EP1700036B1

EP1700036B1 - Mikropumpe und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: EP1700036B1
Application number: EP20040804104
Authority: EP
Inventors: Ron Meyknecht
Original assignee: Bartels Mikrotechnik GmbH
Current assignee: Bartels Mikrotechnik GmbH
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-20
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2024-12-20
Also published as: JP2007514891A; WO2005061894A1; EP1700036A1; DE10360709A1; US20070003420A1; CN1759247B; DE502004011253D1; US8043073B2; JP4664309B2; CN1759247A; ATE470073T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikropumpe, und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt, eine erste, zweite und dritte im wesentlichen zweidimensional ausgebildete Schicht aus insbesondere Kunststoff und/oder Glas und/oder Substrat und/oder Metall miteinander zu verfügen. Beispielsweise können die erste, zweite und dritte Schicht mittels Klebstoffen miteinander verbunden werden, wobei die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren jeweils drei in ihrer flächenhaften Ausdehnung im wesentlichen gleich große Schichten verwenden. Aus dem Stand der Technik sind außerdem Mikropumpen bekannt, die im wesentlichen aus einem Gehäuseunterteil und einem Gehäuseoberteil bestehen, zwischen denen eine Ventilmembran angeordnet ist, z.B. aus der DE-19720482 C2 und der US 2002/155010 A1 (nächster Stand der Technik).
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Verbindung dreier Schichten sind meist recht aufwendig und kostspielig, was in gleiche Weise für die aus dem Stand der Technik bekannten Mikropumpen gilt, die mittels den genannten Verfahren hergestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine optimierte Mikropumpe kompakter Bauart mit hoher Pumpleistung bereitzustellen, die unter Einsatz einfacher und kostengünstige Herstellungs- und Verbindungstechniken auch in großen Stückzahlen zu fertigen ist. Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein kostengünstiges Herstellungsverfahren für eine Mikropumpe bereitzustellen, das im wesentlichen aus einem Zwei-Schichtaufbau mit einem funktionalen Element zwischen den beiden Schichten besteht
Die Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und/oder der nachfolgenden Beschreibung erwähnt, die von schematischen Zeichnungen begleitet ist.
Hierzu zeigt:

Fig. 1a, b, c und d eine schematische Darstellung der grundlegenden Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2a, b und c jeweils Abwandlungen der grundlegenden Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 1;
Fig. 3a eine schematische Draufsicht auf die wesentlichen Bauelemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und Fig. 3b einen Schnitt durch übereinander angeordnete Bauelemente von Fig. 3a;
Fig. 4a einen Schematischen Teilschnitt durch übereinander angeordnete Bauelemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, und Fig. 4b und c eine schematische Draufsicht auf ein funktionales Element der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 4a;
Fig. 5a einen schematischen Teilschnitt durch übereinander angeordnete Bauelemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, und Fig. 5b und c eine schematische Draufsicht auf ein funktionales Element der Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 5a;
Fig. 6a eine schematische Darstellung der Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 6b eine schematische Darstellung eines funktionalen Elements der Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 6a, und
Fig. 6c eine schematische Darstellung der Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 6d eine schematische Darstellung eines funktionalen Elements der Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 6c.
Fig. 7 a und 7b weitere schematische Darstellungen in Explosionsdarstellung bzw. im Schnitt der wesentlichen Bauelemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Fig. 3.
Fig. 8 eine vorteilhafte Abwandlung des funktionalen Elements von Fig. 6d.
Fig. 9 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemaße Vorrichtung in der Anordnung von Fig. 6c.
Fig. 10 eine exaktere schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 9.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, ein Verfahren zum Verbinden einer ersten Substratschicht 1, einer zweiten Substratschicht 2 und einem funktionalen Element 3 anzugeben, wobei das funktionale Element 3 elastisch ausgebildet ist und/oder sehr viel dünner als die erste 1 und zweiten 2 Substratschicht ausgebildet ist, und das funktionale Element sandwichartig zwischen der ersten 1 und zweiten 2 Substratschicht angeordnet ist, und wobei die erste 1 und zweite 2 Schicht mittels Druck zusammengefügt werden, so dass das funktionale Element 3 derart zwischen die beiden Schichten geklemmt wird, dass die erste 1 und zweite 2 Schicht dauerhaft miteinander verbunden sind, und das funktionale Element 3 dauerhaft zwischen der ersten 1 und zweiten 2 Schicht angeordnet ist. Dabei ist die erste 1 und zweite 2 Schicht und das funktionale Element 3 im wesentlichen zweidimensional ausgebildet, wobei das funktionale Element 3 vorteilhaft eine kleinere Fläche als die erste 1 und zweite 2 Schicht aufweist.
Vorteilhaft ist hierbei der Druck und das Material von Schicht 1 und Schicht 2 derart ausgewählt, dass nach Absetzen des Drucks Schicht 1 und 2 dauerhaft miteinander verbunden sind.
Das Verfahren umfaßt außerdem insbesondere die folgenden Schritte, wobei zunächst das funktionale Element 3 an einer vorbestimmten Position auf einer der Schichten 1 oder 2, beispielswelse auf der Schicht 1 angeordnet wird, und anschließend ein geeignetes Lösungsmittel auf der nicht von dem funktionalen Element 3 bedeckten Oberfläche der Schicht 1 oder 2 aufgebracht wird, und daran anschließend die zweite Schicht 2 über der ersten Schicht 1 und dem funktionalen Element 3 angeordnet wird, und daran anschließend Druck auf die zweite, Schicht 2 ausgeübt wird, so dass sich die erste 1 und zweite 2 Schicht miteinander verfügen und das funktionale Element 3 zwischen die Schichten 1 und 2 geklemmt wird.
Hierbei ist vorteilhaft das Material von Schicht 1 und 2 und das Lösungsmittel und Höhe und Dauer des Drucks derart ausgewählt, dass nach Absetzen des Drucks Schicht 1 und 2 dauerhaft miteinander verbunden sind.
Geeigneterweise umfaßt das funktionale Element eine dünne Kunststoffolie und/oder eine Metallfolie.
Die erste 1 und zweite 2 Schicht umfassen geeigneter Weise eine Substratschicht aus Kunststoff und vorzugsweise aus Polycarbonat und/oder PPSU und/oder PEI und/oder Melamin.
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung mit kanalartigen Strukturen zum Transport und/oder zur Lagerung eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums anzugeben, die eine erste 1 und zweite 2 Substratschicht umfaßt, zwischen der ein funktionales Element 3 angeordnet ist, das elastisch ausgebildet ist und/oder sehr viel dünner als die erste 1 und zweite 2 Schicht ausgebildet ist, wobei die kanalartigen Strukturen in der ersten 1 und/oder zweiten 2 Schicht ausgebildet sind, und die erste 1 und die zweite 2 Schicht fest und dauerhaft miteinander verbunden sind, und das funktionale Element 3 zwischen die erste 1 und die zweite 2 Schicht geklemmt ist, so dass mittels dem funktionalen Element 3 die kanalartigen Strukturen in der ersten 1 und/oder zweiten 2 Schicht zumindest teilweise gas- und/oder flüssigkeitsdicht abgeschlossen sind.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt insbesondere ein funktionales Element 3, das als bewegliches Element derart ausgebildet ist, dass mittels dem funktionalen Element 3 eine kanalartige Struktur in der ersten 1 und / oder zweiten 2 Schicht geöffnet, und/oder verschlossen werden kann, wobei das funktionale Element 3 insbesondere eine Ventilfunktion aufweisen kann.
Insbesondere wird mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Mikropumpe bereitgestellt, wobei das funktionale Element 3 zumindest eine Ventilklappe 31 aufweist und die Vorrichtung außerdem ein dynamisches Antriebselement 4 umfaßt, das geeignet ist ein Volumen eines in der Vorrichtung ausgebildeten Hohlraumes zu verändern.
Erfindungsgemäß umfaßt eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine erste Schicht 1; in der ein erster Kanal 10 ausgebildet ist, und eine zweite Schicht 2, in der ein zweiter Kanal 20 ausgebildet ist, so dass eine Verbindung zwischen dem ersten 10 und dem zweiten 20 Kanal bereitgestellt ist Außerdem ist eine Ventilklappe 31 des funktionalen Element 3 derart angeordnet, dass die Verbindung zwischen dem ersten 10 und dem zweiten 20 Kanal geöffnet oder geschlossen ist. Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind insbesondere und geeigneterweise der erste 10 und zweite 20 Kanal im wesentlichen parallel angeordnet, wobei die Verbindung zwischen dem ersten 10 und zweiten 20 Kanal mit dem ersten 10 und zweiten 20 Kanal einen Winkel α von 5° bis 80° und vorzugsweise von 15° bis 50° einschließt, so dass mittels der Verbindung zwischen dem ersten 10 und zweiten 20 Kanal ein tangentialer Übergang zwischen dem ersten 10 und zweiten 20 Kanal bereitgestellt ist. Außerdem ist die Ventilklappe 31 des funktionalen Elements 3 geeigneterweise an der Verblndungsstelle zwischen dem ersten 10 und zweiten 20 Kanal angeordnet.
Insbesondere und geeigneterweise hat der erste Kanal 10 eine erste Breite 10b, der zweite Kanal 20 eine zweite Breite 20b und die Ventilklappe 31 eine dritte Breite 31b, wobei die erste Breite 10b ≤ dritte Breite 31b ≤ zweite Breite 20b ist, und wobei in Flußrichtung 132 ein Antriebselement 4 der Ventilklappe 31 vor (4,132) und/oder (132,4) nachgeschaltet ist, womit eine Pumpenstruktur (I) bereitgestellt ist.
Gemäß einer abgewandelten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird insbesondere und geeigneterweise eine Vorrichtung mit einem ersten Kanal 10 mit einer ersten Breite 10b, einem zweiten Kanal 20 mit einer zweiten Breite 20b, und einer Ventilklappe 31 mit einer dritten Breite 31b bereitgestellt, wobei die zweite Breite 20b ≤ die dritte Breite 31b ≤ die erste Breite 10b ist, und wobei ein Antriebselement 4 der Ventilklappe 31 in Flußrichtung 231 vor (4,231) und/oder nach (231,4) geschaltet ist, wobei eine erfindungsgemäße Pumpenstruktur (II) bereitgestellt ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann eine Vielzahl von Mikropumpenstrukturen (I) und/oder (II) in Kombination in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet sein. Insbesondere und geeigneterweise umfaßt eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein zentrales Antriebselement 4, dem wenigstens eine erste Ventilklappe 31 gemäß . Pumpenstruktur (I) in Flußrichtung 132 vorgeschaltet (4,132) ist und außerdem wenigstens eine zweite Ventilklappe 31 gemäß Pumpenstruktur (II) in Flußrichtung (231) nachgeschaltet (231,4) ist, und eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst außerdem insbesondere eine dritte Ventilklappen 31 gemäß Pumpenstruktur I, die dem Antriebselement 4 in Flußrichtung 132 nachgeschaltet (132,4) ist, und der zweiten Ventilklappe 31 vorgeschaltet ist, und außerdem eine vierte Ventilklappe 31 gemäß Pumpenstruktur II, die dem Antriebselement 4 in Flußrichtung 231 vorgeschaltet (231,4) ist, und der ersten Ventilklappe 31 nachgeschaltet ist. Dabei sind insbesondere und geeigneterweise die Ventilklappen 31 in dieser Anordnung in Flußrichtung in einer Kunststoffolie 3 ausgebildet, wobei außerdem zwischen der dritten und vierten Ventilklappe 31 eine Ausnehmung 30 ausgebildet ist die mit einem Hohlraum verbunden ist, der mit dem Antriebselement 4 zusammenwirkt.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Hintereinanderschaltung von Pumpenstrukturen (I), (II), (I) und (II) mit einer zugehörigen ersten, zweiten, dritten und vierten Ventliklappe 31 in dieser Reihenfolge in Flussrichtung, wobei ein zentrales Antriebselement 4 und ein Hohlraum (Pumpkammer) zwischen den mittleren Pumpenstrukturen (II) und (I) angeordnet ist. Dabei sind insbesondere und geeigneterweise die Ventilklappen 31 in dieser Anordnung in Flussrichtung in einem funktionalen Element 3 ausgebildet. Ausserdem ist zwischen den beiden mittleren Ventilklappen 31 eine Ausnehmung 30 ausgebildet, die mit der Pumpkammer und dem Antriebselement 4 zusammenwirkt.
Nach einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen funktionalen Elements 3 kann an Stelle der Ausnehmung 30 eine Lochstruktur 30' mit Filterwirkung vorgesehen sein, wobei das funktionale Element 3 geeigneterweise in einer dünnen Kunststoffolie ausgebildet ist.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
Fig. 1a, b, c und d zeigen eine schematische Darstellung der grundlegenden Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei anhand der genannten Figuren auch das grundlegende Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens ihrer Herstellung verdeutlicht ist. Bei dem verwendeten Verfahren zum Verbinden einer ersten Substratschicht 1, einer zweiten Substratschicht 2 und einem funktionalen Element . 3 das elastisch ausgebildet ist und geeigneterweise sehr viel dünner als die erste 1 und zweite 2 Substratschicht ausgebildet ist. Außerdem wird das funktionale Element 3 sandwichartig zwischen der ersten 1 und zweiten 2 Substratschicht angeordnet, wobei das funktionale Element 3 eine kleinere Fläche als die erste 1 und zweite 2 Schicht hat und geeigneterweise an einer vorbestimmten Position auf der ersten Substratschicht 1 angeordnet wird. Daran anschließend wird ein geeignetes Lösungsmittel auf der nicht von dem funktionalen Element 3 bedecken Oberfläche der Substratschicht 1 aufgebracht Daran anschließend wird die zweite Substratschicht 2 über der ersten Schicht 1 und dem funktionalen Element 3 angeordnet und Druck auf die zweite Substratschicht 2 ausgeübt, so dass sich die erste 1 und zweite 2 Substratschicht verbinden und das funktionale Element 3 zwischen die Substratschichten 1 und 2 geklemmt wird, so dass die erste 1 und zweite 2 Substratschicht dauerhaft miteinander verbunden ist, und das funktionale Element 3 dauerhaft zwischen der ersten 1 und zweiten 2 Substratschicht angeordnet ist.
Hierbei ist das Material von Substratschicht 1 und 2 und das Lösungsmittel und Höhe und Dauer des Drucks derart ausgewählt, dass Schicht 1 und 2 nach Absetzen des Drucks dauerhaft miteinander verbunden sind.
Wie in Fig. 1c und d schematisch dargestellt ist, können in der ersten Substratschicht 1 Positionierungsausnehmungen ausgebildet sein, die mit Positionierungsstiften an dem funktionalen Element 3 korrespondieren, so dass das funktionale Element 3 auf einfache Weise und exakt an einer vorbestimmten Position auf der Substratschicht 1 angeordnet werden kann. Es ist klar, dass auch umgekehrt Positionierungsstifte auf der Oberfläche der ersten Substratschicht 1 ausgebildet sein können und mit den Positionierungsstiften der Substratschicht 1 korrespondierende Positionierungsausnehmungen oder Positionierungslöcher an dem funktionalen Element 3 ausgebildet sein können.
Das funktionale Element 3 ist geigneter Weise im wesentlichen als zweidimensionale Schicht ausgebildet, die elastisch ausgebildet ist und geeigneterweise sehr viel dünner ausgebildet Ist, als die erste 1 und zweite 2 Substratschicht, und außerdem hat das funktionale Element 3 eine kleinere Fläche als die erste 1 und zweite 2 Substratschicht, und außerdem sind die erste 1 und zweite 2 Substratschicht aus einem Material ausgebildet, das mittels einem geeigneten Lösungsmittel und Druck verfügbar ist, und das außerdem eine hinreichende Elastizität aufweist, so dass das funktionale Element 3 mittels Druck zwischen die erste 1 und zweiten 2 Substratschicht geklemmt werden kann und sich die Oberflächen der ersten 1 und zweiten 2 Substratschicht berühren und miteinander verbinden und nach Absetzen des Drucks dauerhaft miteinander verbunden sind. Dabei kann das funktionale Element 3 derart zwischen die beiden Substratschichten eins und zwei geklemmt werden, dass an seinen Rändern kleine Hohiräume x entstehen.
Geeigneterweise ist die erste 1 und zweite 2 Substratschicht aus Kunststoff und vorzugsweise aus Polycarbonat und/oder PPSU und/oder PEI und/oder Melamin ausgebildet, und das funktionale Element 3 ist geeigneterweise eine dünne Kunststofffolie und/oder eine Metallfolie und insbesondere aus Kunststoff und vorzugsweise aus Polymid ausgebildet.
Fig. 2a, b und c zeigen schematische Darstellungen der grundlegenden Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und jeweils Abwandlungen der grundlegenden Elemente einer erfindungsmäßen Vorrichtung von Fig. 1. Bei der Vorrichtung von Fig. 2a werden beispielsweise zwei funktionale Elemente 3 zwischen eine erste 1 und zweite 2 Substratschicht geklemmt, wobei klar ist, dass auch eine Vielzahl funktionaler Elemente 3 erfindungsgemäß zwischen einer ersten 1 und zweiten 2 Substratschicht mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren geklemmt werden können.
Fig. 2b zeigt die grundlegenden Bauelemente einer weiteren Abwandlung der Vorrichtung von Fig.1, wobei hier beispielhaft lediglich ein funktionales Element 3 zwischen eine erste 1 und zweite 2 Substratschicht geklemmt wird. Außerdem ist bei der Ausführung von Fig. 2b die erste Substratschicht 1 derart vorbehandelt, das heißt eine geeignete Ausnehmung in der Oberfläche von Substratschicht 1 ausgebildet, dass das funktionale Element 3 in der Ausnehmung positionsgenau angeordnet werden kann. Bei der Vorrichtung von Fig. 2b kann außerdem das funktionale Element 3 dicker ausgebildet sein, als ein funktionales Element 3 der Vorrichtung von Fig 1 und Fig. 2a. Geeigneterweise hat das funktionale Element 3 der Vorrichtung von Fig. 2b eine Dicke die gleich groß oder größer als die Tiefe der Ausnehmung der Substratschicht 1 ist.
Fig. 2c zeigt eine schematische Darstellung der wesentlichen Bauelemente einer weiteren Abwandlung der grundlegenden Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei hier auch in der zweiten Substratschicht 2 eine geeignete Ausnehmung ausgebildet ist, die mit der Ausnehmung in der Substratschicht 1 und dem funktionalen Element 3 korrespondiert. Bei der Vorrichtung von Fig. 2c kann das funktionale Element 3 eine größere Dicke haben wie das funktionale Element 3 bei den Vorrichtungen der Fig. 1, 2a und 2b, wobei die Dicke des funktionalen Element 3 geeigrieterweise gleichgroß oder größer als die Summe der Tiefen der Ausnehmungen in den Substratschichten 1 und 2 ist.
Es ist klar, dass weitere Abwandlungen der grundlegenden Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens auch aus Kombinationen der Ausführungen von Fig. 1, 2a, 2b und 2c bereitgestellt werden können.
Die nachfolgenden Figuren zeigen schematische Darstellungen der wesentlichen Bauelemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung, wobei eine prinzipielle Anordnung der Ausführung von Fig. 1 gewählt wurde, beider in den beiden gegenüberliegenden Substratschichten 1 und 2 keine Ausnehmungen zur Positionierung des funktionalen Element 3 ausgebildet sind. Es ist klar, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungen auch gemäß den oben beschriebenen Ausführungen von Fig. 2b oder 2c bereitgestellt werden-können, und dass die jeweiligen funktionalen Elemente 3 und / oder Substratschichten 1 und / oder 2 auch anhand Fig. 1 und 2 beschriebene Positionierungsausbildungen aufweisen können.
Fig. 3a zeigt eine Draufsicht auf die wesentlichen Bauelemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 3b zeigt einen Schnitt durch übereinander angeordnete Bauelemente von Fig. 3a.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 3a stellt eine Vorrichtung mit kanalartigen Strukturen zum Transport und/oder zur Lagerung eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums bereit, wobei die Vorrichtung eine erste 1 und zweite 2 Substratschicht und ein funktionales Element 3 umfaßt, das elastisch ausgebildet ist und geeigneterweise sehr viel dünner als die erste 1 und zweite 2 Substratschicht ausgebildet ist, und das sandwichartig zwischen der ersten 1 und zweiten 2 Substratschicht angeordnet ist Außerdem sind in der ersten 1 und/oder zweiten 2 Substratschicht kanalartige Strukturen 10 und 20 ausgebildet, und die erste 1 und zweite 2 Substratschicht fest und dauerhaft miteinander verbunden, wobei das funktionale Element 3 derart zwischen die erste 1 und zweite 2 Substratschicht geklemmt ist, dass mittels dem funktionalen Element 3 die kanalartigen Strukturen 10 und 20 in der ersten 1 und/oder zweiten 2 Substratschicht zumindest gas- und/oder flüssigkeitsdicht abgeschlossen sind. Bei der Vorrichtung der Fig. 3 ist in der ersten Schicht 1 ein nach oben offener Kanal 10 ausgebildet und In der zweiten Schicht 2 eine mit dem Kanal 10 korrespondierende durch die Schicht 2 durchgehende Öffnung 20 ausgebildet. Außerdem ist das funktionale Element 3 Vorteilhaft als dünne Folie mit einer durchgehenden Öffnung 30 ausgebildet, die mit der Öffnung 20 der zweiten Substratschicht 2 korrespondiert, und außerdem mit einer Ventilklappe 31 ausgebildet, deren Breite und Länge mit der Breite und Tiefe des Kanals 10 korrespondiert.
Die Schichten 1 und 2 sind nun vorteilhaft derart übereinander angeordnet, und außerdem das funktionale Element 3 derart sandwichartig zwischen den Substratschichten 1 und 2 angeordnet, das mittels der Öffnung 30 und 20 eine Verbindung des Kanals 10 zu einem Hohlraum bereitgestellt ist, der mit einem Antriebselement 4 zusammenwirkt, und außerdem mittels der Ventilklappe 31 der Kanal 10 geöffnet und/oder geschlossen werden kann, so dass eine erfindungsgemäße Pumpenstruktur bereitgestellt ist.
Die vorstehend beschriebene Pumpenstruktur ist schematisch in Fig. 3b dargestellt. Das Antriebselement 4 kann beispielsweise und geeigneterweise mittels einem Piezoaktor 4 bereitgestellt werden. Bei der Vorrichtung von Fig. 3b ist beispielhaft die Öffnung 30 und 20 und das Antriebselement 4 in Flussrichtung (Pfeilrichtung) der Ventilklappe 31 nachgeschaltet. Es ist klar, dass die Öffnung 20 und 30 und das Antriebselement 4 bei geeigneter Ausbildung der Ventilklappe 31 dieser in Flussrichtung auch vorgeschaltet sein kann, und/oder zusätzlich zu der Öffnung 20 und 30 von Fig. 3a und b jeweils zweite Öffnungen 20 und 30 und ein zweites Antriebselement 4 zusätzlich zu dem der Ventilklappe 31 nachgeschalteten Antriebselement 4 der Ventilklappe 31 vorgeschaltet sein kann.
Geeigneter Weise und vorteilhafter Weise kann in dem funktionalen Element 3 an Stelle der Öffnung 30 auch eine Lochstruktur 30' ausgebildet sein, die eine Filterwirkung hat und wirksam verhindert, dass etwa in einer zu pumpenden Flüssigkeit enthaltene Stör- bzw. Schmutzpartikel in den Hohlraum bzw. die Pumpkammer gelangen. Eine derartige vorteilhafte Lochstruktur 30' ist schematisch in Fig. 8 dargestellt und wird nachfolgend detailliert beschrieben.
Fig. 4a zeigt einen schematischen Teilschnitt durch übereinander angeordnete Bauelemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, und Fig. 4b eine Draufsicht und Fig. 4c eine Teildraufsicht auf ein funktionales Element der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 4a.
Die Ausführung der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Vorrichtung von Fig. 3, mit dem Unterschied, dass der Kanal 10 in der ersten Schicht an einer vorbestimmten Position mit einem vorbestimmten Winkel α abflacht, und außerdem in der zweiten Substratschicht 2 ein zweiter Kanal 20 ausgebildet ist, der ebenfalls an einer vorbestimmten Position in einem vorbestimmten Winkel α abflacht, und der mit dem in der ersten Substratschicht 1 ausgebildeten Kanal 10 derart korrespondiert, dass bei übereinander Anordnung der Substratschichten 1 und 2 eine tangentiale Verbindung der Kanäle 10 und 20 in einen vorbestimmten Winkel α bereitgestellt ist. Der Kanal 20 ist außerdem derart ausgebildet, dass er an einer in der Zeichnung nicht dargestellten vorbestimmten Position mit einem oberhalb der Schicht 2 angeordneten Hohlraum verbunden ist, der mit einem Antriebselemt 4 zusammenwirkt.
Das funktionale Element 3 der Ausführung von Fig. 4 entspricht im wesentlichen dem funktionalen Element 3 von der Vorrichtung von Fig. 3 mit dem Unterschied, dass das funktionale Element 3 der Ausführung von Fig. 4 keine Öffnung 30 umfasst.
Der erste Kanal 10 und der zweite Kanal 20 und das funktionale Element 3 mit der Ventilklappe. 31 sind nun erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass die Ventilklappe 31 an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Kanal 10 und dem zweiten Kanal 20 derart angeordnet ist, dass in Zusammenwirken mit einem Antriebselement 4, das der Ventilklappe 31 vor und/oder nachgeschaltet sein kann, die Verbindung zwischen dem ersten Kanal 10 und dem zweiten Kanal 20 geöffnet oder geschlossen ist Erfindungsgemäß sind der erste Kanal 10, der zweite Kanal 20 und die Ventilklappe 31 derart ausgebildet, dass der erste Kanal 10 eine erste Breite 10b, der zweite Kanal 20 eine zweite Breite 20b und die Ventilklappe 31 eine dritte Breite 31b hat, so dass die erste Breite 10b ≤ der dritten Breite 31 b ist, und die dritte Breite 31b ≤ der zweiten Breite 20b ist. Geeigneterweise ist die Ventilklappe 31 außerdem derart angeordnet und ausgebildet, dass eine Pumpenstruktur mit einer Flussrichtung (Pfeilrichtung) von dem ersten Kanal 10 zu dem zweiten Kanal 20 bereitgestellt ist, wobei das Antriebselement 4 der Ventilklappe 31 in Flussrichtung 132 vor (4,132) und/oder (132,4) nachgeschaltet sein kann. Mittels der vorstehend beschriebenen Ausführung gemäß Fig. 4a ist eine erfindungsgemäße Pumpenstruktur (I) bereitgestellt.
Fig. 5a zeigt einen schematischen Teilschnitt durch übereinander angeordnete Bauelemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, und Fig. 5b und c eine Draufsicht bzw. eine Teildraufsicht auf ein funktionales Element 3 der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 5a.
Die Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 5 entspricht in ihrem Prinzip im wesentlichen der Ausführung der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 4 mit dem Unterschied, dass die Kanäle 10 und 20 und das funktionale Element 3 mit der Ventilklappe 31 derart ausgebildet und angeordnet sind, so dass eine Pumpe mit Flussrichtung (Pfeilrichtung) von Kanal 20 zu Kanal 10 bereitgestellt ist. Dabei haben die Kanäle 10 und 20 geeigneterweise eine erste Breite 10b bzw. eine zweite Breite 20b und die Ventilklappe 31 eine dritte Breite 31 b, so dass die zweite Breite 20b ≤ der dritten Breite 31 b ist und die dritte Breite 31b ≤ der ersten Breite 10b ist. Es ist klar, dass bei der dritten Ausführung von Fig. 5 ein Antriebselement 4 der Ventilkfappe 31 ebenfalls in Flussrichtung 231 vor (4,231) und/oder nach (231,4) geschaltet sein kann. Mit der Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 5 ist eine erfindungsgemäße Pumpenstruktur (II) bereitgestellt.
Für beide Ausführungen der vorliegenden Erfindung, nämlich der Ausführung von Fig. 4 und 5 schließt der Winkel α geeigneterweise einen Winkel von 5° bis 80° und vorzugsweise von 15 bis 50° und besonders vorteilhaft einen Winkel ein, so dass ein tangentialer Übergang zwischen den beiden Kanälen 10 und 20 bereitgestellt ist.
Fig. 6a zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung einer erfindungegemäßen Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 6a ist erfindungsgemäß einem zentralen Antriebselement 4 wenigstens eine erste Ventilklappe 31 gemäß der Pumpenstruktur (I) von Fig. 4 in Flussrichtung (Pfeilrichtung) vorgeschaltet und außerdem wenigstens eine zweite Ventilklappe 31 gemäß der Pumpenstruktur (II) von Fig. 5 in Flussrichtung nachgeschaltet. Bei dieser Ausführung der vorliegenden Erfindung kann die Pumpenstruktur (I) und die Pumpenstruktur (II) jeweils mittels unabhängigen funktionalen Elementen 3 und deren Ventilklappen 31 bereitgestellt sein. Geeigneterweise kann die Pumpenstruktur (I) und (II) auch mittels einem geeignet ausgebildeten einstückigen funktionalen Element 3 mit einer zentralen durchgehenden Öffnung 30 bereitgestellt sein, der eine Ventilklappe 31 gemäß der Ausführung von Fig. 4 in Flussrichtung vorgeschaltet ist, und mit einer Ventilklappe 31 gemäß der Ausführung von Fig. 5, die der durchgehenden Öffnung 30 in Flussrichtung nachgeschaltet ist. Ein derartiges erfindungsgemäßes funktionales Element 3 ist schematisch in Fig. 6b dargestellt, die ein geeignetes einstückiges funktionales Element 3 mit einer zentralen durchgehenden Ausnehmung 30 zeigt, dem ein Ventilklappenelement 31 gemäß der Ausführung von Fig. 4 (I) in Flussrichtung (Pfeilrichtung) vorgeschaltet ist, und dem eine Ventilklappe 31 gemäß der Ausführung von Fig. 5 (II) in Flussrichtung nachgeschaltet ist. Geeigneter und vorteilhafter Weise kann in dem funktionalen Element 3 an Stelle der Öffnung 30 auch eine Lochstruktur 30' gemäß dem funktionale Element 3 von Fig. 8 ausgebildet sein, das nachfolgend beschrieben wird.
Fig. 6c zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der ebenfalls, wie bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 6a erste eine Pumpenstruktur (I) gemäß der Ausführung von Fig. 4 einem zentralen Antriebselement 4 in Flussrichtung (Pfeilrichtung) vorgeschaltet ist, und eine zweite Pumpenstruktur (II) gemäß der Ausführung von Fig. 5 dem Antriebselement 4 in Flussrichtung nachgeschaltet ist, und bei der außerdem eine dritte Pumpenstruktur (II) gemäß der Ausführung von Fig. 5 dem zentralen Antriebselement 4 in Flussrichtung vorgeschaltet ist und der ersten Pumpenstruktur (I) nachgeschaltet ist, und bei dem außerdem eine vierte Pumpenstruktur (I) gemäß der Ausführung von Fig. 4 dem zentralen Antriebselement 4 nachgeschaltet ist, und der ersten Pumpenstruktur (II) gemäß Fig. 5 vorgeschaltet ist.
Bei Betrieb der Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 6c fließt eine Flüssigkeit durch einen Kanal 10 In der ersten Substratschicht 1, durch eine Pumpenstruktur (I) und einen Kanal 20 in der zweiten Substratschicht 2, eine Pumpenstruktur (II) und einen Kanal 10 in der ersten Substratschicht 1, eine weitere Pumpenstruktur (I), und einen Kanal 20 in der zweiten Substratschicht 2, und schließlich durch eine weitere Pumpenstruktur (II) und einen Kanal 10 in der ersten Substratschicht 1.
Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 6c können die vier Pumpenstrukturen (I) und (II) von Individuellen funktionalen Elementen 3 bereitgestellt werden, die mit dem zentralen Antriebselement 4 zusammenwirken. Geeigneterweise und erfindungsgemäß werden die jeweiligen Ventilklappen 31 von einem einstückigen funktionalen Element 3 bereitgestellt das in seinem zentralen Bereich eine durchgehende Ausnehmung 30 aufweist, wobei jeweils zwei Ventilklappen 31 gemäß den Ausführungen der Pumpenstrukturen (II) und (I) der Ausnehmung 30 in Flußrichtung vor und nachgeschaltet sind. Fig. 9 zeigt einen schematischen Schnitt durch die Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 6c.
Ein derartiges vorteilhaftes funktionales Element 3 ist schematisch in Fig. 6d dargestellt und umfasst jeweils Ventilklappen 31 gemäß den Pumpenstrukturen (I), (II), (I) und (II), die in dieser Reihenfolge in Flussrichtung F hintereinandergeschaltet sind und wobei die Zentrale Ausnehmung 30 zwischen den Ventilklappen 31 der mittleren Pumpenstrukturen (II) und (I) angeordnet ist. Geeigneter und vorteilhafter Weise kann in dem funktionalen Element 3 an Stelle der Öffnung 30 auch eine Lochstruktur 30' gemäß dem funktionalen Element 3 von Fig. 8 ausgebildet sein, das nachfolgend beschrieben wird.
Fig. 7a zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit den Grundlegenden Elementen der vorliegenden Erfindung mit einem Kanal 10, der in der ersten Substratschicht 1 ausgebildet ist, und einem funktionalen Element 3 mit einer durchgehenden Ausnehmung 30 oder einer Lochstruktur 30', der eine Ventilklappe 31 vorgeschaltet ist, und einer zweiten Substratschicht 2 mit einer durchgehenden Ausnehmung 20, die mit einem Hohlraum 410 korrespondiert, der in einer dritten Substratschicht 41 ausgebildet ist. Die Vorrichtung von Fig. 7a entspricht in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise der Vorrichtung von Fig. 3, weshalb hier an die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird. Die Schichten 1 und 2 sind übereinander angeordnet und das funktionale Element 3 ist sandwichartig zwischen den Schichten 1 und 2 angeordnet. Die vierte Schicht 41 mit dem Hohlraum 410, der eine Pumpkammer umfasst, ist oberhalb der zweiten Schicht 2 angeordnet und wird mit einer dünnen Glasschicht 42 bedeckt, Ober der ein Antriebselement 43 angeordnet ist, das geeigneterweise mittels einem Piezoaktor 4 bereitgestellt ist Geeigneterweise ist die Öffnung 20 der zweiten Schicht und der Hohlraum 410 in der Schicht 41 derart ausgebildet und angeordnet, dass die Öffnung 20 der zweiten Schicht an einem Scheitel des Hohlraumes 410 der Substratschicht 41 angeordnet ist. Hierdurch wird bei Einsatz der vorliegenden Erfindung als Flüssigkeitspumpe das Eindringen von Luftblasen in den Hohlraum 410 minimiert.
Die Ausbildung des Hohlraums 410 in einer Substratschicht 41, die oberhalb der zweiten Substratschicht 20 angeordnet ist, und deren vorteilhafte Anordnung wurde anhand der Ausführung von Fig. 7a und Fig. 3 beispielhaft beschrieben und ist ebenso vorteilhaft für die anderen Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Es ist klar, dass der Ein- und Auslaß von Kanälen 10 in der ersten Substratschicht beliebig, beispielsweise gegenüberligend, parallel oder in einem Winkel angeordnet sein können.
Es ist ausserdem klar, dass auch die vorstehend beschriebenen anderen Ausführungen der vorliegenden Erfindung auf entsprechende Weise vorteilhaft mit einem Antriebselement 43 und den weiteren Elementen bzw. Schichten 4, 41, 410, 42 und 43 gemäß Fig. 7 kombiniert werden können.
Das Antriebselement 4 kann geeigneter Weise eine dünne Piezomembran sein.
Die vorliegende Erfindung kann insbesondere miniaturisiert ausgebildet mittels Mikrostrukturtechniken kostengünstig auch in industrieller Serienfertigung hergestellt werden.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer vorteilhaften Abwandlung des erfindungsgemäßen einstückigen funktionalen Elements 3 von Fig. 6d, das geeigneter Weise eine dünne Kunststoffolie umfasst. Das funktionale Element 3 umfasst ausserdem Ventilklappen 31 gemäß den Pumpenstrukturen (I), (II), (I) und (II), die in dieser Reihenfolge in einer Kunststoffolle ausgebildet und in Flussrichtung F angeordnet sind. Zwischen den mittleren Pumpenstrukturen (II) und (I) ist geeigneter Weise und vorteilhaft eine Lochstruktur 30' ausgebildet die mit dem Hohlraum 410 einer Pumpkammer zusammenwirkt. Die Lochstruktur hat dabei die Wirkung eines Filters, der das Eindringen von etwa in einer zu pumpenden Flüssigkeit enthaltenen Schmutz-bzw. Störpartikeln in die Pumpkammer 410 und damit verbundene Betriebsstörungen des Antriebselements 4 wirksam verhindert. Etwaige in der zu pumpenden Flüssigkeit enthaltene Partikel werden daher vollständig durch den Fluidkanal hindurchgeschleust und erreichen nicht die Pumpkammer, so dass sich eine Piezomembran 4 ungehindert bewegen kann. Hierdurch werden die Anforderungen an die Reinheit einer zu pumpenden Flüssigkeit vorteilhaft allein durch den Kanalquerschnitt der Kanalstrukturen 10 und 20 bestimmt, der beispielhaft etwa 1 mm² betragen kann.
Die vorstehend beschrieben vorteilhafte Lochstruktur 30' des funktionalen Elements 3 wirkt besonders vorteilhafte mit einer Mehrfach-Ventilanordnung gemäß Fig. 6c, Fig. 9 und 10 zusammen, wobei selbst längliche faserige Partikel störungslos eine erfindungsgemäße Pumpe passieren.
Fig. 9 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung, die vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 6c detailliert beschrieben wurde. Diese Ausführung der Erfindung ist besonders geeignet für ein einstückiges funktionales Element 3 gemäß Fig. 6d, das beispielhaft in der Zeichnung 9 dargestellt ist, und insbesondere vorteilhaft geeignet ist für ein funktionales Element 4 gemäß Fig. 8.
Die vorteilhafter Hintereinanderschaltung der Pumpenstrukturen (I), (II), (I) und (II) in dieser Reihenfolge in Flussrichtung F mit den jeweiligen Ventilklappen 31 und den zugehörigen Kanalstrukturen 10 und 20 in der oberen 1 und unteren 2 Substratschicht und dem zentralen zwischen der mittleren Pumpenstruktur (II) und (I) angeordneten Antriebselement 4 mit der zentralen Pumpkammer begünstigt insbesondere aufgrund der in einem Winkel a mit insbesondere tangentialem Übergang der Kanalstrukturen 10 und 20 eine besonders effiziente Pumpenleistung.
Fig. 10 zeigt eine exaktere Darstellung der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung von Fig. 6c und Fig. 9, bei der der Übergang der Kanalstrukturen 10 und 20 vorteilhaft stufenlos und ohne Kanten und Ecken ausgebildet ist, was die Effizienz der Pumpleistung weiter deutlich erhöht und auch die Störanfälligkeit durch Schmutz- bzw. Störpartikel erheblich weiter verringert, insbesondere in Kombination mit der hier beispielhaft und vorteilhaft verwendeten funktionalen Schicht 3 von Fig. 8 mit der Lochstruktur 30.
Insbesondere die einstöckige Ausbildung des funktionalen Elements 3 und dessen Multifunktionalität als Filter und mit mehreren unterschiedlich ausgebildeten und ähnlichen Ventilklappen 31 ist besonders vorteilhaft, da besonders effizient in Leistung und Wirkung insbesondere mit geeigneten Kanalstrukturen 10 und 20 und ausserdem da auch miniaturisiert einfach und kostengünstig auch in großen Stückzahlen zu fertigen und zu montieren.
Eine der vorstehend beschriebenen Ausführungen einer erfindungsgemäßen Mikropumpe ist besonders geeignet zur Förderung von Flüssigkeiten und Gasen auch in kleinsten dosierten Mengen und kann bei entsprechenderminiaturisierter Bauform eine Partikeltoleranz bis zu einem Partikeldurchmesser von ca. 40 µm aufweisen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Struktur des Fluidkanals mit flachen Winkeln und den integrierten Ventilklappen kann außerdem lediglich ein äußerst geringer Druckverlust im Arbeitsbetrieb auftreten
Es ist ausserdem klar, dass eine erfindungegemäße Mikropumpe in vielen Bereichen Anwendung finden kann, beispielsweise etwa bei der Dosierung von Fluiden in der chemischen, biologischen, medizinischen Analytik, etwa bei der Probenentnahme z.B: in der Umweltanalytik, und ausserdem beispielsweise in der Nahrungsmittelindustrie, bei Kühlsystemen, zu Transportzwecken etwa bei Schmiersystemen oder zu Dispensionszwecken, etc.

Claims

Vorrichtung mit kanalartigen Strukturen zum Transport und/oder zur Lagerung eines flüssigen und/oder gasförmigen Mediums, wobei:
die Vorrichtung umfaßt:
eine erste (1) und zweite (2) Substratschicht und ein funktionales Element (3), das sandwichartig zwischen der ersten (1) und zweiten (2) Substratschicht angeordnet ist; und

die kanalartigen Strukturen sind in der ersten (1) und/oder zweiten (2) Substratschicht ausgebildet; und

die erste (1) und zweite (2) Substratschicht sind fest und dauerhaft miteinander verbunden, und das funktionale Element (3) ist zwischen die erste (1) und zweite (2) Substratschicht geklemmt; wobei

das funktionale Element (3) ist elastisch ausgebildet, und

die erste (1) und zweite (2) Schicht sind steif ausgebildet; und

mittels dem funktionalen Element (3) sind die kanalartigen Strukturen in der ersten (1) und/oder zweiten (2) Substratschicht zumindest teilweise gas- und/oder flüssigkeitsdicht abgeschlossen, und

das funktionale Element (3) ist sehr viel dünner ausgebildet als die erste (1) und zweite (2) Schicht, und

das funktionale Element (3) ist als zumindest ein funktionales bewegliches Element derart ausgebildet, dass mittels dem funktionalen Element (3) eine kanalartige Struktur (10, 20) geöffnet und/oder verschlossen ist,

das funktionale Element (3) umfaßt zumindest eine Ventilklappe (31);

die Vorrichtung umfaßt ein dynamisches Antriebselement (4), das geeignet ist, ein Volumen eines in der Vorrichtung ausgebildeten Hohlraumes (410) zu verändern, und

in der ersten Schicht (1) ist ein erster Kanal (10) ausgebildet; und

in der zweiten Schicht (2) ist ein zweiter Kanal (20) ausgebildet, so dass eine Verbindung zwischen dem ersten (10) und dem zweiten (20) Kanal bereitgestellt ist;

zumindest eine Ventilklappe (31) des funktionalen Elements (3) ist derart angeordnet, dass

die Verbindung zwischen dem ersten (10) und dem zweiten (20) Kanal geöffnet oder geschlossen ist, und

der erste (10) und zweite (20) Kanal ist im wesentlichen parallel angeordnet; dadurch gekennzeichnet, daß

die Verbindung zwischen dem ersten (10) und zweiten (20) Kanal schließt mit dem ersten (10) und zweiten (20) Kanal einen Winkel (α) von 15° bis 50° ein, wobei mittels der Verbindung zwischen dem ersten (10) und zweiten (20) Kanal ist ein tangentialer stufenloser, kantenloser und eckenloser Übergang zwischen dem ersten (10) und zweiten (20) Kanal bereitgestellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 wobei:
der erste Kanal (10) hat eine erste Breite (10b), der zweite Kanal (20) hat eine zweite Breite (20b); und

die Ventilklappe (31) hat eine dritte Breite (31b);

und es gilt:

erste Breite (10b) ≤ dritte Breite (31b) ≤ zweite Breite (20b);
wobei in Flußrichtung (132) ein Antriebselement (4) der Ventilklappe (31) vor (4,132) und/oder (132,4) nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1
wobei:
der erste Kanal (10) hat eine erste Breite (10b);

der zweite Kanal (20) hat eine zweite Breite (20b); und

die Ventilklappe (31) hat eine dritte Breite (31b);

und es gilt:

zweite Breite (20b) ≤ dritte Breite (31b) ≤ erste Breite (10b);
wobei ein Antriebselement (4) der Ventilklappe (31) in Flußrichtung (231) vor (4,231) und/oder nach (231,4) geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, mit:
einem zentralen Antriebselement (4), dem wenigstens eine erste Ventilklappe (31) in Flußrichtung (132) vorgeschaltet (4,132), ist; und

dem außerdem wenigstens eine zweite Ventilklappe (31) in Flußrichtung (231) nachgeschaltet (231,4) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 mit:
einer dritten Ventilklappe (31), die dem Antriebselement (4) in Flußrichtung (123) nachgeschaltet (132,4) ist und der zweiten Ventilklappe (31) vorgeschaltet ist, und

einer vierten Ventilklappe (31), die dem Antriebselement (4) in Flußrichtung (231) vorgeschaltet (231,4) ist, und der ersten Ventilklappe (31) nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 und 4, mit:
einer Vielzahl von Ventilklappen (31) und wenigstens einem Antriebselement (4).
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei:
eine erste, zweite, dritte und vierte Ventilklappe (31) gemäß Pumpenstruktur (I), (II), (I) und (II) in dieser Anordnung in Flußrichtung in einer Kunststoffolie (3) ausgebildet sind, und außerdem zwischen der zweiten (II) und dritten (I) Ventilklappe (31) eine Ausnehmung (30) ausgebildet ist, die mit einem Hohlraum (410) verbunden ist, der mit dem Antriebselement (4) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei:
das Antriebselement (4) umfaßt:
einen Hohlraum (410), der mittels einer Substratschicht (41) mit einer zentralen Ausnehmung (410) bereitgestellt ist, oberhalb der eine Schicht (42) mit vorbestimmter Steifigkeit und ein Piezoelement (43) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei:
eine Öffnung (20) der zweiten Schicht (2) an einem Scheitel des Hohlraumes (410) der Substratschicht (41) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei:
die Vorrichtung umfasst ein einstückiges in einer dünnen Kunststoffolie ausgebildetes funktionales Element (3), mit Ventilklappen (31) und mit einer zentralen Lochstruktur (30') und Filterwirkung, die mit dem Hohlraum einer Pumpkammer zusammenwirkt.
Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei:
die Vorrichtung ist hergestellt mittels einem Verfahren zum Verbinden der ersten Substratschicht (1), der zweiten Substratschicht (2), und einem funktionalen Element (3), wobei:
das funktionale Element (3) wird aus einem Material mit einer vorbestimmten Elastizität ausgewählt; und

die erste (1) und zweite (2) Schicht werden aus einem Material mit einer vorbestimmten Steifigkeit ausgewählt:
das funktionale Element (3) wird sandwichartig zwischen der ersten (1) und zweiten (2) Substratschicht angeordnet;

die erste (1) und zweite (2) Substratschicht wird mittels Druck zusammengefügt,
wobei das funktionale Element (3) derart geklemmt wird, dass

die erste (1) und zweite (2) Substratschicht nach Absetzen des Drucks dauerhaft miteinander verbunden sind, und das funktionale Element (3) dauerhaft zwischen der ersten (1) und zweiten (2) Substratschicht angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei:
die Vorrichtung ist außerdem hergestellt mittels einem Verfahren, wobei

das funktionale Element (3) wird sehr viel dünner als die erste (1) und zweite (2) Substratschicht ausgebildet; und

die erste (1) und zweite (2) Substratschicht und das funktionale Element (3) werden im wesentlichen zwei-dimensional ausgebildet; und

das funktionale Element (3) hat eine kleinere Fläche als die erste (1) und zweite (2) Substratschicht; und

das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Anordnung des funktionalen Elements (3) an einer vorbestimmten Position auf Schicht (1);

- Ausbringen eines geeigneten Lösungsmittels auf der nicht von dem funktionalen Element (3) bedeckten Oberfläche von Schicht (1);

- Anordnung der zweiten Schicht (2) über der ersten Schicht (1) und dem funktionalen Element (3);

- Druck auf die zweite Schicht (2), so dass sich die erste (1) und zweite (2) Substratschicht verbinden, und das funktionale Element (3) zwischen die Schichten (1) und (2) geklemmt wird, wobei die erste (1) und zweite (2) Schicht nach Absetzen des Drucks dauerhaft miteinander verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Vorrichtung ist außerdem hergestellt mittels einem Verfahren, wobei das funktionale Element (3) wird mittels einer dünnen Kunststoffolie und/oder einen Metallfolie ausgebildet, und die erste (1) und zweite (2) Substratschicht wird aus Kunststoff und vorzugsweise aus Polycarbonat und/oder PPSU und/oder PEI und/oder Melamin ausgebildet; und das funktionale Element (3) wird aus Kunststoff und vorzugsweise aus Polymid ausgebildet.