EP2521619A2

EP2521619A2 - Mikrofluidvorrichtung und verfahren zum herstellen derselben

Info

Publication number: EP2521619A2
Application number: EP11787682A
Authority: EP
Inventors: Thomas Otto; Jörg Nestler; Thomas Gessner
Original assignee: Technische Universitaet Chemnitz; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Technische Universitaet Chemnitz; Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2012-11-14
Also published as: EP2522427B1; WO2012069527A3; WO2012069527A2; EP2522427A1; DE102010061910B4; DE102010061910A1

Abstract

Eine Folie mit einer Öffnung wird dazu verwendet, preisgünstig zumindest ein Bauteil, in dem bzw. in denen Kanalstrukturen gebildet sind, die zumindest teilweise zu einer jeweiligen Bauteiloberfläche des zumindest einen Bauteils offen sind, zu einer jeweiligen aus einer Mehrzahl von Kanal Strukturkombinationen zu individualisieren. Die Herstellungskosten für die Mikrofluidvorrichtungen können somit gering gehalten werden, da eine Vielzahl von einem solchen zumindest einen Bauteil, die zueinander identisch sind, verwendet werden können, um unterschiedliche Mikrofluidvorrichtungen herzustellen, die sich in der Verbindungskombination der Kanalstrukturen unterscheiden.

Description

Mikrofluidvorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mikrofluidvorrichtungen und Verfahren zum Hersteilen derselben. Mikrofluidvorrichtungen bzw. mikrofluidische Systeme werden in vielen Bereichen der Technik verwendet, wie z.B. für diagnostische Anwendungen. Mikrofluidische Systeme bestehen häufig neben anderen Komponenten aus einem Teil, welches beispielsweise mittels Spitzguss gefertigt ist. In diesem Teil befinden sich beispielsweise Kanäle oder Reservoire. Die Fertigung in Spritzgusstechnologie besitzt den Vorteil, dass hier sehr große Stückzahlen zu geringen Kosten gefertigt werden können. Allerdings ist dies mit hohen Initialkosten verbunden, so dass ein späterer Designwechsel nicht mehr ohne weiteres möglich ist.

Häufig ist es jedoch einerseits notwendig, wie z.B. aus wirtschaftlichen Gründen oder weil in der dafür eingesetzten Technologie bessere Oberflächenqualitäten erreicht werden können, wie beschrieben, ein in seinen Strukturen nicht mehr veränderliches Teil zu verwenden, gleichzeitig jedoch eine Flexibilität bezüglich des späteren Flüssigkeitstransportes zu gewährleisten. Beispielsweise kann es sinnvoll sein, ein einziges Spritzgussteil zu verwenden, bei dem wahlweise Sensoren miteinander kombiniert werden können, die sich in ihren Abmessungen und ihrer Position am Spritzgussteil unterscheiden. Auch kann es sich als notwendig erweisen, je nach Einsatzzweck unterschiedliche„Quellen" für eine Flüssigkeit vorzusehen. In diesem Fall möchte man trotz des feststehenden Teils, wie z.B. Spritzgussteils, anhand anderer konstruktiver Elemente am (Mikro)-Fluidsystem bestimmte Kanalabschnitte abtrennen und andere hinzu„schalten".

Wie erwähnt, kann ein Teil eines solchen mikrofluidischen Systems ein Teil enthalten, welches mit seinem Kanal und Reservoirsystem festgelegt ist. Wünschenswert wäre es, ein solches System so zu gestalten, dass es auf die jeweilige Applikation bzw. Kombination von Sensoren individualisierbar wäre. Die Herstellerkosten sollen ebenfalls niedrig blei- ben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, eine Mikrofiuidvorrich- tung sowie ein Verfahren zum Herstellen solcher Mikrofluidvorrichtungen zu schaffen, so dass niedrige Herstellungskosten auch bei einem hohen Grad an Designflexibilität erzielbar sind bzw. ein besseres Verhältnis zwischen Herstellungskosten auf der einen und Designflexibilität auf der anderen Seite erzielt wird. Diese Aufgabe wird durch eine Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Hersteilen gemäß Ansprach 21 und 24 gelöst.

Eine Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass eine Folie mit einer Öffnung darin dazu verwendet werden kann, preisgünstig zumindest ein Bau- teil, in dem bzw. in denen Kanalstrukturen gebildet sind, die zumindest teilweise zu einer jeweiligen Bauteiloberfläche des zumindest einen Bauteils offen sind, zu einer jeweiligen aus einer Mehrzahl von Kanalstrukturkombinationen zu individualisieren. Die Herstellungskosten für die Mikrofluidvorrichtungen können somit gering gehalten werden, da eine Vielzahl von einem solchen zumindest einen Bauteil, die zueinander identisch sind, ver- wendet werden können, um unterschiedliche Mikrofluidvorrichtungen herzustellen, die sich in der Verbindungskombination der Kanalstrukturen unterscheiden.

Gemäß Ausfuhrungsbeispielen kann als Folie eine selbstklebende Folie verwendet werden, was den V organg des Zusammenfügens der M i kro fluidvorri chtung sehr einfach gestalten lässt.

Gemäß Ausführungsbeispielen sind die Kanalstrukturen zudem in einer (gemeinsamen) Mikro fl uidvorrichtung gebildet, um sich in der Bauteiloberfläche des einen Bauteils jeweils zumindest teilweise zu öffnen, wobei die Folie die Bauteiloberfläche dieses Bauteils so bedeckt, dass eine erste und eine zweite Kanalstruktur über eine lateral entlang der Bau- teiloberfläche und innerhalb der Öffnung in der Folie führenden Pfad miteinander verbunden sind, während eine dritte Kanalstruktur nicht an die Öffnung angrenzt und von der Folie an der Bauteiloberfläche zumindest teilweise verschlossen wird. Mit dem gleichen Bauteil könnte eine unterschiedliche Mikrofluidvorrichtung gebildet werden, indem eine Folie die Bauteiloberfläche eines weiteren identischen Bauteils so bedeckt, dass beispielsweise die dritte Kanalstruktur mit einer der ersten oder der zweiten Kanal struktur über eine lateral entlang der Bauteiloberfläche und innerhalb der Öffnung letztgenannter Folie führenden Pfads miteinander verbunden sind. Beide Mikrofluidvorrichtungen unterscheiden sich also in der Verbindung der Kanalstrukturen, obwohl ein identisch geformtes Bauteil zugrunde liegt. Die H erstcl lun gsko sten sind also insbesondere auch deshalb senkbar, weil das zugrundeliegende zumindest eine Bauteil in großen Stückzahlen in Spritzguss gefertigt werden kann. Unter den letztgenannten Ausführungsbeispielen mit lateralem Verbindungspfad zwischen Kanalstrukturen innerhalb der Öffnung in der Folie gibt es solche Ausfuhrungsbeispiele, bei denen die Öffnung auf der dem Bauteil gegenüberliegenden Seite von einer porösen Membran verschlossen ist, so dass Gas, wie z.B. Luft, die beim Einbringen von Flüssigkeiten, wie z.B. Analyten oder Proben, in den Kanal strukturen verdrängt wird, über die poröse Membran entweichen kann, wiewohl die Flüssigkeiten sicher in den Fluidstrukturen zurückgehalten werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Nachfolgend werden bezugnehmend auf die Zeichnungen bevorzugte Ausluhrungsbeispie- le der vorliegenden Anmeldung detailliert beschrieben, worunter

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Bauteil zeigt, wie es für eine Mikrofluid- vorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel verwendet werden könnte;

Fig. 2a-d schematische Draufsichten auf das Bauteil von Fig. 1 zur Veranschaulichung von vier verschiedenen exemplarischen Zielverbindungskombinationen zwischen den Kanal strukturen und dem Bauteil; Fig. 3 eine Raumansicht einer Mikrofluidvorrichtung gemäß einem Ausführungsbei- spiel mit noch nicht angefügter Folie und ohne Deckel;

Fig. 4 eine Seitenschnitt ansieht der Mikrofluidvorrichtung von Fig. 3 entlang einer

Schnittebene, die durch die Öffnung in der Folie verläuft;

Fig. 5a und 5b Seitenschnittansichten der Mikrofluidvorrichtung von Fig. 3 entlang einer Schnittebene, die durch eine Kammer der Kanalstrukturen verläuft gemäß zweier unterschiedlicher Ausfülirungsbeispiele; Fig. 6 eine Seitenschnittansicht einer Mikrofluidvorrichtung, die durch die Öffnung in der Folie verläuft, gemäß einem zur Fig. 3 alternativen Ausführungsbeispiel; Fig. 7 eine Raumansicht einer Mikrofluidvorrichtung mit einem Bauteil, das zu demjenigen von Fig. 3 identisch ist, jedoch mit einer unterschiedlichen Folie zur Erzielung einer anderen Kanalstrukturverbindungskombination;

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Bauteiloberfläche eines Bauteils, das als Grundlage für verschiedene unterschiedliche Mikrofluidvorrichtungen dienen kann, gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel;

Fig. 9a bis 9d Aussichten auf die Mikrofluidvorrichtung von Fig. 8 mit eingezeichneter

Öffnung der Folie, die die Bauteiloberfläche bedeckt, für vier unterschiedliche

Kanalstrukturverbindungskombinationen gemäß einem Ausführungsbeispiel ;

Fig. 10 eine Teilraumansicht auf eine Mikrofluidvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel mit ausgeblendeter Folie und darüber befindlicher Membran als Deckel;

Fig. 1 1 eine Teilraumansicht auf die Mikrofluidvorrichtung von Fig. 10 aus gleicher

Perspektive, allerdings mit lediglich ausgeblendeter Membran und vorhandener Folie;

Fig. 12 Teilraumansicht auf die Mikrofluidvorrichtung von Fig. 10 und Fig. 11 mit Folie und Membran;

Fig. 13 Teilraumschnittansicht der Mikrofluidvorrichtung gemäß der Fig. 10 bis 12, wobei die Schnittebene durch die Kanalstruktur verbindende Öffnung in der Folie verläuft;

Fig. 14 eine Seitenschnittansicht einer Mikrofluidvorrichtung entlang einer Schnittebene, die durch die Öffnung in der Folie verläuft, gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel; und

Fig. 15 eine Seitenschnittansicht einer Mikrofluidvorrichtung entlang einer Schnittebene, die durch einen flachen Abschnitt eines Kanals einer Kanalstruktur verläuft gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel.

Bevor im Folgenden detaillierte Ausführungsbei spiele der vorliegenden Anmeldung beschrieben werden, wird darauf hingewiesen, dass einander gleiche oder entsprechende Elemente in diesen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente und ihrer Funktion unterbleibt. Vielmehr sollen die Ausführungen zu diesen Elementen zu vorhergehenden Figuren auch auf die nachfolgenden Figuren übertragbar sein, soweit nicht in der jeweiligen Figur eigens auf Unterschiede hingewiesen wird.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf ein Vergleichsbeispiel für ein Bauteil mit einer Kanalstruktur. Bei dem Bauteil handelt es sich beispielsweise um ein Spritzgussteil und wie auch in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird für das Bauteil das Bezugszeichen 10 verwendet. Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf eine Bauteiloberfläche 12 des Bau- teils 10. In dem Fall von Fig. 1 ist die äußere Form des Bauteils 10 im Wesentlichen quaderförmig, aber andere Formen wären ebenfalls denkbar, wie parallelepipedlÖrmig, zylinderförmig oder dergleichen. Dementsprechend handelt es sich bei der Bauteiloberfläche 12, wie sie in Fig. 1 sichtbar ist, um eine der Hauptseiten des Bauteils 10, und ist zudem eben, aber einfach gekrümmte Bauteiloberflächen wären beispielsweise ebenfalls denkbar. Auch in den nachfolgend beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen wird hierauf nicht mehr näher eingegangen, aber die soeben gemachten Ausführungen in Bezug auf das Bauteil 10 gelten auch für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele.

In dem Fall von Fig. 1 ist in dem Bauteil 10 eine Kanalstruktur gebildet. Sie umfasst Kanä- le 14 und Kammern 16a, 16b, 16c und 16d, von denen die Kammern 16b und 16d beispielsweise als Sensorstätten dienen mögen, an denen unterschiedliche Sensoren unterschiedliche Messungen in der jeweiligen Kammer durchführen können, während es sich bei den Kammern 16a und 16c beispielsweise um Reservoire bzw. Quellen für Flüssigkeiten handeln kann, wie z.B. Analyte oder Proben.

Zum Verständnis der Prinzipien und Vorteile nachfolgend beschriebener Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ist es nicht wesentlich wie das Bauteil 10 von Fig. 1 tatsächlich ausgeführt ist. Prinzipiell ist es möglich, dass die Kanäle 14 und 16a - 16d in der Bauteiloberfläche in Form von Vertiefungen gebildet sind, wobei ein Deckelbauteil diese Vertiefungen an der Bauteiloberfläche 12 abdeckt, wodurch sich im Innern die in Fig. 1 dargestellte Fluidstruktur ausbildet, nach welcher die Kanäle 14 in mehrere Abschnitte verzweigt sind. Jeweils ein Kanalabschnitt 14a - 14d führt von einer jeweiligen Kammer 16a - 16d zu einem gemeinsamen Verbindungsabschnitt 14e. Insbesondere verbindet der Abschnitt 14e Knotenpunkte, an denen sich die Abschnitte 14a, 14c und 14e bzw. 14b, 14d und 14e treffen.

Aus verschiedenen Gründen kann es aber bei einigen Anwendungen wünschenswert sein, wenn einige der Kanalabschnitte 14a - 14d fehlten. Ein nicht benötigtes Reservoir kann beispielsweise dazu fuhren, dass Flüssigkeit, wie z.B. Analyt oder eine Probe, in Richtung dieses Reservoirs abzweigt. Dies könnte zu verschiedenen unerwünschten Nebeneffekten führen. Ähnliches gilt für die Sensorstätten 16b und 16d. In einigen Anwendungen mag es bevorzugt sein, wenn lediglich eine Sensorstätte von einem Reservoir erreicht wird. Die Fig. 2a bis 2d zeigen die vier Kombinationsmöglichkeiten, wonach eines der Reservoire 16a und 16c mit einem der Sensorstätten 16b und 16d verbunden ist. Wie es zu erkennen ist, würden eigentlich nur jeweils drei der Kanalabschnitte benötigt. Zur Realisierung der vier verschiedenen Varianten nach Fig. 2a - 2d müssten also entweder vier verschiedenen Bauteile 10 hergestellt werden, oder aber die Idee, die den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen zugrunde liegt, wird verwendet.

In anderen Worten ausgedrückt, wäre es wünschenswert, im Laufe der Fertigung der Mik- rofluidvorrichtung den Weg der Flüssigkeit in den Kanälen so näher zu bestimmen, dass beispielsweise die Flüssigkeit entweder nur zu dem einen Sensor 16b oder zu dem anderen Sensor 16d fließen kann, wobei gleiches für die Quellen 16a und 16c der Flüssigkeit gilt. Gemäß nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen besitzen im Vergleich zu dem Bauteil von Fig. 1 die in demselben befindlichen Kanäle keine direkte Verbindung mittels Kanälen zu den flexibel anzubindenden Kammern für die Sensorstätten oder Quellen. Vielmehr ist die Verbindung, also der Kanal oder die Kanäle, an ein oder mehreren Stellen unterbrochen. Das Spritzgussteil wird dann mit einer Folie versehen, welche eine oder mehrere Öffnungen bzw. Aussparungen aufweist, die (jeweils) eine Art Brücke zwischen den getrennten Kanal strukturen, wie z.B. Kanalenden derselben, an den Unterbrechungen, bilden. Auf diese Weise kann mittels der Folie entschieden werden, welche der Kanalstrukturen bzw. Kanalenden miteinander verbunden werden. An dieser Stelle sei nur kurz darauf hingewiesen, dass nachfolgende Ausführungsbeispiele lediglich der Einfachheit halber und zum besseren Verständnis lediglich auf eine Verbindungsöffnung in der Folie eingehen, dass aber natürlich auch mehrere dieser Sorte vorhanden sein könnten.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Mikrofluidvorrichtung gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Mikrofluidvorrichtung von Fig. 3 ist allgemein mit 20 angezeigt. Sie umfasst ein Bauteil 22, in dem bzw. in denen Kanal strukturen 24a, 24b und 24c gebildet sind, die zumindest teilweise zu einer Bauteil Oberfläche 26 des Bauteils 22 offen sind. Wie im Vorhergehenden erwähnt, kann es sich bei dem Bauteil 22 um ein Spritzgussteil handeln. In dem exemplarischen Fall von Fig. 3 sind die Kanalstruk- turen vollständig zu der Bauteiloberfläche 26 des Bauteils offen, d.h. sie sind in Form von Vertiefungen bzw. Ausnehmungen in der Bauteil Oberfläche 26 gebildet. Nach Zusammenbau werden sie von einer Folie 28 der Mikrofluidvorrichtung 20 zumindest teilweise abgedeckt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 umfassen die Vertiefungen 24a - 24c Gräben 30a - 30c und Schächte 32a - 32c, die zusammen mit der Folie 28 Kanäle bzw. Kammern bilden.

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist das Bauteil 22 von Fig. 3 in Form eines Substrats gebildet bzw. als ein flacher Quader und die Kanalstrukturen 24a - 24c öffnen sich alle an einer Hauptseite, nämlich der Oberseite, des Bauteils 22. Wie im Vorhergehenden aber bereits erwähnt, kann das Bauteil 22 prinzipiell jede Form annehmen und natürlich ebenso die Bauteiloberfläche 26. In dem Fall von Fig. 3 sind die Kanalstrukturen 24a - 24c zudem lateral voneinander beabstandet . Das bedeutet, die Kanal strukturen 24a - 24c besitzen zueinander keine fluidische Verbindung innerhalb des Bauteils 22. Die fiuidische Verbindung zwischen einer Teilmenge aus den Kanalstrukturen 24a - 24c wird erst durch die Folie 28 hergestellt, wie es im Folgenden noch näher erörtert wird, wobei die Teilmenge jeder der Menge von Ka- nalstrukturen 24a -^■ 24c entsprechen kann. In dem Fall von Fig. 3 ergeben sich also vier Möglichkeiten für Kanalstrukturverbindungskombinationen.

Bei dem Bauteil 22 kann es sich, wie im Vorhergehenden erwähnt, um ein Spritzgussteil handeln. Es kann damit kostengünstig in großen Stückzahlen hergestellt werden. Bevor- zugterweise ist das Bauteil 22 in sich stabil und benötigt keinen weiteren Träger. Eine flexible Ausgestaltung wäre aber ebenfalls möglich. Beispielhafte Materialien für das Bauteil 22 sind Polycarbonat (PC), Polymetylmetacrylat (PMMA), Cycloolefinpolymer (COP) und Cycloolefin-Copolymer (COC). Die Folie ist vorzugsweise flexibel ausgestaltet. Material und Folienstärke bzw. -dicke können variieren. Beispielsweise ist die Foliendicke kleiner oder gleich 1 mm oder sogar kleiner oder gleich 0,5 mm. Das Material der Folie 28 kann Kunststoff sein, wobei aber auch andere Materialien vorstellbar sind, wie z.B. Metall. Die Folie 28 umfasst eine Öffnung 34, d.h. eine Aussparung, die sich über die gesamte Dicke der Folie 28 hinweg erstreckt, d.h. von einer Vorderseite der Folie 28 bis zu einer Rückseite derselben. In Fig. 3 ist die Folie 28 noch nicht in dem zusammengefügten Zustand dargestellt. In dem zusammengefügten Zustand befindet sich die Folie 28 auf der Bauteiloberfläche 26, wie es durch gepunktete Linien 36 angedeutet ist. In dem Fall von Fig. 2 verbindet die Öffnung 34 in dem zusammengefügten Zustand die Kanalstrukturen 24a und 24c. Wie es mit gestrichelten Linien 38 angedeutet ist, erreicht sie dies, indem sie in dem zusammengefügten Zustand die Kanäle 30a und 30c überdeckt. Die Kanalstruktur 24b hingegen wird von der Folie 28 an der Bauteiloberfläche 26 verschlossen, so dass die- selbe insbesondere nicht über die Öffnung 34 mit den anderen beiden Kanal strukturen 24a und 24b fluidisch verbunden ist. Die Öffnung 34 in der Folie 28 realisiert somit eine der oben bereits erwähnten vier Kanalstrukturverbindungskombinationen, wobei in Fig. 7 eine andere Folie 28' mit einer anderen Öffnung 34' gezeigt ist, die zu einer anderen der vier Kombinationsmöglichkeiten führt, bei der nämlich die Kanalstrukturen 24a und 24b miteinander verbunden werden, indem die Öffnung 34' in dem zusammengefügten Zustand die Gräben 30a und 30b überdeckt, aber von der Kanalstruktur 24c lateral getrennt ist. Es ist ohne weiteres ersichtlich, wie Folien für die anderen beiden Kombinationsmöglichkeiten aussehen könnten.

Was in Fig. 3 nicht gezeigt ist, ist, dass die Öffnung 34 in der Folie 28 bzw. der darin von der Kanalstruktur 24a zu der Kanalstruktur 24c und umgekehrt führende Pfad auf einer der Bauteiloberfläche 26 abgewandten Seite mit einem Deckel verschlossen ist. Der Deckel kann, wie es später bezüglich der Fig. 4 bis 5b gezeigt wird, eine poröse Membran sein, kann aber auch, wie es bezüglich Fig. 6 gezeigt wird, ein weiteres Bauteil sein, d.h. ein weiteres Spritzgussteil, in weichem evtl. sogar einer oder mehrere oder weitere Kanalstrukturen gebildet sind.

Die Folie ist beispielsweise auf die Bauteiloberfläche 26 geklebt. Es ist vorteilhaft, wenn die Bauteiloberfläche 26, wie in Fig. 3 gezeigt, eben oder zumindest nur einfach gekrümmt ist, damit sich beim Applizieren keine Falten bilden. Ecken bzw. Kanten könnten in der Oberfläche aber auch vorhanden sein. Bei der Folie 28 kann es sich insbesondere um eine selbstklebende Folie handeln. Wenn also die Mikrofluidvorrichtung von Fig. 3 hergestellt wird, dann reicht es zum Zusammenfügen von Bauteil und Folie aus, die Folie 28 auf die Bauteiloberfläche 26 aufzubringen, wie es z.B. durch Abrollen und/oder Andrücken, und zwar mit der selbstklebenden Seite der Bauteiloberfläche zugewandt. Bei der selbstklebenden Folie handelt es sich beispielsweise um ein Klebeband. Die Folie 28 kann auch eine beidseitig selbstklebende Folie, wie z.B. beidseitig mit einer Klebcschicht versehenes Klebeband, sein. In diesem Fall ist es möglich, auch den vorerwähnten Deckel auf der der Oberfläche 26 abgewandeten Seite der Folie 28 beim Zusammenfügen einfach dadurch zu befestigen, dass der jeweilige Deckel auf die der Oberfläche 26 abgewandeten Seite der Folie 28 einfach aufgebracht bzw. angedrückt wird. Ein anderweitiges Kleben des Deckels auf die Folie 28 ist dabei aber ebenfalls möglich. Vor allem existieren auch andere Möglichkeiten zur Fügung als die Komponenten 22, 28 und den Deckel miteinander zu verkle- ben. Die Komponenten könnten auch mit einer Klemmvorrichtung geklemmt werden, wie z.B. durch einen Extrarahmen, der die Folie 28 gegen die Oberfläche 26 presst. Anstelle eines Haftmittels bzw. einer Klebeschicht zwischen den Komponenten könnte auch eine Befestigung mittels Anschmelzens, wie z.B. des Folienmaterials 28, an die Oberfläche 26, verwendet werden. Thermokompressionsbonden wäre eine Möglichkeit. In dem Fall einer selbstklebenden Folie kann der Klebstoff, der an die Kanalstrukturen und vor allem das darin befindliche Fluid angrenzt, so gewählt sein, dass das Angrenzen für die jeweilige Anwendung unkritisch ist. Das gleiche gilt unabhängig von dem Vorliegen oder Nicht- Vorliegen der selbstklebenden Eigenschaft auch für das Material der Folie.

Bevor bezugnehmend auf Fig. 4 anhand eines Seitenschnitts eines zusammengefügten Zu- stands der Mikrofluidvorrichtung von Fig. 3 das Wesen der diesem Ausführungsbeispiel zugrundeliegende Idee noch näher erläutert wird, soll noch darauf hingewiesen werden, dass Fig. 3 in vielerlei Hinsicht lediglich exemplarisch ist in Bezug auf die Ausgestaltung der Kanalstrukturen 24a - 24c in dem Bauteil 22. Es ist bereits darauf hingewiesen worden, dass die Kanal strukturen 24a - 24c lediglich exemplarisch in Fig. 3 ausschließlich Vertiefungen aufweisen. Die Kanal strukturen 24a - 24c könnten vielmehr auch teilweise vergraben im Innern des Bauteils 22 gebildet sein, d.h. Teile aufweisen, die nicht erst durch die Folie 28 an der Bautei 1 oberfl äche 26 verschlossen werden. Ferner können die Kanal strukturen 24a - 24c auch Löcher bzw. Durchgänge zu einer gegenüberliegenden Seite des Bauteils 22 aufweisen. Ein solcher Durchgang ist exemplarisch mit einer gepunkteten Linie in Fig. 3 bei 40 in dem Boden des Schachts 32a angedeutet. Dieser Durchgang könnte beispielsweise als Auslass oder Einlass für eine Flüssigkeit dienen, wenn die Ka- nal struktur 24a als Quelle für Flüssigkeiten dienen soll bzw. als Auslass. Allerdings könnte die Öffnung 40 auch dafür vorgesehen sein, damit ein an die Unterseite des Bauteils 22 anbringbarer Sensor in Kontakt mit der Flüssigkeit in der Kammer 32a geraten kann, um eine Sensormessung vornehmen zu können, wie z.B. eine elektrochemische, potentiometri- sche, amperometrische, eine optische Messung, eine gravimetrische oder dergleichen. Ein solcher Sensor könnte vor Auslieferung der Mikrofluidvorrichtung 20 im Zuge der Herstellung bereits angebracht werden oder erst nach Auslieferung beim Kunden montiert werden. Insbesondere ist es möglich, dass die Mikrofluidvorrichtung 20 ein Wegwerfprodukt darstellt, wohingegen der Sensor mehrmals verwendet wird. Auch die Anzahl der Kanalstrukturen beträgt hier lediglich exemplarisch nur drei und kann auch mehr sein.

Fig. 4 zeigt nun eine Seitenschnittansicht der Mikrofluidvorrichtung von Fig. 3. Wie es zu sehen ist, wird die Öffnung 34 in der Folie 28 von einem Deckel auf einer der Bauteiloberfläche 26 gegenüberliegenden Seite geschlossen, wobei der Deckel in dem Fall von Fig. 4 eine poröse Membran 42 ist. Die poröse Membran 34 kann ein Ausgasen von Überschuss- luft ermöglichen. Die poröse Membran 42 kann insbesondere aus einem Material bestehen oder eine Oberfläche aufweisen, die der Öffnung 34 in der Folie 28 zugewandt ist, das mit Wasser einen Kontaktwinkel größer 90° bildet bzw. wasserabweisend ist. Natürlich könnte das Material auch so gebildet sein, dass es zusätzlich oder alternativ mit anderen Materia- len einen Kontaktwinkel größer 90° bildet.

Wie im vorhergehenden erwähnt ist die Folie 28 vorzugsweise dünn ausgestaltet. Im Zu- sammenhang mit der porösen Membran bietet es zusätzlich zu der Verringerung der Baugröße einen Vorteil, wenn die Folie dünner ausgestaltet ist: aufgrund des an dieser Stelle im Gegensatz zu den Kanalstrukturen verringerten Flussquerschnitts im Bereich zwischen Membran 42 und Oberfläche 26, erhöht sich lokal der Druck, was das Ausgasen über die Membran 42 fördert. Beispielsweise ist der Flussquerschnitt des Durchflusspfades im Be- reich der Öffnung 34 kleiner als der durchschnittliche Querschnitt der Kanäle der Kanalstrukturen (d.h. exklusive der Kammern), wie z.B. kleiner als 80% oder sogar kleiner als 50% des letztgenannten. Zudem verhindert eine zu große Dicke der Folie 28 im Bereich der Öffnung 34, dass Gasblasen ohne Berührung der Membran 42 den Bereich der Öffnung 34 passieren können, sodass selbige einem Entweichen über die Membran 42 entgingen, oder anders ausgedrückt fördert eine geringere Dicke die Wahrscheinlichkeit, dass eine Gasblase die Membran berührt, was den Wirkungsgrad der Entgasung fördert.

Es soll noch darauf hingewiesen werden, dass, obwohl Fig. 3 zeigt, dass die Folie 28 die Oberfläche 26 ganzflächig bzw. zu einem Teil bedeckt, so dass die Kanalstrukturen 24a - 24c, soweit deren Öffnung zu deren Oberfläche 26 betroffen ist, vollständig abgedeckt werden, dies nicht unbedingt notwendig ist. Ähnliches gilt für die poröse Membran 42. Diese kann natürlich ganzflächig über die Folie 28 hinweg gebildet sein bzw. an ihr angefügt sein, aber es ist natürlich ebenfalls möglich, dass sie nur geringfügig über den Rand der Öffnung 34 hinausragt.

Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, kann die Folie 20 auch weitere Öffnungen 44 aufweisen. Die in

Fig. 3 exemplarisch gezeigte Öffnung 44 ist in dem zusammengefügten Zustand zu der Kammer 32c ausgerichtet. In Fig. 5a ist gezeigt, dass die so entstehende Öffnung nach oben exemplarisch dazu verwendet werden kann, sich in der Kammer 32c befindliche Flüssigkeit aus derselben zu verdrängen. Wie es in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5a zu sehen ist, ist hierzu eine verformbare Membran 46 dazu vorgesehen, die Öffnung 44 auf einer der Oberfläche 26 abgewandeten Seite der Folie 28 abzudecken. Ein Aktuator 48 ist vorgesehen, um die Membran in die Öffnung 44 bzw. die Kammer 32c zu drücken. Obwohl der Aktuator auch anderes ausgestaltet sein könnte, wie z.B. mittels eines Piezoele- mentes oder dergleichen, ist in Fig. 5a eine Variante dargestellt, wonach der Aktuator 48 an einer den Bauteil 22 abgewandten Seite so an die Folie 28 oder die verformbare Membran 46 montiert ist, so dass auf einer der Öffnung 44 abgewandeten Seite der verformbaren Membran 46 eine abgeschlossene Kammer 50 gebildet wird, in der sich eine Substanz, wie z.B. Wasser befindet, die durch Elektrolyse mittels in der Kammer 50 befindlichen Elektroden 52 chemisch von einem flüssigen in einen gasförmigen Zustand umgewandelt wird, wodurch die dadurch resultierende Dichteverringerung und Ausdehnung eine Kraft auf die verformbare Membran 46 ausübt, die sich daraufhin in die Öffnung 44 bzw. Kammer 32c hinein ausbeult und dort Flüssigkeit verdrängt. Die verformbare Membran 46 ist beispielsweise eine flexible Membran, die dazu tendiert, wieder ihren ursprünglichen Zustand einzunehmen. Wie es in Fig. 5a gezeigt ist, kann der Aktuator beispielsweise durch eine Mehrschichtanordnung aus mehreren Schichten 54a und 54b gebildet sein, wie zum Beispiel eine Mehrschichtplatine, und zwar beispielsweise mit einer Abstandshalterschicht 54b mit einer Aussparung für die Kammer 50 und einen die Elektroden 52 aufweisenden Schicht 54a, wobei sich die Abstandshalterschicht 54b zwischen der Schicht 54a und dem Substrat 22 befindet.

In Fig. 3 ist mit einer gestrichelten Linie 56 angedeutet, dass es möglich ist, dass sich die flexible Membran 46 und/oder die Mehrschichtanordnung 54 lateral nur auf einer Seite befindet, wohingegen die andere Seite der Linie 56 von der porösen Membran 42 bedeckt wird.

Fig. 5b zeigt ein zur Fig. 5a alternatives Ausführungsbeispiel. Bei dem Ausfuhrungsbei- spiel von Fig. 5b weist bereits die Folie 28 eine ausreichend hohe Verformbarkeit auf, um zur Verdrängung des in der Kammer 32c befindlichen Flüssigkeitsinhalts durch den Aktuator 48 in Richtung der Kammer 32c gedrückt zu werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5b kann somit die Öffnung 44 fehlen und der Aktuator 48 direkt auf die Folie 28 auf einer dem Bauteil 22 abgewandten Seite derselben montiert sein.

Fig. 6 zeigt eine bereits im Vorhergehenden angesprochene Alternative zu Fig. 3, wonach als Deckel ein weiteres Bauteil 56 verwendet wird. Insbesondere zeigt Fig. 6, dass es möglich ist, dass die Kanal strukturen 24a-24c einer Mikrofluidvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen nicht etwa alle in einem einzigen Bauteil 22 vorgesehen sind, sondern das dieselben in mehren Bauteilen verteilt gebildet sind. Fig. 6 zeigt exemplarisch deshalb ein modifiziertes Bauteil 22\ das sich von demjenigen aus Fig. 3 dadurch unterscheidet, dass die Kanal struktur 24c in dem Bauteil 22^' fehlt. Diese Kanalstruktur 24c ist vielmehr in dem zusammengefügten Zustand, wie er in Fig. 6 dargestellt ist, spiegelbildlich zu ihrer ursprünglichen Position im Bauteil 22'relativ zu der Ebene der Folie 28 in dem Bauteil 56 gebildet, und zwar in einer Bauteiloberfläche 58 desselben, mit welcher das Bauteil 56 an die dem Bauteil 22" abgewandte Seite der Folie 28 angefügt ist. Das Bauteil 56 besitzt beispielsweise die gleichen Abmessungen wie das Bauteil 42\ d.h. ist beispielsweise ebenfalls substrat- beziehungsweise quaderförmig. Die Öffnung 34 in der Folie 28 verbindet somit Kanalstrukturen in unterschiedlichen Bauteilen 22' beziehungsweise 56, nämlich den Kanal 30a mit dem Kanal 30c in dem Bauteil 56. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 sind ähnliche Vorteile im Bezug auf die Kanalstrukturverbindungskombinationen erzielbar, wie es bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 beziehungsweise 7 der Fall war, wobei allerdings, wie es Bezug nehmend auf Fig. 4 beschrieben worden ist, die Ausgestaltung gemäß Fig. 3 die Möglichkeit der Verwendung einer porösen Membran bietet, mit den da it verbundenen Vorteilen im Bezug auf Ausgasung usw.

Bitte kurz zurückkehrend auf die Beschreibung der Fig. 1 und 2a - 2d, kann also eine Lö- sung des bezüglich dieser Fig. dargestellten Problems dadurch erzielt werden, dass eine Kombination aus einem Bauteil und einer Folie gemäß der Ausführungsbeispiele von Fig. 3 - 7 verwende wird.

Es sollte darauf hingewiesen werden, dass bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 3 - 7 die Kanal strukturen 24a - 24c, die Kombinations weise miteinander zu verbinden waren, jeweils einen Graben 30a - 30c aufwiesen, die zumindest über einen Abschnitt 60 (Fig. 7) parallel zueinander verliefen, d.h. derart, dass zumindest ein Kanal zu einem anderen Kanal parallel verläuft. Insbesondere verlaufen über die Länge 60 hinweg nicht alle Kanäle zueinander durchweg parallel. Die einzelnen Kanäle ragen von den zwei Seiten längs der Kanalausbreitungsrichtung 62 mehr oder weniger in den Abschnitt 60 hinein. Diese Konfiguration ermöglichte es, dass längliche Öffnungen in der Folie 28 mit einer Längsrichtung 64 quer zur geraden Erstreckungsrichtung 62 mehr oder weniger die Kanalstrukturen gezielt miteinander verbinden. Die Lage dieser Öffnungen 34 in den Richtungen 62 und 64 und die Länge der Richtung 64 dieser Öffnungen bestimmt dann, welche Kanalstrukturen miteinander verbunden werden.

Nachfolgend wird Bezug nehmend auf die Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel für ein Bauteil 22 beschrieben, das fünf Kanalstrukturen 24a - 24e aufweist, die ebenfalls jeweils einen Graben 30a-30e aufweisen, die über einen Abschnitt 60 hinweg entlang der Bauteiloberflä- che 26 parallel zueinander verlaufen, sodass eine Vielzahl von Kanalstrukturverbindungs- kombinationsmöglichkeiten bestehen, indem eine Öffnung 34 der Folie über der Bauteiloberfläche 26 mit einer Längsrichtung 64 quer zur Grabenerstreckungsrichtung 62 innerhalb des Bereichs 60 in Lage und Länge der Öffnung 34 variiert wird, wie es Bezug nehmend auf Fig. 7 beschrieben worden ist. Fig. 9a - 9d zeigen vier verschiedene Kombinati- onsmöglichkeiten. Schwarze Pfeile in den Figuren zeigen Kanal strukturen an, die über die jeweilige Öffnung 34 miteinander verbunden sind. Weiße Pfeile wurden für Kanalstrukturen verwendet, die von den verbundenen Kanalstrukturen getrennt bleiben. Wie es in Fig. 8 zu sehen ist, kann es sinnvoll sein, einige der Gräben der Kanalstrukturen, hier die Gräben 30c und 3 Od kollinear aus gegenüberliegenden Richtungen in den Bereich 60 zu führen, und zwar mit einer Lücke 66 zwischen den selben, mit welcher dieselben in der Erstreckungsrichtung 62 voneinander beabstandet sind, wobei die Lücke 66 in Rich- tung 62 ausreichend groß ist, um beispielsweise die Breite einer der länglichen Öffnungen 34 unterzubringen. Au diese Weise ist es möglich, die Gräben 30a - 30e der Kanalstrukturen 24a-24e in Richtung 64 möglichst nah aneinander zu bringen, wenn es andererseits beispielsweise aus irgendwelchen Gründen nach keiner gewünschten Kanal Strukturverbindungsmöglichkeit notwendig sein soll, dass auch die Kanal strukturen der kollinear aufein- ander zulaufenden Gräben, hier die Kanalstrukturen 24c und 24b, miteinander verbunden sein sollen, wobei natürlich auch dies grundsätzlich möglich wäre, in dem eine breitere Öffnung 34 verwendet wird. Fig. 9a - 9d zeigen nun verschiedene Lagen der Öffnung 34 in der Folie 28. Die Öffnungen 34 der Fig. 9a - 9d verbindet immer jeweils drei der Kanal - strukturen miteinander, wie es in den Figuren gezeigt ist.

Fig. 10 zeigt ein zu dem Ausfuhrungsbeispiel von Fig. 8 - 9d ähnliches Ausführungsbeispiel einer Mikrofluidvorrichtung. Während in Fig. 10 der Zustand dargestellt ist, bei dem die Folie und eine poröse Membran als Deckel noch nicht montiert sind, zeigen die Fig. 1 1 und 12 jeweils den Zustand mit Folie, aber ohne Membran bzw. mit bei dem. Fig. 13 zeigt eine Schnittdarstellung, in der die Öffnung 34 in der Folie zu sehen ist. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 10 - 13 entspricht somit dem Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 3 in der Ausführung gemäß Fig. 4 und Fig. 5a und zeigt somit auch ein Beispiel, wie eine Beschränkung des lateralen Ausdehnungsbereichs für die poröse Membran 42, wie er durch die gestrichelte Linie 56 in Fig. 3 veranschaulicht worden ist, auch aussehen kann. Bei dem Aus- führungsbei spiel von Fig. 10 - 13 erstreckt sich die Folie 28 wiederum ganzflächig auf der Oberseite 26 des Bauteils 22. Die poröse Membran 42 hingegen erstreckt sich lediglich lateral im Innern der Ausnehmung in der Mehrschichtanordnung des Aktuators 48. Die eigentlichen Aktuatororte des Aktuators 46 sind in Fig. 10 - 13 nicht gezeigt, aber können beispielsweise wie in Fig. 5a gezeigt gestaltet sein.

Gemäß obigen Ausführungsbeispielen kann somit als Folie eine einseitige Klebefolie verwendet werden, wobei die Verwendung einer beidseitig klebenden Folie besonders vorteilhaft sein kann. An der Aussparungsstelle 34 der Folie 28 kann ein Deckel vorgesehen, um einen an dieser Stelle nach oben offenen Kanal zu schließen. Dieser Deckel kann, wie es im Vorhergehenden beschrieben worden ist. ebenfalls in Form einer Folie gestaltet sein. Der Deckel kann sich lateral auf die Aussparungsstelle beschränken. Er verschließt die Aussparungsstelle von oben. Gemäß den oben beschriebenen Ausiührungsformen mit einer beidseitigen Klebefolie 28 kann an dieser Stelle der Deckel direkt aufgeklebt werden. Der Deckel muss hier jedoch nicht vollständig geschlossen sein. Wie es im Vorhergehenden beschrieben worden ist, kann der Deckel durch eine poröse Membran gebildet sein. Dies ermöglicht ein Entweichen von ggf. von unerwünschten und ggf. im Kanalsystem vorhandenen Gasbiasen. Die poröse Membran kann zudem aus einem Material gebildet sein, wel- ches von der Flüssigkeit nicht benetzt wird. Ist die Flüssigkeit eine wasserbasierte Flüssigkeit, so eignet sich hier besonders eine Membran mit einer Oberfläche oder aus einem Material mit niedriger Oberflächenenergie. Beispiele hierfür sind Fluorpolymere, wie z.B. PTFE, PVDF usw. Insbesondere die leichte Kombinierbarkeit aus konfigurierbaren fluidischen Verbindungen und Blasenfalle stellt einen weiteren Vorteil einiger oben beschriebener Ausführungsbeispiele dar, da hierfür nur drei Teile benötigt werden, nämlich das feststehende Bauteil mit

Kanalsystem bzw. Reservoiren, die strukturierte Folie sowie die Deckelmembran. Neben dem zuvor beschriebenen selektiven Verbinden von Kanälen kann auf die gezeigte Art und Weise, beispielsweise auch eine Flüssigkeitsquelie (Reservoir), weiche nicht benötigt wird, abgetrennt werden. Das ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn ein feststehendes mikrofluidisch.es Teil, wie z.B. eines der Bauteile 22 der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, eine Vielzahl von Reservoiren enthält, für eine bestimmte Anwendung je- doch nur ein Teil hierfür benötigt wird. Würden in einem solchen Fall alle Reservoire mittels Kanäle miteinander verbunden sein, so könnte Flüssigkeit die Luft in diesen Reservoiren komprimieren und so in Richtung dieser leeren (weil nicht benötigten) Reservoire fließen. Bei den oben genannten Ausführungsbeispielen kann das Problem dadurch gelöst werden, dass die Reservoire eben nicht direkt mit dem Kanalsystem verbunden sind, son- dem, wie zuvor beschrieben, erst über eine„Brücke" in Form einer Aussparung mit einer Folie miteinander verbunden werden. Für Anwendungen, wo diese Verbindung nicht notwendig ist, wird eben die vor erwähnte Öffnung entsprechend so gestaltet, dass keine An- bindung entsteht. Bei den oben genannten Ausführungsbeispielen handelt es sich beispielsweise bei den Kammern 32a, 32d und 32e um Reservoire und bei den Kammern 32c und 32b um Sensorstätten, d. h. Orte, an denen Sensoren positioniert sind bzw. positionierbar sind.

Oben genannte Reservoire können auch mit Pumpen versehen sein. Solche Pumpen kön- nen mittels Elektrolyse betrieben werden, wie es Vorhergehenden auch beschrieben wurde. Die Elektrolyse erzeugt dabei ein Gas, nämlich in oben erwähnter Kammer 50, und verformt eine Membran, nämlich die verformbare Membran 46, die sich angrenzend zu dem jeweiligen Reservoir befindet. Die Membran kann sich dann in dieses Reservoir verwölben und das darin enthaltene Fluid verdrängen. Sind mehrere dieser Reservoire über ein gemeinsames Kanalsystem verbunden, welches letztlich in einem Auslass oder Abfallbehälter mündet, und enthielte eines der Reservoire anstatt einer Flüssigkeit Luft, so könnte die aus einem Reservoir mittels der Elektrolysepumpe gepumpte Flüssigkeit anstatt in Rich- tung Auslass/Abfal lbehälter in das leere (luftgehüllte) Reservoir fließen. Die einzige Alternative zu obigen„Abtrennen" des Reservoirs mittels geeigneter Platzierung und Ausgestaltung der Folie gemäß obiger Ausfuhrungsbeispiele bestünde lediglich im Füllen auch der nicht benutzten Reservoire, was jedoch einen zusätzlichen Material- und Fertigungsaufwand bedeutete.

Die Membran 46, die in diesem Fall, vorzugsweise keine poröse Membran ist, sondern vielmehr vorzugsweise eine sich beispielsweise plastisch verformende Membran, kann sich bei Aufschiagung in einem Druck in Richtung des feststehenden Teils bzw. des Bauteils 22 die Verbindung zwischen zwei Kanälen temporär oder dauerhaft unterbrechen. Fig. 14 zeigt eine solche Alternative. Als Deckel für die Öffnung 34 wird die verformbare Membran 46 verwendet, oberhalb welcher sich wiederum ein Aktualor 48 befindet. Der Querschnitt des lateralen Pfades 70 durch die Öffnung 34 in der Folie 28 kann zumindest reduziert werden oder der Pfad unterbrochen werden. Eine Einengung in dem Querschnitt des Pfades 70 kann häufig ausreichend sein.

Fig. 15 zeigt eine weitere Alternative zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 14. Nach dieser Alternative ist das Bauteil 22" zu dem Bauteil von Fig. 3 unterschiedlich gebildet, nämlich dadurch, dass der Bereich der Oberfläche 26 zwischen den Kanälen 30a und 30c in dem Bereich der Öffnung 34 um eine Tiefe abgesenkt ist, die kleiner ist als eine Tiefe der Gräben 30a - 30c, so dass der Flusswiderstand eingestellt werden kann, die sich bei gedrückter Membran 46 und bei nicht-gedrückter Membran 46 ergibt. Anstelle einer Absenkung des Bereiches der Oberfläche 26, wie in Fig. 15 gezeigt, kann natürlich auch eine Erhöhung vorhanden sein. Insgesamt lässt sich also durch die Ausführungen nach Fig. 14 und 15 eine Ventilwirkung erreichen. Ein solcher Schritt kann beispielsweise nach dem Befüllen eines Reservoirs geschehen, um dieses zu verschließen. Wird nun die Flüssigkeit im Reservoir, wie z. B. mittels der oben beschriebenen Elektrolysepumpen, mit einem ausreichend großen Druck beaufschlagt, so löst die Membran 46 wieder von dem Bauteil 22 bzw. 22" und die Flüssigkeit kann das Reservoir in das Kanal System vermittels des Pfades 70 in das Kanalsystem verlassen.

Das Beaufschlagen der Membran 46 mit einem Druck in Richtung des Bauteils 22 kann auch als aktives Ventil benutzt werden, wenn beispielsweise unmittelbar oder mittelbar der Druck eines mittels der Elektrolyse erzeugter Gasdruck ist. In diesem Fall muss die Unter- brechung zwischen den Kanälen oder dem Kanal oder dem Reservoir nicht vollständig sein, sondern kann ebenfalls als Vertiefung ausgebildet werden, die jedoch vorzugsweise flacher als der anschließende Kanal ist, wie es bezugnehmend auf Fig. 15 gezeigt worden ist, also mittels einer flachen Abschnitts in einem Kanal der Kanal strukturen. Eine solche Vertiefung muss auch nicht unbedingt zwischen getrennten Kanalstrukturen im Sinne der Kanal strukturen 24a - 24e vorhergehender Ausfuhrungsbeispiele vorhanden sein. Eine solche Vertiefung bzw. flache Stelle in den Gräben kann auch den vor erwähnten Gräben 30a - 30c innerhalb einer einzelnen Kanal struktur vorhanden sein, um eben, wie erwähnt, den Fluss von einem entsprechenden Reservoir oder in ein entsprechendes Reservoir zu steuern.

Obige Ausführungsbeispiele beschrieben somit Mikrofluidvorrichtungen, bei denen es möglich war, verschiedene Mikrofluidvorrichtungen auf Basis eines feststehenden mikro- fluidischen Teils zu bilden, das für alle identisch ist. Dabei war es möglich, beispielsweise von zwei Sensoren und zwei Flüssigkeitsquellen je eine/n über eine Brücke mit dem Kanalsystem und einer weiteren Flüssigkeitsquelle zu verbinden. Das war beispielsweise bei den Ausgestaltungen nach Fig. 9a und 9d der Fall, wo ungefüllte Pfeile andeuten, dass hier keine Flüssigkeit fließen kann. Obige Ausführungsbeispiele zeigen auch Realisierungsvarianten, mit einer porösen Membran als Blasenfalle. Ventile zum Verschließen, z. B. eines Reservoirs können vorhanden sein, wie es im V orhergehenden beschrieben worden ist.

Insbesondere beschrieben obige Ausführungsbei spiele somit auch ein mikroiluidisches System, das zumindest ein Teil mit festgelegten Kanal strukturen aufweist, wobei zumindest zwei Kanal strukturen im feststehenden Teil zunächst keine Verbindung miteinander aufweisen, die Verbindung stattdessen dadurch hergestellt wird, dass eine Folie, welche die Kanalstrukturen zumindest teilweise bedeckt, eine Öffnung aufweist, die mindestens zwei der nicht verbundenen Kanalstrukturen im feststehenden Teil miteinander verbindet. Zwei im feststehenden Teil nicht miteinander verbundene Kanalstrukturen können zu je einer alternativ bestückbaren Position führen. Ferner kann das mikrofluidische System so gestal- tet sein, dass zwei im feststehenden Teil nicht miteinander verbundene Kanalstrukturen von einer anderen Flüssigkeitsquelle bzw. Reservoir kommen. Es ist ebenfalls möglich, dass sich im feststehenden Teil mindestens vier nicht miteinander verbundene Kanalstrukturen befinden, von denen je drei mittels einer Aussparung in einer Folie verbunden werden können, um entweder von zwei alternativen Sensorbereichen oder zwei alternativen Flüssigkeitsquellen eine auszuwählen und mit einer weiteren Flüssigkeitsquelle zu verbinden. Schließlich ist es aber ebenfalls möglich, dass im feststehenden Teil mindestens fünf nicht miteinander verbundene Kanalstrukturen vorhanden sind, von denen drei mittels einer Aussparung in einer Folie verbunden werden können, wobei eine feste Flüssigkeits- quelle mit einen von zwei alternativen Sensorbereichen sowie einer von zwei alternativen Flüssigkeitsquellen verbunden wird. Bei der Folie kann es sich um ein Klebeband handeln, wobei es sich bei dem Klebeband wiederum um ein auf beide Seiten mit einer Klebeschicht versehendes Klebeband handeln kann. Die Aussparung in der Folie kann mit einem Deckel verschlossen sein. Dieser Deckel kann eine poröse Membran aufweisen. Das Material dieser Membran kann aus einem Material bestehen oder mit selbigem beschichtet sein, das mit dem Kanalsystem zu transportierenden Flüssigkeit einen Kontaktwinkel größer 90° bildet. Die poröse Membran kann aus einem wasserabweisenden Material bestehen, wobei es sich bei dem wasserabweisenden Material auch um ein Fluor enthaltendes Polymer han- dein kann. Auf der vom feststehenden Teil abgewandten Seite der Folie kann sich eine Membran befinden, die durch Beaufschlagung mit einem Druck zumindest teilweise in die Aussparung der Folie gedrückt werden kann. Dabei kann der für die Verformung notwendige Druck durch Elektrolyse vom Wasser oder einer zumindest teilweise Wasser enthaltenden Flüssigkeit hervorgerufen werden.

Bei der Herstellen einer Vielzahl von unterschiedlichen Mikrofluidvorrichtungen ist es also gemäß obiger Ausführungsbeispiele möglich folgende Schritte zu verwenden: Bereitstellen einer Vielzahl von zumindest einem Bauteil, in dem bzw. in denen Kanalstrukturen gebildet sind, die zumindest teilweise zu einer jeweiligen Bauteiloberfläche des zumindest einen Bauteils offen sind, wobei die Vielzahl untereinander identisch ist; Bereitstellen einer Vielzahl von Folien, die eine Öffnung aufweisen; Fügen einer ersten Teilmenge der Vielzahl von zumindest einem Bauteil und einer ersten Teilmenge der Vielzahl von Folien, so dass über die Öffnung in der jeweiligen Folie zumindest eine erste und eine zweite der Kanalstrukturen miteinander verbunden sind, um erste Mikrofluidvorrichtungen zu bilden; und Fügen einer zweiten Teilmenge der Vielzahl von zumindest einem Bauteil und einer zweiten Teilmenge der Vielzahl von Folien, so dass über die Öffnung in der jeweiligen Folie zumindest eine dritte und eine vierte der Kanalstrukturen miteinander verbunden sind, um zweite Mikrofluidvorrichtungen zu bilden, wobei zumindest beim Fügen der ersten Vielzahl das Fügen so durchgeführt wird, dass die dritte und vierte Kanaistraktur nicht miteinander über die Folie verbunden sind, oder das Fügen der zweiten Vielzahl so durchgeführt wird, dass die erste und zweite Kanal struktur nicht über die Folie miteinander verbunden werden, so dass sich die ersten und zweiten Mikrofluidvorrichtungen in der Verbindung der Kanalstrukturen unterscheiden. Bezugnehmend auf die vorhergehende Beschreibung wird nun darauf hingewiesen, dass zur Erzielung der unterschiedlichen Kanal strukturverbindungsmöglichkeiten nicht unbedingt unterschiedliche Folien notwendig sind. Je nach gewünschter Kanalstruktur und V er- bindungskombinationen, kann es auch ausreichend sein, zueinander identische Folien auf identische Bauteile aufzukleben, allerdings mit unterschiedlichen Positionen zueinander.

Claims

Patentansprüche

Mikrofluidvorrichtung mit: zumindest einem Bauteil (22), in dem bzw. in denen Kanalstrukturen (24a) gebildet sind, die zumindest teilweise zu einer jeweiligen Bauteiloberfläche (26) des zumindest einen Bauteils (22) offen sind; und einer Folie (28), die eine Öffnung (24; 34') aufweist, über die zumindest eine erste und eine zweite der Kanalstrukturen (24a, 24c; 24a, 24b) miteinander verbunden sind, und die zumindest eine dritte der Kanalstrukturen an (24b; 24c) der jeweiligen Bauteiloberfläche (26) zumindest teilweise verschließt, so dass dieselbe nicht über die Öffnung (34; 34') mit der ersten und zweiten Kanalstruktur verbunden ist.

Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 1 , bei der die erste bis dritte Kanalstruktur in dem gleichen Bauteil gebildet sind und sich jeweils in der Bauteiloberfläche desselben zumindest teilweise öffnen, wobei die Folie die Bauteiloberfläche des gleichen Bauteils so bedeckt, dass die erste und zweite Kanalstruktur über einen lateral entlang der Bauteiloberfläche des gleichen Bauteils und innerhalb der Öffnung in der Folie führenden Pfad miteinander verbunden sind, während die dritte Kanal - struktur nicht an die Öffnung angrenzt.

Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der der innerhalb der Öffnung (24) in der Folie führende Pfad auf einer der Bauteiloberfläche (26) des gleichen Bauteils (22) abgewandten Seite mit einem Deckel verschlossen ist oder mit einem weiteren des zumindest einen Bauteils.

Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, bei der die Bauteiloberfläche des gleichen Bauteils (22) eben ist.

.Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der der durch die Öffnung (34) in der Folie (28) führende Pfad auf einer der Bauteiloberfläche (26) des gleichen Bauteils (22) ab gewandten Seite mit einer porösen Membran (42) als Deckel verschlossen ist.

Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der die poröse Membran (42) aus einem Material besteht oder eine Oberfläche aufweist, das mit Wasser einen Kontaktwinkel größer 90° bildet.

Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, bei der die poröse Membran aus einem Fluor enthaltenden Polymer besteht oder damit beschichtet ist.

Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der der durch die Öffnung in der Folie führende Pfad auf einer der Bauteiloberfläche des gleichen Bauteils abgewandten Seite mit einer verformbaren Membran als Deckel verschlossen ist.

Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 8, die ferner einen Aktuator zum Drücken der ver form baren Membran in die Öffnung aufweist.

Mikrofluidvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, bei der die erste bis dritte Kanalstruktur (24a) Vertiefungen in der Bauteiloberfläche des gleichen Bauteils aufweisen, die von der Folie zumindest teilweise abgedeckt sind.

Mikrofluidvorrichtung gemäß Ansprach 10, bei der die Vertiefungen Gräben (30a)und/oder Schächte (32a) umfassen, um zusammen mit der Folie Kanäle bzw. Kammern zu bilden.

Mi kro fl ui dvorr i chtung gemäß Anspruch 1 1 , bei der die Kammern als Reservoire und/oder Sensorstätten ausgebildet sind.

Mikrofluidvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12, bei der die Folie (28) an die Bauteiloberfläche (26) des gleichen Bauteils (22) geklebt ist.

Mikrofluidvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 13, bei der die Folie eine weitere Öffnung (34') aufweist, die auf einer dem gleichen Bauteil (22) abgewandten Seite durch eine verformbare Membran (46) abgeschlossen ist, wobei die Mikrofluidvorrichtung ferner einen Aktuator zum Drücken der verformbaren Membran in die weitere Öffnung aufweist, wobei unterhalb der weiteren Öffnung ein flacher Teil einer der ersten bis dritten Kanalstrukturen verläuft, so dass durch die Verformung eine Durchflussrate durch den flachen Teil verringert werden kann.

15. Mikrofluidvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 14, bei der die Kanalstrukturen jeweils einen Grabenabschnitt aufweisen, die über eine Längenabschnitt (60) hinweg entlang einer gemeinsamen Erstreckungsrichtung (62) in der Bauteiloberfläche des gleichen Bauteils gebildet sind und von einer und/oder zwei Seiten in den Längenabschnitt (60) unterschiedlich hineinragen, so dass eine Variation der Öffnung (34) in der Folie (28) in ihrer Lage entlang der Erstreckungsrichtung (62) und entlang einer Längsrichtung (64) quer zu der Erstreckungsrichtung (62) und ihrer Länge entlang der Längsrichtung (64) zu mindestens vier unterschiedlichen Kanal Strukturverbindungskombination führt.

16. Mikrofluidvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bei der die Folie ver- formbar ist, und die Mikrofluidvorrichtung ferner einen Aktuator zum Drücken der Folie in eine Vertiefung des zumindest einen Bauteils an der jeweiligen Bauteiloberfläche aufweist, in der die Vertiefung gebildet ist, wobei die Vertiefung Teil der Kanalstrukturen ist.

17. Mikrofluidvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, bei der die erste bis dritte Kanal struktur (24a) zueinander keine fluidische Verbindung innerhalb zum ersten Bauteil 22 aufweist.

18. M i krofluid vorrich tung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Folie (28) eine selbstklebende Folie ist.

19. Mikrofluidvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Folie (28) eine beidseitig selbstklebende Folie ist.

20. Mikrofluidvorrichtung gemäß Anspruch 10 oder 16, bei der der Aktuator (48) ausgebildet ist, um eine zum Drücken notwendige Kraft durch Elektrolyse von Wasser oder einer zumindest teilweise Wasser enthaltenden Flüssigkeit zu erzeugen.

21. Verfahren zum Herstellen einer Mikrofluidvorrichtung, mit folgenden Schritten:

Bereitstellen zumindest eines Bauteils, in dem bzw. in denen Kanal strukturen gebildet sind, die zumindest teilweise zu einer jeweiligen Bauteiloberfläche des zumindest einen Bauteils offen sind;

Bereitstellen einer Folie, die eine Öffnung aufweist; und

Zusammenfügen des Zumindestens einen Bauteils und der Folie, so dass zumindest eine erste und eine zweite der Kanalstrukturen miteinander über die Öffnung ver- bunden sind, und die Folie zumindest eine dritte der Kanal strukturen an der jeweiligen Bauteiloberfläche zumindest teilweise verschließt, so dass dieselbe nicht über die Öffnung mit der ersten und zweiten Kanalstruktur verbunden ist.

22. Verfahren gemäß Anspruch 21 , bei dem das Bereitstellen des zumindest einen Bauteils so durchgeführt wird, dass die erste bis dritte Kanalstruktur in dem gleichen Bauteil gebildet sind und sich jeweils in einer Bauteiloberfläche desselben zumindest teilweise öffnen, wobei das Fügen ein Kleben der Folie auf die Bauteiloberflä- che des gleichen Bauteils aufweist, derart, dass die erste und zweite Kanalstruktur über einen lateral entlang der Bauteiloberfläche des gleichen Bauteils und innerhalb der Öffnung in der Folie führenden Pfad miteinander verbunden sind und die dritte Kanalstruktur nicht an die Öffnung angrenzt.

23. Verfahren gemäß Anspruch 22, bei dem die Folie eine selbstklebende Folie ist und das Kleben lediglich ein Applizieren der Folie auf die Bauteiloberfläche des gleichen Bauteils aufweist.

24. Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von unterschiedlichen Mikrofluidvorrichtungen, mit folgenden Merkmalen:

Bereitstellen einer Vielzahl von zumindest einem Bauteil, in dem bzw. in denen Kanalstrukturen gebildet sind, die zumindest teilweise zu einer jeweiligen Bauteiloberfläche des zumindest einen Bauteils offen sind, wobei die Vielzahl untereinander identisch ist;

Bereitstellen einer Vielzahl von Folien, die eine Öffnung aufweisen;

Fügen einer ersten Teilmenge der Vielzahl von zumindest einem Bauteil und einer ersten Teilmenge der Vielzahl von Folien, so dass über die Öffnung in der jeweiligen Folie zumindest eine erste und eine zweite der Kanal strukturen miteinander verbunden sind, um erste Mikrofluidvorrichtungen zu bilden; und

Fügen einer zweiten Teilmenge der Vielzahl von zumindest einem Bauteil und einer zweiten Teilmenge der Vielzahl von Folien, so dass über die Öffnung in der jeweiligen Folie zumindest eine dritte und eine vierte der Kanalstrukturen miteinander verbunden sind, um zweite Mikrofluidvorrichtungen zu bilden, wobei zumindest beim Fügen der ersten Vielzahl das Fügen so durchgeführt wird, dass die dritte und vierte Kanalstruktur nicht miteinander über die Folie verbunden sind, oder das Fügen der zweiten Vielzahl so durchgeführt wird, dass die erste und zweite Kanalstruktur nicht über die Folie miteinander verbunden werden, so dass sich die ersten und zweiten Mikroiluidvorrichtungen in der Verbindung der Kanalstrukturen unterscheiden.

25. Verfahren gemäß Anspruch 24, bei der sich die erste Teilmenge von Folien von der zweiten Teilmenge von Folien unterscheidet.