DE10321472A1 - Fluidik-Modul und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

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Abstract

Ein Fluidik-Modul umfasst einen Modulkörper mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite und ist aus einem für Infrarotstrahlung transparenten Material gebildet. Zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite des Modulkörpers ist ein Fluidbereich angeordnet. Die erste Seite ist zumindest bereichsweise für eine Infrarotstrahlung durchlässig, während die zweite Seite zumindest bereichsweise mit einer infrarotstrahlungsreflektierenden Schicht versehen ist, so dass ein in dem Fluidbereich befindliches Fluid unter Verwendung von Infrarotstrahlung, die durch die erste Seite durchgelassen und von der infrarotstrahlungsreflektierenden Schicht reflektiert wird, vorzugsweise ortsaufgelöst analysierbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fluidik-Modul und insbesondere ein solches Fluidik-Modul, das sich zum Einsatz als multifunktionales Mikroreaktionsmodul für chemische Reaktionen eignet.
  • Aus dem Stand der Technik sind auf dem Gebiet der Mikro-Fluidik verschiedene Komponenten entweder als einzelne Einheiten oder als Kombination zu Mikroreaktionsmodulen bekannt. Derartige Komponenten umfassen Mikromischer, Verweiler, Mikrowärmeaustauscher, Analytik-Module sowie Temperatursensorikmodule. Beispielsweise sei diesbezüglich auf die Zusammenstellung "High Throughput Microfluidics" von der Little Things Factory GmbH, auf die unter der E-mail Adresse TF@LTF-GmbH.de zugegriffen werden kann, verwiesen.
  • Nachteilig an den bekannten Microfluidik-Komponenten ist, dass eine Online-Analytik für die Auswertung chemischer Reaktionen entweder fehlt oder erschwert ist, da sie nicht direkt an Modulen durchgeführt werden kann.
    •
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Fluidik-Modul zu schaffen, das für eine Online-Analytik geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Fluidik-Moduls zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Fluidik-Modul gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines Fluidik-Moduls gemäß Anspruch 17 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ein Fluidik-Modul mit folgenden Merkmalen:
    einem Modulkörper mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei der Mo dulkörper aus einem für Infrarotstrahlung transparenten Material besteht;
    einem zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite in dem Modul angeordneten Fluidbereich,
    wobei die erste Seite zumindest bereichsweise eine Infrarotstrahlung durchlässt, und
    wobei die zweite Seite zumindest bereichsweise mit einer infrarotstrahlungsreflektierenden Schicht versehen ist, so dass ein in dem Fluidbereich befindliches Fluid unter Verwendung der Infrarotstrahlung, die durch die erste Seite durchgelassen und von der infrarotstrahlungsreflektierenden Schicht reflektiert wird, analysierbar ist.
  • Die vorliegenden Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Fluidik-Moduls, mit folgenden Schritten:
    Strukturieren einer ersten und einer zweiten Schicht, derart, dass nach einem Verbinden der ersten und zweiten Schicht an jeweiligen Hauptoberflächen derselben ein Modulkörper gebildet ist, in dem ein Fluidbereich strukturiert ist, wobei die erste Schicht und die zweite Schicht aus einem für eine Infrarotstrahlung transparenten Material bestehen;
    Verbinden der ersten und der zweiten Schicht an den jeweiligen Hauptoberflächen derselben; und
    Erzeugen einer infrarotstrahlungsreflektierenden Schicht zumindest abschnittsweise auf einer der nicht-verbundenen Hauptoberflächen der ersten oder der zweiten Schicht, vor oder nach dem Schritt des Verbindens.
  • Das erfindungsgemäße Fluidik-Modul eignet sich insbesondere als multifunktionales Mikroreaktionsmodul für die Durchfüh rung von chemischen Flüssig-Flüssig-Reaktionen mit einer Online-Analytik für die Auswertung chemischer Reaktionen.
  • Unter Online-Analytik wird dabei eine Analytik verstanden, bei der während des Ablaufs einer chemischen Reaktion oder während eines sonstigen zu analysierenden Vorgangs Daten erfasst werden, die dann eine sofortige oder spätere, vorzugsweise ortsaufgelöste, Auswertung des Ablaufs des zu analysierenden Vorgangs ermöglichen.
  • Dabei basiert die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass eine solche Online-Analytik durchgeführt werden kann, wenn der Modulkörper eines Fluidik-Moduls aus einem für Infrarotstrahlung transparenten Material ausgebildet wird und indem eine Seite des Modulkörpers mit einer für Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht versehen ist, so dass eine Reflektion eines Infrarot-Strahls (IR) an dieser Seite erfolgen kann. Dadurch kann ein von einer Infrarotzelle erzeugter Infrarotstrahl von einer Seite in den Modulkörper einfallen, eine zu untersuchende Flüssigkeit bzw. ein Reaktionsgemisch mehrerer zu untersuchender Flüssigkeiten passieren und dann an der reflektierenden Schicht auf der zweiten Seite reflektiert werden. Der reflektierte Strahl wird dann vom Empfänger der Infrarotzelle empfangen, wobei Charakteristika des empfangenden Strahls Rückschlüsse auf die zu analysierende Flüssigkeit bzw. das zu analysierende Flüssigkeitsgemisch zulassen.
  • Da chemische Reaktionen stark von Temperatur und Druck abhängen, denen eine Reaktionsgemisch unterliegt, umfasst das erfindungsgemäße Fluidik-Modul ferner vorzugsweise zumindest eine Einrichtung zum Erfassen dieser Temperatur und/oder zumindest eine Einrichtung zum Erfassen dieses Drucks. Ferner können eine Einrichtung zum Einstellen dieser Temperatur und eine Einrichtung zum Einstellen des Drucks (in der Form einer externen oder einer integrierten Pumpe) vorgesehen sein, so dass diese für eine Reaktion wichtigen Größen geregelt werden können.
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen besteht der Modulkörper des erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls aus Silizium, so dass für die Online-Analytik die Infrarot-Transparenz von Silizium genutzt werden kann. Alternativ kann der Modulkörper aus einer für IR-Strahlung transparenten Glassorte oder einem anderen, für Infrarotstrahlung transparenten Material bestehen. Vorteilhafterweise kann der Modulkörper des erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls aus zwei beidseitig strukturierten Silizium- bzw. Glas-Wafern bestehen, wobei der Modulkörper einzelne Komponenten der Mikroreaktionstechnik, wie zuführende Mikrokanäle, Mikromischer, Mikroreaktor, Verweiler, Mikrowärmetauscher in einem multifunktionalen Modul beinhalten kann. Derartige Komponenten der Mikroreaktionstechnik werden im folgenden auch als Fluidik-Elemente bezeichnet. Eine hermetische Verbindung der beiden Wafer zu dem Modulkörper kann durch Fusion-Bonden bzw. anodisches Bonden erfolgen.
  • Die für Infrarotstrahlung reflektierende Schicht auf der Unterseite des Wafer-Stacks, d.h. auf der Unterseite des Modulkörpers, kann beispielsweise durch eine metallische Beschichtung gebildet sein, an der die Reflektion des Infrarotstrahls erfolgt. Diese metallische Beschichtung kann beispielsweise aus Gold bestehen. Somit kann erfindungsgemäß eine Online-Analytik unter Verwendung einer auf einer Seite des Fluidik-Moduls angeordneten Infrarotzelle, die einen Infrarotsender und einen Infrarotempfänger aufweist, erfolgen.
  • Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann in dem Modulkörper ferner ein Sekundärkreislauf zum Kühlen bzw. Heizen des Modulkörpers und somit der in den Fluidbereichen desselben enthaltenen Fluiden vorgesehen sein. Ferner können Temperatursensoren vorgesehen sein, die benachbart zu vorbestimmten Fluidbereichen angeordnet sind, um die entsprechende dort vorherrschende Temperatur zu erfassen. Schließlich können auf der Seite des Fluidik-Moduls, von der aus eine spätere Online-Analyse unter Verwendung einer Infrarotzelle durchgeführt werden soll, Hilfsmarkierungen in dem Modulkörper vorgesehen sein, um die Position der in dem Modulkörper gebildeten Fluidbereiche und Kanalstrukturen anzuzeigen, so dass die Infrarotzelle relativ zu diesen Fluidbereichen bzw. Kanalstrukturen richtig positioniert werden kann. Somit ist es möglich, den Fluidbereich unter Verwendung einer Infrarotzelle zu scannen, um eine ortsaufgelöste Analyse durchzuführen.
  • Das erfindungsgemäße Fluidik-Modul kann ferner eine Einrichtung aufweisen, die ausgelegt ist, um ein sich bei einer Reaktion ergebendes Zwischenprodukt in einen definierten, vorzugsweise haltbaren, Zustand zu überführen. Dies kann beispielsweise durch Zuführen zumindest eines weiteren Reagenz zu dem Reaktionsgemisch oder durch Temperieren des Reaktionsgemischs auf eine vorbestimmte Temperatur erfolgen. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls kann der Ort, an dem diese Einrichtung zu platzieren ist, beispielsweise ermittelt werden, indem ein baugleiches Fluidik-Modul, bei dem die Einrichtung zum Überführen des Zwischenprodukts in einen definierten Zustand nicht vorgesehen ist, verwendet wird, um durch eine ortsaufgelöste Infrarot-Analyse den Ort zu ermitteln, an dem das Zwischenprodukt in dem Fluidik-Modul vorliegt.
  • Bei einem Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls, das mit einer Einrichtung zum Überführen des Zwischenprodukts in einen definierten Zustand versehen ist, kann der Durchsatz der Edukte und/oder die Temperatur der Edukte derart gesteuert werden, dass ein Ort, an dem das Zwischenprodukt auftritt, mit dem Ort, an dem die Einrichtung zum Überführen desselben in einen definierten Zustand angeordnet ist, übereinstimmt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise das Maximum des Zwischenprodukts unter Verwendung eines Infrarotspektroskops erfasst werden und dann der Durchsatz der Edukte und/oder die Temperatur gesteuert werden, bis das erfasste Maximum am Ort der Einrichtung zum Überführen des Zwischenprodukts in einen definierten Zustand übereinstimmt.
  • Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
    •
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls;
  • 2 eine schematische Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls;
  • 3 und 4 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung des Prinzips einer ortsaufgelösten Infrarotspektroskopie chemischer Reaktionen; und
  • 5a bis 5c schematische Querschnittansichten zur Erläuterung alternativer Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls in der Form eines multifunktionalen Mikroreaktionsmoduls für die Durchführung von chemischen Flüssig-Flüssig-Reaktionen. Dabei ist der eigentliche Modulkörper in 1 mehr oder weniger durchsichtig dargestellt, so dass die in demselben gebildeten zur Erläuterung der Erfindung relevanten Bereiche beschrieben werden können.
  • Das Fluidik-Modul umfasst einen Modulkörper 10, der aus zwei Siliziumsubstraten bestehen kann, deren Oberseiten und Unterseiten jeweils strukturiert sind, um die nachfolgend beschriebenen Komponenten zu implementieren. In dem Modulkörper 10 ist ein erster Fluidport 12 für die Zuleitung ei nes ersten chemischen Edukts und ein zweiter Fluidport 14 für die Zuleitung eines zweiten chemischen Edukts strukturiert. Die Fluidports 12 und 14 sind über jeweilige Fluidkanäle 16 und 18 mit einem Mikromischer verbunden, der eine Mischregion 20 aufweist. Der Mikromischer kann auf eine beliebige Weise in dem Modulkörper 10 ausgebildet sein, um ein Mischen der durch die Kanäle 16 und 18 zugeführten Edukte zu ermöglichen. Ein Auslass der Mischregion 20 ist mit einer Verweilstrecke 22 in der Form eines mäanderförmigen Fluidkanals fluidmäßig verbunden. Innerhalb der Verweilstrecke 22 findet die Reaktion zwischen den Edukten statt. Die Verweilstrecke, die auch als Reaktionsstrecke bezeichnet werden kann, kann ferner mit einem Katalysator, beispielsweise Platin, beschichtet sein, wobei diese Katalysatorbeschichtung aufgebracht werden kann, bevor die beiden Substrate, die den Modulkörper 10 bilden, miteinander verbunden werden.
  • Ein Fluidausgang der Verweilstrecke 22 ist mit einem Fluidport 24 zur Abfuhr des Mischprodukts fluidmäßig verbunden, nachdem das Mischprodukt durch die Verweilstrecke 22 geflossen ist.
  • Neben dem oben beschriebenen primären Chemie-Kreislauf für die zu analysierenden chemischen Edukte weist der Modulkörper 10 ferner einen Sekundärkreislauf zum Kühlen bzw. Heizen auf. Dieser Sekundärkreislauf umfasst einen Einlass 30, einen mäanderförmigen Temperierkanal 32 und einen Auslass 34. Der Temperierkanal 32 ist derart ausgebildet, dass Kanalabschnitte desselben in der Nähe der relevanten Fluidbereiche des Primärkreislaufs angeordnet sind, d.h. der Mischregion 20 und der Verweilstrecke 22, um die Temperatur dort befindlicher Bereiche des Modulkörpers 10 und somit die Temperatur von in diesen Fluidbereichen befindlichen Flüssigkeiten bzw. chemischen Edukten bzw. chemischen Eduktgemischen steuern zu können.
  • Ferner sind in 1 zwei Temperatursensoren 40 und 42 dargestellt, die benachbart zum Fluideinlass und zum Fluidauslass der Verweilstrecke angeordnet sind, um die Temperatur an diesen Positionen erfassen zu können.
  • Mit dem in 1 gezeigten Modul kann somit über den Einlass 12 ein erstes Reagenz und über den Einlass 14 ein zweites Reagenz zugeführt werden, die dann in der Mischregion 20 gemischt werden und anschließend die Verweilstrecke 22 durchlaufen, um an dem Auslass 24 abgeführt zu werden. Währenddessen kann die Temperatur der Reagenzien bzw. des Reagenzgemisches unter Verwendung des Temperierkanals 32 und unter Verwendung der Messsignale der Temperatursensoren 40 und 42 beispielsweise auf eine bestimmte Temperatur gesteuert werden. Ferner können die Messsignale der Temperatursensoren zusammen mit den Messsignalen einer Infrarotzelle zur Online-Analyse verwendet werden. Um eine Online-Analyse unter Verwendung einer Infrarotzelle zu ermöglichen, ist vorzugsweise die gesamte Rückseite des Modulkörpers 10 mit einer Schicht (in 1 nicht gezeigt) versehen, die für Infrarotstrahlung reflektierend ist, wie nachfolgend bezugnehmend auf 2 näher erläutert wird.
  • 2 zeigt eine Querschnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls, das die oben bezugnehmend auf 1 beschriebenen Komponenten, jedoch in einer unterschiedlichen Anordnung, aufweisen kann. Das dargestellte Fluidik-Modul umfasst einen unteren Wafer 50 und einen oberen Wafer 52, die vorzugsweise aus Silizium gebildet sind. Der obere Wafer 52 ist von beiden Seiten, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch Ätzen, strukturiert, weshalb zum Ätzen des oberen Wafers 52 zwei Masken, eine auf der Oberseite und eine auf der Unterseite, notwendig sind.
  • In die Rückseite des oberen Wafers 52 ist die Zuleitung für das erste Reagenz zum Mischer 20, die Zuleitung für das zweite Reagenz zum Mischer 20, ein erster Teil des Mikromi schers 20, die Verweilstrecke zum Reagenzprodukt-Auslass und der Temperierkanal gebildet. Die Vorderseite des oberen Wafers 52 beinhaltet zwei Fluidports 30' und 34' für den Sekundärkreislauf, Hilfsmarkierungen, von denen zwei beispielhaft mit dem Bezugszeichen 58 bezeichnet sind, um die Position der Kanalstrukturen in dem Modulkörper anzuzeigen, und Kavitäten bzw. Ausnehmungen 60 und 62 für die Platzierung von Temperatursensoren 64 und 66.
  • Die Hilfsmarkierungen 58 geben die Position von zu untersuchenden Fluidbereichen in dem Fluidik-Modul an, so dass dieselben die Positionierung eines Infrarotspektrometers zur Analyse vereinfachen. Die Hilfsmarkierungen können beispielsweise den Umriss der zu analysierenden Fluidbereiche, beispielsweise der Verweilstrecke 22 wiedergeben. Zusätzlich zu den Hilfsmarkierung kann in die Oberfläche des oberen Chips 52 ferner eine metrische Skala, beispielsweise durch Ätzen, erzeugt sein.
  • Von den in der Unterseite des oberen Wafers 52 gebildeten Strukturen sind in 2 lediglich folgende zu sehen: eine dem Fluidport 30' zugeordnete Ätzung 30a, und eine dem Fluidport 34' zugeordnete Ätzung 34a, die jeweils mit dem Temperierkanal fluidmäßig verbunden sind; den Fluidports 70 und 72 zugeordnete Ätzungen 70a und 72a, wobei die Ätzung 70a mit einer Zuleitung zu dem Mischer 20 fluidmäßig verbunden ist, während die Ätzung 72a mit dem Auslass einer Verweilstrecke 22' fluidmäßig verbunden ist; der erste Teil des Mischers 20; und schematisch die Verweilstrecke 22'.
  • Der untere Wafer 50 wird nur von einer Seite, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der dem oberen Wafer 52 zugewandten Seite, her strukturiert, so dass nur eine Maske notwendig ist. Diese obere Seite des unteren Wafers 50 beinhaltet drei Fluidports für den Primärkreislauf, d.h. die zu analysierenden Reagenzien, von denen zwei schematisch in 2 gezeigt und mit den Bezugszeichen 70 und 72 bezeichnet sind. Diese Fluidports könnten beispielsweise dem in
  • 1 gezeigten Einlass 14 und dem in 1 gezeigten Auslass 24 entsprechen. Ferner ist, wie in 2 zu erkennen ist, in der Oberseite des unteren Wafers 50 ein zweiter Teil des Mikromischers 20 gegenüberliegend dem in dem oberen Wafer 52 gebildeten ersten Teil des Mikromischers gebildet, so dass der erste und der zweite Teil, die übereinanderliegen, gemeinsam den Mikromischer 20 definieren.
  • Auf der Rückseite des unteren Wafers 50 ist ganzflächig eine Goldschicht 80 abgeschieden, die zur Reflektion einer Infrarotstrahlung dient.
  • Die Goldschicht 80 auf der Rückseite des unteren Wafers 50 kann vorzugsweise als Backend-Schritt ganzflächig aufgebracht werden. Bei dem oberen und dem unteren Wafer kann es sich beispielsweise um beidseitig polierte Wafer handeln, die nach dem Strukturieren derselben, wie es oben beschrieben ist, unter Verwendung eines Fusion-Bondens miteinander verbunden werden. Alternativ können andere Waferverbindungsverfahren, beispielsweise ein Kleben verwendet werden, wobei jedoch ein Fusion-Bonden aufgrund der fehlenden Kleberschichtdicke zu bevorzugen ist.
  • Wie in 2 gezeigt ist, sind die Kavitäten 60 und 62 derart in dem oberen Wafer 52 gebildet, dass die Temperatursensoren in direkter Nähe, d.h. benachbart, zur Mischregion des Mischers 20 und zum Auslass des Chemiekreislaufs angeordnet sind, so dass die Temperaturen des Reagenzgemisches an diesen Punkten erfasst werden können. Alternativ oder zusätzlich können Kavitäten angeordnet sein, um die Temperatur an beliebigen gewünschten Punkten zu erfassen. Diesbezüglich können entsprechende Kavitäten statt in dem oberen Wafer auch in dem unteren Wafer gebildet sein.
  • In 2 ist ferner durch Pfeile 82 der Sekundärkreislauf zum Kühlen bzw. Heizen angezeigt, während der Primärkreislauf durch Pfeile 84 angezeigt ist.
  • Eine Infrarotzelle, die einen Infrarotsender 90 und einen Infrarotempfänger 92 aufweist, kann zur Online-Analyse von in Fluidbereichen des Fluidkörpers befindlichen Reagenzien positioniert werden. Die Infrarotzelle ist oberhalb der Vorderseite des oberen Wafers 52 angeordnet, so dass der Infrarotsender 90 eine Infrarotstrahlung 94 durch die Oberseite in den Modulkörper einstrahlt. Die Infrarotstrahlung 94 fällt durch den Modulkörper, da dieser aus einem für eine Infrarotstrahlung transparenten Material besteht und wird an der Goldschicht 80 nach den üblichen Reflektionsgesetzen 80 reflektiert, um einen reflektierten Strahl 96 zu erzeugen, der auf den Infrarotempfänger auftrifft (hinsichtlich der stattfindenden Reflektion ist 2 rein schematisch zu betrachten). Bei seinem Weg durch den Modulkörper fällt der Infrarotstrahl 94 (oder alternativ der reflektierte Infrarotstrahl 96) durch Fluidbereiche, in denen sich zu untersuchende Reagenzien bzw. ein zu untersuchendes Reagenzgemisch befinden. Durch diese Reagenzien werden Eigenschaften des Infrarotstrahls bzw. des reflektierten Infrarotstrahls beeinflusst, was durch den Infrarotempfänger 92 erfasst werden kann. Diese Beeinflussung lässt einen Rückschluss auf die in dem betroffenen Fluidbereich befindlichen Reagenzien bzw. den Reaktionszustand derselben zu, so dass der erfindungsgemäße Aufbau eine Online-Analyse dieser Reagenzien ermöglicht. Infrarotstrahlen bekannter Infrarotspektrometer haben einen Durchmesser von typischerweise einigen 100 μm, so dass bei einer Länge der Verweilstrecke, die beispielsweise einige 100 mm betragen kann, eine sehr gute Ortsauflösung bei der Analyse erhalten werden kann. Zu dieser Analyse können ferner die von den Temperatursensoren, bei denen es sich beispielsweise um Platintemperatursensoren (Pt100) handeln kann, erhaltenen Temperaturwerte herangezogen werden können.
  • In 2 ist der Infrarotstrahl durch den Mischer 20 fallend dargestellt. Es ist jedoch klar, dass die Infrarotzelle platziert werden kann, um beliebige Fluidbereiche innerhalb des Modulkörpers zu analysieren. Zu diesem Zweck sind vorzugsweise die Hilfsmarkierungen 58 in der Vorderseite des oberen Wafers 52 vorgesehen, die eine vorbestimmte Positionsbeziehung zu den Fluidbereichen bzw. Fluidkanälen in dem Modulkörper aufweisen, so dass die Infrarotzelle bezugnehmend auf die Hilfsmarkierungen in einer richtigen Beziehung zu den Fluidbereichen positioniert werden kann, um eine gewünschte Analyse zu erhalten.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen bestanden der obere und der untere Wafer 52 und 50 aus Silizium und wurden durch Ätzen strukturiert. Alternativ können der obere und der untere Wafer aus Glas oder einem für Infrarotstrahlung transparenten Kunststoff bestehen und durch beliebige Verfahren, wie Spritzguss, Prägen, Mikrosandstrahlen, Laserablation, u.s.w., mit den beschriebenen Strukturen versehen werden. Ferner können auch andere Strukturen als die beschriebenen in den jeweiligen Wafern gebildet werden, beispielsweise Mikrowärmeaustauscher, Ventile, Pumpen u.s.w.. Ferner wurde bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Goldschicht jeweils auf der gesamten Rückseite des unteren Wafers vorgesehen. Alternativ kann eine infrarotstrahlungsreflektierende Rückseitenbeschichtung nur in den Bereichen vorgesehen sein, in denen eine Reflektion für eine Analyse benötigt wird.
  • Der Querschnitt des Kanals der Verweilstrecke könnte erhöht werden, indem entweder die Tiefe der Ausnehmung in der unteren Oberfläche des oberen Wafers 52 erhöht wird, oder indem eine der Ausnehmung in dem oberen Wafer gegenüberliegende Ausnehmung in der oberen Oberfläche des unteren Wafers erzeugt wird. Werden die jeweiligen Strukturen durch KOH-Ätzen erzeugt, so kann für das Erzeugen der Hilfsmarkierungen 58 und der Strukturen des Mischers 20 die Ausnehmungen der Maske zum Erzeugen dieser Strukturen so klein ausgelegt werden, dass die 111-Ebenen der Wafer als Ätzstoppschichten wirken und sich V-förmige Rillen ergeben. Somit können diese Strukturen im gleichen Ätzschritt und mit der gleichen Ätzmaske wie die übrigen Strukturen in der jeweiligen Oberfläche erzeugt werden.
  • Hinsichtlich des hierin verwendeten Ausdrucks infrarotstrahlungsreflektierend sei darauf hingewiesen, dass dieser Ausdruck nicht nur eine Totalreflexion umfassen soll, sondern beispielsweise auch eine Reflektion ab 90% von diesem Ausdruck umfasst sein soll. In gleicher Weise soll der Ausdruck infrarotstrahlungstransparent auch Fälle umfassen, bei denen eine geringe Reflektion (von beispielsweise 10% oder darunter) an einer Grenzfläche zwischen Modulkörper und Luft stattfindet bzw. bei denen eine geringfügige Absorption (von beispielsweise 10% oder darunter) innerhalb des Modulkörpers stattfindet. Zusammenfassend sollen die genannten Ausdrücke jeweils eine solche Transparenz bzw. Reflektion umfassen, die reproduzierbar sind und noch eine sinnvolle Online-Analyse unter Verwendung des erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls ermöglichen.
  • Chemische Reaktionen, wie sie beispielsweise durch das erfindungsgemäße Fluidik-Modul analysiert werden können, hängen empfindlich von der Reaktionstemperatur ab. Als Faustregel für die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur gilt, dass sich bei einer Temperaturerhöhung um 10 K die Reaktionsgeschwindigkeit verdoppelt. Dabei können Hinreaktion und Rückreaktion durch die Reaktionstemperatur beeinflusst werden. Ferner können Reaktions-Zwischenprodukte und Reaktions-Endprodukte von der Temperatur abhängen.
  • Eine definierte isotherme Prozessführung ist daher für viele Anwendungen von Vorteil, beispielsweise bei der Verfahrensentwicklung oder bei der Feinchemikalienproduktion. Eine isotherme Prozessführung ist bei Reaktionen mit Wärmetönung oder bei stark exothermen Reaktionen in größeren Gefäßen kaum zu realisieren, da sogenannte Hot-Spots auftreten. Hier bietet die Mikroreaktionstechnik den Vorteil eines großen Oberflächen/Volumenverhältnisses, wodurch eine iso therme und auch sonst sehr definierte Prozessführung, beispielsweise hinsichtlich der Zuführung der Edukte bzw. der Konzentrationen derselben, oft erst möglich wird. Voraussetzung hierzu ist die kompakte, totvolumenarme Integration der Funktionsgruppen, d.h. der Mischer, Verweiler, Reaktionskammern und dergleichen, auf engstem Raum, bevorzugt in einem Bauelement ohne Fluidverbindern zwischen diesen Elementen. Darüberhinaus bietet die Mikroreaktionstechnik und insbesondere ein Fluidik-Modul gemäß der Erfindung den Vorteil, dass bio-medizinische Testreaktionen, bei denen die Reagenzien/Edukte beispielsweise sehr teuer sind oder/und in sehr kleinen Mengen zugeführt werden müssen, entwickelt und durchgeführt werden können.
  • Diesbezüglich ist die vorliegende Erfindung aus den folgenden Gründen besonders vorteilhaft. Die Komponenten sind multifunktional in einem Bauelement integriert. Das gesamte Modul einschließlich der Zuleitung der Edukte sowie der Ableitung der Produkte ist durch Adaption eines Wärmebads auf der Unterseite auf die gewünschte Reaktionstemperatur temperierbar. Alternativ können die Zuleitungen bzw. Schläuche, durch die die Reagenzien zugeführt werden, in einem Wärmebad auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden, um die Temperatur der zugeführten Reagenzien einzustellen. Durch den oben beschriebenen sekundären Temperierkreislauf können ferner Hot-Spots, die beispielsweise bei stark exothermen Reaktionen auftreten können, unterdrückt werden, indem der sekundäre Temperaturkreislauf, der bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung von der Oberseite zugeführt wird, ausgebildet ist, um Orte, an denen solche Hot-Spots auftreten, zu kühlen. Auch hinsichtlich der Temperierung ist die Verwendung von Silizium vorteilhaft, da dieses Material eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit besitzt und somit gut temperierbar ist.
  • Neben den oben beschriebenen Vorteilen kann erfindungsgemäß noch Sensorik an dem Mikroreaktionsmodul bzw. Fluidik-Modul adaptiert werden. Dabei erfolgt der sensorische Zugriff vorzugsweise von der Oberseite des Moduls, so dass die Unterseite freibleibt, um bei Bedarf das Modul flächig temperieren zu können.
  • Beispielsweise können Temperatursensoren wie oben beschrieben adaptiert werden. Durch die Temperatursensoren kann entweder die Temperatur des Moduls erfasst werden, wodurch die Thermostatisierung des Chips geregelt werden kann. Ferner können Hot-Spots erfasst werden, die durch den Sekundärkreislauf geregelt werden können.
  • Neben der Temperatur ist der Druck eine wichtige Größe, die eine Regelung chemischer Reaktionen ermöglicht. Somit kann das erfindungsgemäße Fluidik-Modul ferner zumindest einen Drucksensor aufweisen, dessen Adaption ohne weiteres möglich ist. Beispielsweise kann eine oder mehrere Membrane auf der Oberseite geformt werden (beispielsweise durch entsprechende Ausnehmungen in der oberen Oberfläche des oberen Chips oder durch eine Ausgestaltung des Kanal mit einer solchen Tiefe, dass darüber eine Membran verbleibt, wie später bezugnehmend auf die 5a und 5c beschrieben wird), um als auslenkbare Membran eines Drucksensors zu wirken. Eine solcher Drucksensor kann beispielsweise an einer oder mehreren Stellen in dem Siliziumbereich zwischen Verweilstrecke und Oberfläche des Moduls implementiert werden, so dass der in der Verweilstrecke auf ein Fluid wirkende Druck erfasst werden kann.
  • Unter Verwendung einer solchen Membran kann beispielsweise ein piezoelektrischer Drucksensor durch Realisierung einer Wheatstone-Brückenschaltung auf der Oberseite implementiert werden. Ferner kann die auslenkbare Membran ein bewegliche Membran eines kapazitiven Drucksensors, der über der Membran eine stationäre Elektrode aufweist, sein. Schließlich kann die Auslenkung der Membran beispielsweise durch einen Autofokussensor optisch detektiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Fluidik-Modul bietet aufgrund der möglichen Infrarotmessung besondere Möglichkeiten, Vorteile bzw. neuartige Funktionen.
  • Bei der Verfahrensentwicklung ermöglicht die Reaktionsgeschwindigkeit, die beispielsweise durch Katalysatoren oder durch die Reaktionstemperatur steuerbar ist, kombiniert mit dem aufgeprägten Volumenstrom der Edukte in der Verweilstrecke eine definierte Analyse der Reaktionskinetik. Ein entsprechender Ort der Verweilstrecke, der durch die Oberseitenmarkierung erkennbar ist, kann daher korreliert werden mit einem bestimmten Zeitpunkt der chemischen Reaktion. Dadurch können beispielsweise chemische Reaktionen gezielt bezüglich der Reaktionsprodukte ortsaufgelöst IR-analysiert werden, um dadurch eine Verfahrensoptimierung zu erreichen.
  • Ferner eröffnet dies weiter die Möglichkeit beispielsweise auch kurzlebige Zwischenprodukte nachzuweisen, zu analysieren bzw. zu separieren. Weiter können durch Formung eines dritten Zulaufkanals gezielt weitere Edukte genau an den Stellen zugeführt werden, an denen die Zwischenprodukte entstehen, die dann speziell mit kurzlebigen Zwischenprodukten reagieren können, um die langlebiger Produkte zu erzeugen, die Rückschlüsse auf die kurzlebigen Zwischenprodukte zulassen. Alternativ kann der sekundäre Temperierungskreislauf ausgestaltet sein, um an der Stelle, an der das Zwischenprodukt entsteht, dasselbe auf eine Temperatur zu bringen, bei der das Zwischenprodukt langlebiger ist, d.h. um dasselbe „einzufrieren".
  • Für die Feinchemikalienproduktion eröffnet die IR-Analytik die Möglichkeit der Prozesskontrolle.
  • Im folgenden sei auf chemische Reaktionen bzw. die Untersuchung chemischer Reaktionen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls eingegangen, wobei ergänzend auf das Lehrbuch von Eberhard Lindner, Chemie für Ingenieu re, 10. Auflage, M. Lindner Verlag, Karlsruhe 1993, ISBN 3-921653-29-0, Seiten 319 ff., verwiesen wird.
  • Bei einer einfachen reversiblen chemischen Reaktion gilt nach dem Massenwirkungsgesetz: A + B = AB
  • Die Bildungsgeschwindigkeit v1 für die Verbindung AB ist proportional von der Konzentration cA und cB der beiden Ausgangsstoffe A und B (bei konstanter Temperatur) abhängig: v1 ~ cAcB v1 = k1cAcB Analog gilt bei der Rückreaktion: V2 = k2cAB
  • Nach einer gewissen Zeit stellt sich eine Gleichgewichtslage ein, wie dem oberen Diagramm in 3 zu entnehmen ist, das die Bildungsgeschwindigkeit v1 und die Zerfallsgeschwindigkeit v2 über der Reaktionszeit t zeigt.
  • Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls in der Form eine Mikroreaktionsmoduls mit IR-Auslesemöglichkeit kann nun diese Reaktionskinematik untersucht werden. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit v der Edukte nach der Mischung in der Verweilstrecke ist der Skalierungsparameter zwischen der Zeit t nach Reaktionsbeginn und dem Ort x, an dem die IR-Messung stattfinden kann. Sie wird bestimmt durch die aufgeprägten Volumenströme der beiden Edukte dVA/dt und dVB/dt sowie durch die Querschnittsfläche Av der Verweilstrecke:
    Figure 00180001
  • Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit kann beeinflusst werden, indem die aufgeprägten Volumenströme der Edukte verändert werden, oder indem im Design des Mikroreaktionsmoduls die Querschnittfläche Av verändert wird. Somit können auch schnelle oder langsame Reaktionen an geeignete zu untersuchende Orte x des IR-Spektroskops angepasst werden.
  • Im unteren Diagramm von 3 ist beispielsweise eine Positionierung eines IR-Spektroskops an Orten x1 und x2 dargestellt. Diese Positionen können durch entsprechende Markierungen auf der Oberseite des Fluidik-Moduls angezeigt werden, um ein richtiges Positionieren des IR-Spektroskops zu ermöglichen.
  • Wird die Temperatur des Mikroreaktionsmoduls um z.B. 10K erhöht, dann verdoppelt sich etwa die Reaktionsgeschwindigkeit einer typischen chemischen Reaktion. Nach dem Prinzip von Le Chatelier (Prinzip des kleinsten Zwangs) werden auch die Endkonzentrationen verschoben, beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung und einer exothermen Reaktion in Richtung der Ausgangsstoffe.
  • Ferner kann nach dem gleichen Prinzip das chemische Gleichgewicht verschoben werden, indem Einfluss auf die Konzentration der Edukte genommen wird, beispielsweise indem der Volumenstrom verändert oder indem die Konzentration der Edukte verändert wird.
  • 4 zeigt die Reaktionskinetik für eine exotherme Reaktion bei einer vorbestimmten Temperatur in durchgezogenen Linien, während dieselbe ferner die Reaktionskinetik nach Erhöhung der Reaktionstemperatur um ca. 10K in gestrichelten Linien zeigt.
  • Die Reaktionsgeschwindigkeit kann somit sowohl durch Katalysatoren als auch durch die Modultemperatur, die beispielsweise durch ein Wärmebad von der Rückseite her eingestellt werden kann, beeinflusst werden.
  • Häufig laufen chemische Reaktionen in Reaktionsketten ab oder es entstehen Zwischenprodukte. Das erfindungsgemäße Fluidik-Modul bietet hier interessante Möglichkeiten, da durch den Volumenstrom der Reagenzien diese Zwischenprodukte lokalisierbar und damit handhabbar bzw. weiterverarbeitbar werden: Durch die ortsaufgelöste IR-Spektroskopie kann der Ort der größten Konzentration eines oder mehrerer möglicher Zwischenprodukte nachgewiesen werden. An diesem Ort können z.B. weitere Reagenzien zugeführt werden (durch einen oder mehrere weitere Zulaufkanäle), die dann bevorzugt mit diesem Zwischenprodukt reagieren können, z.B. das Zwischenprodukt dauerhaft binden können. Alternativ könnte dieser Ort gezielt beispielsweise unter Verwendung eines Temperierungs-Sekundärkreislaufs abgekühlt oder erwärmt werden, um das Zwischenprodukt in einen langlebiger Zustand zu bringen, d.h. „einzufrieren" oder durch eine chemische Reaktion in ein anderes Reaktionsgleichgewicht zu schieben. Dadurch gewinnt ein Chemiker einen völlig neuen Freiheitsgrad, es werden neue chemische Reaktionsabfolgen möglich.
  • Der Ort, an dem die Handhabung bzw. Weiterverarbeitung des Zwischenprodukts stattfindet, kann vor der Herstellung eines Fluidik-Moduls, das eine Einrichtung für eine solche Handhabung aufweist, ermittelt werden, indem eine IR-Analyse der Reaktionskinetik eine Moduls, bei dem diese Handhabungskomponente nicht vorgesehen ist, durchgeführt wird. Anders ausgedrückt wird die Verweilstrecke IR-mäßig gescannt, um den Ort der größten Konzentration eines oder mehrerer möglicher Zwischenprodukte nachzuweisen. An diesem Ort bzw. diesen Orten wird bei der späteren Herstellung des Fluidik-Moduls die Einrichtung zur Handhabung des Zwischenprodukts platziert.
  • Ferner kann das erfindungsgemäße Fluidik-Modul so betrieben werden, dass der Ort eines oder mehrerer Zwischenprodukte, die in einen definierten Zustand überführt werden sollen, mit dem Ort bzw. den Orten zusammenfällt, an dem oder denen entsprechende Einrichtungen angeordnet sind. Zu diesem Zweck können entsprechende Parameter, die den Ort des Auftretens der Zwischenprodukte beeinflussen, eingestellt werden, beispielsweise der Durchsatz der Reagenzien oder die Temperatur der Reagenzien.
  • 5a zeigt eine Querschnittansicht eines erfindungsgemäßen Fluidik-Moduls, bei dem im Unterschied zu dem in 2 gezeigten Beispiel ein Infrarotspektrometer 100 mit Infrarotsender 90 und Infrarotempfänger 92 derart angeordnet ist, dass die Infrarotstrahlen durch die Verweilstrecke 22'' fallen. Ferner ist die Verweilstrecke 22'' derart in dem oberen Chip 52 gebildet, dass über derselben bzw. über Bereichen derselben ein Membranbereich 102 erzeugt ist, der eine Temperaturerfassung oder eine Druckerfassung ermöglicht, wie nachfolgend bezugnehmend auf die 5b und 5c erläutert wird. Ferner sind gemäß 5a die Hilfsmarkierungen 58 angeordnet, um exakt die Position der Verweilstrecke 22'' anzuzeigen.
  • Die entsprechenden Ausnehmungen in dem oberen Wafer 52, wie sie in 5a zu sehen sind, sind derart gebildet, dass sowohl sämtliche Ausnehmungen in der Oberseite desselben mit einem Ätzschritt bzw. mit einer Ätzmaske erzeugt werden können als auch sämtliche Ausnehmung in der Unterseite desselben mit nur einem Ätzschritt bzw. mit nur einer Ätzmaske erzeugt werden können.
  • Der Aufbau des in 5b gezeigten Fluidik-Moduls entspricht dem von 5a, wobei auf dem Membranbereich 102 ein Temperatursensor 110 vorgesehen ist, um die Temperatur des an dieser Stelle in der Verweilstrecke 22'' befindlichen Fluids zu erfassen.
  • Gemäß 5c ist der Membranbereich 102 als bewegliche Membran eines Drucksensors verwendet, der schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen 112 bezeichnet ist. Somit kann der auf ein in der Verweilstrecke 22'' befindliches Fluid wirkende Druck, der eine Auslenkung des Membranbereichs 102 zur Folge hat, erfasst werden.
  • Es ist klar, dass Sensoreinrichtungen wie sie beispielsweise bezugnehmend auf die 5b und 5c beschrieben wurden, an mehreren geeigneten Stellen jeweiliger Fluidbereich vorgesehen sein können, wobei für jeden derartigen Sensor ein entsprechender Membranbereich gebildet sein kann. Alternativ kann für mehrere Sensoren (beispielsweise einen Temperatursensor und einen Drucksensor) ein gemeinsamer Membranbereich vorgesehen sein. Temperatursensoren, wie sie in 5b gezeigt sind, können beispielsweise am Eingang und am Ausgang der Verweilstrecke 22'' vorgesehen sein.
  • Obwohl in der obigen Beschreibung explizit nur auf eine Reaktion zwischen zwei Reagenzien eingegangen wurde, ist für Fachleute klar, dass das erfindungsgemäße Fluidik-Modul auch für Reaktionen zwischen einer größeren Anzahl von Reagenzien ausgelegt sein kann. Ferner kann beispielsweise ein Sicherheitsventil in der Form eines aktiven Ventils oder passiven Ventils an den jeweiligen Fluideinlässen bzw. Fluidauslässen in dem Fluidik-Modul adaptiert sein.

Claims (26)

  1. Fluidik-Modul mit folgenden Merkmalen: einem Modulkörper (10) mit einer ersten Seite und einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, wobei der Modulkörper (10) aus einem für Infrarotstrahlung transparenten Material besteht; einem zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite in dem Modulkörper (10) angeordneten Fluidbereich (16, 18, 20, 22; 22'; 22'' ), wobei die erste Seite zumindest bereichsweise eine Infrarotstrahlung durchlässt und wobei die zweite Seite zumindest bereichsweise mit einer infrarotstrahlungsreflektierenden Schicht (80) versehen ist, so dass ein in dem Fluidbereich (20, 22; 22') befindliches Fluid unter Verwendung von Infrarotstrahlung (94), die durch die erste Seite durchgelassen und von der infrarotstrahlungsreflektierenden Schicht (80) reflektiert wird, analysierbar ist.
  2. Fluidik-Modul nach Anspruch 1, bei dem der Fluidbereich (16, 18, 20, 22; 22'; 22'') in dem Modulkörper strukturiert ist und zumindest einen Fluideinlass (12, 14; 70) und zumindest einen Fluidauslass (24; 34) und ein oder mehrere Fluidik-Elemente, die über Fluidkanäle mit dem Fluideinlass und/oder dem Fluidauslass verbunden sind, aufweist.
  3. Fluidik-Modul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die infrarotstrahlungsreflektierende Schicht (80) ganzflächig auf der zweiten Seite ausgebildet ist.
  4. Fluidik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in dem Modulkörper (10) ein von einem Temperie rungsfluid durchströmbarer Temperierungskanal (32) strukturiert ist, um die Temperatur des Modulkörpers (10) oder bestimmter Bereiche desselben zu steuern.
  5. Fluidik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das zumindest einen Temperatursensor (40, 42; 64, 66) zum Erfassen der Temperatur eines Bereichs des Modulkörpers (10) aufweist.
  6. Fluidik-Modul nach Anspruch 5, bei dem in dem Modulkörper (10) ein oder mehrere Ausnehmungen (60, 62) für die Platzierung von Temperatursensoren (64, 66) vorgesehen sind.
  7. Fluidik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das zumindest einen Drucksensor zum Erfassen eines Drucks, der auf ein Fluid in dem Fluidbereich oder einem Abschnitt des Fluidbereichs wirkt, aufweist.
  8. Fluidik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Modulkörper (10) zwei Fluideinlässe (12, 14; 70), die mit Einlässen eines Mikromischers (20) fluidmäßig verbunden sind, und einen Fluidauslass (24; 34) aufweist, der mit einem Auslass des Mikromischers fluidmäßig verbunden ist.
  9. Fluidik-Modul nach Anspruch 8, bei dem zwischen dem Auslass des Mikromischers (20) und dem Fluidauslass (24; 34) eine Verweilstrecke (22; 22') vorgesehen ist.
  10. Fluidik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem auf der ersten Seite des Modulkörpers Hilfsmarkierungen (58) vorgesehen sind, die eine feste Positionsbeziehung zu dem Fluidbereich (16, 18, 20, 22; 22'; 22'') oder zu einem oder mehreren der Fluidik-Elemente aufweisen, um eine richtige Positionierung einer Infrarotsensorik (90, 92) relativ zu dem Fluidik-Modul zu ermöglichen.
  11. Fluidik-Modul nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei dem der Modulkörper aus zwei Schichten (50, 52) gebildet ist, die an zwei Hauptoberflächen derselben miteinander verbunden sind, in denen der oder die Fluideinlässe (12, 24; 70), der oder die Fluidauslässe (24; 72) und das oder die Fluidik-Elemente (20; 22) und, wenn vorhanden, der Temperierungskanal (32) strukturiert sind.
  12. Fluidik-Modul nach Anspruch 11, bei dem der Modulkörper (10) aus Silizium besteht.
  13. Fluidik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die infrarotstrahlungsreflektierende Schicht (80) eine metallische Schicht ist.
  14. Fluidik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die infrarotstrahlungsreflektierende Schicht (80) eine Goldschicht ist.
  15. Fluidik-Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Handhabung von bei einer chemischen Reaktion von Reagenzien auftretenden Zwischenprodukten, wobei das Fluidik-Modul eine Einrichtung aufweist, um das Zwischenprodukt in einen definierten Zustand zu bringen.
  16. Fluidik-Modul nach Anspruch 15, bei dem die Einrichtung, um das Zwischenprodukt in einen definierten Zustand zu bringen, einen Zuleitungskanal zum Zuführen zumindest eines weiteren Reagens zu dem Zwischenprodukt oder eine Temperierungseinrichtung, um das Zwischenprodukt auf eine vorbestimmte Temperatur zu bringen, aufweist.
  17. Verfahren zum Herstellen eines Fluidik-Moduls, mit folgenden Schritten: Strukturieren einer ersten und einer zweiten Schicht (50, 52), derart, dass nach einem Verbinden der ersten und der zweiten Schicht an jeweiligen Hauptoberflächen derselben ein Modulkörper (10) gebildet ist, in dem ein Fluidbereich (20; 22) strukturiert ist, wobei die erste und die zweite Schicht (50, 52) aus einem für eine Inrarotstrahlung transparenten Material bestehen; Verbinden der ersten und der zweiten Schicht (50, 52) an den jeweiligen Hauptoberflächen derselben; und Erzeugen einer infrarotstrahlungsreflektierenden Schicht (80) zumindest abschnittsweise auf einer der nicht-verbundenen Hauptoberflächen der ersten oder zweiten Schicht (50, 52) vor oder nach dem Schritt des Verbindens.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Schritt des Strukturierens einen oder mehrere der folgenden Schritte aufweist: Strukturieren zumindest eines Fluideinlasses (12, 14; 70) und zumindest eines Fluidauslasses (24; 34) und eines oder mehrerer mit zumindest dem Fluideinlass oder dem Fluidauslass über Fluidkanäle verbundener Fluidik-Elemente (20; 22); Strukturieren einer oder mehrerer Ausnehmungen (60, 62) zum Platzieren eines oder mehrerer Temperatursensoren (64, 66); Strukturieren eines Temperierungskanals (32); Strukturieren von Hilfsmarkierungen (58), die eine feste Positionsbeziehung zu dem Fluidbereich oder zu einem oder mehreren der Fluidik-Elemente aufweisen; und Strukturieren zumindest einer an einen Abschnitt des Fluidbereichs angrenzenden Membranstruktur als Teil eines Drucksensors.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die erste und die zweite Schicht (50, 52) Silizium-Wafer sind.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem die infrarotstrahlungsreflektierende Schicht (80) ganzflächig auf der zweiten Seite erzeugt wird.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem die infrarotstrahlungsreflektierende Schicht (80) eine metallische Schicht ist
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem die infrarotstrahlungsreflektierende Schicht (80) eine Goldschicht ist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, bei dem beim Schritt des Strukturierens Strukturen erzeugt werden, die es ermöglichen, ein bei einer chemischen Reaktion von Reagenzien auftretendes Zwischenprodukt in einen definierten Zustand zu bringen.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, das ferner einen Schritt des Bestimmens eines Orts, an dem das Zwischenprodukt auftritt, unter Verwendung eines baugleichen Fluidik-Moduls, das eine Einrichtung, die es ermöglicht, das Zwischenprodukt in einen definierten Zustand zu bringen, nicht aufweist, aufweist.
  25. Verfahren zum Betreiben eines Fluidik-Moduls nach Anspruch 16, bei dem der Ort des Auftretens eines Zwischenprodukts gesteuert wird, um mit dem Ort der Einrichtung, um das Zwischenprodukt in einen definierten Zustand zu bringen, übereinzustimmen.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem der Durchsatz der Reagenzien oder die Temperatur der Reagenzien gesteuert wird, um den Ort des Auftretens des Zwischenprodukts zu steuern.
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