DE60214167T2 - Mehrschichtiger Mikrofluid-Splitter - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das gesteuerte Splitten von Fluidvolumen in Mikrofluid-Leitungen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Es besteht ein zunehmendes Interesse an der Herstellung und Verwendung von Mikrofluid-Systemen für die Akquisition chemischer und biologischer Informationen. Insbesondere können komplizierte biochemische Reaktionen, wenn diese in Mikrofluid-Volumen geführt werden, unter Verwendung sehr kleiner Flüssigkeitsvolumen durchgeführt werden. Zu den Vorteilen gehört, dass Mikrofluid-Systeme die Antwortzeiten der Reaktionen verbessern, das Probenvolumen minimieren und den Reagenz-Verbrauch verringern. Wenn flüchtige oder gefährliche Materialien verwendet oder erzeugt werden, führt die Durchführung von Reaktionen in Mikrofluid-Volumen auch zu einer Vergrößerung der Sicherheit und zu einer Reduktion der Abfallmengen.
  • Üblicherweise sind Mikrofluid-Vorrichtungen auf planare Weise unter Verwendung von Techniken gebaut worden, die der Siliziumindustrie entlehnt sind. Repräsentative Systeme sind z.B. in einigen frühen Arbeiten von Manz et al. beschrieben (Trends in Anal. Chem. (1990) 10(5): 144-149; Advances in Chromatography (1993) 33: 1-66). In diesen Veröffentlichungen sind Mikrofluid-Vorrichtungen unter Verwendung von Photolithographie konstruiert, um Kanäle auf Silizium- oder Glas-Substraten zu definieren, oder unter Verwendung von Ätz-Techniken gebaut, um Material zur Bildung der Kanäle von dem Substrat zu entfernen. Eine Abdeckplatte ist an der Oberseite der Vorrichtung befestigt, um einen Verschluss bereitzustellen. Miniaturpumpen und -Ventile können ebenfalls hergestellt werden, um integral mit (z.B. innerhalb von) solchen Vorrichtungen zu sein. Alternativ dazu werden separate oder Offline-Pumpmechanismen in Betracht gezogen.
  • In kürzerer Zeit ist eine Anzahl von Verfahren entwickelt worden, die einen Bau von Mikrofluid-Vorrichtungen aus Kunststoff-, Silizium- oder anderen polymereischen Materialien zulassen. Bei einem solcher Verfahren wird zunächst eine negative Form gebaut und dann wird Kunststoff oder Silizium in oder über die Form gegossen. Die Form kann unter Verwendung einer Siliziumscheibe (siehe z. B. Duffy et al., Analytical Chemistry (1998) 70: 4974-4984; McCormick et al., Analytical Chemistry (1997) 69: 2626-2630), oder durch Herstellung einer herkömmlichen Injektions-Pressformkavität für Kunststoffvorrichtungen gebaut werden. Einige Formherstellungs-Einrichtungen haben Techniken zum Bau extrem kleiner Formen entwickelt. Bauteile, die unter Verwendung einer LIGA-Technik gebaut sind, sind am Karlsruher Zentrum für Nuklearforschung in Deutschland entwickelt worden (siehe z. B. Schomburg et al., Journal of Micromechanical Microengineering (1994) 4: 186-191), und sind kommerziell angewendet worden durch MicroParts (Dortmund, Deutschland). Jenoptik (Jena, Deutschland) verwendet ebenfalls eine LIGA- und eine Heißprägetechnik. Prägeverfahren mit PMMA sind ebenfalls demonstriert worden (siehe Martynowa et al., Analytical Chemistry (1997) 67: 4783-4789). Jedoch bieten sich diese Techniken nicht für das Rapid-Prototyping und einer Herstellungsflexibilität an. Darüber hinaus sind die Werkzeugkosten für beide dieser Techniken ziemlich hoch und können unerschwinglich sein.
  • Bemerkenswert ist, dass die vorangehend genannten Referenzen nur die Vorbereitung von planaren Mikrofluid-Strukturen lehren. Verschiedene konventionelle Werkzeuge und Kombinationen von Werkzeugen werden verwendet, wenn eine biochemische Synthese und Analyse von konventionellen makroskopischen Volumen durchgeführt werden. Solche Werkzeuge schließen z. B. ein: Messvorrichtungen, Reaktoren, Ventile, Erhitzer, Kühler, Mixer, Splitter, Diverter, Kanülen, Filter, Kondenser, Inkubatoren, Trennvorrichtungen und Katalysatorvorrichtungen. Versuche, diese Aktivitäten in Mikrofluid-Volumen durchzuführen, sind durch Schwierigkeiten bei der Herstellung von Werkzeugen in einer Mikrofluid-Größe und dann beim Integrieren solcher Werkzeuge in Mikrofluid-Vorrichtungen erstickt worden.
  • Eine spezielle Schwierigkeit liegt im genauen Messen oder Dosieren der Mikrofluid-Aliquoten des Fluids, die bei der Durchführung der Analyse und Systeme in Mikrofluid-Maßstab benötigt wird. Resultierend aus den sehr kleinen Dimensionen von Mikrofluid-Strukturen sind Fluide, die sich durch solche Strukturen bewegen, gekennzeichnet durch sehr geringe Reynoldszahlen entsprechend der laminaren Strömung und der Strömungsdynamik, die deutlich beeinflusst, wenn nicht dominiert ist von Oberflächeninteraktionen. Folglich zeigen Fluide in Mikrofluid-Strukturen oft überraschende und unerwartete Eigenschaften. z. B. kann das Fluid, wenn das durch eine Mikrofluid-Struktur gehende Fluid auf eine Aufspaltung oder Verzweigung in einem Kanal trifft, nur durch eine Verzweigung oder nur durch die andere fließen – so dass dieses nicht ebenmäßig in zwei Abzweigungen geteilt wird, wie es von einer makrofluidischen Fluidströmung erwartet werden würde. Alternativ dazu kann zwar die Strömung gesplittet werden, jedoch nicht gleichmäßig.
  • Aus diesem Verhalten kann gefolgert werden, dass es schwierig sein kann, Mikrofluid-Vorrichtungen zur konsistenten und genauen Messung vorbestimmter Mikrofluidvolumen zu verwenden, einfach weil es schwierig vorherzusehen sein kann, wohin in einer Mikrofluid-Struktur ein gegebenes Fluid fließen wird. Dieses Problem kann durch das Bedürfnis verschlimmert werden, eine große Zahl von gleichen Mikrofluid-Volumen für z. B. eine Bohrlochplatte bereitzustellen. Dies liegt daran, dass sich die Schwierigkeit in der Vorhersage des Verhaltens eines Fluidströmungspfads innerhalb der Struktur durch die Zahl von Bohrlöchern in der Bohrlochplatte multiplizieren kann, an die Proben geliefert werden müssen.
  • Planare Mikrofluidsblätter sind entwickelt worden, mit denen auf vorhersehbare Weise Strömungen von einem zentralen Einlass zu einer Mehrzahl von Auslässen entlang einer Kante der planaren Vorrichtung getrennt werden können. Jedoch sind diese Mikrofluid-Strukturen innerhalb solcher Splitter auf eine einzelne Ebene beschränkt. Folglich können diese Splitter ein großes Gebiet oder "Footprint" benötigen, um eine Zahl von Verzweigungen herzustellen, die zur Bereitstellung der Zahl von Sample bei einer typischen Bohrlochplatte, die 96, 384 oder sogar mehr Bohrlöcher aufweist. Dies ist der Fall, weil sich Fluidkanäle in solchen Vorrichtungen nicht überlappen können, ohne dass sich die Fluide in jedem Kanal mischen oder ein "Cross Communicating" durchführen, wodurch der Grad begrenzt wird, mit dem die Mikrofluid-Strukturen innerhalb der Vorrichtung konvolutiert oder auf sich selbst umgekehrt werden können. Darüber hinaus kann eine solche planare Mikrofluid-Vorrichtung, während diese fähig ist, vorher gemessene Sample an eine einzelne Reihe oder Spalte einer Bohrlochplatte abzugeben, nicht verwendet werden, um gleichzeitig Sample an das gesamte zweidimensionale Array von Bohrlöchern in einer Bohrlochplatte abzugeben. Planare Vorrichtungen verlangen daher zahlreiche sich wiederholende Aktionen, um die Bohrlochplatte in vollständiger Weise auszunützen, da der eindimensionale planare Splitter von Reihe zu Reihe oder Spalte zu Spalte bewegt wird.
  • Folglich wäre es erstrebenswert, Mikrofluid-Werkzeuge bereitzustellen, die auf genaue und konsistente Weise ein oder mehrere vorbestimmte Mikrofluid-Volumen in kleinere Volumen splittet oder dosiert. Auch wäre die Bereitstellung von Mikrofluid-Werkzeugen erstrebenswert, die auf genaue und konsistente Weise vorbestimmte Mikrofluid-Volumen auf ein zweidimensionales Array von Bohrlöchern in einer Bohrlochplatte splittet oder dosiert.
  • Inhalt der Erfindung
  • In einem ersten getrennten Aspekt der Erfindung umfasst eine mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung eine erste, eine Einlassöffnung definierende Vorrichtungsschicht, eine zweite, eine Mehrzahl von Auslassöffnungen definierende Vorrichtungsschicht und eine Mehrzahl von Kanal-Vorrichtungsschichten, die zwischen der ersten Vorrichtungsschicht und der zweiten Vorrichtungsschicht angeordnet ist. Jede Kanal-Vorrichtungsschicht definiert eine Mehrzahl von Zweigkanalsegmenten. Eine Mehrzahl von Überlappungsbereichen erlaubt eine Fluid-Kommunikation zwischen zumindest zwei Zweigkanalsegmenten, die in unterschiedlichen Vorrichtungsschichten definiert sind. Die Zweigkanalsegmente definieren eine Mehrzahl einer Mehrzahl von durchgehenden Strömungspfaden zwischen der Einlassöffnung und der Mehrzahl von Auslassöffnungen. Jeder durchgehende Strömungspfad der Mehrzahl von durchgehenden Strömungspfaden hat eine Fluidimpedanz, eine Pfadlänge und eine geometrische Struktur. Die Fluidimpedanz jedes durchgehenden Strömungspfads der Mehrzahl von durchgehenden Strömungspfaden ist im Wesentlichen gleich.
  • Diese und andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aufgrund der Durchsicht der Beschreibung, der Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche deutlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A ist eine Draufsicht auf einen mehrschichtigen Mikrofluidsplitter nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 1B ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des mehrschichtigen Mikrofluidsplitters nach der 1A.
  • 2A ist eine Draufsicht auf einen mehrschichtigen Mikrofluidsplitter nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2B ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des mehrschichtigen Mikrofluidsplitters der 2A.
  • 3A ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts des mehrschichtigen Mikrofluidsplitters der 1A nach einer ersten alternativen Ausführungsform.
  • 3B ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts des mehrschichtigen Mikrofluidsplitters der 1A nach einer zweiten alternativen Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Definitionen
  • Die Begriffe "Kanal" ("channel") oder "Kammer" ("chamber") wie sie hier verwendet werden, soll in einem breiten Sinn interpretiert werden. Folglich ist nicht beabsichtigt, diese auf ausgedehnte Konfigurationen einzuschränken, bei denen die Quer- oder Längserstreckung deutlich den Durchmesser oder die Querschnittsabmessung überschreitet. Vielmehr werden solche Begriffe unter einer Bedeutung verstanden, die Kavitäten oder Tunnel jeder gewünschten Gestalt oder Konfiguration umfassen, durch die Flüssigkeiten geleitet werden können. Solch eine Fluidkavität kann z. B. eine Durchflusszelle zum kontinuierlichen Hindurchführen von Fluid oder alternativ eine Kammer zum Halten eines spezifizierten, diskreten Anteils von Fluid über einen spezifizierten Zeitanteil umfassen. "Kanäle" und "Kammern" können gefüllt werden oder können interne Strukturen enthalten, die z. B. Ventile, Filter und ähnliche oder äquivalente Komponenten und Materialien umfassen.
  • Der hier verwendete Ausdruck "mikrofluidisch" wird ohne jede Einschränkung dahingehend verstanden, dass sich dieser aus Strukturen oder Vorrichtungen bezieht, durch die ein Fluid oder Fluide geführt oder geleitet werden können, wobei eine oder zwei der Abmessungen kleiner als 500 μm sind. Zusätzlich können solche Vorrichtungen unter Verwendung jeglicher hierin beschriebener Materialien gebaut werden, wie auch Kombinationen solcher Materialien und ähnliche oder äquivalente Materialien.
  • Der Ausdruck "selbsklebendes Tape" ("self-adhesive tape"), wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine Materialschicht oder einen Film, die bzw. der eine integrale Klebebeschichtung auf einer oder beiden Seiten hat.
  • Der Ausdruck "Matrize" ("stencil"), wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf eine vorzugsweise im Wesentlichen planare Materialschicht oder ein Sheet, durch die bzw. das eine oder mehrere unterschiedlich geformte oder orientierte Abschnitte geschnitten oder über die gesamte Dicke der Schicht entfernt worden sind, wobei die entfernten Abschnitte wesentliche Fluid-Bewegung innerhalb der Schicht zulassen (im Gegensatz zu einfachen Durchgangslöchern oder Durchtritten zum Übertragen von Fluid von einer Schicht zu einer anderen Schicht). Die Abgrenzungen der geschnittenen oder entfernten Abschnitte formen die lateralen Grenzen von Mikrostrukturen, die gebildet werden, wenn ein Stencil zwischen anderen Schichten, wie Substrate oder andere Stencile, sandwichartig eingelegt sind.
  • Mikrofluid-Vorrichtung-Herstellung
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden Mikrofluid-Vorrichtungen unter Verwendung von Matrizenschichten zur Definition von Strukturen wie Kanäle und/oder Kammern unter Entfernung von Material über die gesamte Dicke der Schicht hergestellt. Eine Matrizenschicht ist vorzugsweise im Wesentlichen planar und hat einen Kanal oder eine Kammer, die über die gesamte Dicke der Schicht geschnitten ist. Z.B. kann ein computergesteuerter Plotter, der dahingehend modifiziert worden ist, ein Schneidblatt zu akzeptieren, verwendet werden, um verschiedene Muster durch eine Materialschicht zu schneiden. Solch eine Klinge kann dazu verwendet werden, um entweder von der Matrizenschicht abzulösende oder zu entfernende Sektionen zu schneiden oder um Schlitze zu formen, die Regionen in der Matrizenschicht bilden, ohne irgendein Material zu entfernen. Alternativ dazu kann eine computergesteuerte Laserschneid-Vorrichtung verwendet werden, um Abschnitte durch eine Materialschicht zu schneiden. Während Laserschneid-Vorrichtungen zur Erzielung präzis dimensionierter Mikrostrukturen verwendet werden können, bringt die Verwendung eines Lasers zum Schneiden einer Matrizenschicht auf inhärente Weise die Entfernung von mehr Material mit sich. Weitere Beispiele von Verfahren, die zur Bildung von Matrizenschichten verwendet werden können, schließen konventionelle Präge- oder Stanz-Technologien ein. Die zuvor genannten Verfahren zum Schneiden einer Matrizenschicht oder einer Folie erlaubt die schnelle und kostengünstige Herstellung von Vorrichtungen verglichen mit konventionellen Oberflächen-Mikrobehandlungen oder Materialablagerungs-Techniken, die konventionellerweise zur Herstellung von Mikrofluid-Vorrichtungen verwendet werden.
  • Nachdem ein Abschnitt einer Matrizenschicht geschnitten oder entfernt worden ist, formen die Umrisse der geschnitten oder auf andere Weise entfernten Abschnitte die Lateralgrenzen der Mikrostrukturen, die durch sandwichartiges Zwischenlegen einer Matrize zwischen Substrate und/oder andere Matrizen vervollständigt werden. Die Dicke oder Höhe der Mikrostrukturen wie Kanäle oder Kammern können durch Variierung der Dicke der Matrizenschicht oder durch Verwendung mehrfacher im Wesentlichen identischer Matrizenschichten, die eines nach der anderen aufeinander gestapelt werden, variiert werden. Zusammengesetzt in einer Mikrofluid-Vorrichtung sind die Oberflächen der Oberseite und Unterseite der Matrizenschichten dazu vorgesehen, mit einer oder mehreren benachbarten Schichten zusammenzupassen (wie Matrizenschichten oder Substratschichten), um eine im Wesentlichen geschlossene Vorrichtung zu bilden, die typischerweise zumindest eine Einlassöffnung und zumindest eine Auslassöffnung aufweist.
  • Eine große Vielfalt von Materialen kann für die Herstellung von Mikrofluid-Vorrichtungen verwendet werden, die sandwichartig eingelegte Matrizenschichten, aufweisen, einschließlich polymerische, metallische und/oder Verbund-Materialien, nur um einige zu nennen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein polymerisches Material bei der Herstellung solch einer Vorrichtung verwendet. Zusätzlich können Mikrofluid-Vorrichtungen teilweise oder im Wesentlichen mit verschiedenen Füllmaterialen gefüllt werden, wobei hierbei einschließlich aber nicht beschränkend Filter, Katalysatoren und/oder Trennmedien einschließlich Kügelchen, Körnchen oder verschiedene poröse Materialien in Betracht kommen. Füllmaterialien können entweder vor oder nach dem Zusammenbau solch einer Vorrichtung hinzugefügt werden.
  • Verschiedene Mittel können verwendet werden, um Schichten einer Vorrichtung abzudichten oder zusammenzubinden. Z. B. können Klebstoffe verwendet werden. In einer Ausführungsform können eine oder mehrere Schichten einer Vorrichtung aus einem einseitig oder doppelseitig beklebten Band hergestellt werden, obgleich andere Verfahren zur Befestigung von Matrizenschichten verwendet werden können. Ein Abschnitt eines Tape (der gewünschten Gestalt und Abmessungen) kann geschnitten oder entfernt werden, um Kanäle, Kammern und/oder Aperturen zu bilden. Eine Tape-Matrize kann dann auf ein Stützsubstrat mit einer geeigneten Deckschicht, zwischen Schichten des Tapes oder zwischen Schichten anderer Materialien angeordnet werden. In einer Ausführungsform können Matrizenschichten aufeinander gestapelt werden. Bei dieser Ausführungsform kann die Dicke oder Höhe der Kanäle innerhalb einer einzelnen Matrizenschicht durch Variierung der Dicke der Matrizenschicht variiert werden (z. B. der Tape-Träger und das darauf befindliche Klebematerial) oder durch Verwendung mehrerer im Wesentlichen identischer Matrizenschichten, die aufeinander gestapelt werden. Verschiedene Tape-Arten können bei solch einer Ausführungsform verwendet werden. Geeignete Tapeträger-Materialien sind nicht einschränkenderweise aus Polyester, Polycarbonaten, Polytetraflour-Ethylene, Polypropylene und Polyimide gebildet. Solche Tapes können verschiedene Verfahren zum Härten haben, einschließlich eines Härtens durch Druck, Temperatur oder chemische oder optische Interaktion. Die Dicken dieser Trägermaterialien und Klebstoffe können variieren.
  • Eine oder mehrere Materialien können vorteilhafterweise zum Beschichten, Abdichten und/oder Ankleben von Abschnitten von Mikrostrukturen innerhalb solcher Vorrichtungen verwendet werden. Die Verwendung verschiedener Materialien, einschließlich Polymere und Beschichtungen eigenen sich für Mikrofluid-Vorrichtungen, die die Verwendung einer großen Spanne von flüssigen Reagenten oder Lösungen ermöglichen.
  • Insbesondere ermöglichen Matrizen-basierte Herstellungsverfahren eine sehr schnelle Herstellung von Vorrichtungen sowohl für Prototyping als auch für die Großproduktion mit minimalen Werkzeugkosten. Rapid-Prototyping ist günstig für die Erprobung und die Optimierung neuer Vorrichtungs-Designs, da Designs schnell implementiert, getestet und (wenn notwendig) modifiziert und wiederum getestet werden können, um ein angestrebtes Ergebnis zu erzielen. Die Fähigkeit eines schnellen Prototypings von Vorrichtungen mittels Matrizen-Herstellungsverfahren lässt auch zu, dass mehrere unterschiedliche Varianten eines spezifischen Designs gleichzeitig getestet und evaluiert werden können.
  • Zusätzlich zu der Verwendung von oben diskutierten Bonding-Verfahren mit und ohne Klebstoffen können andere Techniken verwendet werden, um eine oder mehrere der verschiedenen, für die vorliegende Erfindung nützlichen Schichten der Mikrofluid-Vorrichtungen anzulagern, wie es durch einen in Bezug auf Anlagerungsmaterialien bewanderten Fachmann erkennbar wäre. Z.B. können Anlagerungstechniken einschließlich thermische, chemische oder lichtaktivierte Bonding-Schritte; mechanisches Anbringen (wie die Verwendung von Klammern oder Schrauben zum Ausüben von Druck auf die Schichten); ultrasonisches Anbringen; und/oder andere äquivalente Kopplungsverfahren verwendet werden.
  • Andere Herstellungsverfahren, die nicht auf sandwichartig eingelagerte Matrizen gegründet sind, können zum Bau von Mikrofluid-Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Z. B. können solche Vorrichtungen unter Verwendung bekannter Techniken gebaut werden, wie z. B. Formgebungs-, Ätz-, Präge-, Stempel-, Suff-Lithographie- oder andere Mikrobehandlungs-Techniken für flexible oder frigide Materialien. Ein Beispiel für eine spezifische Technik, die zur Herstellung von Mikrofluid-Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist die Silizium-Gummi-Replikationstechnik, die in Duffy et al., Analytical Chemistry (1988) 70: 4974-4984 diskutiert worden ist. Rigide Materialien, die zum Bau nicht-planarer Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schließen Silizium, Glas, rigide Polymere und Hybride von Polymeren und anderen Materialien ein, was jedoch nicht einschränkend zu verstehen ist.
  • Die hierin beschriebenen Mikrofluid-Vorrichtungen sind vorzugsweise "generisch" insoweit, dass sie modular sind und auf einfache Weise in jegliches Design rekonfiguriert oder an jegliches Design angepasst werden können. Zusätzlich können diese Vorrichtungen vorzugsweise mit einer Vielzahl von Pumpen- und Ventil-Mechanismen verwendet werden, einschließlich mittels Druck, peristaltischem Pumpen, elektrokinetischem Fließen, Elektroporese, Vakuum und dergleichen. Zusätzlich können Mikrofluid-Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang mit der optischen Detektion (z. B. Fluor-Essenz, Phosphoreszenz, Lumineszenz, Absorption- und Kolorimetrie) elektrochemische Detektion und irgendwelche von verschiedenen geeigneten Detektionsverfahren einschließlich der visuellen Detektion verwendet werden.
  • Geeignete Detektionsverfahren hängen von der Geometrie und dem Aufbau der Vorrichtung ab. Die Auswahl eines solchen Detektionsverfahrens liegt im Bereich des Fachwissens.
  • Bevorzugte Mikrofluid-Vorrichtungen
  • Es ist beobachtet worden, dass das Fluid-Strömungsverhalten innerhalb von Mikrofluid-Strukturen durch die beim Fluid anzutreffende Fluid-Impedanz beeinflusst werden kann. Die Existenz oder Größe der Fluid-Impedanz hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, zu denen gehören: die Interaktion zwischen dem Fluid und der Oberfläche der Struktur ("Oberflächen-Interaktionen"); der das Fluid-treibende Druck ("Fluid-Druck"); der der Fluid-Strömung widerstehende Druck ("Gegendruck"); die physikalische Anordnung der Mikrofluid-Struktur ("Strukturgeometrie"); und die Eigenschaften des Fluids einschließlich der Masse, der Dichte und der Viskosität, wobei diese nicht einschränkend genannt sind ("Fluid-Eigenschaften"). Insbesondere ist bemerkt worden, dass Fluide, die von einer einzelnen Quelle oder einem einzelnen Einlass (der ein Port, eine Apertur oder ein Kanal sein kann) in einer Mehrzahl von Zweigkanälen gesplittert worden ist, zu einem gleichmäßigen Aufsplittern in Zweigkanäle nur dann tendieren, wenn die bei dem Fluid anzutreffende Impedanz im Wesentlichen über alle diejenigen Zweigkanäle, in die das Fluid aufgeteilt wird, im Wesentlichen gleich ist. Es ist zu verstehen, dass jeder Zweigkanal als Einlasskanal für ein weiteres Splittern des Fluids wirken kann.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein bevorzugtes Mittel zur Bereitstellung im Wesentlichen derselben Impedanz über einer Mehrzahl von Zweigkanälen vorgesehen, um dem Fluid im Wesentlichen identische Strukturgeometrien an jedem Punkt zur Verfügung zu stellen, an dem ein Einlasskanal auf einen oder mehrere Zweigkanäle trifft ("Zweiganschluss"). Dadurch wird ein auf einen Zweiganschluss treffendes Fluid in eine Mehrzahl von Zweigkanälen geleitet, von denen jede eine im Wesentlichen identische geometrische Schnittstelle zu dem Einlasskanal darstellt. Die Strukturgeometrie schließt Faktoren ein wie die Länge des Zweigkanals, den Durchmesser der Schnittstelle, Änderungen in Richtung und Winkel der Fluid-Strömung, etc.. In einer bevorzugten Ausführungsform kann eine solche substantielle Identität der Strukturgeometrie mittels einer topologisch symmetrischen Geometriestruktur hergestellt werden.
  • Alternativ dazu kann sogar das Splitten mit asymmetrischen Strukturen bewirkt werden, bei denen das Zusammenpassen der Impedanz durch Veränderung der anderen zuvor genannten Faktoren erreicht wird. Z. B. kann der Gegendruck von einem Zweigkanal zu einem anderen Zweigkanal variiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine kompakte dreidimensionale Splittervorrichtung zum Splitten von Fluid-Sample in eine große Anzahl von Aliquoten oder zum Splitten eines Fluid-Stroms in eine große Zahl von Unterströmen bereitgestellt. Bezugnehmend auf die 1A-1B wird eine hochintegrierte Splitter-Vorrichtung (550) aus sieben Schichten vorzugsweise unter Verwendung polymerischen Materials gebildet. Fluid wird zwischen den Aperturen und den Kanalsegmenten jeder Schicht an Überlappungsbereichen (510) übermittelt. Die erste Schicht (551) definiert eine zentrale Einlassöffnung (558). Die zweite Schicht (552) definiert vier Zweigkanal-Segmente (559A-559N), die sich unter der Einlassöffnung (558) an einem Überlappungsbereich (510) schneiden. Die dritte Schicht (553) bestimmt vier Aperturen (560), die unter den entfernten Enden der Zweigkanalsegmente (559A-559N) positioniert sind. Die vierte Schicht (554) bestimmt vier Gruppen von vier (insgesamt 16) Zweigkanalsegmenten (561A-561N), wobei sich alle Gruppen unter den Aperturen (562) an weiteren Überlappungsbereichen (510) überschneiden. Die siebente Schicht bestimmt vierundsechzig Aperturen (564A-564N), die unter den distal gelegenen Enden der Zweigkanalsegmente (563A-563N) gelegen sind. Es soll verstanden werden, dass jedes der "upstream"-Zweigkanalsegmente (559A-559N), (561A-561N) als Einlasskanäle für Downstream-Zweigkanalsegmente (i. e. Zweigkanalsegmente 561A-561N bzw. 563A-563N) wirken.
  • Folglich bildet das Arrangement von Vorrichtungsschichten (551-557) eine Mehrzahl von durchgehenden Fluid-Strömungspfaden (600A-600N; gezeigt als gestrichelte Linien) zwischen der zentralen Einlassöffnung (558) und den vierzundechzig Auslass-Aperturen (564A-564N). Diese durchgehenden Fluid-Strömungspfade (600A-600N) haben im Wesentlichen dieselben Längen. Es soll verstanden werden, dass zusätzlich Fluid-Strömungspfade (nicht gezeigt) vorgesehen sein können, die nicht im Wesentlichen dieselbe Länge aufweisen. Z. B. kann es erstrebenswert sein, einen Abfallkanal (nicht gezeigt) zum Abführen von überschüssigem Fluid vorzusehen, der nicht dieselbe Impedanz für die Fluidströmung darzustellen braucht.
  • Viele der Zweigkanalsegmente (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N) haben Abschnitte, die zueinander kolinear sind. Folglich würde ein Fluid, wenn die Vorrichtungsschichten (552, 554, 556) benachbart zueinander liegen, zwischen den Zweigkanalsegmenten (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N) hindurchfließen und im Wesentlichen die Vorrichtung betriebsunfähig machen. Deshalb wirken die Vorrichtungsschichten (553, 555) als Abstandhalter, um einen Fluid-Austausch zwischen Kanal-Vorrichtungsschichten (552, 554, 556) und den kolinearen Abschnitten der darin definierten Zweigkanalsegmente (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N) zu verhindern. Es ist zu bemerken, dass die Abschnitte (570) der Abstandhalter-Vorrichtungsschichten (553, 555), die kolinearen Zweigkanalsegmente trennen, im Wesentlichen für Fluidströmung undurchlässig sind. Gleichzeitig würde eine solide Abstandhalter-Vorrichtungsschicht (553, 555) jeglichen Fluss zwischen den Zweigkanalsegmenten (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N) blockieren und dabei wiederum die Vorrichtung betriebsunfähig machen. Folglich definieren die Abstandhalter-Vorrichtungsschichten (553, 555) Aperturen (560, 562), die an den Überlappungsbereichen (510) der Vorrichtung (550) gelegen sind, um einen Fluid-Austausch durch die Zweigkanalsegmente (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N) zu erlauben, um die durchgehenden Strömungspfade (600A-600N) zu bilden.
  • Im Betrieb wird ein Sample in die zentrale Einlassöffnung (558) injiziert und wiederholt gesplittet, um letztendlich vierundsechzig Aliquoten zu bilden, die ungefähr gleiche Volumina haben. Auslassöffnungen (nicht gezeigt) können in der siebenten Schicht 557 vorgesehen sein, um die Aliquoten (oder Subströmungen) an einer andere Stelle innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung (550) auszulassen. Eine Vorrichtung (550) ist aus quadratischen Schichten mit Seitenlängen 2 ¼ Inch erbaut worden, wobei eine Splitterdichte von 12 6/10 Kammern pro Inch2 oder 1 93/100 Kammern/cm2 bereitgestellt wird.
  • Es soll verstanden werden, dass verschiedene Kanalgeometrien und eine verschiedene Anzahl von Vorrichtungsschichten von einem Fachmann verwendet werden können, um das angestrebte Ergebnis zu erreichen. Z. B. zeigen die 2A-2B eine Struktur nach der vorliegenden Erfindung in ähnlicher Weise als die 1A-1B, ausgenommen, dass in den 2A-2B die Zweigkanalsegmente (561A-561N, 563A-563N) der 1A-1B um ungefähr 45° gedreht sind (siehe Zweigkanalsegmente 660, 662, 664). Auf diese Weise werden die dazwischen liegenden Abstandhalterschichten (553, 555) der Vorrichtung (550) eliminiert. Folglich stellt die Vorrichtung (650) gleiche Pfadlängen der durchgehenden Strömungspfade (700A-700N) zwischen der Einlassöffnung (658) und den Auslassöffnungen (666A-666N) durch Rotieren der Zweigkanalsegmente (660A-660N, 662A-662N, 664A-664N) her (relative zu den Zweigkanalsegmenten (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N). Da die Zweigkanalsegmente (660A-660N, 662A-662N, 664A-664N) nicht kolinear sind, sind die Abstandhalter-Vorrichtungsschichten nicht notwendig zur Verhinderung eines unerwünschten Fluid-Austausches zwischen den Zweigkanalsegmenten (660A-660N, 662A-662N, 664A-664N), obwohl die Abstandhalter-Vorrichtungsschichten für andere erwünschte Zwecke verwendet werden können.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können Strukturen in einer einzelnen Schicht, wie die Zweigkanalsegmente (559A-559N) in der Vorrichtungsschicht (552) der in der 1A gezeigten Vorrichtung (550) in zwei Vorrichtungsschichten geteilt werden können, die die Vorrichtungsschichten (552A-552B oder 552C, 552D) wie es in den 3A und 3B gezeigt ist, oder irgendeine Zahl von Vorrichtungsschichten und/oder zwei Kanalsegmenten, wie sie wünschenswert sind. Auch kann jede Zahl von Fluid-Splittern hergestellt werden. Z. B. können die Zweigkanalsegmente einer Struktur (nicht gezeigt) die Strömung in drei, sechs, acht oder jede gewünschte Zahl von Zweigkanälen trennen. Auf diese Weise können Mikrofluid-Splitter bereitgestellt werden, die ein Fluid in jede gewünschte Zahl von Aliquoten oder Subströmungen teilen, um eine Kompatibilität mit existierenden oder neuen Geometrien von Bohrlochplatten oder anderen fluidischen Vorrichtungen, Laborwerkzeugen oder Instrumenten herzustellen.
  • Die Verwendung von Mehrfachschichten oder von drei Dimensionen zum Erreichen eines Splittens kann vorgesehen sein, um präziser geteilte Aliquoten oder Subströmungen zu schaffen, als es mit zweidimensionalen Splittervorrichtungen möglich ist. Der Grund dafür ist, dass präzises Splitten die Präsenz von im Wesentlichen ähnlichen Fluid-Inpedanzen über die Zweigkanäle verlangt. In zweidimensionalen Strukturen werden solche Impedanzen gewöhnlicherweise durch eine Veränderung des Volumens der Zweigkanäle an einem Punkt ihrer Länge geschaffen, was typischerweise durch Verengen oder Einschränken des Zweigkanals um einen vorbestimmten Betrags gemacht wird. Solche Einschränkungen sind schwierig auf eine identische Weise über eine große Zahl von in einer einzelnen Schicht definierten Zweigkanälen zu replizieren. Folglich sind hochtolerante Herstellungsprozesse gefordert, die den Herstellungsprozess verlängern und verkomplizieren.
  • Im Gegensatz dazu können dreidimensionale Strukturen die Impedanz ausnutzen, die typischerweise an einer Schnittstelle oder einem Überlappungsbereich entsteht, an der bzw. dem zwei, in verschiedenen Vorrichtungsschichten definierte Kanalsegmente überlappen, wie die in der 1A gezeigten Überlappungsbereiche (510). Da bei solchen Überlappungen die Impedanz als ein Resultat der Überlappung selbst entsteht, ergibt sich der einzige Toleranzaspekt der Ausrichtung der Vorrichtungsschichten. Es wurde herausgefunden, dass solche Toleranzen im Wesentlichen weniger kritisch sind, als solche, die zur Bereitstellung gleichmäßig genauer Vorrichtungen, die Mikrobehandlungs- und Ätz-Techniken verwenden, erforderlich sind.
  • Das Vorsehen von Impedanzen zwischen Kanalsegmenten innerhalb eines gemeinsamen Strömungspfads ist insbesondere vorteilhaft zur Unterstützung eines konsistenten und wiederholbaren Splittings eines Flüssigkeitssempel, wenn das Sample zuerst der Vorrichtung zugeführt wird. In der Abwesenheit solcher Impedanz-Bereiche kann eine fortschreitende flüssige Fluid-Front nicht wiederholbar alle untereinander verbundenen Zweigkanalsegmente in einer einzelnen Generation von zwei Kanälen füllen, bevor sie fortfährt, nachfolgende Generationen zu füllen. Wenn vielmehr einer versucht, einen entstehenden Flüssigkeitsstrom (i. e. die fortschreitende Schnittstelle zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas wie in einer leeren Vorrichtung enthaltene Luft) ohne die Verwendung von Impedanzbereichen zu splitten, führt dies typischerweise dazu, dass ein oder mehrere, zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehene Zweigkanäle eine solche Flüssigkeit nicht aufnehmen. Bei beiden in den 1A-2B gezeigten Vorrichtungen (550, 650) verhindern die Überlappungen zwischen den Zweigkanalsegmenten in ausreichender Weise einen Initialfluss von Flüssigkeit durch die Überlappung, um dieses Problem zu überwinden. Eine solche Impedanz resultiert aus einem Überlappungsbereich, der in benachbarten Schichten definierte Kanalsegmente aufweist, und von einem Überlappungsbereich, der Kanalsegmente aufweist, die in nicht-benachbarten Vorrichtungsschichten definiert sind, die durch eine zwischenliegende Abstandhalter-Vorrichtungsschicht mit einer Apertur getrennt sind, die ko-loziert ist mit dem Überlappungsbereich, um Fluid-Austausch durch diesen zu erlangen. Der Effekt jedes dieser Typen von Überlappungsbereichen besteht in der Verhinderung eines Initialflusses von Flüssigkeit, der ausreicht, um alle miteinander verbundenen, in einer spezifischen Schicht (oder "Generation" von Zweigkanälen) definierten Zweigkanälen zu füllen, bevor das Fluid durch irgendeinen Überlappungsbereich "durchbricht", um in einen in einer unterschiedlichen Vorrichtungsschicht definierten Stromabwärts-Zweigkanal zu fließen.
  • Darüber hinaus erlauben dreidimensionale Vorrichtungen einen Zuwachs der Mikrofluidstruktur-Dichte, die erstrebenswert sein kann, um eine Kompatibilität mit existierender Laborausrüstung, wie z. B. Bohrlochplatten, zu erreichen, wie auch um den "Footprint", der mit der Mikrofluid-Vorrichtung verbunden ist, zu minimieren. Ein dreidimensionales, in Mehrfach-Schichten einer Mikrofluid-Vorrichtung gebildetes Netzwerk lässt es zu, dass Zweigkanäle dicht gepackt werden und sogar sich überlappen (wie vorangehend unter Bezugnahme auf die kolinearen Abschnitte der Zweigkanalsegmente (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N), ohne irgendeinen unerwünschten Fluid-Queraustausch (i. e. ein Mischen von Fluiden zwischen Kanälen an anderen Stellen als in Aperturen, die aufgrund des Designs vorgesehen sind, um Fluid-Austausch zwischen den Kanälen hervorzusehen).
  • Mehrschichtige Mikrofluid-Splitter nach der vorliegenden Erfindung erlauben ein Splitten eines Fluid-Sample in einer Mehrzahl substantiell gleicher Mikrofluid-Volumen durch Präsentieren eines Fluid-Sempels in einen Einlass mit einem Zweiganschluss an eine Mehrzahl von Zweigkanälen, von denen jeder im Wesentlichen dieselbe Fluid-Impedanz hat. In einer bevorzugten Ausführungsform resultiert die substantielle Identität von Impedanz aus der topologischen Symmetrie der Strukturgeometrie. Beispielsweise kann unter Bezugnahme auf 1B und 2B beobachtet werden, dass die Länge irgendeines durchgehenden Strömungspfads 600A-600N, 700A-700N zwischen der Einlassapertur 558, 658 und einer der Auslassaperturen 564A-564N, 666A-666N identisch ist, unabhängig von der Position eines der Auslassaperturen 564A-564N, 666A-666N relativ zu der Einlassapertur 558, 658. Folglich ist jeder Strömungspfad 600A-600N, 700A-700N zwischen einer der Auslassaperturen 564A-564N, 666A-666N und dem der Einlassöffnung 558, 658 ist turbologisch symmetrisch zu irgendeinem anderen Strömungspfad zwischen irgendeiner anderen Auslassapertur 564A-564N, 666A-660N und der Einlassöffnung 558, 658. Solch eine topologische, symmetrische Struktur wird vorzugsweise aus einer Anzahl von Gründen in drei Dimensionen hergestellt.
  • Insbesondere würde die in einer Mikrofluidstruktur erstrebenswerte hohe Merkmalsdichte in einer einzelnen Schicht schwierig herzustellen sein. Beispielsweise zeigt die Vorrichtung 650 der 2b eine Anzahl von eng benachbarten Merkmalsbereichen 651. Solche Bereiche sind unter Verwendung konventioneller Techniken auf Grund der geringen Toleranzen schwierig herzustellen, die zur Vermeidung von Fluid-Queraustausch zwischen den Kanälen erforderlich sind. Darüber hinaus verteilt eine Struktur, wie sie in der 2b gezeigt ist, Aliquoten oder Subströmungen nach einem asymmetrischen Muster. Es ist erstrebenswert, Aliquoten in einem gleichmäßig verteilten, symmetrischen Muster zu liefern, wie es in 1b gezeigt ist, um die Kompatibilität mit konventionellen Bohrlochplatten und anderer Laborausrüstung zu erhalten, sowie den Raum höchsteffizient zu nutzen. Ein Charakteristikum von Strukturen, die Aliquoten in gleichmäßig verteilten Mustern verteilen, besteht darin, dass Abschnitte von Zweigkanälen sich notwendigerweise überlappen und/oder kolinear sind. Wenn solche Zweigkanäle in einer einzelnen Vorrichtungsschicht vorgesehen sind, würde die Struktur betriebsunfähig sein, da sich Fluide in verschiedenen Kanälen an der Überlappung vermischen würden (oder, wenn nur ein kolinearer Kanal existieren kann, dort wo mehr als ein Kanal notwendig wäre, um gleiche durchgehende Flusspfadlängen aufrecht zu erhalten), was die Messgenauigkeit und Vorhersehbarkeit der Fluidströmung störend beeinflussen würde oder einfach die Vorrichtung betriebsunfähig machen würde. Durch Verteilung der Zweige über eine Mehrzahl von Vorrichtungsschichten, können zusätzlich nicht durchlässige Abstandhalter-Vorrichtungsschichten zwischen Schichten eingelegt werden, die überlappende oder kolineare Zweigkanäle haben, um die Integrität der Fluidströmung in jedem Zweigkanal zu erhalten. In geeigneter Weise angeordnete Aperturen in den undurchlässigen Abstandhalter-Vorrichtungsschichten würden ein Austausch von Fluid durch die Zweigkanäle auf verschiedenen Schichten zulassen, wodurch die angestrebten durchgehenden Strömungspfade geformt werden.
  • Darüber hinaus wäre es schwierig, eine große Zahl von topologisch symmetrischen Kanälen in einer einzelnen Schicht (z. B. in einer konventionellen zweidimensionalen Vorrichtung) bereitzustellen. Kanäle zwischen dem Einlass und benachbarten Auslässen müssten schwerwiegend konvolutiert werden, um dieselbe Länge als Kanäle zum Auslass weiter von Einlass zu haben. Folglich würden entfernt von den Auslässen gelegene Kanäle zu konvolutieren sein, um die Konvolution anderer Kanäle zu umgehen. Das Resultat wäre wahrscheinlich eine extrem komplexe Vorrichtung, die schwierig zu Validieren sein würde. Alternativ dazu können Kanäle begrenzt werden, um ähnliche Impedanzen über Kanäle unterschiedlicher Länge aufrecht zu erhalten. Wie oben bemerkt, für kompliziert jedoch die Bereitstellung genauer Kanalimpedanzen mit Einschränkungen den Herstellungsprozess.
  • Es soll verstanden werden, dass die Zeichnungen und Beschreibungen von Ansichten einzelner Mikrofluid-Werkzeuge, Vorrichtungen und Verfahren, die hierin vorgesehen sind, Komponenten offenbaren sollen, die in einer Arbeitsvorrichtung kombiniert werden können. Verschiedene hierin vorgesehene Anordnungen und Kombinationen einzelner Werkzeuge, Vorrichtungen und Methoden werden abhängig von Anforderungen an eine spezielle Anwendung in Betracht gezogen. Die speziellen hierin dargestellten und beschriebenen Mikrofluid-Werkzeuge, Vorrichtungen und Verfahren werden nur auf dem Weg eines Beispiels dargebracht, wobei nicht die Absicht besteht, den Umfang der Erfindung zu begrenzen.

Claims (10)

  1. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) umfassend: eine erste, eine Einlassöffnung (558, 658) bildende Vorrichtungsschicht (551, 651); eine zweite, eine Mehrzahl von Auslassöffnungen (564A-564N, 666A-666N) bildende Vorrichtungsschicht (557, 655); eine Mehrzahl von zwischen der ersten Vorrichtungsschicht und der zweiten Vorrichtungsschicht angeordneten Kanal-Vorrichtungsschichten (552, 554, 556), wobei jede Kanal-Vorrichtungsschicht (552, 554, 556) eine Mehrzahl von Zweigkanal-Segmenten (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N, 660A-660N, 662A-662N, 664A-664N) definiert; und eine Mehrzahl von Überlappungsbereichen (510A-510N, 610A-610N), wobei jeder Überlappungsbereich Fluid-Kommunikation zwischen zumindest zwei Zweigkanal-Segmenten (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N, 660A-660N, 662A-662N, 664A-664N), die in unterschiedlichen Vorrichtungsschichten (552, 554, 556) definiert sind, zulässt; wobei die Zweigkanal-Segmente (559A-559N, 561A-561N, 563A-563N, 660A-660N, 662A-662N, 664A-664N) eine Mehrzahl von durchgehenden Strömungspfaden (600A-600N, 700A-700N) zwischen der Einlassöffnung und der Mehrzahl von Auslassöffnungen definieren, wobei jede der durchgehenden Strömungspfade (600A-600N, 700A-700N) der Mehrzahl von durchgehenden Strömungspfaden (600A-600N, 700A-700N) eine Fluidimpedanz, eine Pfadlänge und eine geometrische Struktur besitzt; und wobei die Fluidimpedanzen jedes der durchgehenden Strömungspfade (600A-600N, 700A-700N) der Mehrzahl von durchgehenden Strömungspfaden (600A-600N, 700A-700N) im Wesentlichen gleich sind.
  2. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) nach Anspruch 1, weiter umfassend zumindest eine Abstand-Vorrichtungsschicht (552, 554, 556) mit einer Mehrzahl von Aperturen (560A-560N, 562A-562N), wobei jede Apertur (560A-560N, 562A-562N) der Mehrzahl von Aperturen (560A-560N, 562A-562N) an einem Überlappungsbereich der Mehrzahl von Überlappungsbereichen (510A-510N, 610A-610N) angeordnet ist, wobei die zumindest eine Abstand-Vorrichtungsschicht (552, 554, 556) zumindest einen undurchlässigen Bereich (570) hat, der zwischen Abschnitten der zwei durchgehenden Strömungspfaden (600A-600N, 700A-700N) der Mehrzahl von durchgehenden Strömungspfaden (600A-600N, 700A-700N) angeordnet ist.
  3. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Kanal-Vorrichtungsschichten (552, 554, 556) zumindest zwei kolineare durchgehende Strömungspfade (600A-600N, 700A-700N) aufweist, wobei die Vorrichtung weiter zumindest eine Abstand-Vorrichtungsschicht (552, 554, 556) aufweist, die eine Grenze (570) zwischen den zumindest zwei kolinearen Fluid-Strömungspfaden (600A-600N, 700A-700N) definiert.
  4. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jeder Überlappungsbereich der Mehrzahl von Überlappungsbereichen (510A-510N, 610A-610N) die anfängliche Strömung einer Flüssigkeit durch den Überlappungsbereich der Mehrzahl von Überlappungsbereichen (510A-510N, 610A-610N) verhindert.
  5. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pfadlängen jedes durchgehenden Strömungspfads (600A-600N, 700A-700N) der Mehrzahl von durchgehenden Strömungspfaden (600A-600N, 700A-700N) im Wesentlichen gleich sind.
  6. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die geometrische Struktur jedes durchgehenden Strömungspfads (600A-600N, 700A-700N) der Mehrzahl von durchgehenden Strömungspfaden (600A-600N, 700A-700N) im Wesentlichen topologisch symmetrisch ist.
  7. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Auslassöffnungen (564A-564N, 666A-666N) ein zweidimensionales Array (564A-564N, 666A-666N) bildet.
  8. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kanal-Vorrichtungsschicht (552, 554, 556) der Mehrzahl von Kanal-Vorrichtungsschichten (552, 554, 556) aus einem Polymer-Material hergestellt ist.
  9. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine der Kanal-Vorrichtungsschichten (552, 554, 556) der Mehrzahl von Kanal-Vorrichtungsschichten (552, 554, 556) aus einem selbstklebenden Material hergestellt ist.
  10. Mehrschichtige Mikrofluid-Splittervorrichtung (550, 650) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Mehrzahl von Kanal-Vorrichtungsschichten (552, 554, 556) eine Matrizenschicht ist.
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