DE102022203627A1 - Microfluidic device - Google Patents

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Julian Kassel
Aaron Doerr
Ronny Leonhardt
Anja Lippert
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mikrofluidische Vorrichtung, aufweisend eine Fluidikschicht, wobei in der Fluidikschicht ein Filterelement (30) mit einer Filterfläche, eine Filterkammer (23), die an dem Filterelement (30) angeordnet ist, und ein Zulaufkanal (22), der von einem Zulaufbereich (21) ausgeht und in einer von dem Filterelement (30) abgewandten Seite der Filterkammer (23) mündet, angeordnet sind. Ein Querschnitt des Zulaufkanals (22) nimmt zwischen dem Zulaufbereich (21) und der Filterkammer (23) in Richtung der Filterkammer (23) zu.The invention relates to a microfluidic device, comprising a fluidic layer, wherein in the fluidic layer there is a filter element (30) with a filter surface, a filter chamber (23) which is arranged on the filter element (30), and an inlet channel (22) which is provided by a Inlet area (21) starts and opens into a side of the filter chamber (23) facing away from the filter element (30). A cross section of the inlet channel (22) increases between the inlet area (21) and the filter chamber (23) in the direction of the filter chamber (23).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrofluidische Vorrichtung, die ein Filterelement aufweist.The present invention relates to a microfluidic device having a filter element.

Stand der TechnikState of the art

Mikrofluidische Vorrichtungen weisen üblicherweise eine Fluidikschicht und eine Pneumatikschicht auf, zwischen denen eine Elastomer-Membran angeordnet ist. Kanäle zum Transport von Fluiden verlaufen in der Fluidikschicht innerhalb der Schichtebene. Für eine filterbasierte Probenaufreinigung werden allerdings oftmals Filter benötigt, deren Filterquerschnitt deutlich größer als die sonstigen Kanalquerschnitte ist. In diesem Fall muss eine Aufweitung der Strömung erfolgen, was in mikrofluidischen Vorrichtungen aufgrund des begrenzten Bauraums ein Problem darstellt.Microfluidic devices usually have a fluidic layer and a pneumatic layer, between which an elastomeric membrane is arranged. Channels for transporting fluids run in the fluidic layer within the layer plane. However, filter-based sample purification often requires filters whose filter cross-section is significantly larger than the other channel cross-sections. In this case, the flow must be expanded, which is a problem in microfluidic devices due to the limited installation space.

Die DE 10 2011 005 932 A1 beschreibt ein mikrofluidisches System mit einer Filterkammer. In diesem wird der Filter parallel zur Elastomer-Membran angeordnet. Er muss dann allerdings vertikal durchströmt werden, was eine Umlenkung des Fluids notwendig macht. Aufgrund der begrenzten Dicke der Kartusche erfolgt die Aufweitung des Strömungsquerschnitts hierzu innerhalb der Filterkammer, was einen strömungsmechanisch ungünstig hohen Öffnungswinkel bedingt.The DE 10 2011 005 932 A1 describes a microfluidic system with a filter chamber. In this, the filter is arranged parallel to the elastomer membrane. However, it then has to be flowed through vertically, which makes it necessary to redirect the fluid. Due to the limited thickness of the cartridge, the expansion of the flow cross section takes place within the filter chamber, which requires a high opening angle that is unfavorably fluid-mechanically speaking.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die mikrofluidische Vorrichtung, bei der es sich insbesondere um eine Kartusche handelt, weist eine Fluidikschicht auf. Insbesondere weist sie weiterhin eine unterhalb der Fluidikschicht angeordnete Pneumatikschicht auf. Zwischen der Fluidikschicht und der Pneumatikschicht kann eine Elastomer-Membran angeordnet sein. Bei der im Folgenden beschriebenen Anordnung der Bauteile der mikrofluidischen Vorrichtung werden Anordnungen in Richtung der Fluidikschicht als „oben“ und Anordnungen in Richtung der Pneumatikschicht als „unten“ bezeichnet.The microfluidic device, which is in particular a cartridge, has a fluidic layer. In particular, it also has a pneumatic layer arranged below the fluidic layer. An elastomeric membrane can be arranged between the fluidic layer and the pneumatic layer. In the arrangement of the components of the microfluidic device described below, arrangements in the direction of the fluidic layer are referred to as “top” and arrangements in the direction of the pneumatic layer as “bottom”.

Die mikrofluidische Vorrichtung weist ein Filterelement auf. Dieses verfügt über eine Filterfläche. In bevorzugter Ausgestaltung kann die Filterfläche in einer Ebene der Fluidikschicht angeordnet sein und verläuft somit parallel zur Grenzfläche zwischen der Fluidikschicht und der Pneumatikschicht, in der die Elastomer-Membran angeordnet sein kann. Eine Filterkammer ist an und insbesondere unterhalb des Filterelements angeordnet. Ein Zulaufkanal geht von einem Zulaufbereich aus und mündet in der Filterkammer. Diese mikrofluidische Vorrichtung ist für eine filterbasierte Probenaufreinigung geeignet. Dabei ist vorgesehen, dass eine aufzureinigende Probe aus dem Zulaufbereich kommend, durch den Zulaufkanal strömt und durch diesen in die Filterkammer geleitet wird. Der Zulaufbereich ist vorzugsweise bezüglich des Filters, insbesondere bezüglich der Filterfläche des Filters, in einem Winkel angeordnet, so dass aus dem Zulaufbereich kommendes Fluid, insbesondere die Probe, vor dem Durchtritt durch den Filter, und insbesondere durch die Filterfläche, eine Richtungsänderung erfahren muss, gemäß besonderer Ausgestaltung eine Richtungsänderung zwischen 45° und 135°, bevorzugt zwischen 45° und 100°, beispielsweise 90° im Falle einer Richtungsänderung im rechten Winkel. In letzterem Fall können der Zulaufbereich und der Zulaufkanal insbesondere in einer Ebene verlaufen, die vorzugsweise parallel zur Grenzfläche zwischen der Fluidikschicht und der Pneumatikschicht verläuft, während sich die Filterkammer vertikal dazu erstreckt. Die aufzureinigende Probe wird also gemäß besonderer Ausgestaltung an der Unterseite der Filterkammer in diese eingeleitet, steigt in der Filterkammer nach oben und tritt dann in das Filterelement ein.The microfluidic device has a filter element. This has a filter surface. In a preferred embodiment, the filter surface can be arranged in a plane of the fluidic layer and thus runs parallel to the interface between the fluidic layer and the pneumatic layer, in which the elastomeric membrane can be arranged. A filter chamber is arranged on and in particular below the filter element. An inlet channel starts from an inlet area and opens into the filter chamber. This microfluidic device is suitable for filter-based sample purification. It is envisaged that a sample to be purified comes from the inlet area, flows through the inlet channel and is guided through this into the filter chamber. The inlet area is preferably arranged at an angle with respect to the filter, in particular with respect to the filter surface of the filter, so that fluid coming from the inlet area, in particular the sample, must undergo a change in direction before passing through the filter, and in particular through the filter surface, According to a special embodiment, a change in direction between 45° and 135°, preferably between 45° and 100°, for example 90° in the case of a change in direction at a right angle. In the latter case, the inlet region and the inlet channel can in particular run in a plane which preferably runs parallel to the interface between the fluidic layer and the pneumatic layer, while the filter chamber extends vertically thereto. According to a special design, the sample to be purified is introduced into the underside of the filter chamber, rises up in the filter chamber and then enters the filter element.

Ein Querschnitt des Zulaufkanals nimmt zwischen dem Zulaufbereich und der Filterkammer in Richtung der Filterkammer zu. Diese ermöglicht es, die Filterkammer mit einer geringeren Aufweitung des Strömungsquerschnitts zu realisieren, als diese mikrofluidischen Vorrichtung zur filterbasierten Probenaufreinigung gemäß dem Stand der Technik möglich ist. Die Filterkammer weist damit ein größeres Volumen auf als in bekannten mikrofluidischen Vorrichtungen, wodurch sie als Beruhigungskammer wirken kann und die Strömung durch das Filterelement vergleichmäßigen kann. Eine dadurch bewirkte gleichmäßigere Anströmung des Filterelements ermöglicht eine höhere Filtereffizienz. Außerdem verbessert sich das Langzeitverhalten des Filterelements durch die in Folge der besseren Flächenausnutzung geringer ausfallende Verstopfung des Filterelements während der Betriebsdauer. Insbesondere ist die Erweiterung des Querschnitts zumindest teilweise in einem Bereich realisiert, durch welchen das aus dem Zulaufbereich kommende Fluid, insbesondere die Probe, vor der Richtungsänderung tritt. Somit erfolgt vorteilhafterweise eine laterale Aufweitung des durch diesen Bereich tretendes Fluids, bevor das Fluid umgelenkt wird und anschließend in die Filterkammer mündet.A cross section of the inlet channel increases between the inlet area and the filter chamber in the direction of the filter chamber. This makes it possible to realize the filter chamber with a smaller expansion of the flow cross section than is possible with this microfluidic device for filter-based sample purification according to the prior art. The filter chamber therefore has a larger volume than in known microfluidic devices, whereby it can act as a calming chamber and can even out the flow through the filter element. A resulting more uniform flow to the filter element enables higher filter efficiency. In addition, the long-term behavior of the filter element improves due to the reduced blockage of the filter element during the operating period as a result of the better use of space. In particular, the expansion of the cross section is at least partially realized in an area through which the fluid coming from the inlet area, in particular the sample, passes before the change in direction. This advantageously results in a lateral expansion of the fluid passing through this area before the fluid is deflected and then flows into the filter chamber.

Um einen strömungseffizienten Übergang einer Probe vom Zulaufkanal in die Filterkammer zu gewährleisten ist es bevorzugt, dass der Querschnitt des Zulaufkanals an seiner Mündung in die Zulaufkammer einem Querschnitt der Zulaufkammer an ihrer von dem Filterelement abgewandten Seite, insbesondere ihrer Unterseite, entspricht.In order to ensure a flow-efficient transition of a sample from the inlet channel into the filter chamber, it is preferred that the cross section of the inlet channel at its mouth into the inlet chamber corresponds to a cross section of the inlet chamber on its side facing away from the filter element, in particular its underside.

Grundsätzlich kann dieser Aufbau der mikrofluidischen Vorrichtung unabhängig von der Größe des verwendeten Filterelements verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist dieser Aufbau der mikrofluidischen Vorrichtung dann, wenn die Filterfläche des Filterelements mindestens 0,13 mm2 beträgt (oder einen Durchmesser, der dem 1,5-fachen der Zulaufkanalbreite entspricht, aufweist). Insbesondere bei Filterelementen mit derart großer Filterfläche, ist eine große Aufweitung des Strömungsquerschnitts vom Zulaufbereich zum Filterelement erforderlich, sodass die Vorteile eines zunehmenden Querschnitts des Zulaufkanals besonders ausgeprägt sind.In principle, this structure of the microfluidic device can be used regardless of the size of the filter element used. This structure of the microfluidic device is particularly advantageous if the filter surface of the filter element is at least 0.13 mm 2 (or has a diameter that corresponds to 1.5 times the inlet channel width). Particularly with filter elements with such a large filter area, a large expansion of the flow cross section from the inlet area to the filter element is required, so that the advantages of an increasing cross section of the inlet channel are particularly pronounced.

Der Zulaufkanal weist vorzugsweise einen Öffnungswinkel im Bereich von 1° bis 80° auf. Eine Länge des Zulaufbereichs ergibt sich aus dem Öffnungswinkel. Zu geringe Öffnungswinkel führen zu einer erheblichen Verlängerung des Zulaufbereichs, welche angesichts des begrenzten Bauraums in einer mikrofluidischen Vorrichtung nicht tolerierbar ist. Zu hohe Öffnungswinkel wirken hingegen eine strömungsmechanisch ungünstige schnelle Aufweitung des Strömungsquerschnitts im Zulaufkanal.The inlet channel preferably has an opening angle in the range from 1° to 80°. The length of the inlet area results from the opening angle. Opening angles that are too small lead to a considerable lengthening of the inlet area, which is not tolerable given the limited installation space in a microfluidic device. On the other hand, opening angles that are too high cause a rapid expansion of the flow cross section in the inlet channel, which is unfavorable in terms of fluid mechanics.

Je größer der Querschnitt des Zulaufkanals an seiner Mündung in die Filterkammer ist, desto weniger muss der Querschnitt der Filterkammer von ihrer dem Zulaufkanal zugewandten Seite zu ihrer dem Filterelement zugewandten Seite, insbesondere von ihrer Unterseite zu ihrer Oberseite, hin aufgeweitet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Querschnitt des Zulaufkanals an seiner Mündung in die Filterkammer bereits so groß, dass die Zulaufkammer zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig, ausgeführt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass keine Querschnittsaufweitung der Filterkammer erforderlich ist, was zum einem strömungsmechanisch vorteilhaft ist und zum anderen die Fertigung der Filterkammer vereinfacht.The larger the cross section of the inlet channel at its mouth into the filter chamber, the less the cross section of the filter chamber has to be expanded from its side facing the inlet channel to its side facing the filter element, in particular from its underside to its upper side. In a preferred embodiment of the invention, the cross section of the inlet channel at its mouth into the filter chamber is already so large that the inlet chamber can be designed to be cylindrical, in particular circular cylindrical. This has the advantage that no cross-sectional expansion of the filter chamber is required, which is advantageous in terms of fluid mechanics and simplifies the production of the filter chamber.

Wenn die Filterkammer kreiszylinderförmig ausgeführt ist, dann liegt ihr Durchmesser insbesondere im Bereich von 0,4 mm bis 5 mm.If the filter chamber is circular cylindrical, then its diameter is in the range from 0.4 mm to 5 mm.

Die Filterkammer weist vorzugsweise eine Höhe im Bereich von 0,3 mm bis 3 mm auf. Diese Höhe entspricht insbesondere mindestens einer Höhe des Zulaufkanals. Eine zu geringe Höhe der Filterkammer bewirkt, wenn diese nicht zylinderförmig ist, eine strömungsmechanisch ungünstig große Querschnittsänderung in der Filterkammer. Außerdem kann eine sehr niedrige Filterkammer nur eingeschränkt als Beruhigungskammer fungieren. Eine zu hohe Filterkammer würde es hingegen erforderlich machen, die gesamte Fluidikschicht dicker auszuführen, um ausreichend Bauraum für die Filterkammer zu schaffen.The filter chamber preferably has a height in the range of 0.3 mm to 3 mm. This height corresponds in particular to at least one height of the inlet channel. If the height of the filter chamber is too low, if it is not cylindrical, it causes a fluidically unfavorable large change in cross-section in the filter chamber. In addition, a very low filter chamber can only function as a calming chamber to a limited extent. However, if the filter chamber is too high, it would be necessary to make the entire fluidic layer thicker in order to create sufficient installation space for the filter chamber.

Das Filterelement ist vorzugsweise so ausgeführt, dass es ein Filtermaterial aufweist, das oberhalb einer Fritte angeordnet ist. Das Filtermaterial bewirkt die eigentliche Filterfunktion des Filterelements. Die Fritte stützt das Filtermaterial und verhindert so, dass es sich in die Filterkammer hinein deformiert.The filter element is preferably designed so that it has a filter material that is arranged above a frit. The filter material provides the actual filter function of the filter element. The frit supports the filter material and prevents it from deforming into the filter chamber.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass die mikrofluidische Vorrichtung einen Ablaufkanal aufweist, der in das Filtermaterial mündet. Durch diesen Ablaufkanal kann ein Filtrat von dem Filtermaterial wegtransportiert werden. Eine besonders bauraumsparende Ausführungsform der mikrofluidischen Vorrichtung sieht dabei vor, dass der Ablaufkanal horizontal in das Filtermaterial mündet.It is further preferred that the microfluidic device has a drain channel that opens into the filter material. A filtrate can be transported away from the filter material through this drain channel. A particularly space-saving embodiment of the microfluidic device provides that the drain channel opens horizontally into the filter material.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

  • 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Teils einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
  • 2a zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Filterbereichs einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
  • 2b zeigt eine Längsschnittdarstellung des Filterbereichs gemäß 2a.
  • 3a zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Filterbereichs einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 3b zeigt eine Längsschnittdarstellung des Filterbereichs gemäß 3a.
  • 4a zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Filterbereichs gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 4b zeigt eine Längsschnittdarstellung des Filterbereichs gemäß 4a.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description.
  • 1 shows a cross-sectional view of a part of a microfluidic device according to the prior art.
  • 2a shows a cross-sectional representation of a filter area of a microfluidic device according to the prior art.
  • 2 B shows a longitudinal sectional view of the filter area according to 2a .
  • 3a shows a cross-sectional representation of a filter area of a microfluidic device according to an exemplary embodiment of the invention.
  • 3b shows a longitudinal sectional view of the filter area according to 3a .
  • 4a shows a cross-sectional view of a filter area according to another embodiment of the invention.
  • 4b shows a longitudinal sectional view of the filter area according to 4a .

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Ausschnitt einer mikrofluidischen Vorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Die mikrofluidische Vorrichtung 10 ist als Kartusche für ein Analysengerät ausgeführt. Sie weist eine Fluidikschicht 11, eine Elastomer-Membran 12 und eine Pneumatikschicht 13 auf. Die Fluidikschicht 11 und die Pneumatikschicht 13 weisen jeweils mikrofluidische Kanäle in einer Trägerplatte auf, die beispielsweise aus Polycarbonat besteht. Die Elastomer-Membran 12, die zwischen der Fluidikschicht 11 und der Pneumatikschicht 13 angeordnet ist, besteht beispielsweise thermoplastischem Polyurethan. Durch Anlegen von Überdruck oder Unterdruck in mikrofluidischen Kanälen der Pneumatikschicht 13, welche an die Elastomer-Membran 12 angrenzen, kann diese ausgelenkt werden. Auf diese Weise können Fluidströme in mikrofluidischen Kanälen der Fluidikschicht 11, welche an die Elastomer-Membran 12 angrenzen, gelenkt werden.In 1 a section of a microfluidic device 10 according to the prior art is shown. The microfluidic device 10 is designed as a cartridge for an analysis device. It has a fluidic layer 11, an elastomeric membrane 12 and a pneumatic layer 13. The fluidic layer 11 and the pneumatic layer 13 each have microfluidic channels in a carrier plate, which consists, for example, of polycarbonate. The elastomer membrane 12, which is arranged between the fluidic layer 11 and the pneumatic layer 13, consists, for example, of thermoplastic polyurethane. By applying excess pressure or negative pressure in microfluidic channels of the pneumatic layer 13, which are connected to the elastomer membrane 12 border, this can be deflected. In this way, fluid flows can be directed in microfluidic channels of the fluidic layer 11, which adjoin the elastomeric membrane 12.

Die mikrofluidische Vorrichtung 10 ist zur filterbasierten Probenaufreinigung einer biologischen Probe vorgesehen. Hierzu weist sie einen Filterbereich 20 auf, der in den 2a und 2b detailliert dargestellt ist:

  • Ein Zulaufbereich 21 und ein Zulaufkanal 22 sind als mikrofluidische Kanäle in der Fluidikschicht 11 ausgeführt, die an den Elastomer-Membranen 12 angrenzen. Der Zulaufkanal 22 mündet in die Unterseite einer Filterkammer 23. Die Filterkammer 23 erstreckt sich vertikal durch die Fluidikschicht 11. Sie weist eine konische Form auf, sodass ihr Querschnitt von unten nach oben zunimmt. An ihrer Oberseite ist der Querschnitt der Filterkammer 23 etwas kleiner als der Querschnitt eines Filterelements 30, welches auf der Filterkammer 23 aufliegt. Dadurch ruht das Filterelement 30 auf Auflageflächen 24. Eine Höhe h der Filterkammer 23 beträgt beispielsweise 0.8 mm. Das Filterelement 30 besteht aus einer Fritte 31, die auf den Auflageflächen 24 aufliegt und einem Filtermaterial 32, das auf der Fritte 31 aufliegt. Ein Ablaufkanal 25 mündet horizontal in das Filtermaterial 32.
The microfluidic device 10 is intended for filter-based sample purification of a biological sample. For this purpose it has a filter area 20 which is in the 2a and 2 B is shown in detail:
  • An inlet area 21 and an inlet channel 22 are designed as microfluidic channels in the fluidic layer 11, which adjoin the elastomer membranes 12. The inlet channel 22 opens into the underside of a filter chamber 23. The filter chamber 23 extends vertically through the fluidic layer 11. It has a conical shape so that its cross section increases from bottom to top. On its upper side, the cross section of the filter chamber 23 is slightly smaller than the cross section of a filter element 30, which rests on the filter chamber 23. As a result, the filter element 30 rests on support surfaces 24. A height h of the filter chamber 23 is, for example, 0.8 mm. The filter element 30 consists of a frit 31, which rests on the support surfaces 24, and a filter material 32, which rests on the frit 31. A drain channel 25 opens horizontally into the filter material 32.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer mikrofluidischen Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung, weist einen Filterbereich 20 auf, der in den 3a und 3b dargestellt ist. Dieser Filterbereich 20 unterscheidet sich vom Filterbereich 20 der mikrofluidischen Vorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik darin, dass sich der Zulaufkanal 22 vom Zulaufbereich 21 bis zu seiner Mündung in die Filterkammer 23 mit einem Öffnungswinkel a von 45° verbreitert. Dadurch ist der Querschnitt des Zulaufkanals 22 an seiner Mündung in die Filterkammer 23 größer als in der mikrofluidischen Vorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik. Infolgedessen weist die Filterkammer 23, welche dieselbe Höhe h wie die Filterkammer 23 des Standes der Technik aufweist, über ihre Höhe eine geringere Querschnittsänderung auf als im Stand der Technik. Wie in den 3a und 3b dargestellt, erfolgt die Erweiterung des Querschnitts in einem Bereich vor der Mündung in die Filterkammer 23 und damit vor der Umlenkung und somit Richtungsänderung (von 90° in diesem Beispiel) eines aus dem Zulaufbereich 21 kommenden Fluids in die Filterkammer 23.A first exemplary embodiment of a microfluidic device 10 according to the invention has a filter region 20 which is in the 3a and 3b is shown. This filter area 20 differs from the filter area 20 of the microfluidic device 10 according to the prior art in that the inlet channel 22 widens from the inlet area 21 to its mouth into the filter chamber 23 with an opening angle a of 45°. As a result, the cross section of the inlet channel 22 at its mouth into the filter chamber 23 is larger than in the microfluidic device 10 according to the prior art. As a result, the filter chamber 23, which has the same height h as the filter chamber 23 of the prior art, has a smaller change in cross-section over its height than in the prior art. Like in the 3a and 3b shown, the expansion of the cross section takes place in an area in front of the mouth into the filter chamber 23 and thus before the deflection and thus change in direction (of 90 ° in this example) of a fluid coming from the inlet area 21 into the filter chamber 23.

Eine mikrofluidische Vorrichtung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, weist einen Filterbereich 20 auf, der in den 4a und 4b dargestellt ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Zulaufkanal 22 (Breite 600 µm) einen Öffnungswinkel α von 60° auf. Hierdurch wird erreicht, dass der Zulaufkanal 22 an seiner Einmündung in die Filterkammer 23 eine Breite von 2 mm aufweist. Diese Breite stimmt mit dem Durchmesser d der Filterkammer 23 überein, welche in diesem Ausführungsbeispiel kreiszylinderförmig ausgeführt ist. Sie weist dieselbe Höhe h wie die Filterkammer 23 des ersten Ausführungsbeispiels auf. Ihr Querschnitt bleibt jedoch über ihre gesamte Höhe unverändert.A microfluidic device 10 according to a second exemplary embodiment of the invention has a filter region 20 which is in the 4a and 4b is shown. In this exemplary embodiment, the inlet channel 22 (width 600 μm) has an opening angle α of 60°. This ensures that the inlet channel 22 has a width of 2 mm at its junction with the filter chamber 23. This width corresponds to the diameter d of the filter chamber 23, which in this exemplary embodiment is designed to be circular cylindrical. It has the same height h as the filter chamber 23 of the first exemplary embodiment. However, their cross section remains unchanged over their entire height.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011005932 A1 [0003]DE 102011005932 A1 [0003]

Claims (10)

Mikrofluidische Vorrichtung (10), aufweisend eine Fluidikschicht (11), wobei in der Fluidikschicht (11) die folgenden Elemente angeordnet sind: - ein Filterelement (30) mit einer Filterfläche, - eine Filterkammer (23), die an dem Filterelement (30) angeordnet ist, und - ein Zulaufkanal (22), der von einem Zulaufbereich (21) ausgeht und in einer von dem Filterelement (30) abgewandten Seite der Filterkammer (23) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des Zulaufkanals (22) zwischen dem Zulaufbereich (21) und der Filterkammer (23) in Richtung der Filterkammer (23) zunimmt.Microfluidic device (10), comprising a fluidic layer (11), the following elements being arranged in the fluidic layer (11): - a filter element (30) with a filter surface, - a filter chamber (23) which is attached to the filter element (30) is arranged, and - an inlet channel (22), which starts from an inlet area (21) and opens into a side of the filter chamber (23) facing away from the filter element (30), characterized in that a cross section of the inlet channel (22) between Inlet area (21) and the filter chamber (23) increases in the direction of the filter chamber (23). Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine unterhalb der Fluidikschicht (13) angeordnete Pneumatikschicht (12) aufweist, wobei die Filterkammer (23) unterhalb des Filterelements (30) angeordnet ist und der Zulaufkanal (22) in einer von dem Filterelement (30) abgewandten Seite der Filterkammer (23) mündet.Microfluidic device (10) according to Claim 1 , characterized in that it has a pneumatic layer (12) arranged below the fluidic layer (13), the filter chamber (23) being arranged below the filter element (30) and the inlet channel (22) in a side facing away from the filter element (30). the filter chamber (23). Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Zulaufkanals (22) an seiner Mündung in die Filterkammer (23) einem Querschnitt der Filterkammer (23) an ihrer von dem Filterelement (30) abgewandten Seite entspricht.Microfluidic device (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the cross section of the inlet channel (22) at its mouth into the filter chamber (23) corresponds to a cross section of the filter chamber (23) on its side facing away from the filter element (30). Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfläche im Bereich von 0,13 mm2 bis 20 mm2 liegt.Microfluidic device (10) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the filter area is in the range of 0.13 mm 2 to 20 mm 2 . Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (22) einen Öffnungswinkel (α) im Bereich von 1° bis 80° aufweist.Microfluidic device (10) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the inlet channel (22) has an opening angle (α) in the range of 1° to 80°. Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkammer (23) zylinderförmig ist.Microfluidic device (10) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the filter chamber (23) is cylindrical. Mikrofluidische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkammer (23) einen Durchmesser (d) im Bereich von 0,4 mm bis 5 mm aufweist.Microfluidic device according to Claim 6 , characterized in that the filter chamber (23) has a diameter (d) in the range of 0.4 mm to 5 mm. Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterkammer (23) eine Höhe (h) im Bereich von 0,3 mm bis 3 mm aufweist.Microfluidic device (10) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the filter chamber (23) has a height (h) in the range of 0.3 mm to 3 mm. Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (30) ein Filtermaterial (32) aufweist, das auf einer von der Filterkammer (23) abgewandten Seite einer Fritte (31) angeordnet ist.Microfluidic device (10) according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the filter element (30) has a filter material (32) which is arranged on a side of a frit (31) facing away from the filter chamber (23). Mikrofluidische Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Ablaufkanal (25) aufweist der horizontal in das Filtermaterial (32) mündet.Microfluidic device (10) according to Claim 9 , characterized in that it has a drain channel (25) which opens horizontally into the filter material (32).
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