werden, basierend auf denen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung abgeleitet worden sind.Before exemplary embodiments are described with reference to the figures, some basic considerations should be summarized, on the basis of which exemplary embodiments of the invention were derived.

Herkömmliche Hochdruckfilter in der HPLC weisen dünnen Scheiben mit meist porösen Sintereinsätzen auf. Diese werden in ein massives, starres Gehäuse eingesetzt und axial durchströmt. Solche herkömmlichen Hochdruckfilter werden zwischen zwei Kapillaren montiert. Dieses ist aufwendig und erfordert ausreichend Arbeitsraum, um diese Montage zu ermöglichen. Bei der delikaten Montage bzw. Demontage besteht außerdem ein erhöhtes Risiko einer mechanischen Beschädigung der Kapillare. Die beschriebene herkömmliche Struktur eines Fluidfilters kann auch ein nicht unerhebliches Totvolumen zur Folge haben.Conventional high-pressure filters in HPLC have thin discs with mostly porous sinter inserts. These are placed in a solid, rigid housing and flowed through axially. Such conventional high-pressure filters are mounted between two capillaries. This is expensive and requires sufficient work space to allow this assembly. There is also an increased risk of mechanical damage to the capillary during delicate assembly and disassembly. The described conventional structure of a fluid filter can also result in a not inconsiderable dead volume.

Somit erfordern herkömmliche Fluidfilter eine komplizierte Montage und Installation sowie einen aufwändigen Austausch. Insbesondere kann hierfür das Handhaben von mindestens zwei Werkzeugen mit offenem Ende (zum Beispiel zwei Schraubenschlüssel) erforderlich sein. Außerdem kommen bei solchen herkömmlichen Ansätzen lange Versorgungskapillaren mit unnötig großem Totvolumen zum Einsatz. Außerdem hat ein Benutzer bei einem solchen Fluidfilter ein griffempfindliches Filterelement zu handhaben. Darüber hinaus droht die Gefahr eines schnellen Verstopfens des Filtermaterials durch ungerichtetes Anströmen. Ferner können solche Fluidfilter unter einer kurzen Lebensdauer und einem häufigen Austausch leiden.Thus, conventional fluid filters require complicated assembly and installation and expensive replacement. In particular, this may require the manipulation of at least two open ended tools (e.g. two wrenches). In addition, long supply capillaries with unnecessarily large dead volumes are used in such conventional approaches. In addition, with such a fluid filter, a user has to handle a filter element that is sensitive to the touch. In addition, there is a risk of the filter material clogging quickly due to undirected flow. Furthermore, such fluid filters can suffer from short life and frequent replacement.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Fluidfilter mit einem Schichtaufbau mit vorzugsweise mehreren mikrofluidischen Strukturen zum Leiten von Fluid durch das Fluidfilter bereitgestellt. Ein an dem Schichtaufbau angeordnetes und vorzugsweise davon in Position gehaltenes Filterelement bewerkstelligt das eigentliche Filtern von Fluid, das mittels der mikrofluidischen Strukturen zu- bzw. abgeführt wird. Mit Vorteil erfolgen Zulauf und Ablauf des Fluids an nur einer gemeinsamen Seite des Schichtaufbaus, zum Beispiel an einer einzigen Stirnfläche desselben. Auf diese Weise kann ein sehr kompaktes, hochdruckstabiles und einfach handhabbares Fluidfilter geschaffen werden, das sich für viele Anwendungen eignet. Ganz besonders vorteilhaft kann ein solches Fluidfilter für ein Analysegerät zum Analysieren einer fluidischen Probe eingesetzt werden, beispielsweise in einer HPLC. Ein Fluidfilter gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel erfüllt nicht nur die anspruchsvollen Druckanforderungen einer solchen Anwendung, sondern erlaubt auch das Filtern eines Fluids (beispielsweise einer mobilen Phase), ohne hierbei die herausfordernden Anforderungen an die Flussratengenauigkeit in einer HPLC infrage zu stellen. Eine komplizierte und fehleranfällige Handhabung mehrerer Kapillaren zum Anschließen an ein Fluidfilter kann vorteilhaft vermieden werden, indem die fluidische Ankopplung des Fluidfilters an das Analysegerät oder eine andere Zielanwendung an einer gemeinsamen Seite sowohl für Zulauf als auch für Ablauf erfolgt.According to an exemplary embodiment of the invention, a fluid filter with a layered structure with preferably a plurality of microfluidic structures for conducting fluid through the fluid filter is provided. A filter element arranged on the layer structure and preferably held in position by it brings about the actual filtering of fluid that is supplied or removed by means of the microfluidic structures. Advantageously, the fluid flows in and out on only one common side of the layer structure, for example on a single end face thereof. In this way, a very compact fluid filter that is stable under high pressure and easy to handle can be created, which is suitable for many applications. Such a fluid filter can be used very particularly advantageously for an analysis device for analyzing a fluid sample, for example in an HPLC. A fluid filter according to an exemplary embodiment not only meets the demanding pressure requirements of such an application, but also allows a fluid (e.g., a mobile phase) to be filtered without compromising the challenging flow rate accuracy requirements of an HPLC. A complicated and error-prone handling of several capillaries for connection to a fluid filter can advantageously be avoided in that the fluidic coupling of the fluid filter to the analysis device or another target application takes place on a common side both for inlet and outlet.

Insbesondere kann gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Hochdruckfilter auf Basis einer metallischen mikrofluidischen (MMF)-Anordnung geschaffen werden, bei der das eigentliche Filtermaterial (nämlich das Filterelement) innerhalb des vorzugsweise als MMF-Struktur ausgebildeten Schichtaufbaus geschützt untergebracht ist. Vorteilhaft befinden sich darüber hinaus die Einlass- und Auslassöffnungen auf einer gemeinsamen, d.h. auf der gleichen, Seite des Fluidfilters. Dies ermöglicht eine einfache Montage durch bloßes Ansetzen der Kopplungsfläche mit Einlass- und Auslassöffnungen auf eine ebene Zielfläche eines Analysegeräts oder eines anderen Fluidverarbeitungsgerät.In particular, according to an exemplary embodiment of the invention, a high-pressure filter based on a metallic microfluidic (MMF) arrangement can be created in which the actual filter material (namely the filter element) is housed in a protected manner within the layered structure, which is preferably designed as an MMF structure. In addition, the inlet and outlet openings are advantageously located on a common, i.e. on the same, side of the fluid filter. This allows for easy assembly by merely placing the interface with inlet and outlet ports on a flat target surface of an analyzer or other fluid processing device.

Somit erlaubt ein Fluidfilter gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine besonders einfache Montage und einen ebenso unkomplizierten Austausch. Darüber hinaus kann ein reduziertes Totvolumen in Versorgungskapillaren erreicht werden. Überdies kann das Filterelement durch das MMF-Gehäuse geschützt werden. Mittels der mikrofluidischen Strukturen in dem Schichtaufbau kann eine zuverlässige Verteilung des Flüssigkeitsstroms über die verfügbare Filterfläche hinweg und damit eine längere Lebensdauer und somit ein weniger häufiger Austausch erreicht werden. Auch erlaubt die beschriebene Konstruktion des Fluidfilters eine besonders einfache Integration mit anderen fluidischen Komponenten, wie zum Beispiel Scherventilköpfen oder Pumpenköpfen.A fluid filter according to an exemplary embodiment of the invention thus allows particularly simple assembly and an equally uncomplicated exchange. In addition, a reduced dead volume in supply capillaries can be achieved. In addition, the filter element can be protected by the MMF housing. By means of the microfluidic structures in the layered structure, a reliable distribution of the liquid flow over the available filter area and thus a longer service life and thus less frequent replacement can be achieved. The construction of the fluid filter described also allows a particularly simple integration with other fluidic components, such as shear valve heads or pump heads.

Exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung können eine signifikante Reduzierung der Systemkosten zum Schließen bzw. Anbringen des Fluidfilters bewirken, wenn dessen Filterelement und Schichtaufbau in einem schraubenartigen Gehäusekörper aufgenommen sind. Mit Vorteil können Flüssigkeitseingang und -ausgang an derselben Seite des Fluidfilters angeschlossen sein. Ein vorzugsweise als mehrschichtige Struktur ausgebildeter Schichtaufbau und ein daran montiertes, bevorzugt scheibenförmiges Filterelement dienen zur Bereitstellung der Flüssigkeitskanalisierung. Die Art der Flüssigkeitsverteilung zum Filterelement hin und/oder vom Filterelement weg kann spiralförmig oder in anderer Weise bewerkstelligt werden, um eine zweidimensionale Flussaufweitung des zu filternden Fluids und/oder des gefilterten Fluids zu erreichen. Somit kann ein Fluidfilter geschaffen werden, dessen Filterelement in einen Schichtaufbau (insbesondere eine mehrschichtige Struktur) eingebunden ist und einen Flüssigkeitseingang und - ausgang auf derselben Seite aufweist. Dadurch ist eine Kombination einer mehrschichtigen Anordnung mit Filtereinsatz und einer Stütz- und Verteilerstruktur (beispielsweise in Form des genannten Spiralelements) geschaffen, die mindestens auf einer Seite (vorzugsweise auf beiden gegenüberliegenden Seiten) des Filtereinsatzes angebracht ist.Exemplary embodiments of the invention can provide a significant reduction in the system cost of capping the fluid filter when its filter element and laminated construction are contained within a screw-type housing body. Advantageously, the liquid inlet and outlet can be connected to the same side of the fluid filter. A layer structure preferably designed as a multi-layer structure and a layer structure mounted thereon are preferred disc-shaped filter element are used to provide liquid channeling. The type of liquid distribution towards the filter element and/or away from the filter element can be effected spirally or in some other way in order to achieve a two-dimensional widening of the flow of the fluid to be filtered and/or the filtered fluid. A fluid filter can thus be created whose filter element is integrated into a layered structure (in particular a multi-layered structure) and has a liquid inlet and outlet on the same side. This provides a combination of a multi-layer filter cartridge assembly and a support and distribution structure (e.g. in the form of said spiral element) attached to at least one side (preferably both opposite sides) of the filter cartridge.

Eine in Schraubrichtung axiale Vorderseite eines Fluidfilters gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann zum Anbringen des Fluidfilters an einem Analysegerät oder dergleichen ausgebildet sein. Schichtstrukturen (insbesondere Schichten) des Schichtaufbaus, vorzugsweise einschließlich eines Filterelements, können durch Kleben miteinander verbunden sein. Ein Filtereinsatz, der aus dem Schichtaufbau und dem Filterelement gebildet sein kann, kann in ein Gehäuse (zum Beispiel einen einzigen Gehäusekörper oder eine Mehrzahl von Gehäusekörpern) eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Filtereinsatz in eine ringförmige Halterung oder einen Ring eingesetzt sein. Das Gehäuse (bzw. ein Gehäusekörper), in welches das Filterelement eingesetzt sein kann, kann durch Verschrauben (zum Beispiel zum Anschließen des Fluidfilters an einen Flusspfad) befestigt werden.A front face, axial in the screwing direction, of a fluid filter according to an exemplary embodiment of the invention may be configured for attaching the fluid filter to an analyzer or the like. Layer structures (in particular layers) of the layer structure, preferably including a filter element, can be connected to one another by gluing. A filter cartridge, which may be formed of the laminated structure and the filter element, may be inserted into a case (e.g., a single case body or a plurality of case bodies). For example, the filter insert can be inserted into an annular holder or a ring. The housing (or a housing body) in which the filter element can be inserted can be fixed by screwing (for example for connecting the fluid filter to a flow path).

Gemäß einer exemplarischen Ausgestaltung des Schichtaufbaus kann die zu filtrierende Flüssigkeit das Filterelement zunächst umgehen. Dann kann die Flussrichtung im Inneren des Schichtaufbaus umgekehrt werden, um ein Abführen des Fluids an derselben Seite des Fluidfilters zu ermöglichen wie das Zuführen des Fluids. Eine Flussverteilungsschicht (zum Beispiel mit spiralförmigen Nuten und seitlichen Einlässen) kann das zugeführte Fluid dann flächig verteilen und somit eine flächige Zuführung des zu fördernden Fluids zu dem Filterelement fördern.According to an exemplary configuration of the layer structure, the liquid to be filtered can initially bypass the filter element. Then the direction of flow can be reversed inside the layered structure to enable the fluid to be drained off on the same side of the fluid filter as the fluid is supplied. A flow distribution layer (for example with spiral-shaped grooves and lateral inlets) can then distribute the supplied fluid over an area and thus promote an areal supply of the fluid to be delivered to the filter element.

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems als Beispiel für ein Analysegerät 10 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatographie verwendet werden kann. 1 shows the basic structure of an HPLC system as an example of an analysis device 10 according to an exemplary embodiment of the invention, as it can be used, for example, for liquid chromatography.

Bei dem dargestellten Analysegerät 10 treibt ein als analytische Pumpe ausgebildeter Fluidantrieb 20, der mit Lösungsmitteln aus einer Zuführeinrichtung 25 versorgt wird, eine mobile Phase durch eine Probentrenneinrichtung 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), die eine stationäre Phase beinhaltet. Die Zuführeinrichtung 25 umfasst eine erste Fluidkomponentenquelle 113 zum Bereitstellen eines ersten Fluids bzw. einer ersten Lösungsmittelkomponente A (zum Beispiel Wasser) und eine zweite Fluidkomponentenquelle 115 zum Bereitstellen eines anderen zweiten Fluids bzw. einer zweiten Lösungsmittelkomponente B (zum Beispiel ein organisches Lösungsmittel). Ein optionaler Entgaser 27 kann die mittels der ersten Fluidkomponentenquelle 113 und mittels der zweiten Fluidkomponentenquelle 115 bereitgestellten Lösungsmittel entgasen, bevor diese dem Fluidantrieb 20 zugeführt werden. Eine Probenaufgabeeinheit 40, die auch als Injektor bezeichnet werden kann, ist zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 angeordnet, um eine Probenflüssigkeit oder fluidische Probe in den fluidischen Trennpfad einzubringen. Hierfür kann ein Injektionsventil 90 entsprechend geschaltet werden. Das Injektionsventil 90 kann als rotatorisches Scherventil ausgebildet sein, das eine ortsfeste Statorkomponente 172 und eine, gesteuert mittels einer Steuereinrichtung 70, rotierbare Rotorkomponente 174 aufweist. Beispielsweise kann die Statorkomponente 172 mikrofluidische Strukturen in Form von Ports aufweisen, die an die diversen Komponenten 20, 40 bzw. 30, etc., fluidisch angeschlossen werden können und die sich bis zu einer Kontaktfläche mit der Rotorkomponente 174 erstrecken können. Die Rotorkomponente 174 hat an der Kontaktfläche beispielsweise eine oder mehrere Nuten, d.h. rinnenförmige Vertiefungen, die abhängig von einer gegenwärtigen Relativorientierung zwischen Statorkomponente 172 und Rotorkomponente 174 fluidische Verbindungen zwischen jeweiligen der Ports selektiv ausbilden oder nicht ausbilden können.In the illustrated analyzer 10, an analytical pump fluid drive 20 supplied with solvents from a supply means 25 drives a mobile phase through a sample separation means 30 (such as a chromatographic column) containing a stationary phase. The feed device 25 comprises a first fluid component source 113 for providing a first fluid or a first solvent component A (for example water) and a second fluid component source 115 for providing a different second fluid or a second solvent component B (for example an organic solvent). An optional degasser 27 can degas the solvents provided by the first fluid component source 113 and by the second fluid component source 115 before they are fed to the fluid drive 20 . A sample application unit 40, which can also be referred to as an injector, is arranged between the fluid drive 20 and the sample separation device 30 in order to introduce a sample liquid or fluidic sample into the fluidic separation path. An injection valve 90 can be switched accordingly for this purpose. The injection valve 90 can be in the form of a rotary shear valve which has a stationary stator component 172 and a rotor component 174 which can be rotated and controlled by a control device 70 . For example, the stator component 172 can have microfluidic structures in the form of ports, which can be fluidically connected to the various components 20 , 40 or 30 , etc., and which can extend to a contact surface with the rotor component 174 . For example, the rotor component 174 has one or more grooves, i.e., trough-shaped indentations, at the contact surface that may or may not selectively establish fluidic communication between respective ones of the ports depending on a current relative orientation between the stator component 172 and the rotor component 174.

Die stationäre Phase der Probentrenneinrichtung 30 ist dazu vorgesehen, Komponenten der Probe zu separieren. Ein Detektor 50, der eine Flusszelle aufweisen kann, detektiert separierte Komponenten der Probe, und ein Fraktionierungsgerät 60 kann dazu vorgesehen werden, separierte Komponenten der Probe in dafür vorgesehene Behälter auszugeben. Nicht mehr benötigte Flüssigkeiten können in einen Abflussbehälter bzw. in ein Waste (nicht gezeigt) ausgegeben werden.The stationary phase of the sample separation device 30 is intended to separate components of the sample. A detector 50, which may comprise a flow cell, detects separated components of the sample, and a fractionation device 60 may be provided to dispense separated components of the sample into containers provided for this purpose. Liquids that are no longer required can be discharged into a drain container or into a waste (not shown).

Während ein Flüssigkeitspfad zwischen dem Fluidantrieb 20 und der Probentrenneinrichtung 30 typischerweise unter Hochdruck steht, wird die Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen vom Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, eine so genannte Probenschleife (englisch: Sample Loop), der Probenaufgabeeinheit 40 bzw. des Injektors eingegeben, die dann wiederum die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad einbringt. Während des Zuschaltens der zunächst unter Normaldruck stehenden Probenflüssigkeit in der Probenschleife in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad wird der Inhalt der Probenschleife auf den Systemdruck des als HPLC ausgebildeten Analysegeräts 10 gebracht. Steuereinrichtung 70 steuert die einzelnen Komponenten 20, 27, 30, 40, 50, 60, 90 und eine Proportioniereinrichtung 101 des Probentrenngeräts 10.While a liquid path between the fluid drive 20 and the sample separation device 30 is typically under high pressure, the sample liquid is first introduced under normal pressure into an area that is separate from the liquid path, a so-called sample loop, of the sample application unit 40 or the injector then in turn the sample liquid into the high pressure liquid path brings in. During the connection of the sample liquid, which is initially under normal pressure, in the sample loop to the liquid path which is under high pressure, the contents of the sample loop are brought to the system pressure of the analysis device 10 designed as an HPLC. Control device 70 controls the individual components 20, 27, 30, 40, 50, 60, 90 and a proportioning device 101 of sample separation device 10.

Die Komponenten des Analysegeräts 10 stromaufwärts der Probenaufgabeeinheit 40 in 1 dienen zum Bereitstellen einer Mischung aus mehreren unterschiedlichen Fluiden als Lösungsmittelzusammensetzung bzw. mobile Phase für das Analysegerät 10. Zwei Zuführleitungen 109, 111 sind fluidisch mit einer jeweiligen der zwei als Fluidkomponentenquellen 113, 115 bezeichneten Lösungsmittelbehälter zum Bereitstellen eines jeweiligen der Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten A und B fluidisch gekoppelt. Das jeweilige Fluid bzw. die jeweilige Lösungsmittelkomponente A bzw. B wird durch die jeweilige Zuführleitung 109 bzw. 111, durch den Entgaser 27 zu einem Fluidventil als Proportioniereinrichtung 101 gefördert, an der die Fluide bzw. Lösungsmittelkomponenten A bzw. B aus den Zuführleitungen 109, 111 miteinander vereinigt werden. An der Proportioniereinrichtung 101 fließen die Fluidpakete aus den Zuführleitungen 109, 111 also unter Bildung einer Lösungsmittelzusammensetzung zusammen. Letztere wird nach Durchlaufen eines optionalen Mischers 103 zum Mischen der einzelnen Lösungsmittelkomponenten dem Fluidantrieb 20 zugeführt.The components of the analysis device 10 upstream of the sample application unit 40 in 1 serve to provide a mixture of several different fluids as a solvent composition or mobile phase for the analysis device 10. Two supply lines 109, 111 are fluidic with a respective one of the two solvent containers referred to as fluid component sources 113, 115 for providing a respective one of the fluids or solvent components A and B fluidly coupled. The respective fluid or the respective solvent component A or B is conveyed through the respective feed line 109 or 111, through the degasser 27 to a fluid valve as a proportioning device 101, at which the fluid or solvent components A or B from the feed lines 109, 111 be united with each other. The fluid packages from the supply lines 109, 111 thus flow together at the proportioning device 101 to form a solvent composition. After passing through an optional mixer 103 for mixing the individual solvent components, the latter is fed to the fluid drive 20 .

Ein oder mehrere der Komponenten des Analysegeräts 10 gemäß 1 können als Fluidfilter 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut sein. Jedes dieser Fluidfilter 100 kann zum Filtern der mobilen Phase ausgebildet sein. Ein Teil der Fluidfilter 100 kann überdies auch zum Filtern von fluidischer Probe ausgebildet sein. Gemäß 1 können Fluidfilter 100 insbesondere an einer oder an mehreren der folgenden Positionen implementiert werden:

  • - Ein Fluidfilter 100 kann an der analytischen Pumpe 20 angebracht sein, beispielsweise auf einen Pumpenkopf der analytischen Pumpe 20 aufgeschraubt sein. Ein solches Fluidfilter 100 kann Festkörperpartikel aus einer mobilen Phase herausfiltern, die durch Abrieb beim Reziprozieren eines jeweiligen Pumpenkolbens entstehen können.
  • - Ein Fluidfilter 100 kann zum Filtern von Fluid direkt stromaufwärts der Probentrenneinrichtung 30 angebracht sein. Ein solches Fluidfilter 100 kann als Vorfilter dienen, das Festkörperpartikel aus einer mobilen Phase bzw. aus einer fluidischen Probe herausfiltern kann, um die schmutzempfindliche Probentrenneinrichtung 30 zu schützen.
  • - Ein Fluidfilter 100 kann zum Filtern von Fluid im Bereich des rotatorischen Fluidventils, d.h. an Injektionsventil 90 angebracht sein. Beim Schalten des Injektionsventils 90 kann es zum Erzeugen von Festkörperpartikeln kommen, die durch das dort angeordnete Fluidfilter 100 abgefiltert werden können. Mobile Phase bzw. fluidische Probe kann in diesem Bereich dadurch von Festkörperpartikeln freigehalten werden.
  • - Ein Fluidfilter 100 kann zum Filtern von Fluid im Bereich einer Probennadel 120 der Probenaufgabeeinheit 40 angebracht sein. Wenn die Probennadel 120 zum Aufnehmen von fluidischer Probe zwischen einem Probenbehälter und einem Nadelsitz (nicht gezeigt) verfahren wird, kann insbesondere beim Ausbilden einer fluiddichten Verbindung mit dem Nadelsitz ebenfalls Abrieb erzeugt werden. Dieser kann mittels des Fluidfilters 100 abgefiltert werden, sodass mobile Phase bzw. fluidische Probe beim Durchfließen von Probennadel 120 und Nadelsitz vor einer Kontamination mit solchem Abrieb geschützt werden können.
One or more of the components of analyzer 10 according to FIG 1 may be constructed as a fluid filter 100 according to an exemplary embodiment of the invention. Each of these fluid filters 100 can be designed to filter the mobile phase. Furthermore, some of the fluid filters 100 can also be designed to filter fluid samples. According to 1 Fluid filters 100 can be implemented in particular at one or more of the following positions:
  • - A fluid filter 100 can be attached to the analytical pump 20, for example screwed onto a pump head of the analytical pump 20. Such a fluid filter 100 can filter out solid particles from a mobile phase, which can be caused by abrasion during reciprocation of a respective pump piston.
  • A fluid filter 100 may be mounted directly upstream of the sample separator 30 for filtering fluid. Such a fluid filter 100 can serve as a pre-filter which can filter out solid particles from a mobile phase or from a fluid sample in order to protect the sample separation device 30 which is sensitive to dirt.
  • - A fluid filter 100 can be attached to the injection valve 90 for filtering fluid in the area of the rotary fluid valve. When the injection valve 90 is switched on, solid particles can be produced, which can be filtered out by the fluid filter 100 arranged there. In this way, the mobile phase or fluidic sample can be kept free of solid particles in this area.
  • - A fluid filter 100 can be attached to filter fluid in the area of a sample needle 120 of the sample application unit 40 . When the sample needle 120 is moved between a sample container and a needle seat (not shown) to take up fluidic sample, abrasion can also be generated, in particular when a fluid-tight connection is formed with the needle seat. This can be filtered off by means of the fluid filter 100 so that the mobile phase or fluidic sample can be protected against contamination with such abrasion when it flows through the sample needle 120 and needle seat.

Bezugnehmend auf 2 bis 6 wird im Weiteren beschrieben, wie die in 1 schematisch dargestellten Fluidfilter 100 beispielsweise aufgebaut sein können:Referring to 2 until 6 is described below how the in 1 Schematically illustrated fluid filter 100 can be constructed, for example:

2 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Fluidfilters 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 zeigt eine andere Explosionsdarstellung des Fluidfilters 100 gemäß 2. 4 zeigt das Fluidfilter 100 gemäß 2 und 3 in einem montierten Zustand in einer Querschnittsansicht. 2 10 shows an exploded view of a fluid filter 100 according to an exemplary embodiment of the invention. 3 10 shows another exploded view of the fluid filter 100 according to FIG 2 . 4 shows the fluid filter 100 according to FIG 2 and 3 in an assembled state in a cross-sectional view.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 bis 4 betrifft somit das dargestellte Fluidfilter 100 zum Filtern eines Fluids, wie beispielsweise einer mobilen Phase oder einer fluidischen Probe. Es ist besonders bevorzugt, ein solches Fluidfilter 100 in einem Analysegerät 10 zu implementieren, wie dies beispielsweise in 1 dargestellt ist. Allerdings sind andere Anwendungen des Fluidfilters 100 möglich.The embodiment according to 2 until 4 thus relates to the illustrated fluid filter 100 for filtering a fluid, such as a mobile phase or a fluidic sample. It is particularly preferred to implement such a fluid filter 100 in an analysis device 10, as is the case, for example, in 1 is shown. However, other applications of the fluid filter 100 are possible.

Das dargestellte Fluidfilter 100 weist einen planaren Schichtaufbau 102 auf, der aus strukturierten und miteinander verbundenen Metallfolien oder Metallplättchen aufgebaut ist. Letztere bilden als Metallschichtstrukturen vorgesehene Schichtstrukturen 112, die mittels Diffusionsbondens miteinander integral verbunden werden können. Wie in 2 bis 4 zu erkennen ist, weist jedes der Schichtstrukturen 112 mikrofluidische Strukturen 104 auf, die zum Zuführen bzw. Abführen des besagten Fluids ausgebildet sind. Einige der mikrofluidischen Strukturen 104 sind als Nuten in den jeweiligen Schichtstrukturen 112 gebildet. Diese Nuten sind teils als Ringnuten (siehe Anschluss-Schichtstruktur 122 in 3), teils als Längsnuten (siehe Lateralumleitungs-Schichtstruktur 132 in 2) und teils als Spiralnuten (siehe Zwischen-Schichtstruktur 126 in 2 und End-Schichtstruktur 124 in 3) ausgebildet. Andere der mikrofluidischen Strukturen 104 sind als Durchgangslöcher in den jeweiligen Schichtstrukturen 112 ausgebildet (siehe Schichtstrukturen 122, 132, 126, 128 in 2 bzw. 3). Im miteinander verbundenen Zustand der Schichtstrukturen 112, der am besten in 4 zu erkennen ist, sind die einzelnen mikrofluidischen Strukturen 104 der Schichtstrukturen 112 zueinander ausgerichtet, so dass ausgehend von einer Fluidzuführung 108 durch die miteinander einen Flusspfad bildenden mikrofluidischen Strukturen 104 bis hin zu einer Fluidabführung 110 eine durchgehende fluidische Verbindung gebildet ist, die auch ein poröses Filterelement 106 beinhaltet.The fluid filter 100 shown has a planar layer structure 102 which is made up of structured metal foils or small metal plates which are connected to one another. The latter form layer structures 112 provided as metal layer structures, which can be connected to one another integrally by means of diffusion bonding. As in 2 until 4 As can be seen, each of the layer structures 112 has microfluidic structures 104 which are designed to supply or drain said fluid. Some of the microfluidic struc Structures 104 are formed as grooves in the respective layer structures 112. FIG. These grooves are partly designed as ring grooves (see connection layer structure 122 in 3 ), partly as longitudinal grooves (see lateral bypass layered structure 132 in 2 ) and partly as spiral grooves (see intermediate layer structure 126 in 2 and final layer structure 124 in 3 ) educated. Others of the microfluidic structures 104 are formed as through holes in the respective layer structures 112 (see layer structures 122, 132, 126, 128 in 2 or. 3 ). In the interconnected state of the layered structures 112, which is best seen in 4 can be seen, the individual microfluidic structures 104 of the layer structures 112 are aligned with one another, so that starting from a fluid inlet 108 through the microfluidic structures 104 forming a flow path with one another to a fluid outlet 110, a continuous fluidic connection is formed, which also includes a porous filter element 106 included.

Das besagte Filterelement 106 des Fluidfilters 100 dient zum eigentlichen Filtern des durch die mikrofluidischen Strukturen 104 fließenden Fluids zwischen Fluidzuführung 108 und Fluidabführung 110. Das Filterelement 106 kann als Sinterkörper ausgebildet sein, das aus einem unter Druck und hoher Temperatur verbundenen Metallpulver gebildet ist und Zwischenräume zum Hindurchfließen des Fluids aufweist. Festkörperpartikel hingegen finden keinen durchgehenden Weg durch das Filterelement 106 und werden daher aus dem Fluid herausgefiltert. Das Filterelement 106 kann in den Schichtaufbau 102 eingepresst werden, insbesondere in eine ringförmige Aufnahme-Schichtstruktur 128. Aufgrund seines Aufbaus ist das dargestellte Fluidfilter 100 für einen druckfesten Betrieb bis mindestens 2000 bar geeignet. Daher kann das Fluidfilter 100 vorteilhaft auch in einer HPLC zum Einsatz kommen.Said filter element 106 of the fluid filter 100 is used for the actual filtering of the fluid flowing through the microfluidic structures 104 between the fluid inlet 108 and the fluid outlet 110. The filter element 106 can be designed as a sintered body, which is formed from a metal powder bonded under pressure and high temperature and has intermediate spaces for Has flow through of the fluid. Solid particles, on the other hand, cannot find a continuous path through the filter element 106 and are therefore filtered out of the fluid. The filter element 106 can be pressed into the layer structure 102, in particular into an annular receiving layer structure 128. Due to its structure, the fluid filter 100 shown is suitable for pressure-resistant operation up to at least 2000 bar. The fluid filter 100 can therefore also be used advantageously in an HPLC.

Die bereits angesprochene Fluidzuführung 108 zum Zuführen des zu filternden Fluids und die besagte Fluidabführung 110 zum Abführen des gefilterten Fluids sind vorteilhaft an derselben Seite des Schichtaufbaus 102 angeordnet, nämlich an einer Fluidkopplungs-Stirnseite 176 des Schichtaufbaus 102 und somit des Fluidfilters 100. Fluidzuführung 108 und Fluidabführung 110 sind mit den mikrofluidischen Strukturen 104 fluidisch gekoppelt. Da Fluidzuführung 108 und Fluidabführung 110 an derselben Seite des Filterelements 100 vorgesehen sind, ist es ausreichend, zum fluidischen Koppeln des Filterelements 100 dieses an der Fluidkopplungs-Stirnseite 176 flächig mit einem Gegenstück, beispielsweise einem Analysegerät 10, zu verbinden.The fluid supply 108 already mentioned for supplying the fluid to be filtered and said fluid discharge 110 for discharging the filtered fluid are advantageously arranged on the same side of the layered structure 102, namely on a fluid-coupling end face 176 of the layered structure 102 and thus of the fluid filter 100. Fluid supply 108 and Fluid drain 110 are fluidically coupled to the microfluidic structures 104 . Since the fluid supply 108 and the fluid discharge 110 are provided on the same side of the filter element 100, it is sufficient for the fluidic coupling of the filter element 100 to connect the filter element 100 flatly to a counterpart, for example an analysis device 10, on the fluid coupling end face 176.

Vorteilhaft weist das Fluidfilter 100 einen beispielsweise aus einem Metall (wie korrosionsbeständigem Stahl) ausgebildeten Gehäusekörper 114 auf, die als Hohlschraube ausgebildet ist. Im Inneren des Gehäusekörpers 114 ist daher ein Hohlraum 178 gebildet, in dem der Schichtaufbau 102 und das Filterelement 106 angeordnet sind. Außenseitig ist der Gehäusekörper 114 mit einem Gewinde 116 versehen, das im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Außengewinde ist. Das Gewinde 116 dient zum Verschrauben des Fluidfilters 100 mit einem mit dem Fluidfilter 100 fluidisch zu koppelnden Fluidbauteil (nicht dargestellt in 2 bis 4, beispielsweise das Analysegerät 10 gemäß 1 oder dessen analytische Pumpe 20, Injektionsventil 90, Probennadel 120 oder Probentrenneinrichtung 30). In seiner der Fluidkopplungs-Stirnfläche 176 gegenüberliegenden Antriebs-Stirnfläche 180 weist der Gehäusekörper 114 einen Antrieb 118 zum Drehantreiben des Fluidfilters 100 auf. Genauer gesagt ist der Antrieb 118 als nichtrotationssymmetrische Vertiefung in der Antriebs-Stirnfläche 180 gebildet, im dargestellten Ausführungsbeispiel als Sechskantvertiefung. Mittels eines nicht dargestellten invers geformten Bits eines Schraubendrehers oder eines motorisch angetriebenen Schraubwerkzeugs (insbesondere eines Akkuschraubers) kann mittels Eingreifens in den Antrieb 118 das Fluidfilter 100 drehangetrieben werden, wodurch mittels des Gewindes 116 eine Schraubverbindung zwischen dem Fluidfilter 100 und dem Gegenstück ausgebildet werden kann. Umgekehrt kann zum Auswechseln des Fluidfilters 100 oder einer Komponente davon das Fluidfilter 100 aus dem Gegenstück herausgeschraubt werden.The fluid filter 100 advantageously has a housing body 114 made, for example, from a metal (such as corrosion-resistant steel), which is designed as a hollow screw. A cavity 178 is therefore formed in the interior of the housing body 114, in which the layer structure 102 and the filter element 106 are arranged. On the outside, the housing body 114 is provided with a thread 116, which is an external thread in the illustrated embodiment. Thread 116 is used to screw fluid filter 100 to a fluidic component (not shown in FIG 2 until 4 , for example the analyzer 10 according to FIG 1 or its analytical pump 20, injection valve 90, sample needle 120 or sample separator 30). In its drive end face 180 opposite the fluid coupling end face 176, the housing body 114 has a drive 118 for driving the fluid filter 100 in rotation. More precisely, the drive 118 is formed as a non-rotationally symmetrical depression in the drive end face 180, in the exemplary embodiment shown as a hexagonal depression. Using an inversely shaped bit of a screwdriver (not shown) or a motor-driven screwing tool (in particular a cordless screwdriver), the fluid filter 100 can be driven in rotation by engaging in the drive 118, as a result of which a screw connection can be formed between the fluid filter 100 and the counterpart by means of the thread 116. Conversely, to replace the fluid filter 100 or a component thereof, the fluid filter 100 can be unscrewed from the counterpart.

Mit Vorteil können der Schichtaufbau 102 samt Filterelement 106 als einstückig handhabbares Bauteil auswechselbar in den Gehäusekörper 114 eingesetzt sein. Ist die Filterkapazität des Filterelements 106 erschöpft, weil das Filterelement 106 eine entsprechend große Menge von Festkörperpartikeln aus dem Fluid herausgefiltert hat, kann es ausreichend sein, das einstückig handhabbare Bauteil als Ganzes aus dem Gehäusekörper 114 zu entnehmen und durch ein unbeladenes neues einstückig handhabbares Bauteil aus Schichtaufbau 102 samt Filterelement 106 zu ersetzen. Der Gehäusekörper 114 kann dann wiederverwendet werden. Alternativ kann nach Erschöpfung der Filterkapazitäten eines Filterelements 106 auch das gesamte Filterelement 106 ausgetauscht werden, d.h. Schichtaufbau 102 samt Filterelement 106 und Gehäusekörper 114.Advantageously, the layer structure 102 together with the filter element 106 can be inserted into the housing body 114 in an exchangeable manner as a one-piece component that can be handled. If the filter capacity of the filter element 106 is exhausted because the filter element 106 has filtered out a correspondingly large quantity of solid particles from the fluid, it may be sufficient to remove the one-piece manageable component as a whole from the housing body 114 and replace it with an unloaded new one-piece manageable component Layer structure 102 including filter element 106 to replace. The case body 114 can then be reused. Alternatively, once the filter capacity of a filter element 106 has been exhausted, the entire filter element 106 can also be replaced, i.e. the layer structure 102 together with the filter element 106 and housing body 114.

Im Weiteren wird der strukturelle und funktionale Aufbau des Schichtaufbaus 102 bezugnehmend auf 2 bis 4 näher beschrieben:The structural and functional design of the layered structure 102 is explained below with reference to FIG 2 until 4 described in more detail:

Die Fluidkopplungs-Stirnfläche 176 bildet eine Außenseite des Schichtaufbaus 102 und wird durch eine Anschluss-Schichtstruktur 122 des Schichtaufbaus 102 gebildet. An der Anschluss-Schichtstruktur 122 sind die Fluidzuführung 108 und die Fluidabführung 110 als nach außen zugängliche Fluidschnittstellen vorgesehen. Wie am besten in 3 zu erkennen ist, weist die Anschluss-Schichtstruktur 122 als eine mikrofluidische Struktur 104 ein zentrales Durchgangsloch auf, das die Fluidabführung 110 bildet. Darüber hinaus sind in der Anschluss-Schichtstruktur 122 als weitere mikrofluidische Strukturen 104 zwei radial weiter außen gelegene weitere Durchgangslöcher gebildet. Diese beiden weiteren Durchgangslöcher stellen die Fluidzuführung 108 dar und sind mit einer kreisförmigen Ringnut fluidisch gekoppelt, die an der nach außen hin zugänglichen Fluidkopplungs-Stirnfläche 176 angeordnet ist. Indem die Fluidzuführung 108 auf mehrere Durchgangslöcher aufgeteilt wird, kann ein gleichmäßiges Durchströmen mehrerer Flusspfade erreicht werden. Anschaulich können durch die symmetrische Aufteilung des Flusses hydraulische Kräfte räumlich verteilt werden. Außerdem fördert ein Aufteilen des Flusses die Ausspülbarkeit der Kanäle. Wiederum bezugnehmend auf 3 ist zu erkennen, dass die beiden radial weiter außen gelegenen Durchgangslöcher und die kreisförmige Ringnut das zentrale Durchgangsloch radial umgeben. Durch die beschriebene Konfiguration ist die Anschluss-Schichtstruktur 122 vorteilhaft so ausgebildet, dass unabhängig von einer Drehposition des Fluidfilters 100 am Ende eines Einschraubvorgangs die Fluidzuführung 108 und die Fluidabführung 110 fluidisch mit entsprechenden Fluidanschlüssen eines mit dem Fluidfilter 100 fluidisch zu koppelnden Fluidbauteils ausgerichtet sind. Denn das zentrale Durchgangsloch ist unabhängig von einer Winkelstellung des Fluidfilters 100 stets an derselben Position befindlich. Die rotationssymmetrische Ringnut stellt sicher, dass ebenfalls unabhängig von der Winkelstellung des Fluidfilters 100 nach seinem Einschrauben am Radius der Ringnut stets eine fluidische Verbindung mit der Fluidzuführung 108 ausgebildet werden kann. Es ist anzumerken, dass in anderen Ausführungsbeispielen die Funktionen von Fluidzuführung 108 und Fluidabführung 110 gegenüber der beschriebenen Konfiguration umgekehrt werden können.The fluid coupling face 176 forms an outer side of the layered structure 102 and is formed by a connection layered structure 122 of the layered structure 102 . at the connection Layer structure 122, the fluid supply 108 and the fluid discharge 110 are provided as fluid interfaces accessible to the outside. As best in 3 As can be seen, the connection layer structure 122 as a microfluidic structure 104 has a central through hole which forms the fluid drain 110 . In addition, two further through-holes located radially further outwards are formed in the connection layer structure 122 as further microfluidic structures 104 . These two further through holes represent the fluid supply line 108 and are fluidically coupled to a circular annular groove which is arranged on the fluid coupling face 176 which is accessible to the outside. By dividing the fluid supply 108 over a number of through-holes, a uniform flow through a number of flow paths can be achieved. Clearly, hydraulic forces can be spatially distributed through the symmetrical distribution of the flow. In addition, splitting the flow promotes flushability of the channels. Again referring to 3 it can be seen that the two radially further outward through-holes and the circular annular groove surround the central through-hole radially. Due to the configuration described, the connection layer structure 122 is advantageously configured such that, regardless of a rotational position of the fluid filter 100 at the end of a screwing-in process, the fluid inlet 108 and the fluid outlet 110 are fluidically aligned with corresponding fluid connections of a fluidic component to be fluidically coupled to the fluid filter 100. This is because the central through-hole is always in the same position, regardless of an angular position of the fluid filter 100 . The rotationally symmetrical annular groove ensures that a fluidic connection with the fluid supply 108 can always be formed, also independently of the angular position of the fluid filter 100 after it has been screwed in at the radius of the annular groove. It should be noted that in other exemplary embodiments, the functions of the fluid inlet 108 and fluid outlet 110 can be reversed from the configuration described.

Nachdem das zu filternde Fluid durch die Fluidzuführung 108 und durch die Anschluss-Schichtstruktur 122 geführt wurde, erreicht dieses eine Lateralumleitungs-Schichtstruktur 132 des Schichtaufbaus 102. Letztere weist eine mikrofluidische Struktur 104 zum Umleiten eines Flusses des Fluids in lateraler Richtung auf, die am besten in 2 zu erkennen ist. Die mikrofluidischen Strukturen 104 der Lateralumleitungs-Schichtstruktur 132 weisen zunächst zwei Durchgangslöcher auf, die mit den radial äußeren Durchgangslöchern der Anschluss-Schichtstruktur 122 fluidisch gekoppelt sind. Nach Durchfließen der Durchgangslöcher der Lateralumleitungs-Schichtstruktur 132 fließt das zu filternde Fluid entlang zweier, an besagte Durchgangslöcher angeschlossene Längsnuten der Lateralumleitungs-Schichtstruktur 132 geradlinig radial nach außen, siehe 2. Dadurch wird es ermöglicht, das Filterelement 106 zunächst zu umfließen, wie unten näher beschrieben wird.After the fluid to be filtered has been guided through the fluid supply 108 and through the connection layer structure 122, it reaches a lateral deflection layer structure 132 of the layer structure 102. The latter has a microfluidic structure 104 for redirecting a flow of the fluid in the lateral direction, which is best in 2 can be seen. The microfluidic structures 104 of the lateral bypass layered structure 132 initially have two through holes that are fluidically coupled to the radially outer through holes of the connector layered structure 122 . After flowing through the through-holes of the lateral bypass layered structure 132, the fluid to be filtered flows straight radially outwards along two longitudinal grooves of the lateral bypass layered structure 132 connected to said through-holes, see FIG 2 . This makes it possible to first flow around the filter element 106, as will be described in more detail below.

Nachfolgend durchfließt das zu filternde Fluid eine Zwischen-Schichtstruktur 126 des Schichtaufbaus 102. Ausgehend von den Längsnuten der Lateralumleitungs-Schichtstruktur 132 durchfließt das Fluid zwei Durchgangslöcher der Zwischen-Schichtstruktur 126. Eine weitere, in 2 zu erkennende Spiralnut in einer Oberfläche der Zwischen-Schichtstruktur 126 sowie ein zentrales Durchgangsloch derselben spielen für das zu filternde Fluid zunächst keine Rolle und werden unten im Zusammenhang mit der Rückführung des gefilterten Fluids näher beschrieben.The fluid to be filtered then flows through an intermediate layer structure 126 of the layer structure 102. Starting from the longitudinal grooves of the lateral diversion layer structure 132, the fluid flows through two through holes of the intermediate layer structure 126. Another, in 2 The spiral groove that can be seen in a surface of the intermediate layer structure 126 and a central through-hole of the same initially play no role for the fluid to be filtered and are described in more detail below in connection with the return of the filtered fluid.

Nach Durchfließen der radial außen gelegenen beiden Durchgangslöcher der Zwischen-Schichtstruktur 126 fließt das zu filternde Fluid durch zwei mit den besagten beiden Durchgangslöchern fluidisch gekoppelte weitere Durchgangslöcher einer Aufnahme-Schichtstruktur 128 hindurch. Die Aufnahme-Schichtstruktur 128 des Schichtaufbaus 102 weist eine zentrale Aufnahmeöffnung 130 auf, die zum Aufnehmen des Filterelements 106 in Umfangsrichtung ausgebildet ist. Das Filterelement 106 kann in die zentrale Aufnahmeöffnung 130 eingepresst und dadurch vollumfänglich in den Schichtaufbau 102 eingebettet werden. Das zu filternde Fluid umfließt das Filterelement 106 zunächst durch die beiden radial weiter außen gelegenen Durchgangslöcher der Aufnahme-Schichtstruktur 128 hindurch.After flowing through the two radially outer through-holes of the intermediate layer structure 126, the fluid to be filtered flows through two further through-holes of a receiving layer structure 128 that are fluidically coupled to the two through-holes mentioned. The receiving layer structure 128 of the layered construction 102 has a central receiving opening 130 which is designed to receive the filter element 106 in the circumferential direction. The filter element 106 can be pressed into the central receiving opening 130 and thereby embedded in the layer structure 102 over its entire circumference. The fluid to be filtered first flows around the filter element 106 through the two through-holes of the receiving layer structure 128 that are located radially further to the outside.

Danach erreicht das zu filternde Fluid eine End-Schichtstruktur 124 des Schichtaufbaus 102, dessen mikrofluidische Strukturen 104 als einzige der Schichtstrukturen 112 keine Durchgangslöcher aufweisen, sondern eine Spiralnut und zwei damit fluidisch gekoppelte Fluidanschlussstellen in Fluidverbindung mit den besagten Durchgangslöchern der Aufnahme-Schichtstruktur 128. Besagte Spiralnut ist einer Hautoberfläche des porösen oder löchrigen Filterelements 106 in der Aufnahme-Schichtstruktur 128 zugewandt und damit fluidisch gekoppelt. Von der Aufnahme-Schichtstruktur 128 einströmendes, zu filterndes Fluid fließt entlang der Spiralnut radial nach innen und gelangt dadurch in zweidimensionalen Fluidaustausch mit besagter Hautoberfläche des Filterelements 106. Dadurch wird das von der Fluidzuführung 108 her einfließende Fluid vor dem Filtern mittels des Filterelements 106 einer Flussrichtungsumkehr unterzogen, nämlich gemäß 4 von einer Flussrichtung von unten nach oben hin vor dem Filtern zu einer Flussrichtung von oben nach unten beim und nach dem Filtern. Anders ausgedrückt fließt das zu filternde Fluid zunächst radial außerhalb um das Filterelement 106 herum und durchfließt dann das Filterelement 106 von seiner Rückseite her. Dadurch wird das Fluid durch das Filterelement 106 hindurch zurück in Richtung der Fluidabführung 110 umgeleitet. Vorteilhaft sorgt die Spiralnut der End-Schichtstruktur 124 für einen flächigen Austausch des zu filternden Fluids mit dem Filterelement 106, wodurch es zu einem homogenen und effizienten Filtern des Fluids durch das Filterelement 106 kommt. Somit weist die End-Schichtstruktur 124 mit ihrer Spiralnut (oder alternativ irgendeiner anderen flächigen Nut, beispielsweise einer Mäandernut und/oder einer Zickzacknut) eine mikrofluidische Struktur 104 auf, die fluideingangsseitig direkt an das Filterelement 106 angrenzt und dadurch eine flächig aufgeweitete Fluidaustauschfläche zwischen dem Filterelement 106 und dem zu filternden Fluid bildet.The fluid to be filtered then reaches an end layer structure 124 of the layer structure 102, the microfluidic structures 104 of which are the only ones of the layer structures 112 that do not have through holes, but rather a spiral groove and two fluid connection points fluidically coupled thereto in fluid connection with said through holes of the receiving layer structure 128. Said Spiral groove faces and fluidly couples with a skin surface of the porous or foraminous filter element 106 in the intake sheet structure 128 . Fluid to be filtered flowing in from the receiving layer structure 128 flows radially inward along the spiral groove and thus enters into two-dimensional fluid exchange with said skin surface of the filter element 106. As a result, the fluid flowing in from the fluid supply 108 undergoes a flow direction reversal before being filtered by the filter element 106 subjected, namely according to 4 from a bottom-up flow direction before filtering to a top-down flow direction during and after filtering. In other words, the fluid to be filtered first flows radially outward around the filter element 106 and then flows through the filter element 106 from its rear side. As a result, the fluid is diverted back through the filter element 106 in the direction of the fluid discharge 110 . Advantageously, the spiral groove of the end layer structure 124 ensures a planar exchange of the fluid to be filtered with the filter element 106, as a result of which the fluid is filtered homogeneously and efficiently by the filter element 106. Thus, the end layer structure 124 with its spiral groove (or alternatively any other flat groove, for example a meandering groove and/or a zigzag groove) has a microfluidic structure 104, which directly adjoins the filter element 106 on the fluid inlet side and thus has a flat, expanded fluid exchange surface between the filter element 106 and the fluid to be filtered forms.

Beim Durchfließen des Filterelements 106 verbleiben etwaige Festkörperpartikel des zu filternden Fluids an dem Filterelement 106, wohingegen flüssige bzw. gasförmige Komponenten das Filterelement 106 passieren können und das gefilterte Fluid bilden. Das gefilterte Fluid fließt dann zurück durch die Zwischen-Schichtstruktur 126. An einer Hauptoberfläche des Filterelements 126, an der das gefilterte Fluid austritt, weist die Zwischen-Schichtstruktur 126 eine weitere mikrofluidische Struktur 104 zum Fördern eines flächigen Fluidaustauschs mit dem Filterelement 106 auf. Diese weitere mikrofluidische Struktur 104 ist gemäß 2 als spiralförmige Nut in einer Hauptoberfläche der Zwischen-Schichtstruktur 126 ausgebildet, die fluidausgangsseitig direkt an das Filterelement 106 angrenzt. Somit bildet die Spiralnut der Zwischen-Schichtstruktur 126 eine flächig aufgeweitete Fluidaustauschfläche. Entlang der Spiralnut der Zwischen-Schichtstruktur 126 fließt das gefilterte Fluid radial nach innen und durchfließt dann ein mit der Spiralnut fluidisch gekoppeltes, zentrales Durchgangsloch der Zwischen-Schichtstruktur 126. Vorteilhaft sorgt die Spiralnut der Zwischen-Schichtstruktur 126 für einen flächigen Austausch des gefilterten Fluids mit dem Filterelement 106, wodurch es zu einem homogenen und effizienten radialen Sammeln des gefilterten Fluids zum Fördern eines Rückflusses hin zur Fluidabführung 110 kommt. Somit weist die Zwischen-Schichtstruktur 126 mit ihrer Spiralnut (oder alternativ irgendeiner anderen flächigen Nut, beispielsweise einer Mäandernut und/oder einer Zickzacknut) eine mikrofluidische Struktur 104 auf, die fluidausgangsseitig direkt an das Filterelement 106 angrenzt und dadurch eine flächig aufgeweitete Fluidaustauschfläche zwischen dem Filterelement 106 und der Zwischen-Schichtstruktur 126 bildet.When flowing through the filter element 106, any solid particles of the fluid to be filtered remain on the filter element 106, whereas liquid or gaseous components can pass through the filter element 106 and form the filtered fluid. The filtered fluid then flows back through the intermediate layer structure 126. On a main surface of the filter element 126, where the filtered fluid emerges, the intermediate layer structure 126 has a further microfluidic structure 104 for promoting a planar fluid exchange with the filter element 106. This further microfluidic structure 104 is according to FIG 2 formed as a spiral groove in a main surface of the intermediate layer structure 126, which is directly adjacent to the filter element 106 on the fluid outlet side. The spiral groove of the intermediate layer structure 126 thus forms a fluid exchange surface which is expanded over a wide area. The filtered fluid flows radially inward along the spiral groove of the intermediate layer structure 126 and then flows through a central through-hole of the intermediate layer structure 126 that is fluidically coupled to the spiral groove the filter element 106, resulting in a homogeneous and efficient radial collection of the filtered fluid to promote a backflow towards the fluid drain 110. Thus, the intermediate layer structure 126 with its spiral groove (or alternatively any other flat groove, for example a meandering groove and/or a zigzag groove) has a microfluidic structure 104 which directly adjoins the filter element 106 on the fluid outlet side and thus has a flat, expanded fluid exchange surface between the filter element 106 and the intermediate layer structure 126 forms.

Das Bereitstellen einer flächig aufgeweiteten Fluidaustauschfläche an einer oder vorzugsweise beiden Hauptflächen des Filterelements 106, wie beschrieben, sorgt für eine optimale Verteilung des Fluids über die Fläche des Filterelements 116 weg. Stege zwischen den benachbarten Nutabschnitten der Flächennut (insbesondere der dargestellten Spiralnut) stützen die Oberfläche des Filterelements 106 ab und sorgen daher für eine besonders gute Druckstabilität.The provision of an areally expanded fluid exchange surface on one or preferably both main surfaces of the filter element 106, as described, ensures an optimal distribution of the fluid over the surface of the filter element 116 away. Webs between the adjacent groove sections of the surface groove (in particular the spiral groove shown) support the surface of the filter element 106 and therefore ensure particularly good pressure stability.

Das gefilterte Fluid fließt dann durch zentrale Durchgangslöcher der Lateralumleitungs-Schichtstruktur 132 und der Anschluss-Schichtstruktur 122 hindurch und wird dadurch zur Fluidabführung 110 hin befördert.The filtered fluid then flows through central through-holes of the lateral bypass sandwich 132 and the port sandwich 122 and is thereby conveyed toward the fluid drain 110 .

Der als planare Filterbaugruppe ausgebildete Schichtaufbau ist eine MMF-Struktur, die in den als Gewindeteil ausgebildeten Gehäusekörper 114 eingebaut ist. Vorteilhaft hat das Fluidfilter 100 seinen Ein- und Auslass (d.h. Fluidzuführung 108 und Fluidabführung 110) auf einer gemeinsamen, d.h. auf der gleichen Seite. Folglich kann das Fluidfilter 100 mit dem Gewindeteil gegen eine ebene Fläche geschraubt werden kann, die einen korrespondierenden Ein- und Auslass enthält.The layered structure formed as a planar filter assembly is an MMF structure built into the housing body 114 formed as a threaded portion. Advantageously, the fluid filter 100 has its inlet and outlet (i.e. fluid inlet 108 and fluid outlet 110) on a common, i.e. on the same side. Consequently, the fluid filter 100 can be screwed with the threaded part against a flat surface containing a corresponding inlet and outlet.

Die mikrofluidischen Strukturen 104 sind in der Anschluss-Schichtstruktur 122 so ausgelegt, dass das Fluidfilter 100 ohne das Erfordernis einer bestimmten Drehorientierung verschraubt werden kann. Im gezeigten Beispiel wird dies durch einen zentrischen Kanal und einen ihn umgebenden kreisförmigen Kanal erreicht. Zusammen haben diese mikrofluidischen Strukturen 104 ein nur geringes Totvolumen. Natürlich ist auch eine Konstruktion mit einer vorgegebenen Soll-Drehorientierung möglich, beispielsweise Nuten, Bohrungen oder andere geometrisch definierte Formen. Die Lateralumleitungs-Schichtstruktur 132 und die Zwischen-Schichtstruktur 126 bilden eine MMF-Kanalgeometrie, welche die fluidischen Kanäle um das eigentliche Filterpad, d.h. Filterelement 106, herum führt. Das Filterelement 106 kann beispielsweise als Sinterteil oder als gestapeltes Netzteil mit einer bestimmten Porengröße ausgebildet sein. Die Lateralumleitungs-Schichtstruktur 132 und die End-Schichtstruktur 124 berühren die Stirnflächen des Filterelements 106. Ferner kann eine optimale Strömung durch eine Spiral- oder Mäanderkanalstruktur der Schichtstrukturen 132, 124 erreicht werden. Die Aufnahme-Schichtstruktur 128 bildet ein radiales Gehäuse des Filterelements 106 und dient aufgrund ihres etwas größeren Durchmessers auch als mechanischer Herausfallschutz.The microfluidic structures 104 are designed in the connection layer structure 122 in such a way that the fluid filter 100 can be screwed on without the need for a specific rotational orientation. In the example shown, this is achieved by a central channel and a circular channel surrounding it. Together, these microfluidic structures 104 have only a small dead volume. Of course, a design with a predetermined target rotational orientation is also possible, for example grooves, bores or other geometrically defined shapes. The lateral bypass layered structure 132 and the intermediate layered structure 126 form an MMF channel geometry which guides the fluidic channels around the actual filter pad, i.e. filter element 106. The filter element 106 can be designed, for example, as a sintered part or as a stacked network part with a specific pore size. The lateral bypass layered structure 132 and the end layered structure 124 contact the end faces of the filter element 106. Furthermore, optimum flow can be achieved by a spiral or meander channel structure of the layered structures 132, 124. The receiving layered structure 128 forms a radial housing of the filter element 106 and, due to its somewhat larger diameter, also serves as mechanical protection against falling out.

Das Fluidfilter 100 hat den fluidischen Eingang und den fluidischen Ausgang auf der gleichen Seite, vorzugsweise an einer axialen Vorderseite in Schraubrichtung des als Hohlschraube ausgebildeten Gehäusekörpers 114 zum Anbringen und Schließen des Fluidfilters 100. Das funktionale Filter ist vorzugsweise ein Filtereinsatz aus dem dargestellten Schichtaufbau 102 und dem Filterelement 106 und ist aus mehreren Schichten gebildet, die das Filterelement 106) umschließen. Die einzelnen Schichten des Filtereinsatzes können vorzugsweise durch Diffusionsschweißen miteinander verbunden sein, so dass sich der Filtereinsatz als integrales Teil ergibt. Der Filtereinsatz aus Schichtaufbau 102 und Filterelement 106 kann in Gehäusekörper 114 eingesetzt werden, das durch Verschrauben des Gehäusekörpers an einer Zielposition angebracht werden kann. Der Schichtaufbau 102 kann mittels MMF hergestellt werden.The fluid filter 100 has the fluidic inlet and the fluidic outlet on the same side, preferably on an axial front side in the screwing direction of the housing body 114 designed as a hollow screw for attachment and closing ßen the fluid filter 100. The functional filter is preferably a filter insert from the layered structure 102 shown and the filter element 106 and is formed from a plurality of layers which enclose the filter element 106). The individual layers of the filter insert can preferably be connected to one another by diffusion welding, so that the filter insert results as an integral part. The filter cartridge of layered construction 102 and filter element 106 can be inserted into housing body 114, which can be attached to a target position by screwing the housing body. The layer structure 102 can be produced by means of MMF.

Eine nicht gezeigte Dichtungsstruktur, gegen die das Fluidfilter 100 geschraubt wird, kann zum Beispiel mit einer eingepressten Ringdichtung, mit einer adaptiven Dichtung oder mit einer gedruckten Dichtung realisiert werden.A sealing structure, not shown, against which the fluid filter 100 is screwed, can be implemented with a pressed-in ring seal, with an adaptive seal or with a printed seal, for example.

5 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Fluidfilters 100 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 5 10 shows an exploded view of a fluid filter 100 according to another exemplary embodiment of the invention.

5 zeigt ebenfalls ein Fluidfilter 100 zum Filtern eines Fluids, das einen Schichtaufbau 102 mit mikrofluidischen Strukturen 104 aufweist. Diese dienen zum Zuführen und Abführen des Fluids. Ferner kann ein Filterelement 106 zum Filtern des mittels der mikrofluidischen Strukturen 104 zugeführten Fluids vorgesehen werden. Dieses kann in den Schichtaufbau 102 eingesetzt werden. Wie gezeigt, können eine Fluidzuführung 108 zum Zuführen des zu filternden Fluids und eine Fluidabführung 110 zum Abführen des gefilterten Fluids an derselben Seite des Schichtaufbaus 102 angeordnet sein und mit den mikrofluidischen Strukturen 104 fluidisch gekoppelt sein. 5 10 also shows a fluid filter 100 for filtering a fluid, which has a layered structure 102 with microfluidic structures 104. These are used to supply and drain the fluid. Furthermore, a filter element 106 for filtering the fluid supplied by means of the microfluidic structures 104 can be provided. This can be used in the layer structure 102 . As shown, a fluid supply 108 for supplying the fluid to be filtered and a fluid discharge 110 for discharging the filtered fluid can be arranged on the same side of the layered structure 102 and can be fluidically coupled to the microfluidic structures 104 .

Gemäß 5 ist eine nichtrotationssymmetrische Formgebung des Schichtaufbaus 102 zum Bereitstellen eines Drehschutzes realisiert. Dies bewirkt eine Nase 188. Anschaulich ist das Fluidfilter 100 gemäß 5 als Beilagscheibe ausgebildet, die mittels einer Schraube oder eines anderen Befestigungselements an einer Zielposition befestigt werden kann. Die Schraube bzw. das Befestigungselement (nicht gezeigt) kann durch eine zentrale Durchgangsöffnung 198 des Schichtaufbaus 102 hindurchgeführt werden.According to 5 a non-rotationally symmetrical shaping of the layer structure 102 is realized to provide rotation protection. This causes a nose 188. The fluid filter 100 according to FIG 5 designed as a washer that can be fixed to a target position by means of a screw or other fastener. The screw or the fastening element (not shown) can be passed through a central through-opening 198 of the layered structure 102 .

6 zeigt ein Fluidfilter 100 gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6 12 shows a fluid filter 100 according to yet another exemplary embodiment of the invention.

Das Fluidfilter 100 gemäß 6 weist mehrere Filterelemente 106 auf. Jedes der Filterelemente 106 kann zum Filtern des mittels mikrofluidischer Strukturen 104 zugeführten Fluids ausgebildet sein und kann an dem Schichtaufbau 102 angeordnet werden. Die Filterelemente 106 sind an einem gemäß 6 kreisförmigen bzw. sternförmigen Trägerkörper 160 angebracht, genauer gesagt an Armen 162 eines solchen Trägerkörpers 160. Mittels Drehens des Trägerkörpers 160 (siehe Drehpfeil 164) sind auch die Filterelemente 106 drehbar. Dadurch kann mittels Drehens wahlweise ein jeweiliges der Filterelemente 106 zum Filtern des zugeführten Fluids in Stellung gebracht werden.The fluid filter 100 according to FIG 6 has a plurality of filter elements 106 . Each of the filter elements 106 can be designed to filter the fluid supplied by means of microfluidic structures 104 and can be arranged on the layered structure 102 . The filter elements 106 are in accordance with 6 circular or star-shaped support body 160, more precisely on arms 162 of such a support body 160. By rotating the support body 160 (see rotation arrow 164), the filter elements 106 can also be rotated. As a result, a respective one of the filter elements 106 can be brought into position for filtering the supplied fluid by means of rotation.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 6 betrifft also ein planares Fluidfilter 100 mit Fluidzuführung 108 und Fluidabführung 110 (nicht dargestellt) auf einer Seite. In diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere Filtereinsätze vorgesehen, bei denen die verwendeten Filterelemente 106 einfach losgeschraubt, weiter gedreht und wieder festgeschraubt werden können, ähnlich einer Revolvertrommel. Auf diese Weise können auch gebrauchte Filterelemente 106 beispielsweise anhand entsprechender Aufdrucke mechanisch identifiziert werden. Somit können mehrere Filterelemente 106 in einem beliebig geformten Revolverbauteil angeordnet sein, das gedreht werden kann, um nacheinander die einzelnen Filterelemente 106 in Wirkverbindung mit der jeweiligen mikrofluidischen Struktur 104 des Schichtaufbaus 102 zu bringen.The embodiment according to 6 thus relates to a planar fluid filter 100 with fluid inlet 108 and fluid outlet 110 (not shown) on one side. In this exemplary embodiment, several filter inserts are provided, in which the filter elements 106 used can simply be unscrewed, turned further and screwed tight again, similar to a revolver drum. In this way, used filter elements 106 can also be identified mechanically, for example using corresponding imprints. A plurality of filter elements 106 can thus be arranged in a turret component of any shape, which can be rotated in order to successively bring the individual filter elements 106 into operative connection with the respective microfluidic structure 104 of the layered construction 102 .

Wie dargestellt, kann der Trägerkörper 160 kreuz- oder sternförmig ausgebildet sein, wobei jeder Arm 162 des Trägerkörpers 160 mit einem zugeordneten Filterelement 106 (oder mit mehreren Filterelementen 106) bestückt sein kann. Ist ein Filterelement 106, das bislang in Wirkverbindung mit dem Schichtaufbau 103 befindlich war, hinsichtlich seiner Filterkapazität erschöpft oder vollständig mit Festkörperpartikeln beladen, kann der Trägerkörper 160 gedreht werden, bis ein anderer Arm 162 mit einem anderen Filterelement 106 zu dem Schichtaufbau 102 ausgerichtet ist und somit in Wirkverbindung zu dem Schichtaufbau 102 gebracht ist. Dann kann das Fluidfilter 102 mit diesem anderen Filterelement 106 weiterbetrieben werden. Erst wenn alle Filterelemente 106 des Trägerkörpers 160 hinsichtlich ihrer Filterkapazität erschöpft sind oder vollständig mit Festkörperpartikeln beladen sind, kann der gesamte Trägerkörper 160 ausgetauscht werden oder können dessen Filterelemente 106 erneuert werden.As illustrated, the support body 160 can be cross-shaped or star-shaped, with each arm 162 of the support body 160 being equipped with an associated filter element 106 (or with a plurality of filter elements 106). If a filter element 106, which was previously in operative connection with the layer structure 103, is exhausted in terms of its filter capacity or is completely loaded with solid particles, the carrier body 160 can be rotated until another arm 162 with another filter element 106 is aligned with the layer structure 102 and is thus brought into operative connection with the layer structure 102 . The fluid filter 102 can then continue to be operated with this other filter element 106 . Only when all filter elements 106 of the carrier body 160 have been exhausted in terms of their filter capacity or are completely loaded with solid particles can the entire carrier body 160 be replaced or its filter elements 106 renewed.

7 zeigt eine räumliche Ansicht eines Fluidfilters 100 gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7 10 shows a perspective view of a fluid filter 100 according to yet another example embodiment of the invention.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 7 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 insbesondere dadurch, dass gemäß 7 ein Trägerkörper 160 mit sechs Armen 162 vorgesehen ist, wobei an jedem der sechs Arme 162 ein jeweiliges Filterelement 106 vorgesehen ist.The embodiment according to 7 differs from the embodiment according to 6 in particular by the fact that according to 7 a carrier body 160 with six arms 162 is provided, with a respective filter element 106 being provided on each of the six arms 162 .

Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.It should be noted that the term "comprising" does not exclude other elements and that the "a" does not exclude a plural. Elements that are described in connection with different exemplary embodiments can also be combined. It should also be noted that any reference signs in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 0309596 B1 [0002]EP 0309596 B1 [0002]

Claims (20)

Fluidfilter (100) zum Filtern eines Fluids, insbesondere in einem Analysegerät (10), wobei das Fluidfilter (100) aufweist: einen Schichtaufbau (102), der mindestens eine mikrofluidische Struktur (104) zum Zuführen und Abführen des Fluids aufweist; und ein Filterelement (106), das zum Filtern des mittels der mindestens einen mikrofluidischen Struktur (104) zugeführten Fluids ausgebildet ist und das an und/oder in dem Schichtaufbau (102) angeordnet ist; wobei eine Fluidzuführung (108) zum Zuführen des zu filternden Fluids und eine Fluidabführung (110) zum Abführen des gefilterten Fluids an derselben Seite des Schichtaufbaus (102) angeordnet sind und mit der mindestens einen mikrofluidischen Struktur (104) fluidisch gekoppelt sind.Fluid filter (100) for filtering a fluid, in particular in an analysis device (10), the fluid filter (100) having: a layer structure (102) which has at least one microfluidic structure (104) for supplying and removing the fluid; and a filter element (106) which is designed to filter the fluid supplied by means of the at least one microfluidic structure (104) and which is arranged on and/or in the layer structure (102); wherein a fluid supply (108) for supplying the fluid to be filtered and a fluid discharge (110) for discharging the filtered fluid are arranged on the same side of the layered structure (102) and are fluidically coupled to the at least one microfluidic structure (104). Fluidfilter (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Schichtaufbau (102) aus mehreren miteinander verbundenen Schichtstrukturen (112) gebildet ist.Fluid filter (100) according to claim 1 , wherein the layer structure (102) is formed from a plurality of layer structures (112) connected to one another. Fluidfilter (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Schichtaufbau (102) aus mehreren Metallschichtstrukturen gebildet ist.Fluid filter (100) according to claim 1 or 2 , wherein the layer structure (102) is formed from a plurality of metal layer structures. Fluidfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine mikrofluidische Struktur (104) des Schichtaufbaus (102) direkt angrenzend an das Filterelement (106), insbesondere fluideingangsseitig und/oder fluidausgangsseitig, mindestens eine flächig aufgeweitete Fluidaustauschfläche bildet, insbesondere ausgebildet als flächige Nutstruktur mit dazwischen angeordneten Stegen.Fluid filter (100) according to any one of Claims 1 until 3 , wherein a microfluidic structure (104) of the layered construction (102) directly adjacent to the filter element (106), in particular on the fluid inlet side and/or fluid outlet side, forms at least one flat, widened fluid exchange surface, in particular designed as a flat groove structure with webs arranged in between. Fluidfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine mikrofluidische Struktur (104) mindestens ein Durchgangsloch durch mindestens eine Schichtstruktur (112) des Schichtaufbaus (102) und/oder mindestens eine Nut, insbesondere mindestens eine spiralförmige, mäandrische oder langgestreckte Nut, in einer Hauptoberfläche von mindestens einer Schichtstruktur (112) des Schichtaufbaus (102) aufweist.Fluid filter (100) according to any one of Claims 1 until 4 , wherein the at least one microfluidic structure (104) has at least one through hole through at least one layer structure (112) of the layer structure (102) and/or at least one groove, in particular at least one spiral, meandering or elongated groove, in a main surface of at least one layer structure ( 112) of the layer structure (102). Fluidfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Filterelement (106) einen Sinterkörper oder einen Netzstapel aufweist.Fluid filter (100) according to any one of Claims 1 until 5 wherein the filter element (106) comprises a sintered body or a mesh stack. Fluidfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Filterelement (106) vollumfänglich in den Schichtaufbau (102) eingebettet ist.Fluid filter (100) according to any one of Claims 1 until 6 , wherein the filter element (106) is fully embedded in the layer structure (102). Fluidfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend einen Gehäusekörper (114), in dem der Schichtaufbau (102) und das Filterelement (106) angeordnet sind.Fluid filter (100) according to any one of Claims 1 until 7 , Having a housing body (114) in which the layer structure (102) and the filter element (106) are arranged. Fluidfilter (100) gemäß Anspruch 8, wobei der Gehäusekörper (114) ein Gewinde (116), insbesondere ein Außengewinde, zum Verschrauben mit einem mit dem Fluidfilter (100) fluidisch zu koppelnden Fluidbauteil aufweist.Fluid filter (100) according to claim 8 , wherein the housing body (114) has a thread (116), in particular an external thread, for screwing to a fluidic component to be coupled to the fluid filter (100). Fluidfilter (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Gehäusekörper (114) einen Antrieb (118) zum Drehantreiben des Fluidfilters (100) aufweist.Fluid filter (100) according to claim 8 or 9 , wherein the housing body (114) has a drive (118) for driving the fluid filter (100) in rotation. Fluidfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Schichtaufbau (102) samt Filterelement (106) als einstückig handhabbares Bauteil auswechselbar in den Gehäusekörper (114) eingesetzt ist.Fluid filter (100) according to any one of Claims 8 until 10 , wherein the layered structure (102) together with the filter element (106) is inserted into the housing body (114) as a replaceable, one-piece component that can be handled. Fluidfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Anschluss-Schichtstruktur (122) des Schichtaufbaus (102) die Fluidzuführung (108) und die Fluidabführung (110) aufweist.Fluid filter (100) according to any one of Claims 1 until 11 , A connection layer structure (122) of the layer structure (102) having the fluid supply (108) and the fluid discharge (110). Fluidfilter (100) gemäß Anspruch 12, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale: wobei die Anschluss-Schichtstruktur (122) so ausgebildet ist, dass unabhängig von einer Drehposition des Fluidfilters (100) die Fluidzuführung (108) und die Fluidabführung (110) fluidisch koppelbar zu entsprechenden Fluidanschlüssen eines mit dem Fluidfilter (100) fluidisch zu koppelnden Fluidbauteils ausgerichtet sind; wobei die Anschluss-Schichtstruktur (122) als mikrofluidische Struktur (104) ein, insbesondere zentrales, Durchgangsloch und eine mit mindestens einem weiteren Durchgangsloch, insbesondere mit zwei weiteren Durchgangslöchern, fluidisch gekoppelte Ringnut aufweist, insbesondere umgebend das zentrale Durchgangsloch.Fluid filter (100) according to claim 12 , having at least one of the following features: the connection layer structure (122) being designed in such a way that, regardless of a rotational position of the fluid filter (100), the fluid supply (108) and the fluid discharge (110) can be fluidically coupled to corresponding fluid connections of one with the fluid filter (100) are aligned fluidically to be coupled fluid component; wherein the connection layer structure (122) as a microfluidic structure (104) has a, in particular central, through-hole and an annular groove fluidically coupled to at least one further through-hole, in particular to two further through-holes, in particular surrounding the central through-hole. Fluidfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, aufweisend zumindest eines der folgenden Merkmale wobei eine End-Schichtstruktur (124) des Schichtaufbaus (102) ausgebildet ist, das von der Fluidzuführung (108) her einfließende Fluid, insbesondere vor dem Filtern mittels des Filterelements (106), einer Flussrichtungsumkehr zu unterziehen und, insbesondere durch das Filterelement (106) hindurch, zurück Richtung Fluidabführung (110) umzuleiten, wobei insbesondere die End-Schichtstruktur (124) eine mikrofluidische Struktur (104) zum Fördern eines flächigen Fluidaustauschs mit dem Filterelement (106) aufweist, insbesondere mittels einer als spiralförmige Nut in einer Hauptoberfläche der End-Schichtstruktur (124) ausgebildeten mikrofluidischen Struktur (104); wobei eine Zwischen-Schichtstruktur (126) des Schichtaufbaus (102) ausgebildet ist, einen Fluidaustausch zwischen dem Filterelement (106) und der Fluidabführung (110) zu fördern, wobei insbesondere die Zwischen-Schichtstruktur (126) eine mikrofluidische Struktur (104) zum Fördern eines flächigen Fluidaustauschs mit dem Filterelement (106) aufweist, insbesondere mittels einer als spiralförmige Nut in einer Hauptoberfläche der Zwischen-Schichtstruktur (126) ausgebildeten mikrofluidischen Struktur (104); wobei eine Aufnahme-Schichtstruktur (128) des Schichtaufbaus (102) eine Aufnahmeöffnung (130) zum umfänglichen Aufnehmen des Filterelements (106) aufweist; wobei eine Lateralumleitungs-Schichtstruktur (132) des Schichtaufbaus (102) eine mikrofluidische Struktur (104) zum, insbesondere geradlinigen, Umleiten eines Flusses des Fluids in lateraler, insbesondere radialer, Richtung aufweist; wobei eine Formgebung des Schichtaufbaus (102) zum Bereitstellen eines Drehschutzes ausgebildet ist; aufweisend mindestens ein weiteres Filterelement (106), das zum Filtern des mittels der mindestens einen mikrofluidischen Struktur (104) zugeführten Fluids ausgebildet ist und das an und/oder in dem Schichtaufbau (102) anzuordnen ist, wobei insbesondere das Filterelement (106) und das mindestens eine weitere Filterelement (106) bewegbar, insbesondere drehbar, angebracht sind, so dass wahlweise ein jeweiliges der Filterelemente (106) zum Filtern des zugeführten Fluids in Stellung bringbar ist; konfiguriert für einen druckfesten Betrieb bis mindestens 1000 bar, insbesondere bis mindestens 2000 bar.Fluid filter (100) according to any one of Claims 1 until 13 , having at least one of the following features, wherein an end layer structure (124) of the layer structure (102) is designed to subject the fluid flowing in from the fluid supply (108), in particular before filtering by means of the filter element (106), to a flow direction reversal and , in particular through the filter element (106), back in the direction of the fluid discharge (110), with the end layer structure (124) in particular having a microfluidic structure (104) for promoting a planar fluid exchange with the filter element (106), in particular by means of an as microfluidic structure (104) formed in a helical groove in a major surface of the final layered structure (124); wherein an intermediate layer structure (126) of the layer structure (102) is designed to promote a fluid exchange between the filter element (106) and the fluid discharge (110), in particular the intermediate layer structure (126) a has a microfluidic structure (104) for promoting a planar fluid exchange with the filter element (106), in particular by means of a microfluidic structure (104) designed as a spiral groove in a main surface of the intermediate layer structure (126); wherein a receiving layer structure (128) of the layered construction (102) has a receiving opening (130) for the peripheral receiving of the filter element (106); wherein a lateral diversion layer structure (132) of the layered construction (102) has a microfluidic structure (104) for, in particular rectilinear, diversion of a flow of the fluid in a lateral, in particular radial, direction; wherein a shape of the layered structure (102) is designed to provide anti-rotation protection; having at least one further filter element (106) which is designed to filter the fluid supplied by means of the at least one microfluidic structure (104) and which is to be arranged on and/or in the layered structure (102), wherein in particular the filter element (106) and the at least one further filter element (106) is movably, in particular rotatably, attached so that a respective one of the filter elements (106) can be brought into position for filtering the supplied fluid; configured for pressure-resistant operation up to at least 1000 bar, in particular up to at least 2000 bar. Analysegerät (10) zum Analysieren einer fluidischen Probe, wobei das Analysegerät (10) mindestens ein Fluidfilter (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.Analysis device (10) for analyzing a fluidic sample, wherein the analysis device (10) has at least one fluid filter (100) according to one of Claims 1 until 14 having. Analysegerät (10) gemäß Anspruch 15, ausgebildet als Probentrenngerät; und aufweisend eine analytische Pumpe (20) zum Antreiben einer mobilen Phase und einer in die mobile Phase eingeleiteten fluidischen Probe und eine Probentrenneinrichtung (30) zum Trennen der in die mobile Phase eingeleiteten fluidischen Probe.Analysis device (10) according to claim 15 , designed as a sample separator; and comprising an analytical pump (20) for driving a mobile phase and a fluidic sample introduced into the mobile phase, and a sample separator (30) for separating the fluidic sample introduced into the mobile phase. Analysegerät (10) gemäß Anspruch 16, ferner aufweisend mindestens eines der folgenden Merkmale: wobei das Fluidfilter (100) zum Filtern der mobilen Phase ausgebildet ist; wobei das Fluidfilter (100) an der analytischen Pumpe (20) angebracht ist; wobei das Fluidfilter (100) zum Filtern von Fluid stromaufwärts der Probentrenneinrichtung (30) angebracht ist; wobei das Fluidfilter (100) zum Filtern von Fluid im Bereich eines rotatorischen Fluidventils (90) angebracht ist; wobei das Fluidfilter (100) zum Filtern von Fluid im Bereich einer Probennadel (120) angebracht ist.Analysis device (10) according to Claim 16 , further comprising at least one of the following features: wherein the fluid filter (100) is designed for filtering the mobile phase; wherein the fluid filter (100) is attached to the analytical pump (20); wherein the fluid filter (100) for filtering fluid is mounted upstream of the sample separator (30); wherein the fluid filter (100) is mounted for filtering fluid in the region of a rotary fluid valve (90); wherein the fluid filter (100) is mounted for filtering fluid in the region of a sample needle (120). Analysegerät (10) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, ferner aufweisend mindestens eines der folgenden Merkmale: das Analysegerät (10) ist zum Analysieren von mindestens einem physikalischen, chemischen und/oder biologischen Parameter der fluidischen Probe konfiguriert; das Analysegerät (10) ist als Probentrenngerät zum Trennen der fluidischen Probe konfiguriert; das Analysegerät (10) ist ein Chromatografiegerät, insbesondere ein Flüssigkeitschromatografiegerät, ein Gaschromatografiegerät, ein SFC-(superkritische Flüssigkeitschromatographie) Gerät oder ein HPLC- (Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie) Gerät; das Analysegerät (10) ist als mikrofluidisches Gerät konfiguriert; das Analysegerät (10) ist als nanofluidisches Gerät konfiguriert; die Probentrenneinrichtung (30) ist als chromatographische Trenneinrichtung, insbesondere als Chromatographietrennsäule, ausgebildet; die analytische Pumpe (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase und der fluidischen Probe unter Hochdruck konfiguriert; die analytische Pumpe (20) ist zum Antreiben der mobilen Phase und der fluidischen Probe mit einem Druck von mindestens 500 bar, insbesondere von mindestens 1000 bar, weiter insbesondere von mindestens 1500 bar, konfiguriert; das Analysegerät (10) weist einen Injektor (40) zum Injizieren der fluidischen Probe in die mobile Phase auf; das Analysegerät (10) weist einen Detektor (50) zum Detektieren der analysierten, insbesondere getrennten, fluidischen Probe auf; das Analysegerät (10) weist einen Fraktionierer (60) zum Fraktionieren von getrennten Fraktionen der fluidischen Probe auf.Analysis device (10) according to one of Claims 15 until 17 , further comprising at least one of the following features: the analyzer (10) is configured to analyze at least one physical, chemical and/or biological parameter of the fluidic sample; the analysis device (10) is configured as a sample separation device for separating the fluidic sample; the analysis device (10) is a chromatography device, in particular a liquid chromatography device, a gas chromatography device, an SFC (supercritical liquid chromatography) device or an HPLC (high performance liquid chromatography) device; the analysis device (10) is configured as a microfluidic device; the analysis device (10) is configured as a nanofluidic device; the sample separation device (30) is designed as a chromatographic separation device, in particular as a chromatography separation column; the analytical pump (20) is configured to propel the mobile phase and the fluidic sample under high pressure; the analytical pump (20) is configured to propel the mobile phase and the fluidic sample at a pressure of at least 500 bar, in particular at least 1000 bar, more in particular at least 1500 bar; the analyzer (10) has an injector (40) for injecting the fluidic sample into the mobile phase; the analysis device (10) has a detector (50) for detecting the analyzed, in particular separated, fluidic sample; the analysis device (10) has a fractionator (60) for fractionating separated fractions of the fluidic sample. Verfahren zum Herstellen eines Fluidfilters (100) zum Filtern eines Fluids, insbesondere in einem Analysegerät (10), wobei das Verfahren aufweist: Versehen eines Schichtaufbaus (102) mit mindestens einer mikrofluidischen Struktur (104) zum Zuführen und Abführen des Fluids; Anordnen eines Filterelements (106), das zum Filtern des mittels der mindestens einen mikrofluidischen Struktur (104) zugeführten Fluids ausgebildet ist, an und/oder in dem Schichtaufbau (102); und Anordnen einer Fluidzuführung (108) zum Zuführen des zu filternden Fluids und einer Fluidabführung (110) zum Abführen des gefilterten Fluids an derselben Seite des Schichtaufbaus (102), wobei die Fluidzuführung (108) und die Fluidabführung (110) mit der mindestens einen mikrofluidischen Struktur (104) fluidisch gekoppelt werden.Method for producing a fluid filter (100) for filtering a fluid, in particular in an analysis device (10), the method having: providing a layered structure (102) with at least one microfluidic structure (104) for supplying and discharging the fluid; Arranging a filter element (106), which is designed to filter the fluid supplied by means of the at least one microfluidic structure (104), on and/or in the layer structure (102); and arranging a fluid supply (108) for supplying the fluid to be filtered and a fluid discharge (110) for discharging the filtered fluid on the same side of the layer structure (102), the fluid supply (108) and the fluid discharge (110) be fluidically coupled to the at least one microfluidic structure (104). Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Verfahren ein Befestigen des Filterelements (106) an dem Schichtaufbau (102) und/oder ein Befestigen von Metallschichtstrukturen des Schichtaufbaus (102) aneinander mittels Diffusionsbondens aufweist.procedure according to claim 19 , wherein the method comprises attaching the filter element (106) to the layer structure (102) and/or attaching metal layer structures of the layer structure (102) to one another by means of diffusion bonding.
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