DE60016738T2

DE60016738T2 - Vorrichtung zur erzeugung, zum bewegen und zur verteilung kleiner, kontrollierter flüssigkeitsmengen

Info

Publication number: DE60016738T2
Application number: DE60016738T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Le Pesant; Jean-Claude Millet
Original assignee: Osmooze SA
Current assignee: Osmooze SA
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: EP1181450A1; FR2794039A1; AU5226300A; US6790011B1; DE60016738D1; EP1181450B1; ES2234614T3; FR2794039B1; WO2000073655A1; ATE285036T1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung und Verteilung kleiner kontrollierter Flüssigkeitsmengen, die zur Vereinfachung im untenstehenden Text mit dem allgemeinen Ausdruck „Tropfen" bezeichnet sind, die es insbesondere ermöglicht, Tropfen mit einer genauen Kontrolle ihrer Größe und ihrer Anzahl zu erzeugen, beispielsweise um Flüssigkeiten in der Atmosphäre oder auf einer Fläche zu verteilen.
Es gibt zahlreiche Tätigkeitsbereiche, in denen es erforderlich ist, über kontrollierte Flüssigkeitsmengen zu verfügen, um sie in der Atmosphäre, die die Personen umgibt, oder in ihrer unmittelbaren Umgebung oder auf ihrer Haut oder im Inneren ihres Körpers anzuwenden. Diese Flüssigkeiten enthalten Aktivprinzipien, was die Notwendigkeit, ihre Verteilung zu kontrollieren, rechtfertigt. Diese Aktivprinzipien können mit Düften, Medikamenten, Heilpflanzen, chemischen, biologischen Faktoren, usw. in Verbindung stehen.
Es besteht auch der Bedarf, ein flüssiges Produkt in Tropfenform auf den Gebieten zu verwenden, die mit der Medizin und dem Wohlbefinden zusammenhängen. So werden im Rahmen gewisser Behandlungen Aktivprinzipien durch Verdampfen in der Atmosphäre oder auf einem Teil des Körpers eines Patienten verteilt, damit er die Wirkung auf entsprechende Weise spüren kann. Ebenso kann es vorteilhaft sein, kontrollierte Tropfen in einen Bereich einzubringen, in dem die Aktivprinzipien, mit denen sie angereichert sind, nach Mischen oder Auflösung ihre Wirkung entfalten.
Ebenso werden durch Verdunsten oder Verdampfen Produkte verteilt, die eine wohltuende oder angenehme Wirkung haben, wobei diese Produkte beispielsweise für ihre Duftwirkung (ätherische Öle, Parfums, Deodorants, usw.) oder ihre heilende Wirkung (Insektenschutzmittel, Desinfektions-mittel, Neutralisatoren, usw.) anerkannt sind.
Weitere von der Erfindung betroffene Anwendungsgebiete umfassen unter anderem die Studie von Flüssigkeiten in Tropfenform, das Aufbringen von Flüssigkeiten in Tröpfchenform, die Aktivierung von Flüssigkeiten, usw. in verschiedenen industriellen, wissenschaftlichen, medizinischen Kontexten oder im täglichen Leben.
STAND DER TECHNIK
Es gibt verschiedene Techniken zur Erzeugung und Verteilung von Tropfen oder Tröpfchen. Die meisten beruhen auf dem Prinzip der Wechselwirkung eines Gasflusses mit einer Flüssigkeit, aus der Tropfen extrahiert werden sollen. Dieses Prinzip wird insbesondere für die Verdampfung von herkömmlichen Parfums, die Sprayflaschen und die Farbenzerstäuber verwendet.
Obwohl einfach im Einsatz, ermöglichen es diese Techniken nicht, gut kontrollierte Tropfen oder eine genau kontrollierte Tropfenmenge zu erzeugen. Überdies sind die nach dem Prinzip der Wechselwirkung Gas/Flüssigkeit funktionierenden Geräte kaum für eine Verkleinerung geeignet, insbesondere auf Grund ihrer Versorgung mit Treibgas.
Das Dokument Ahn, S.-H. et al.: „Fabrication and experiment of planar micro ion drag pump" Sensors and Actuators A, CH, Elsevier, Band 70, Nr. 1-2, Seiten 1–5, Lausanne (1998-10-01) beschreibt:

– eine Vorrichtung zur Verteilung kleiner kontrollierter Mengen von mindestens einer Flüssigkeit,
– mindestens eine Bewegungsbahn für die Flüssigkeit, die durch eine Reihe von einander angenäherten Flächenpaaren definiert ist und das Halten und Bewegen der Flüssigkeit von einem Flächenpaar zum anderen ermöglicht,
– und Mittel zum Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen den einander angenäherten Flächenpaaren, um die Flüssigkeit von einem Flächenpaar zum anderen zu bewegen.

Überdies gibt es Techniken zum Auswerfen von Tröpfchen auf Basis von elektromechanischen (wie beispielsweise dem piezoelektrischen Effekt) oder thermischen Phänomenen (wie der Verdampfung durch Heizwiderstände, die insbesondere für die Tintenstrahldrucker verwendet werden). Allerdings sind die auf diesen Techniken beruhenden Geräte relativ komplex aus mechanischer Sicht, schon allein deshalb, weil sie in vielen Fällen bei Bewegung heikle Teile verwenden. Ferner ist die Qualität der für die Tropfen erzielten Kontrolle oft durch eine statistische Größenverteilung gegeben.
DARLEGUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit verringerten Abmessungen, die zu geringen Kosten hergestellt werden kann und es ermöglicht, Flüssigkeitstropfen auf gut kontrollierte Weise zu erzeugen.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Verteilung kleiner kontrollierter Mengen oder Tropfen von mindestens einer Flüssigkeit, umfassend:

– mindestens eine Bewegungsbahn für die Flüssigkeit, die durch eine Reihe von einander angenäherten Flächenpaaren definiert ist und das Halten und Bewegen der Flüssigkeit von einem Flächenpaar zum anderen ermöglicht,
– und Mittel zum Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen den Flächenpaaren, um die Flüssigkeit von einem Flächenpaar zum anderen zu bewegen.

Gemäß der Erfindung:

– wirkt die Reihe von nebeneinander liegenden Flächenpaaren, die mindestens eine Bewegungsbahn begrenzt, zusammen, um die Speicherung der Flüssigkeit, die Bildung von Flüssigkeitstropfen und die Bewegung der Flüssigkeitstropfen bis zu einem Ausgang der Bahn an einem Ort der Nutzung der Tropfen sicher zu stellen,
– legen die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Feldes eine bestimmte Folge eines elektrischen Feldes zwischen den angenäherten Flächenpaaren an, um aus dem Flüssigkeitsspeicher die Bildung und die Bewegung der Flüssigkeitstropfen bis zum Austritt der Tropfen aus der Bahn sicher zu stellen.

Nach verschiedenen optionalen Ausführungsarten ermöglicht die vorliegende Erfindung den Einsatz eines oder mehrerer der folgenden Merkmale nach den verschiedenen technisch möglichen Kombinationen:

– die Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die ein Hauptaktivprinzip umfaßt, das insbesondere für Anwendungen in der Dufterzeugung, in der Kosmetik, medizinischen Behandlung, im Sanitärwesen, in der Chemie oder medizinischen Analyse bestimmt ist;
– die Flüssigkeit enthält mindestens ein ätherisches Öl oder ein Pheromon;
– die Vorrichtung ist derart angeordnet, daß sie kleine kontrollierte Mengen zu einem Nutzungsort befördert, der mit der Umgebung der Vorrichtung in Verbindung steht;
– mindestens ein angenähertes Flächenpaar verwirklicht mindestens einen Behälter, eine Trennbuchse und eine Buchse zur Bildung einer kleinen Flüssigkeitsmenge, die zusammenwirken, um ein Extraktionsmittel für diese kleine Menge zu bilden;
– der Behälter umfaßt eine Einschließungsmenge durch Kapillarwirkung und Oberflächenspannung zwischen zwei angenäherten Flächen, wobei mindestens ein Sektor der Peripherie einer Flüssigkeitshaltezone ein Mittel, das ein Extraktionsmittel bildet, darstellt und mindestens eine Fläche der Haltezone mit einem Mittel zur Flüssigkeitseinspeisung verbunden ist;
– das Extraktionsmittel ist von einer Flüssigkeitshaltezone, die an den Behälter angrenzt, und von zwei nahen parallelen Flächen gebildet, um Kapillarwirkungen und eine Oberflächenspannung zwischen ihnen zu erzeugen, wobei die Breite dieser Zone in Bezug auf die Bewegungsachse der Flüssigkeit wesentlich geringer als ihre Länge und gleichzeitig wesentlich geringer als die Breite des Behälters, mit dem sie verbunden ist, einerseits und auch als die Breite der angenäherten Flächen der Bewegungsbahn der kontrollierten Flüssigkeitsmengen, mit der sie verbunden ist, andererseits ist;
– die Vorrichtung besteht aus mindestens zwei Bewegungsbahnen, die es ermöglichen, aus mindestens zwei Behältern kontrollierte Mengen 1, 2, 3,..., N von Flüssigkeiten zu extrahieren und sie zu mindestens einer weiteren Bahn innerhalb der Vorrichtung zu befördern, wobei die kontrollierten Mengen 1 bis N nicht unbedingt dasselbe Volumen aufweisen.

Der Nutzungsort stellt einen Ort der Verwendung der so weitergeleiteten Flüssigkeit dar und kann in diesem Zusammenhang alle Arten von Mitteln zur aktiven oder passiven Behandlung des Tropfens nutzen. Dieser Nutzungsort kann sich außerhalb oder innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung befinden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt sorgfältig das Vorhandensein von elektrischen Feldern, die zwischen der Flüssigkeitsquelle und dem Ausgang verteilt sind einerseits, um einen Tropfen zu erzeugen, und andererseits, um ihn durch dielektrische Wirkung zum Nutzungsort zu führen.
Die Erfindung betrifft alle vorgenannten Anwendungsgebiete, wie beispielsweise das Dosieren und Mischen von Flüssigkeiten, insbesondere in der Kosmetik, Biologie, Pharmazie, Medizin, Chemie oder Pflanzentherapie und anderen Industrien, die so genannte Chiplabors, im Englischen unter dem Begriff „labs on chips" bekannt, verwirklichen.
Als nicht einschränkendes Beispiel ermöglicht es die Erfindung, eine große Vielfalt von Flüssigkeiten zu verteilen, die Duftaktivprinzipien enthalten, wie beispielsweise ätherische Öle, die Pflanzenextrakte enthalten.
Wenn die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Feldes mindestens ein Paar von Elektroden umfassen, können die Elektroden eines Elektrodenpaars einander gegenüber liegen und derart polarisiert sein, daß sie zwischen sich ein elektrisches Feld erzeugen, und können durch ihre Trennung einen Einschließungsraum der Flüssigkeit in Form eines mehr oder weniger abgeflachten Tropfens aufweisen. In diesem Fall stellt ein Elektrodenpaar einen Kondensator mit der Flüssigkeit als Dielektrikum, falls vorhanden, dar.
Bei erfindungsgemäßen Ausführungen wird das Volumen (und zu einem gewissen Grad die Form des Tropfens) durch die Geometrie der mit der Flüssigkeit in Kontakt befindlichen Elektroden bestimmt. So ist es möglich, einheitliche Tropfen zu erhalten, deren Volumen genau durch das Volumen bestimmt wird, das von dem Spalt zwischen den Elektroden und dem Umfang der einander gegenüber liegenden Elektroden mit symmetrischen Formen gebildet ist.
Vorzugsweise werden mehrere Elektroden oder vorgenannte Elektrodenpaare verwendet, die derart angeordnet sind, daß sie eine Bewegungsbahn für den Tropfen bilden, wobei die Elektroden oder Elektrodenpaare polarisationsgesteuert sind, um mindestens einen Tropfen schrittweise zum Ausgang zu bewegen.
Um die Position und die Ausdehnung der Tropfen zu kontrollieren, können getrennt oder gemeinsam einerseits lokale Oberflächenbehandlungen eingesetzt werden, um Grenzflächenspannungseffekte bei Benetzbarkeit und Nichtbenetzbarkeit der Flächen zu erzielen, und andererseits unterschiedliche abgestufte Dicken zwischen den mit Elektroden versehenen Buchsen und den restlichen Oberflächen der Substrate (überhöhte Strukturen, „Plateaus" genannt) eingesetzt werden.
Ein Beispiel für eine nicht benetzende Behandlung, die erfindungsgemäß eingesetzt werden kann, ist die hydrophobe Fluorsilanbehandlung des Typs C16-H19-F17-03 Si.
Das Volumen des extrahierten Tropfens ist im Wesentlichen durch die Elektrodenpaare dieser Bahn bedingt, die als Vorrichtung zum Extrahieren der Tropfen aus der Flüssigkeitsquelle wirken, wobei diese Elektroden anders als die anderen Elektroden in Abhängigkeit von der Tropfengröße dimensioniert sein können.
Insbesondere kann die Extraktionsvorrichtung von Elektrodenpaaren zur Speicherung und/oder Bewegung verwirklicht sein, wobei jedes Paar eine erste und eine zweite Elektrode umfaßt, wobei die erste Elektrode auf einem ersten Substrat und die zweite Elektrode auf einem zweiten Substrat verwirklicht ist.
Die Quelle kann Flüssigkeitsreservemittel umfassen, die eine Elektrode oder ein oder mehrere Elektrodenpaare zur Speicherung umfassen, die es ermöglichen, ein elektrisches Feld an diese Flüssigkeitsreserve anzulegen.
Die mit Elektroden versehenen Reservemittel können auch mit einem Behälter mit größerem Volumen verbunden sein, der diese letztgenannten speist, wodurch es beispielsweise möglich ist, für die mit Elektroden versehenen Reservemittel eine Mindestkapazität vorzusehen, die gerade ausreicht, um eine Flüssigkeitsmenge zur Verfügung zu halten. Dies hat den Vorteil, daß die Bewegungsbahn der Tropfen auf das Minimum begrenzt wird, deren Herstellung bei einem gegebenen Volumen komplexer und kostspieliger als jene des Behälters mit größerem Volumen ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nämlich vorzugsweise mit Mitteln einer kollektiven Produktion in der Mikroelektronik hergestellt, wobei die Selbstkosten solcher Vorrichtungen direkt proportional zur Fläche sind.
Vorzugsweise hat dieser Behälter vorteilhafterweise die Form einer Patrone oder dergleichen, die abnehmbar oder befüllbar ist.
Der Ausgang der Tropfen kann eine Öffnung umfassen, die derart ausgeführt ist, daß es den Tropfen möglich ist, nach außen zu fließen, und daß sie im Bereich der Öffnung verdampfen können oder daß sie einer thermischen, mechanischen, elektrischen, usw. Behandlung, die zu ihrer Verteilung führt, unterzogen werden können.
Die Ausgangsöffnung kann vorzugsweise eine Elektroosmose-Elektrode umfassen. Es ist anzumerken, daß in diesem Zusammenhang eine Elektrode oder ein Elektrodenpaar im Bereich des Ausgangs auch Bewegungselektrode genannt wird, da sie als letztes Glied an der Weiterleitung beteiligt ist.
Es ist anzumerken, daß bei gewissen Anwendungen der Ausgang der Bewegungsbahn mit einer Kammer oder einem Raum in Verbindung stehen kann, der im Inneren der Vorrichtung vorgesehen ist und einen Nutzungsort der Tropfen darstellt.
Die Bewegungsbahn kann mit einer oder mehreren Flüssigkeitsquellen verbunden sein. Wenn mehrere Flüssigkeitsquellen mit einer selben Bewegungsbahn verbunden sind, ist mindestens eine der Bewegungselektroden oder -elektrodenpaare stromaufwärts mit einer Vielzahl von Elektroden verbunden, die jeweils einen von einer anderen Quelle stammenden Tropfen weiterleiten können.
Diese Ausführung ermöglicht es, einen Tropfen aus Flüssigkeiten zu erzeugen, die von verschiedenen Quellen stammen. Diese Ausführungsart der Erfindung ermöglicht es somit, Mischungen von mehreren unterschiedlichen Flüssigkeiten auf einem einzigen Tropfen oder auf mehreren Tropfen herzustellen.
Für jede Flüssigkeitsquelle können die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Feldes, die die elementaren Tropfen aus einer jeweiligen Reserve einer Flüssigkeit bilden, um Tropfen von Flüssigkeitsmischungen zu erzeugen, unabhängig voneinander kontrolliert werden. Auf diese Weise ist es möglich, bei der Herstellung eines Tropfes eine Mischung von mehreren verschiedenen Flüssigkeiten mit je einer spezifischen Dosierung zu erzeugen.
Die Vorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung, die vorzugsweise eine im Wesentlichen flache Struktur aufweist, kann in eine dünne Einheit integriert werden. Der Tropfenaustritt kann auf einer Fläche der Einheit oder an einem ihrer Ränder vorgesehen sein. In diesem letztgenannten Fall ist es möglich, im Bereich der Vorrichtung eine Austrittsöffnung vorzusehen, die ebenfalls auf dem Seitenabschnitt dieser letztgenannten vorgesehen ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsart hervor, die nur als nicht einschränkendes Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht eines der übereinander liegenden Substrate ist, die eine Vorrichtung zum Bewegen und Verteilen von Tropfen nach einer ersten Ausführungsart der Erfindung darstellen.
2 ein vereinfachtes Schema der in 1 dargestellten Elemente in Draufsicht ist.
3 eine Detailansicht ist, die eine übereinander gelagerte Struktur eines Elektrodenpaars der Vorrichtung nach der ersten Ausführungsart zeigt.
4a eine Längsschnittansicht der verbundenen Vorrichtung der ersten Ausführungsart entlang der Achse IV-IV' der 1 ist.
4b eine Längsschnittansicht der verbundenen Vorrichtung nach einer Variante der ersten Ausführungsart entlang der Achse IV-IV' der 1 ist.
5 eine Draufsicht eines der Substrate der Verteilungsvorrichtung nach einer Variante der ersten Ausführungsart ist.
6 eine Längsschnittansicht der Variante der 5 von der verbundenen Vorrichtung entlang der Achse VI-VI' dieser Figur ist.
7a schematisch eine Verteilungsvorrichtung darstellt, die es ermöglicht, Mischungen von Flüssigkeiten nach einer zweiten Ausführungsart der Erfindung zu erzeugen.
7b schematisch und teilweise eine Verteilungsvorrichtung darstellt, die es ermöglicht, Mischungen von Flüssigkeiten nach einer dritten Ausführungsart der Erfindung zu erzeugen.
8 schematisch eine Vorrichtung darstellt, die es ermöglicht, Tropfenmischungen herzustellen, und die mehrere Ausgänge umfaßt.
9 eine schematische Darstellung einer Einheit zur Verteilung von Flüssigkeitstropfen ist, die eine erfindungsgemäße Verteilungsvorrichtung umfaßt.
Die 10a bis 10e schematisch das Verfahren zum Bewegen einer Flüssigkeitsmenge entlang einer Bewegungsbahn gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
11a eine Längsschnittansicht eines Teils der verbundenen Vorrichtung entlang der Achse IV-IV' aus 1 ist, die das Profil eines Elektrodenpaars nach einer ersten Variante der Erfindung zeigt.
11b eine Längsschnittansicht eines Teils der verbundenen Vorrichtung entlang der Achse IV-IV' aus 1 ist, die das Profil eines Elektrodenpaars nach einer zweiten Variante der Erfindung zeigt.
BESTE VERWIRKLICHUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäßen Ausführungsarten, die beschrieben sind, setzen technologische Entwicklungen ein, die von der Mikroelektronik abgeleitet sind und es ermöglichen, stark integrierte Hybridvorrichtungen zu entwerfen und herzustellen. Diese Vorrichtungen setzen in sehr kleinem Ausmaß physikalische Phänomene ein, die lokal durch eine autonome elektronische Programmierung sowohl im Hinblick auf die Funktion als auch auf die Energie gesteuert und kontrolliert werden können.
Die beschriebenen Beispiele richten sich insbesondere an die Erzeugung und Bewegung von Aktivprinzipien enthaltenden Flüssigkeitstropfen durch dielektrische Wirkung. Diese Anwendungsbeispiele sollen den Benutzern, die sie einsetzen, sehr kleine Mengen von aktiven Flüssigkeiten bereitstellen, die auf diese Weise auf Flächen aufgebracht oder in der Atmosphäre verdampft oder in einem flüssigen oder halbflüssigen Medium, beispielsweise dem menschlichen Körper, verdünnt werden können.
Die Erzeugung, Bewegung und Verwendung von Tropfen sind dank einer besonderen Architektur der Einheit der Vorrichtung und spezifischen Ausführungen der Untereinheiten, insbesondere der besonderen Geometrien sowie der Elektroden und Fluidverbindungen, möglich.
Die Basis der Vorrichtung besteht in Mitteln zur Trennung von Flüssigkeiten, die die Besonderheit aufweisen, daß sie aus einer Hauptelektrodenbuchse sehr kleine, gut kontrollierte Flüssigkeitsmengen extrahieren, um dann mit Hilfe von rein elektrischen Mitteln und ohne mechanische Teile in Bewegung ihre Beförderung zu einem Nutzungs- oder Verwendungsort zu ermöglichen, wo sie entweder direkt dem Benutzer zur Verfügung gestellt werden können oder mit weiteren Mengen von einer oder mehreren Flüssigkeiten, die andere Aktivprinzipien enthalten, gemischt und dann dem Benutzer insbesondere durch eine Austrittsöffnung aus der Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden können.
1 zeigt eines der Substrate 2a (erstes Substrat) in Ansicht nach unten auf die Fläche, die dem anderen Substrat 2b gegenüber liegt. Die Elemente, die im Zusammenhang mit diesem Substrat 2a beschrieben sind, sind auf analoge allerdings nicht unbedingt identische Weise für das andere Substrat anzuwenden.
Das Substrat 2a umfaßt Buchsen, die mit aneinander grenzenden Elektroden 4a, 6a, 8a, 10a, 12a, 14a versehen sind, die in derselben Ebene angeordnet sind. Jede Elektrode bildet (außer bei den Ausführungen, die eine gemeinsame Potential- oder Masseebene umfassen) ein Element eines Elektrodenpaars mit einer entsprechenden Elektrode 4b, 6b, 8b, 10b, 12b, 14b des zweiten Substrats 2b (3 und 5). Die Trennung zwischen zwei Elektroden eines selben Elektrodenpaares beträgt 5 bis 35 Mikrometer (senkrecht zu ihren Ebenen gemessen), wobei eine typische Trennung ungefähr 15 Mikrometer beträgt. Auf diese Weise stellt jedes Elektrodenpaar 4a–4b,..., 14a–14b Elektroden (Beschläge) einer Folge von Kondensatoren dar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart sind die Elektroden flach und parallel, aber bei komplexeren Ausführungsarten können sie eine gekrümmte Oberfläche mit mehreren Ebenen beispielsweise zylindrischer Art aufweisen und/oder einen sehr kleinen Winkel zwischen sich bilden, um die Effekte der Kapillarität zu nutzen.
Wie später erklärt ist, ist das Dielektrikum zwischen den Elektrodenpaaren zu einem gegebenen Zeitpunkt entweder von der Umgebung (im vorliegenden Fall der Luft) oder von der in Tropfenform zu extrahierenden oder zu bewegenden Flüssigkeit gebildet. Natürlich ist der dielektrische Charakter der Flüssigkeit derart, daß das Vorhandensein der Flüssigkeit zwischen zwei Elektroden nicht zu einem Kurzschluß zwischen diesen beiden Elektroden führt. Im Falle einer elektrisch leitenden Flüssigkeit kann eine elektrische Isolierung der Elektroden vorgesehen sein.
Die Elementarabmessungen der verschiedenen Elektrodenpaare 4a–4b,..., 14a–14b sind aus den später angeführten Gründen nicht immer alle dieselben. Dennoch weisen die Elektroden als Größenordnung Seiten von einigen Mikrometern bis zu einigen Hunderten Mikrometern und sogar einigen Millimetern auf, wobei typische Abmessungen 25 bis 500 Mikrometer sind. Dieses Beispiel ist keineswegs einschränkend, wobei die Anzahl von Elektrodenpaaren und ihre Elementarabmessungen in Abhängigkeit von den Anwendungen und Verwendungsbedingungen gewählt werden.
Die Gesamtheit dieser Elektrodenpaare 4a–4b,..., 14a–14b definiert eine Bewegungsbahn C zwischen einer Flüssigkeitsquelle 16 und einem Ausgang für Flüssigkeitstropfen 18 zu einem Verwendungs- oder Nutzungsort, der sich innerhalb der Vorrichtung selbst oder in der Umgebung der Vorrichtung befindet. Diese Bewegungsbahn ist somit von Buchsen gebildet, deren Funktion später unter Bezugnahme auf 10 beschrieben ist.
In dem Beispiel der 1 fallen die Flüssigkeitsquelle 16 und der Ausgang der Flüssigkeitstropfen 18 mit dem ersten und dem letzten Elektrodenpaar der Bewegungsbahn 4a–4b bzw. 14a–14b zusammen.
Die Trennung zwischen den gegenüber liegenden Rändern von zwei aneinander grenzenden Elektrodenpaaren beträgt ungefähr einige Mikrometer bis zu einigen Dutzenden Mikrometern, wobei die typischen Werte zwischen 5 und 20 Mikrometer liegen. Das Flüssigkeitsfassungsvermögen eines Elektrodenpaars in Tropfenform wird im Wesentlichen durch das Produkt seiner Oberfläche und der Trennung der beiden Elektroden bestimmt. Es ist zu bemerken, daß, falls keine Tropfenmischung vorhanden ist, die Größe des am Ausgang gelieferten Tropfens durch das Extraktionsverfahren folgendermaßen bedingt ist: ein Elektrodenpaar 8a–8b in 1 wirkt mit dem die Extraktionsvorrichtung bildenden Elektrodenpaar 6a–6b, das an den Behälter 4a–4b angrenzt, zusammen, um den Tropfen zu bilden. Bei diesem Tropfenextraktionsverfahren wird die gesamte oder ein Teil der in dem Paar 6a–6b enthaltenen Flüssigkeit in das Paar 8a–8b nach Unterdrückung des Potentials bei 6a–6b weitergeleitet.
Die Extraktionselektroden dieses Paars 6a–6b, die Drosselungselektroden genannt werden, sind nun anders als die anderen ausgeführt, mit einer Breite L1, gemessen in Bezug auf die Bewegungsachse (2 und 5), die geringer als ihre Länge und als die Breite L2 der anderen Elektrodenpaare stromabwärts und stromaufwärts ist. Das Elektrodenpaar 6a–6b stellt somit eine Drosselungsbuchse in der Bewegungsbahn dar, die die Funktion hat, zur Bildung der an der Quelle entnommenen Tropfen beizutragen.
Überdies weist das Elektrodenpaar 4a–4b, das in der Folge Speicherelektroden genannt wird und mit der Quelle 16 verbunden ist, eine größere Oberfläche als jene aller anderen Elektrodenpaare auf, um zwischen diesen Elektroden über ein ausreichendes Fassungsvermögen zu verfügen, um entweder als Behälter für die Vorrichtung oder als Pufferreserve gegenüber einem Hauptflüssigkeitsbehälter mit einem größeren Fassungsvermögen zu dienen.
Im Falle einer völlig von den Speicherelektroden kontrollierten Flüssigkeitsreserve kann das Fassungsvermögen dieser Speicherelektroden 4a–4b nun besonders groß sein und eventuell in mehrere Paare 4a1–4ba, 4a2–4b2, usw. getrennt sein, um eine progressive Entleerung dieser Reserve zu ermöglichen.
Wie 2 zeigt, ist jede Elektrode 4a,..., 14a unabhängig durch einen jeweiligen Anschluß 40a, 60a, 80a, 100a, 120a, 140a mit einer Steuerelektronik 20 verbunden, die später beschrieben ist. In den Figuren wird ein Anschluß an eine besondere Elektrode an dieser identifiziert, indem er dasselbe Bezugszeichen unter Hinzufügung einer „0" trägt. Es ist verständlich, daß die Elektroden 4b, 6b, 8b, 10b, 12b und 14b des zweiten Substrats auch unabhängig an die Steuerelektronik 20 durch ihre jeweiligen eigenen Anschlüsse angeschlossen sind (außer bei den erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten, bei denen eine oder mehrere oder alle dieser Elektroden des zweiten Substrats 2b mit einem selben elektrischen Potential verbunden sind, beispielsweise um eine Masseebene zu bilden).
3 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Abschnitts der Vorrichtung der 1, die im Detail die Struktur eines Elektrodenpaars auf den beiden verbundenen Substraten 2a und 2b nach einer bevorzugten Ausführungsart zeigt, die Strukturen vom Plateautyp umfaßt. Obwohl diese Figur nur das Elektrodenpaar 10a und 10b zeigt, ist sie auf dieselbe Weise für alle anderen Elektrodenpaare 4a–4b,..., 14a–14b anwendbar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung ist jede Elektrode 10a, 10b (oder mindestens eine von ihnen) auf der flachen Spitze von zwei Plateaustrukturen 22a, 22b ausgeführt, die überhöht in Bezug auf die allgemeine Ebene der Substrate 2a, 2b ausgebildet sind. Es ist anzumerken, daß diese überhöhte Struktur nicht unbedingt unerläßlich ist, wenn Grenzflächenspannungsunterschiede (Benetzbarkeit) zwischen der Elektrode und dem sie umgebenden übrigen Substrat hergestellt werden können, aber sie erleichtert wesentlich die Kapillareinschließung der Flüssigkeit in Form eines Tropfens G, der zwischen den Elektroden gehalten wird (3).
Um hingegen den Durchgang eines Tropfes von einer Buchse zur anderen zu erleichtern, ist es vorteilhaft, wenn sich die Gesamtheit der Bewegungsbahn auf einer selben Plateauebene befindet.
4a ist eine Längsschnittansicht der Vorrichtung 1 entlang der Achse IV-IV' der 1, wenn die beiden Substrate 2a, 2b verbunden sind. Die beiden Substrate 2a, 2b sind auf ihrem Umfang durch eine Dichtung 24 vereint, die insbesondere die Gesamtheit der Elektroden umgibt. Um die Einleitung von Flüssigkeit von der Umgebung der Vorrichtung in den Raum zwischen dem der Quelle zugeordneten Speicherelektrodenpaar 4a und 4b zu ermöglichen, umfaßt das Substrat 2a im Bereich der Elektrode 4a (oder 4b) ein Befüllungsloch 26, das gleichzeitig durch dieses Substrat, die Plateaustruktur 22a (oder 22b) und die Elektrode 4a (oder 4b) hindurchgeht.
Falls der Flüssigkeitsbehälter nicht nur von einer oder mehreren Elektroden des Typs 4a kontrolliert wird, verlängert sich das Loch 26 nach außen durch eine Spitze 28, die derart ausgeführt ist, daß sie sich mit einem Flüssigkeitsbehälter verbindet, der beispielsweise ein ätherisches Öl, ein Parfum oder eine Flüssigkeit, die jedes andere Aktivprinzip enthält, umfaßt.
Um den Austritt von Flüssigkeit in Tropfenform aus dem Raum zwischen dem Elektrodenpaar 14a und 14b am Ende der Bewegungsbahn zu ermöglichen, umfaßt das Substrat 2b (oder 2a) ebenso im Bereich der Elektrode 14b (oder 14a) ein Loch 30, das gleichzeitig durch dieses Substrat, die Plateaustruktur 22b (oder 22a) und die Elektrode 14b (oder 14a) hindurchgeht.
Die Mündung des Loches 30 im Bereich der Außenfläche des Substrats 2b (oder 2a) bildet eine Verdampfungsöffnung. Sie kann auch derart ausgeführt sein, daß sie es den Tropfen ermöglicht, aus der Vorrichtung 1 durch thermische, mechanische, elektrische, piezoelektrische, usw. Mittel auszutreten und sich zu verteilen. Die Flüssigkeit in Tropfenform kann bis zu dieser Mündung durch Kapillarität in einer Leitung mit kleinem Querschnitt hochsteigen, die benetzt wird, um diese Kapillarität zu erleichtern.
Die 4b ist eine Profilansicht entlang der Achse IV-IV' der 1, die die Mündung 30 nach einer Ausführungsvariante der 4a darstellt. Nach dieser Variante weist die Austrittsöffnung 30 an ihrer Mündung (Außenseite) eine eine Kuppel 32 bildende Erweiterung auf. Die Oberfläche dieser Kuppel 32 ist benetzend – durch eine Behandlung, einen Überzug oder dergleichen – um die Ausbreitung der Flüssigkeit außen auf der kuppelförmigen Oberfläche 32 zu erleichtern.
In dem Beispiel ist eine Elektroosmose-Elektrode 31 in die Austrittsöffnung 30 integriert, um eine Regulierung der Verdampfungs- oder Ausfließrate der Tropfen zu ermöglichen. Diese Elektrode 31 ist mit der Steuerelektronik 20 verbunden, um eine Polarisationsspannung zu empfangen, die eventuell variabel sein kann, um eine einstellbare Verdampfungs- und Ausfließrate zu erhalten. Die Außenfläche des Substrats 2b (oder 2a) umfaßt eine Rille 32 um die Öffnung 30, die es ermöglicht, eine Kappe 34 zum Schutz der Öffnung zu halten. Diese Kappe 34 kann teilweise oder zur Gänze ablösbar sein.
5 ist eine Draufsicht eines der Substrate 2a nach einer ersten Variante der Vorrichtung 1. Diese Variante unterscheidet sich von der vorherigen Vorrichtung im Wesentlichen dadurch, daß das Elektrodenpaar 14a und 14b im Bereich des Ausgangs auf seinem Seitenabschnitt der äußeren Umgebung ausgesetzt ist. Bei dieser Ausführung ist die vorgenannte Verbindungsdichtung 24 im Bereich des Kontaktpunktes mit dem Abschnitt der Plateaustruktur 22a (oder 22b) unterbrochen, wo sich das Elektrodenpaar 14a–14b befindet. Auf diese Weise ist ein Flüssigkeitstropfen, der zwischen diesen Elektroden 14a–14b enthalten ist, teilweise der Atmosphäre ausgesetzt.
Die Verdampfungs- oder Ausfließrate hängt nun von der Größe dieser ausgesetzten Fläche ab. In dem Beispiel ist diese ausgesetzte Fläche durch Erweiterung der Bewegungsbahn der Tropfen im Bereich des den Ausgang definierenden Elektrodenpaares 14a und 14b relativ groß ausgeführt. Mit anderen Worten weist das Elektrodenpaar 14a–14b eine Breite L3, gemessen in der Ebene der Substrate und senkrecht zur Achse der Bewegungsbahn, auf, die größer als die Breite L2 der anderen Elektroden (12a–12b, 10a–10b) der Bewegungsbahn, die ihm vorangeht, ist (5).
6 ist eine Ansicht der Vorrichtung 1 im Längsschnitt entlang der Achse VI-VI' der 5 mit den beiden verbundenen Substraten, die es ermöglicht, die Exposition eines Tropfens G auf dem Seitenabschnitt besser zu sehen. Es ist insbesondere zu bemerken, daß die Austrittsöffnung 30 in diesem Fall auf dem Seitenabschnitt der Vorrichtung zur Erzeugung und Bewegung von Tropfen angeordnet ist. In diesem Beispiel ist keine Elektroosmose-Elektrode an der Austrittsöffnung 30 vorgesehen. Allerdings ist es möglich, eine solche Elektrode auch bei einer weiteren Ausführungsart dieser Variante anzuordnen.
Die Erfindung ermöglicht es, eine oder mehrere Vorrichtungen 1 zur Erzeugung von Tropfen in einer selben Einheit zu verwenden, um nach der Verbindung Tropfen von mehreren verschiedenen Flüssigkeiten zu verteilen. In diesem Fall ist es möglich, mehrere Flüssigkeitsquellen in einer selben Verteilungsvorrichtung 1 zusammenzufassen.
Als Beispiel sind die 7a und 7b vereinfachte Ansichten eines Teils der Vorrichtung der 1 und 2, die die Elektrodenbuchsen 4, 6, 8, 10, 12-1 (die jeweils den Elektrodenpaaren 4a–4b, 6a–6b, 8a–8b, 10a–10b, 12a–12b entsprechen) plus die Buchsen 12-2, 12-3 und 12-4 (wobei letztgenannte dem Elektrodenpaar 14a-14b entspricht) zeigen.
Der Aufbau der Vorrichtung nach dieser Figur ist analog zu jenem der 1 und 2 und der Varianten, mit der Ausnahme, daß die Bewegungsbahn (oder Förderbahn) der Tropfen von zwei oder drei Tropfenextraktionsvorrichtungen 6–8, 6'–8' und 6"–8" gespeist werden kann, die ihrerseits an zwei oder drei unterschiedliche Speicherelektrodenpaare 4, 4' und 4" angeschlossen sind, die jeweils eine spezifische Flüssigkeitsreserve darstellen oder mit einer Fluidverbindung zu einem spezifischen Flüssigkeitsbehälter mit größerem Volumen verbunden sind.
Die Weiterleitung der verschiedenen Flüssigkeiten erfolgt durch drei Drosselungselektrodenpaare 6, 6' und 6" und Elektroden 8, 8' und 8", die zusammenwirken, um die Erzeugung und das Volumen des von der jeweiligen Quelle Iosgelösten Tropfens zu bedingen.
Es sind die folgenden Funktionselemente einer solchen Mehrfachvorrichtung festzuhalten:

– jede Flüssigkeitsquelle umfaßt einen „Injektor", der von Elektrodenpaaren zur Drosselung 6, 6', 6" und zur Erzeugung von Tropfen 8, 8', 8" gebildet ist, die ihm eigen sind und es ermöglichen, kontrollierte Tropfen mit einer an diese Flüssigkeit je nach Anwendung angepaßten Größe zu erzeugen; jeder Injektor speist die Buchse der Förderbahn, mit der er in Verbindung steht (die Buchse 8); die Beförderung der Tropfen kann nun in Folge durchgeführt werden (nacheinander die Buchsen 8, 10, 12-1, 12-2, 12-3 und 12-4), wobei das Mischen an Punkten des Fördersystems erfolgen kann, die von der Anwendung abhängen (und somit nicht notwendigerweise im Bereich der Ankunft eines zusätzlichen Tropfens auf dieser Förderbahn); mit anderen Worten kann ein verzögertes Mischen gewählt werden (Fall der 7b, wo das Mischen von drei Flüssigkeiten an den Buchsen 8, 10 bzw. 12-2 in Aufeinanderfolge durchgeführt wird), beispielsweise bis mehrere Komponenten vereint sind;
– um zwei oder mehrere Tropfen zu mischen und zu befördern, werden größere Elektrodenflächen als für jeden der Ausgangstropfen verwendet, damit das Einschließungs- und Fördervolumen gleich oder etwas größer als die Summe der Volumina der Tropfen, die in die Mischung einfließen, ist; dies ermöglicht es auch, größere Tropfen durch Extraktion von einer selben Quelle zu erzeugen, wobei mindestens zweimal der entsprechende Injektor eingesetzt wird, bevor die Förderung stromabwärts zu diesem Injektor betätigt wird;
– für die Beförderung der Tropfen ist es vorteilhaft, Buchsen von länglicher Form, beispielsweise von deutlich rechteckiger Form, vorzugsweise mit einer nicht benetzenden Behandlung zu verwenden, um den Durchgang von Flüssigkeit von einer Buchse zur nächsten durch Entspannen des Umfangs der Flüssigkeit zu erleichtern, die nicht mehr dem elektrischen Feld in der Buchse, die entleert werden soll, ausgesetzt ist; die Grenzflächenspannung der Flüssigkeit auf einer nicht benetzenden Oberfläche neigt dazu, den Umfang des Flüssigkeitsvolumens zwischen den Elektroden minimal, d.h. möglichst kreisförmig, zu gestalten, wodurch mindestens ein Teil dieses Umfangs an den Rand der angrenzenden Elektrode angenähert wird, an den die Flüssigkeit durch dielektrische Wirkung weitergeleitet werden soll; dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Förderelektroden nur teilweise gefüllt sind (dies ist beispielsweise der Fall bei der Beförderung eines bzw. zweier Tropfen auf Bewegungsbahnen, die für zwei bzw. drei Tropfen vorgesehen sind).

Die Steuerelektronik 20 (9) kann nun derart programmiert werden, daß sie die Weiterleitung von Tropfen von einer besonderen Quelle 4, 4' oder 4" oder eine Kombination dieser Quellen durch Anlegen von Potentialunterschieden von dieser zu den betreffenden Drosselungselektrodenpaaren 6, 6', 6"auswählt.
Es ist somit möglich, mit einer großen Genauigkeit und ohne bewegliches mechanisches Teil dosierte Mischungen von Flüssigkeiten in Tropfenform innerhalb einer selben Vorrichtung vor ihrem Austritt in die Atmosphäre herzustellen und diese Tropfen der Mischung zum Ausgang 18 zu befördern, wobei ein heute so genanntes „lab on chip", wie oben definiert, verwirklicht wird.
In den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sichert die Bewegungsbahn der Tropfen die Weiterleitung der Tropfen durch einen Ausgang zu einem Nutzungs- oder Verwendungsort, der sich außerhalb der Vorrichtung 1 befindet. Natürlich kann die Bewegungsbahn der Tropfen durch einen Ausgang an einem Nutzungs- oder Verwendungsort münden, der sich innerhalb oder im Inneren der Vorrichtung selbst befindet, um einer internen Verwendung, wie beispielsweise einer Charakterisierung oder Analyse der Flüssigkeitstropfen durch ein geeignetes, mit der Vorrichtung 1 verbundenes System zugeführt zu werden.
In dem Beispiel der 7a und 7b haben die Drosselungselektroden 6, 6' und 6" und die Elektroden 8, 8' und 8" jeweils identische Form. Jedoch ist es möglich, für diese Elektroden unterschiedliche Formen und/oder Abmessungen vorzusehen, damit jede zu den Elektroden 10, 12, 14 der Bewegungsbahn eine spezifische Flüssigkeitsmenge weiterleitet. Es kann nun eine Mischung von verschiedenen Flüssigkeiten nach einer genauen Dosierung innerhalb der Vorrichtung 1 aus den verschiedenen Quellen erhalten werden, deren Anzahl leicht an die Bedürfnisse angepaßt werden kann. So können beispielsweise Medikamente, Sanitärpräparate, Duftstoffe oder dergleichen auf gut kontrollierte Weise hergestellt werden.
Es ist überdies möglich, in ein selbes Paar von Substraten 2a, 2b mehrere Flüssigkeitsbewegungsbahnen, wie beschrieben, zu integrieren, wobei jede mit einer oder mehreren Flüssigkeitsquellen verbunden ist und zu einem oder mehreren gemeinsamen Ausgängen und/oder individuellen Ausgängen zusammenlaufen kann.
Auf diese Weise können Tropfen eins zu eins entweder vor oder nach ihrem Austritt in die Atmosphäre gemischt werden.
Es können auch mindestens eine der Flüssigkeitsquellen und die entsprechende Bewegungsbahn als inneres Spülmittel für die anderen Bewegungsbahnen der Vorrichtung verwendet werden, wobei eine für ein solches Spülen geeignete Flüssigkeit in Umlauf gebracht wird. Es ist zu betonen, daß die Bewegungsrichtung der Tropfen, die als von den Behältern zu den Buchsen der Bewegungsbahnen über die Extraktionsvorrichtung gehend beschrieben wurde, auch umgekehrt werden kann. Auf diese Weise kann in einem Behälter eine gemischte oder nicht gemischte Flüssigkeit aufgenommen werden, die vorher aus demselben oder einem anderen Behälter extrahiert wurde. So kann eine Spülflüssigkeit mehrmals verwendet und eine reaktive Mischung durch Mischen an den Buchsen präpariert und in einem Behälter in Erwartung einer Nutzung untergebracht werden.
Mit rein hinweisendem Charakter stellt 8 schematisch eine Vorrichtung dar, die nach den oben in Bezug auf die 1 bis 7 beschriebenen Techniken hergestellt ist und mehrere Flüssigkeitsbewegungsbahnen umfaßt, die in ein selbes Paar von Substraten integriert sind.
In diesem schematischen Beispiel integrieren die Substrate drei Flüssigkeitsbewegungsbahnen C1, C2 und C3, die jeweils zu einem jeweiligen Ausgang 18-1, 18-2, 18-3 führen, der an einer Abfließ- oder Verdampfungsöffnung (nicht dargestellt) mündet.
Jede Bewegungsbahn C1, C2, C3 umfaßt eine oder mehrere Buchsen, die mit Elektroden zur Drosselung und zur Tropfenerzeugung versehen sind, die in der Figur mit den Ziffern 6 und 8 in ihrer Bezugszahl identifiziert sind, und Elektrodenbuchsen, die die Tropfen zu den Ausgängen 18-1, 18-2, 18-3 befördern, wobei diese Buchsen ursprünglich mit 200-1, 200-2, 200-3 für die jeweiligen Bahnen C1, C2 und C3 bezeichnet sind. Die Anzahl von Buchsen 200-1, 200-2, 200-3 in den Bahnen ist willkürlich und wird beispielsweise in Abhängigkeit von den Herstellungs- und Einsatzkriterien bestimmt.
Die erste Bahn C1 wird beispielsweise von drei Quellen 4-1, 4'-1 und 4"-1 in Form von Speicherelektroden gespeist, die von jeweiligen Behältern gespeist werden können, wie vorher erklärt. Jede dieser drei Quellen ist mit Elektrodenbuchsen zur Drosselung 6-1, 6'-1 und 6"-1 und zur Bildung der Tropfen 8-1, 8'-1 und 8"-1 verbunden, die die Extraktion der Tropfen zu der Bewegungsbahn C1 bedingen. Auf diese Weise wird eine Variante zum oben beschriebenen Mischbetrieb erhalten.
Die zweite Bahn C2 ermöglicht es, Tropfen aus zwei Quellen herzustellen, die von den Speicherelektroden 4"-1 und 4-2 gebildet sind. Die Speicherelektroden 4"-1 können den Bahnen C1 und C2 gemein und mit dieser Bahn C2 durch die Elektrodenbuchse zur Drosselung 6-2 und die Buchse zur Bildung der Tropfen 8'-2 verbunden sein. Die Bahn C2 ist überdies mit den Speicherelektroden 4-2 durch die Drosselungsbuchse 6-2 und die Tropfenbildungsbuchse 8-2 verbunden. Auf diese Weise kann auf dieser Bahn C2 im Bereich der ersten Buchse der Einheit 200-2 eine Mischung von Flüssigkeiten von zwei Quellen, die den Speicherelektroden 4"-1 und 4-2 zugeordnet sind, erzeugt werden oder können Tropfen nur aus einer dieser Quellen extrahiert werden.
Die Bahn C3 ist mit einer einzigen Flüssigkeitsquelle verbunden, die durch die Speicherelektroden 4-3 definiert ist, wobei diese eine Elektrodenbuchse zur Drosselung 6-3 und eine Buchse zur Tropfenbildung 8-3 speisen, die die dann zum Ausgang 18-3 durch die anderen Elektroden 200-3 dieser Bahn übertragenen Tropfen erzeugen. Mehrere getrennte Ausgänge für Flüssigkeiten, die von verschiedenen Behältern stammen, gemischt oder nicht, haben Interesse an einer zeitlich programmierten Verteilung von Flüssigkeiten, deren Aktivprinzipien auf sequentielle Weise wirken müssen. Dies ist beispielsweise der Fall bei einer medikamentösen Behandlung, die die Verbindung mehrerer Moleküle umfaßt, deren Verabreichung abgestuft ist.
9 stellt schematisch ein Beispiel für die Integration der Vorrichtung 1 in eine autonome Einheit zur Verteilung von Flüssigkeitstropfen dar. Die Einheit ist in einem dünnen, im Wesentlichen flachen Gehäuse 36 mit verringerten Abmessungen enthalten. Dieses Gehäuse 36 kann insbesondere wie eine Kreditkarte oder eine Chipkarte dimensioniert sein und mißt in diesem Fall ungefähr 85 Millimeter Länge, 55 Millimeter Breite und 0,2 bis 5 Millimeter Dicke oder mehr.
Die Vorrichtung zur Erzeugung und Bewegung von Tropfen 1 (nachstehend Verteiler genannt) kann vorzugsweise mit ihrer Steuerelektronik 20 in einer Ecke des Gehäuses 36 gruppiert sein. Natürlich setzt das Gehäuse 36 die Austrittsöffnung 30 und sein Verschlußsystem durch Kappe 32, 34 der Umgebung aus (wobei das Beispiel hier auf einer in den 1, 2, 4A und 4B dargestellten Vorrichtung basiert). Die restliche Vorrichtung 1, wie auch die Steuerelektronik 20 und die Verbindungen zum Anschluß an die Elektroden (40a, 40b,..., 140a, 140b) sind geschützt im Inneren des Gehäuses 36 angeordnet.
Die Steuerelektronik 20 ist in Form einer integrierten Schaltung ausgehend von einem programmierbaren logischen Netz verwirklicht, das als für die Anwendung spezifische integrierte Schaltung ausgeführt ist (bekannt unter der englischen Bezeichnung „ASIC", Application Specific Integrated Circuit).
Eine elektrische Versorgung 38, beispielsweise eine „Knopfbatterie" und eine Elektronik zur Spannungserhöhung 39, die in dem Gehäuse 36 angeordnet sind, sichern die Versorgung der Steuerelektronik 20 und damit jene des Verteilers 1. Es könnte auch vorzugsweise eine Flachbatterie auf Basis von Polymeren verwendet werden, die dieselbe Oberfläche wie die Vorrichtung aufweist. In dem Beispiel ist die zu verteilende Flüssigkeit in einem Behälter 42 enthalten, der auch im Inneren des Gehäuses 36 integriert ist. Dieser Behälter 42 ist mit der Verteilungsvorrichtung 1 durch eine innere Fluidleitung 44 verbunden, wobei diese die Spitze 28 und Anschlußmittel umfaßt.
Der Behälter 42 kann bei Ausführungsvarianten in Form einer befüllbaren oder wegwerfbaren Patrone in der Art einer Kugelschreiberpatrone vorhanden sein, die mit einer zu verteilenden Flüssigkeit gefüllt ist (ätherisches Öl, Deodorant, biologische oder medikamentöse Aktivprinzipien, usw....).
Als Variante kann der Behälter 42 außerhalb des Gehäuses 36 mit einem geeigneten Adapter gehalten werden, um seinen Halt und Anschluß an die Fluidleitung 44 sicher zu stellen.
Es ist anzumerken, daß der Behälter 42 bei manchen Ausführungsarten weggelassen werden kann, sobald eine entsprechende Flüssigkeitsreserve zwischen den mit der Quelle verbundenen Speicherelektroden 4a, 4b gehalten werden kann.
Eine Seite des Gehäuses 36 umfaßt Steuerungen, die vom Benutzer zugänglich sind, um durch die Steuerelektronik 20 verschiedene Funktionsparameter einzugeben: EIN/AUS, Tropfenmenge, Wahl der Flüssigkeit oder Mischung der von den verschiedenen Quellen zu verteilenden Flüssigkeiten (im Falle von mehreren Reserven oder anderen Flüssigkeitsquellen, siehe 7 und 8) usw. Eine Anzeige kann eventuell vorgesehen sein, um Hinweise zu diesen Parametern zu liefern.
Es ist somit verständlich, das die vorliegende Erfindung die Herstellung von elektronischen Verteilern mit sehr geringem Gewicht und kleinen Abmessungen ermöglicht, die unter anderem für Flüssigkeiten bestimmt sind, die Aktivprinzipien enthalten, insbesondere duftende Flüssigkeiten, wie beispielsweise die ätherischen Öle oder andere parfümierte Flüssigkeiten, Insektenschutzmittel oder biologische Behandlungen oder Pflanzenheilmittel oder andere Flüssigkeiten und insbesondere Anwendungen von Pheromonen.
Solche autonomen und programmierbaren Verteiler können somit einfach bei sich getragen oder an allen Plätzen aufgehängt werden.
Ferner kann die Verteilungsvorrichtung vorzugsweise in großer Serie zu geringen Kosten durch kollektive Herstellungstechniken erzeugt werden, die von jenen der Mikroelektronik abgeleitet sind, die Substrate aus Silizium und/oder Glas verwenden. Sie kann in eine kompakte Einheit mit geringem Platzbedarf integriert werden, die elektronische Steuermittel und Mittel zur Flüssigkeitsversorgung umfaßt, um ein Hybridsystem mit fluidtechnischen und elektronischen Funktionen zu bilden.
Unter Bezugnahme auf die 10a bis 10e wird nun das Verfahren der Weiterleitung einer Flüssigkeitsmenge entlang der Bewegungsbahn beschrieben. In dem Beispiel ist nur eine einzige Bewegungsbahn dargestellt. Sie umfaßt sechs aneinander grenzende Elektrodenpaare, wobei jedes Paar eine Buchse mit dem Bezugszeichen P1 bis P6 in der Reihenfolge ihrer Aufeinanderfolge auf der Bewegungsbahn darstellt. Die erste Buchse P1 kann einem Elektrodenpaar 4a und 4b entsprechen, das einen Behälter darstellt. Die letzte Buchse P6 kann dem letzten Elektrodenpaar 14a, 14b entsprechen, das mit dem Ausgang der Flüssigkeit zu einem Nutzungs- oder Verwendungsort verbunden ist.
Die Steuerelektronik, deren materielle Verwirklichung dem Fachmann bekannt ist, ermöglicht es beispielsweise, einen Potentialunterschied an die Elektroden oder aneinander grenzenden Elektrodenpaare, die die Buchsen P1–P6 bilden, anzulegen, um die Weiterleitung eines Tropfens entlang einer Bahn von Buchsen zu gewährleisten.
Beginnend mit den Buchsen P1 und P2, wobei die erste eine Flüssigkeit enthält und die andere leer ist, zieht somit, wenn ein Potentialunterschied nur an die leere Buchse P2 (10a) angelegt wird, das so erzeugte elektrische Feld durch dielektrische Wirkung die Flüssigkeit der vollen Buchse P1 zur leeren Buchse P2 an, um sie mit Flüssigkeit zu füllen (10b) und so ihre elektrische Kapazität zu erhöhen, wodurch ihre potentielle Energie, die negativ ist, entsprechend den physikalischen Gesetzen verringert wird. Durch Anlegen eines Potentialunterschiedes an der Buchse P2 und dann an der Buchse P3 (10c) kann dann der entsprechende Kondensator mit Flüssigkeit gefüllt werden. Durch Unterdrücken des elektrischen Potentialunterschiedes an der Buchse P2 und Aufrechterhalten des Potentialunterschiedes an den Buchsen P1 und P3 wird eine Unterbrechung der Flüssigkeit (10d) hervorgerufen, die sich vorzugsweise an den Buchsen, die dem elektrischen Feld ausgesetzt sind, sammelt.
So wird an der Buchse P3 ein losgelöster Tropfen erzeugt, der dann von der Buchse P3 zur Buchse P4 bewegt werden kann, wie untenstehend erklärt.
Es ist anzumerken, daß dasselbe Ergebnis mit einem Potentialunterschied ungleich Null an der Buchse P2 erzielt wird, wobei folglich die an die Buchsen P1 und P3 angelegten Potentialunterschiede angepaßt werden.
Als nicht einschränkendes Beispiel beträgt der zwischen den beiden Elektroden eines Elektrodenpaars anzulegende Potentialunterschied ungefähr 40 bis 400 Volt für einen Abstand zwischen zwei aneinander grenzenden Elektrodenpaaren ungefähr 5 bis 35 Mikrometer.
Durch Anlegen eines Potentialunterschiedes an die Buchse P4 und sein Weglassen an der Buchse P3 (oder durch seine ausreichende Verringerung in Bezug auf den an die Buchse P4 angelegten) wird der Tropfen von der Buchse P3 zur Buchse P4 bewegt (10e). Durch ein derartiges aufeinander folgendes Vorgehen an den Buchsen einer gegebenen Bahn wird der Tropfen entlang dieser Bahn bis zu einem Ausgang dieser Bahn zu einem Nutzungsort der Tropfen bewegt, der sich entweder in der Umgebung der Vorrichtung, wie in den vorhergehenden Beispielen angeführt, oder im Inneren der Vorrichtung selbst für eine Verwendung innerhalb der Vorrichtung befindet.
Der Fachmann wird verstehen, daß dieses Verfahren zur Bewegung von Tropfen entlang einer Bewegungsbahn für jeden Typ von Bewegungsbahn angewandt werden kann, insbesondere für Bewegungsbahnen, in denen ein Mischen von Flüssigkeit, die von verschiedenen Quellen stammt, erfolgt, wie unter Bezugnahme auf die 7a, 7b und 8 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht zahlreiche Varianten im Bereich der Herstellungstechnologie, der Geometrie der Flüssigkeitskontaktflächen, der Ausführung dieser Flächen, usw.
Als Beispiel ist 11a eine Teillängsschnittansicht einer Vorrichtung, die nach einer ersten Variante der in 1 dargestellten Ausführungsart hergestellt ist.
Nach dieser ersten Variante sind die Substrate 2a und 2b nicht parallel, wie im Falle der 1, sondern leicht zueinander geneigt, damit ihre jeweiligen Ebenen einen kleinen Alpha-Winkel unterspannen. Auf diese Weise sind die Flächen, die die Elektrodenpaare (nur die Paare 4a, 4b und 6a, 6b sind dargestellt) aufweisen, ebenfalls wechselseitig nach einem Alpha-Winkel geneigt. Diese Neigung erzeugt eine Zone zu einem Rand 4-1, 6-1 jedes Flächenpaars 4a, 4b bzw. 6a, 6b mit der größten Annäherung zum gegenüber liegenden Rand 4-2, 6-2. Die Neigung ermöglicht es somit der Flüssigkeit, durch Kapillarität zu der Zone mit der größten Annäherung für ein gegebenes Flächenpaar angezogen zu werden.
In dem Beispiel befindet sich die Zone der größten Annäherung für ein gegebenes Flächenpaar im Bereich des Randes 4-1, 6-1, der dem Nutzungsort der bewegten Flüssigkeit am nächsten ist.
11b ist eine Teillängsschnittansicht einer nach einer zweiten Variante der in 1 dargestellten Ausführung hergestellten Vorrichtung. Nach dieser Variante weist mindestens ein einander gegenüber liegendes Flächenpaar mehrere unterschiedliche Annäherungsebenen zwischen den Flächen auf. In dem Beispiel der 11b umfaßt jede Fläche des Flächenpaars, das die Elektroden 4a bzw. 4b umfaßt, eine erste Ebene 4a' und 4b' und eine zweite Ebene 4a" und 4b". Die erste und die zweite Ebene verbinden sich an einem Abschnitt des Substrats, der eine Stufe m4 bildet. Die Ausführung dieser Stufe m4 bewirkt, daß die Annäherung e1 zwischen den ersten Ebenen 4a' und 4b' geringer als die Annäherung e2 zwischen den zweiten Ebenen 4a" und 4b" ist. Die größte Annäherung e2 befindet sich in dem Teil des Flächenpaars, der dem Nutzungsort der Flüssigkeit am nächsten ist. Auf diese Weise wird ein Antriebseffekt der Flüssigkeit durch Kapillarität zu der Zone mit der größten Annäherung e2 erzielt. Es ist zu bemerken, daß die erste und die zweite Ebene parallel sind.
In dem Beispiel stellt das Elektrodenflächenpaar 4a, 4b, das mehrere Ebenen 4a', 4a" aufweist, einen Behälter für die Flüssigkeit dar. Die Ausführung, die es ermöglicht, eine Zone mit der größten Annäherung e2 zu erhalten, ist nun besonders vorteilhaft, da sie es ermöglicht, an das unmittelbar stromabwärts liegende Elektrodenpaar (hier das Elektrodenpaar 6a, 6b, das eine Extraktionsvorrichtung bildet) Flüssigkeit unter optimalen Kapillaritätsbedingungen weiterzuleiten.
Die Annäherung zwischen dem vorgenannten unmittelbar stromabwärts liegenden Elektrodenpaar 6a, 6b ist hier gleich der Annäherung e2.
In dem Beispiel umfaßt jede Fläche eines Flächenpaars, das die am weitesten stromabwärts liegenden Elektroden 10a, 10b trägt, eine einzige Ebene, aber die Annäherung e3 zwischen diesen Flächen ist größer als die Annäherung e2 zwischen den Flächen des Flächenpaars, das die Elektroden 8a, 8b trägt, die unmittelbar stromaufwärts liegen (Stufe m10). Diese Anordnung ermöglicht es, eine Weiterleitung von Flüssigkeit zwischen diesen beiden Flächenpaaren 8a, 8b und 10a, 10b durch einfache Kapillaritätswirkung durchzuführen.
Weitere Geometrien sind für die Flächen, die Elektroden umfassen, im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorstellbar. Zum Beispiel ist es möglich, die Elektroden mit zylindrischer Geometrie auszuführen, wobei die Flüssigkeit in einem ringförmigen Raum enthalten und bewegt wird, der von zwei konzentrischen Flächen gebildet ist.

Claims

Vorrichtung zur Verteslung kleiner kontrollierter Mengen oder Tropfen (G) von mindestens einer Flüssigkeit, umfassend: – mindestens eine Bewegungsbahn (C, C1, C2, C3) für die Flüssigkeit, die durch eine Reihe von einander angenäherten Flächenpaaren (4a–4b, 6a–6b,..., 14a-14b) definiert ist und das Halten und Bewegen der Flüssigkeit von einem Flächenpaar zum anderen ermöglicht, – und Mittel zum Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen den Flächenpaaren, um die Flüssigkeit von einem Flächenpaar zum anderen zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß: – die Reihe von nebeneinander liegenden Flächenpaaren (4a-4b, 6a–6b,..., 14a-14b), die mindestens eine Bewegungsbahn begrenzt, zusammenwirkt, um aneinandergrenzend die Speicherung der Flüssigkeit, die Bildung von Flüssigkeitstropfen und die Bewegung der Flüssigkeitstropfen bis zu einem Ausgang der Bahn an einem Ort der Nutzung der Tropfen sicher zu stellen, – die Mittel zum Anlegen eines elektrischen Feldes eine Elektrode umfassen, die mit mindestens einer Fläche jedes angenäherten Flächenpaares (4a–4b, 6a-6b,..., 14a–14b) verbunden ist, und eine bestimmte Folge eines elektrischen Feldes zwischen den angenäherten Flächenpaaren anlegen, um aus dem Flüssigkeitsspeicher die Bildung und die Bewegung der Flüssigkeitstropfen bis zum Austritt der Tropfen aus der Bahn sicher zu stellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine Flüssigkeit ist, die ein Hauptaktiv umfaßt, das insbesondere für Anwendungen in der Dufterzeugung, in der Kosmetik, medizinischen Behandlung, im Sanitärwesen, in der Chemie oder medizinischen Analyse bestimmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mindestens ein ätherisches Öl oder ein Pheromon enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Tropfen aus der Bewegungsbahn mit der Umgebung der Vorrichtung in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Tropfen aus der Bewegungsbahn mit einem Nutzungsort, der sich innerhalb der Vorrichtung selbst befindet, in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Tropfen von mindestens einer Öffnung gebildet ist, die die Vorrichtung mit der Umgebung (30) in Verbindung bringt, wobei diese Öffnung mindestens eine Elektroosmose-Elektrode oder mindestens einen Heizwiderstand umfaßt, um an diesen Punkten die Verdampfung der Flüssigkeiten zu beschleunigen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (4a–4b, 6a–6b,..., 14a–14b) eine kontrollierte Benetzbarkeit durch Oberflächenbehandlungen aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Flächen eines Flächenpaares (4a–4b, 6a–6b,..., 14a–14b) von einer Struktur in Tafelform (22a, 22b) getragen wird, die auf ihrem jeweiligen Substrat (2a, 2b) ausgebildet ist, wobei die Struktur in Tafelform eine Annäherung der Flächen in Bezug auf die jeweiligen Substrate sicher stellt, damit die Kapillarität selektiv die Flüssigkeit in den Zonen hält, in denen die Flächen einander am nächsten sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächen eines Flächenpaares (4a–4b, 6a–6b,..., 14a–14b) parallel sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flächen eines Flächenpaares zwischen sich einen kleinen Winkel (a) bilden, der so eine Zone zu einem Rand der Flächen (4-1, 6-1) mit größerer Annäherung zum gegenüberliegenden Rand (4-2, 6-2) erzeugt, was es der Flüssigkeit erlaubt, durch Kapillarität zu der Zone mit größerer Annäherung getrieben zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für ein Flächenpaar die Zone mit größerer Annäherung auf Höhe des Randes angeordnet ist, der sich am nächsten zum Nutzungsort der bewegten Flüssigkeit befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der angenäherten Flächenpaare eine Vielzahl von Ebenen (4a', 4a") umfaßt, um eine Vielzahl von verschiedenen Annäherungen (e1, e2) zwischen diesen angenäherten Flächen zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Elektrodenpaar, das eine Vielzahl von Ebenen (4a', 4a") aufweist, mit der größten Annäherung, die sich stromabwärts zur Bewegungsrichtung der Flüssigkeit befindet, ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein angenähertes Flächenpaar (4a, 4b) mindestens einen Behälter, eine Trennbuchse (6a, 6b) und eine Buchse (8a, 8b) zur Bildung einer kleinen Flüssigkeitsmenge verwirklicht, die zusammenwirken, um ein Extraktionsmittel für diese kleine Menge zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4a, 4b) eine Einschließungsmenge durch Kapillarwirkung und Oberflächenspannung zwischen zwei angenäherten Flächen umfaßt, wobei mindestens ein Sektor der Peripherie einer Flüssigkeitshaltezone ein Mittel, das ein Extraktionsmittel bildet, darstellt und mindestens eine Fläche der Haltezone mit einem Mittel zur Flüssigkeitseinspeisung verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Extraktionsmittel von einer Flüssigkeitshaltezone, die an den Behälter angrenzt, und von zwei nahen parallelen Flächen gebildet ist, um Kapillarwirkungen und eine Oberflächenspannung zwischen ihnen zu erzeugen, wobei die Flächen mit Elektroden versehen sind, die es ermöglichen, in dieser Zone ein elektrisches Feld zu erzeugen, um aus dem Behälter (4a, 4b) kontrollierte Flüssigkeitsmengen zu extrahieren, wobei die Breite dieser Zone in Bezug auf die Bewegungsachse der Flüssigkeit wesentlich geringer als ihre Länge und gleichzeitig wesentlich geringer als die Breite des Behälters, mit dem sie verbunden ist, einerseits und auch als die Breite der angenäherten Flächen der Bewegungsbahn der kontrollierten Flüssigkeitsmengen, mit der sie verbunden ist, andererseits ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahn (18-1, 18-2, 18-3) der kontrollierten Flüssigkeitsmengen von einer Flüssigkeitshaltezone durch Kapillarwirkung und Oberflächenspannung zwischen zwei nahen Flächen gebildet ist, wobei die Breite dieser Haltezone in Bezug auf die Achse der Bewegungsbahn von wesentlich größerer Abmessung als jene des Extraktionsmittels, mit dem sie verbunden ist, ist, wobei die Flächen, die diese Zone bilden, mit Elektroden versehen sind, die es ermöglichen, ein verteilbares elektrisches Feld zu erzeugen, das es ermöglicht, mindestens eine kontrollierte Flüssigkeitsmenge zu erhalten, die aus dem Behälter durch den Einsatz des Extraktionsmittels extrahiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens zwei Bewegungsbahnen (18-1, 18-2) besteht, die es ermöglichen, aus mindestens zwei Behältern kontrollierte Mengen (1, 2, 3,..., N) von Flüssigkeiten zu extrahieren und sie zu mindestens einer weiteren Bahn innerhalb der Vorrichtung zu befördern, wobei die kontrollierten Mengen (1 bis N) nicht unbedingt dasselbe Volumen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Behälter (4a, 4b) mit der Umgebung der Vorrichtung in Verbindung gebracht werden kann, um in diese Flüssigkeit eindringen zu lassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei Behälter, die derart angeordnet sind, daß sie es ermöglichen, kleine kontrollierte Mengen, die aus den Behältern extrahiert werden, zu vereinen und zu mischen, und mindestens eine Bewegungsbahn umfaßt, um sie zu einer Nutzungszone zu befördern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Behälter und jedes angenäherte Flächenpaar der Bewegungsbahn derart ausgeführt sind, daß sie eine Dehnung des Umfangs der Flüssigkeit bei Nichtvorhandensein eines elektrischen Feldes erzeugen, um den Durchgang dieser Flüssigkeit von einem Flächenpaar zu einem anderen zu erleichtern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Behälter eine Spülflüssigkeit enthält, die derart angepaßt ist, daß sie die Bewegungsbahnen) der kleinen kontrollierten Flüssigkeitsmengen reinigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie derart angeordnet ist, daß sie von mindestens einem extrahierbaren Behälter (42) gespeist werden kann, wobei der Behälter beispielsweise in Form einer Patrone oder dergleichen vorhanden ist.
Einheit zum Verteilen einer Flüssigkeit in Form von kleinen Mengen, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Gehäuse umfaßt: – mindestens eine Vorrichtung (1) zum Erzeugen, zum Bewegen und zum Verteilen von Tropfen nach einem der Ansprüche 1 bis 23; – eine Elektronik zum Steuern und Erzeugen von elektrischen Potentialen (39, 46), um auf programmierbare Weise Steuersignale zu den Mitteln zum Anlegen eines elektrischen Feldes zu erzeugen; – mindestens einen Behälter (4a, 4b) mit zu verteilender Flüssigkeit; – eine elektrische Energiequelle (38), die beispielsweise von einer Speicherzelle oder einer Batterie gebildet ist.
Einheit nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im wesentlichen flach im Format einer Chipkarte oder Kreditkarte ist.