EP3268130A1 - Verfahren zum vereinigen zweier flüssigkeitsvolumina, fluidikstruktur und mikrofluidischer chip zum ausführen des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum vereinigen zweier flüssigkeitsvolumina, fluidikstruktur und mikrofluidischer chip zum ausführen des verfahrens

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EP3268130A1
EP3268130A1 EP16722046.6A EP16722046A EP3268130A1 EP 3268130 A1 EP3268130 A1 EP 3268130A1 EP 16722046 A EP16722046 A EP 16722046A EP 3268130 A1 EP3268130 A1 EP 3268130A1
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EP
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section
flow direction
liquid
fluid
narrow
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EP16722046.6A
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French (fr)
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EP3268130B1 (de
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Daniel Latta
Tobias SCHUNCK
Michael Bassler
Peter Spang
Markus Holzki
Achim BREITRUCK
Ralf Himmelreich
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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    • B01L2400/0406—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces capillary forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01L2400/08—Regulating or influencing the flow resistance
    • B01L2400/084—Passive control of flow resistance
    • B01L2400/086—Passive control of flow resistance using baffles or other fixed flow obstructions

Definitions

  • the invention relates to a method for uniting two fluid volumes and a fluidic structure, in particular a microfluidic structure, for controlling one or more fluids according to the method with a fluid conduit which defines a flow direction and a cross-section bounded on all sides by walls perpendicular to the flow direction. Furthermore, the invention relates to a microfluidic chip with a substrate, a cover for the substrate and such a fluidic structure in the substrate. Finally, the invention relates to a system consisting of the fluidic structure or the microfluidic chip together with a first and a second fluid, which are combined according to the method in the fluidic structure or the microfluidic chip.
  • the generic fluidic structures serve to handle in some cases very small amounts of liquid in the range of a few ml up to the ⁇ range.
  • the fluid conduits in such structures have lateral dimensions less than or equal to a few millimeters. Liquids are handled in such a fluidic structure in the flow system, ie conveyed by generating a pressure difference (positive and / or negative pressure) through the fluid lines.
  • a pressure difference positive and / or negative pressure
  • 5,972,710 A discloses a fluid structure having a diffusion channel with a V-shaped profile, in which an analyte and a detection liquid are combined to form a parallel laminar flow in order to detect particles in the analyte by means of diffusion processes.
  • US 2011/0100476 A1 discloses a microfluidic structure with a valve formed from a fusible structure within a fluid channel.
  • the refractable structure serves to permanently close the fluid channel with external energy supply.
  • a valve of a microfluidic system which comprises a fluid channel with an obstacle.
  • the obstacle is formed of a smart polymer that undergoes a volume change with external energy input, thereby changing the flow of fluid through the channel.
  • US 2013/0167958 A1 deals with microfluidic structures in fluidic logic circuits.
  • the microfluidic structures include, inter alia, branch circuits for controlling gas or liquid bubbles in a carrier medium.
  • the document US 2004/0195539 A1 describes a microfluidic valve of a fluid line, which is formed in a substrate in the form of a channel and has a channel constriction at the location of the valve.
  • the channel is closed with a self-adhesive cover film.
  • the valve is opened in the initial state and can be permanently closed by pressing the self-adhesive film in the area of the constriction. Furthermore, it is described how this valve is subsequently formed by the deformation of the substrate material in the Area of the channel narrowing can be opened by means of a stamping stamp from outside.
  • the document US 2007/0286774 A1 deals with a microfluidic device with a fluid channel, which is formed in a substrate and covered with a foil.
  • a fluid channel which is formed in a substrate and covered with a foil.
  • the channel at least 2 sections are formed, in which a liquid flows in due to a capillary effect.
  • the two sections are spaced apart so that the capillary flow is interrupted therebetween.
  • fluid line structures which have at least two fluidic supply lines and one outlet, which meet in the region of a T-junction. It is difficult to ensure that liquid columns of limited volumes, also referred to as "liquid plugs", also arrive at the T-junction from the two supply lines for the purpose of unification at the same time.
  • liquid plugs also arrive at the T-junction from the two supply lines for the purpose of unification at the same time.
  • Liquid control columns are required to control the delivery pressure to control the position of the fluid columns, for example by means of a photocell which measures exactly where the beginning and end of both fluid columns are located.
  • keitsklalen be included, which always separate the liquid columns within the fluid lines from each other. In the case of a separation of the liquid columns by air bubbles, for example, a complete mixing of liquids is prevented, or it will interfere with the functionality of sensory devices.
  • the basic aim is to limit the control or regulation to a necessary minimum.
  • the microfluidic structure described therein comprises a fluid conduit that expands at a location lateral to the flow direction to a fluid chamber.
  • the widening and surface area of the fluid chamber are such that a first volume of liquid passed through the fluid chamber is distributed over the entire cross section of the fluid chamber.
  • a further supply line opens into a holding position in the fluid chamber, which is designed such that a second liquid volume transported there remains in the region of the holding position until it is received by the first liquid volume passed through and both liquid volumes are conveyed out of the fluid chamber together.
  • this structure provides an alternative, passive fluid control which eliminates complex valve circuits and / or other active fluid control.
  • microfluidic structure comprises only one feed line and a Discharge for the handling of two or more separately supplied liquid columns (plugs). These are separated by the supply line and by gas bubbles also supplied to a laterally expanded fluid chamber whose volume is in any case greater than the volume of the first incoming liquid column.
  • the fluid chamber is formed so that the liquid wets only one of the opposite side walls. As a result, a bypass is released, through which the gas can escape from the gas buffer between the liquid columns.
  • the second liquid column thus collects the first liquid, which is still adhering to the side wall, and together with the latter, is conveyed out of the fluid chamber.
  • this requires as a further condition that the total volume of both fluids be sufficient to wet both walls of the expanded union chamber.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1, a fluidic structure having the features of claim 3, a microfluidic solved chip with the features of claim 16 and a system having the features of claim 21.
  • the fluid line of the aforementioned fluidic structure has a holding section which is expanded in the flow direction and free of further supply and discharge lines, in which the fluid line has a narrow area and, with respect to the flow direction, a wide area laterally adjacent, the narrow area being at least a first direction perpendicular to the flow direction (first lateral direction) has a smaller wall distance he J than the minimum wall distance h w of the wide range.
  • the object is also achieved by a microfluidic chip of the type mentioned, in which the fluid conduit is formed in the form of a channel in the substrate and closed by the cover, wherein the channel is divided in the holding portion in the narrow and the wide range.
  • the wide area has a greater channel depth than the narrow area.
  • the first lateral direction is perpendicular to a channel base opposite the cover, ie the wall distance h e of the narrow region is determined by the channel depth.
  • the holding section is thus generally longitudinally subdivided into two fluidically connected regions which are adjacent to one another and which are narrower than the other in any spatial direction.
  • This configuration ensures that a first liquid, which wets the walls of the fluid line weaker or more wetted than the buffer medium surrounding this liquid and reaches the holding section, there securely held in both cases due to capillary forces.
  • a first liquid which wets the walls of the fluid line weaker or more wetted than the buffer medium surrounding this liquid and reaches the holding section, there securely held in both cases due to capillary forces.
  • the holding section has as a section of the fluid line only a supply line and a discharge in the form of the fluid line itself.
  • Two or more liquid columns are the holding section, separated by one or more buffer media, fed through the same supply line and after union in the holding section by the same derivation together removed the holding section.
  • a second condition is accordingly, quite similar to the fluid chamber in the above-mentioned article, that the holding area is sufficient to completely accommodate the expected volume V F n of the first liquid arriving there. In other words, it is required that the volume V F n of the first liquid is smaller than the volume of the holding portion.
  • the term "holding area" refers to either the narrow or the wide area of the holding section, depending on where the liquid is located, depending on its wetting behavior The volume of the holding area can therefore be the volume V e of the narrow area of the holding section .
  • first liquid, the walls of the fluid line more wet than the surrounding buffer medium Then the following must apply:.
  • VFH ⁇ V e the volume of the holding area can also be the volume V w of the wide range of the retaining portion when the first liquid, the walls of the fluid conduit weaker
  • VFH ⁇ V w Only under these conditions does the first liquid release the beginning and the end of the laterally adjacent region of the holding section, so that a bypass line for a between the first liquid and a liquid passes therethrough the following second liquid enclosed Pufferme ⁇ dium is released.
  • a third condition is quite similar to the known solution in that the expected total volume of the two or more combined liquids V F ii + V F12 is sufficient to seal one end of the holding portion with liquid.
  • the total volume of the combined liquids VFH + V F12 be larger than the volume of the holding portion.
  • the volume V w of the wide range of the holding section V F n + V F i2> V w .
  • V F i2 hereby represents in each case the volume of a second liquid or a plurality of second liquids In this way, a total of two, three or more liquids separated by buffer media can be combined in the holding region and subsequently the entire combined liquid volume under continued delivery pressure be automatically conveyed out of the holding area of the fluid line.
  • these conditions are also reflected in the system according to the invention, which comprises a fluidic structure or a microfluidic chip of the type described above, a first liquid with a defined volume VFM, and a second liquid with a defined volume VFI2 and a buffer medium, which is at the beginning of the holding region between the first and second fluids and transportable along with the first and second fluids through the fluid conduit, wherein optionally the first and second fluids wet the walls of the fluidic structure more than the buffer medium and the conditions are VFH ⁇ V e and VFM + V F i2> V e , or wherein the first and the second liquid wetting the walls of the fluidic structure weaker than the buffer medium and wherein the conditions are: V F n ⁇ V w and V F n + V F i2> V w .
  • the liquids are more strongly wetting liquids means that the liquid surface forms a contact angle to the surface of the channel of ⁇ 90 °, preferably ⁇ 75 ° and particularly preferably ⁇ 45 °. Conversely, the liquids are called liquids with weaker wetting when the liquid surface has a contact angle to Surface of the channel of> 90 °, preferably> 105 ° and particularly preferably> 135 ° form.
  • Liquid surface is the interface of the first and second liquids to the adjacent buffer medium. In the case of an interface to a gaseous buffer medium, one would speak for simplicity of wetting or non-wetting first and second liquids.
  • the buffer medium is generally referred to as a medium which is insoluble in the first and in the second liquid.
  • This may just be a gas, such as air, or a liquid, such as an oil-based liquid, if the first and second water-based liquids, or, conversely, a water-based liquid, if the first and second oil-based fluids are based.
  • reaction mixtures for molecular biological reactions may be mentioned in which nucleic acids are supplied as the first liquid and enzymes as the second liquid of the fluidic structure according to the invention in aqueous liquid volumes and combined therein according to the method in order to allow a reaction.
  • a buffer medium mineral come c oils, silicone oils, fluorinated oils, or organic polymers (for example, "Novec 7500” (hydrofluoroether (C7F150C2H5)) into consideration.
  • a lateral transition is formed between the narrow region and the wide region in the form of a step which extends in the direction of flow.
  • One or more such shoulders may rise from one or more walls delimiting the fluid conduit.
  • the narrow region is preferably formed in each case between a plateau of the shoulder and an opposite wall section, wherein the first lateral direction is perpendicular to the plateau.
  • the heel may have sharp or rounded or chamfered edges.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the fluid line in the flow direction before the Garäbrough an inlet portion and in the flow direction behind the holding portion has an outlet portion, wherein the inlet portion and the outlet portion in the first lateral direction steplessly in the narrow region of the holding portion or in the wide Go over the area of the holding section.
  • the channel bottom in the inlet section and in the outlet section passes continuously into the channel bottom of the narrow area or into the channel bottom of the wide area.
  • the channel bottom of the narrow area preferably forms the above-mentioned plateau.
  • “Infinitely” comprises, on the one hand, a transition from the inlet section to the narrow region of the holding section and from there to the outlet section without cross-sectional change in the first lateral direction This is achieved, for example, in one embodiment in that the inlet section and the outlet section are vertical in the first direction to the flow direction in each case have a wall distance h in or h out , which is equal to the minimum wall distance h e of the narrow range.
  • the dimension of the fluid conduit in the first lateral direction does not change as it flows through the narrow area in the holding portion.
  • the wide area of the holding section forms in this embodiment, however an expansion of the cross section of the fluid conduit in the first lateral direction.
  • stepless also encompasses a continuous transition between the sections, where “continuous” refers to a continuous, non-erratic change in cross-section.
  • the inlet section accordingly in the first lateral direction a distance from the wall toward> h e, wherein the fluid line has in the flow direction after the inlet portion and above the holding portion has a first transition section in which the lateral distance from the wall in the flow direction of H in at h e constantly rejuvenated.
  • the outlet section has a wall distance h out > h e in the first lateral direction, the fluid line having a second transition section in the flow direction behind the holding section and in front of the outlet section, in which the lateral wall spacing in the flow direction from h e to h ou t constantly expanding.
  • the channel cross section of the fluid line tapers in the first lateral direction on the inlet side towards the holding section to the wall distance of the narrow area and widens again on the outlet side in a corresponding manner.
  • the narrow area thus forms a narrowing of the line cross-section.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the fluid line in the holding section in a second direction perpendicular to the flow direction (second lateral direction) relative to the inlet section and the outlet section laterally expanded.
  • a second advantage of the expansion is that larger liquid Volume can be handled without the space requirement of the structure on the microfluidic chip increases too much. In contrast, a correspondingly elongated channel would require more space even when meandering.
  • the fluid conduit can be widened on the side of the narrow region, on the side of the wide region or on both sides in the second lateral direction.
  • the wide region is arranged offset in the second direction perpendicular to the flow direction with respect to the inlet section and / or with respect to the outlet section.
  • This embodiment has the advantage that the flow of the fluids is less strongly or not deflected when passing through the narrow region in the holding section, so that the risk of turbulence is reduced.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the fluid line has at least one stop structure in front of and / or behind the holding section in the flow direction.
  • the at least one stop structure is preferably designed in the form of a shoulder interrupting the course of at least one of the walls of the fluid line.
  • Paragraphs in this sense form one or more molds in the at least one wall of the fluid conduit or one or more projections along the at least one wall of the fluid conduit or both.
  • the hollow mold can be formed for example by a laterally outgoing channel or a recess.
  • a plurality of protrusions may be one forming a comb-like structure. It is crucial in all cases that the stop structure can not be overcome solely by utilizing capillary forces. The stop structure thus prevents the first liquid from shooting over the end thereof as it flows into the holding portion or being drawn back into the inlet portion by the capillary forces. In this way it supports the holding function of the narrow area and makes the flow process during the merging of two liquids even more reliable.
  • Figure 1 a-c a first embodiment of the invention in three views
  • Figure 2a-c shows a second embodiment of the invention in three views
  • Figure 3a-c shows a third embodiment of the invention in three views
  • Figure 4a-e a fourth embodiment of the invention in five views
  • FIG. 5a-c three snapshots in the holding portion of the fluidic structure according to Figure 1 inflowing liquid
  • Figure 6 shows a fifth embodiment of the invention with an alternative embodiment of the stop structures in front of the holding section
  • Figure 7 shows a sixth embodiment of the invention with an alternative embodiment of the paragraph between the narrow region and the wide portion of the holding portion;
  • Figure 8 shows a seventh embodiment of the invention with an alternative embodiment of the shoulder between the narrow region and the wide region of the holding section;
  • FIG. 9a-c an eighth embodiment of the invention in three views
  • Figure 10a-c a ninth embodiment of the invention in three views
  • FIG 11 a-c three snapshots in the holding portion of the fluidic structure according to Figure 9 inflowing liquid.
  • FIG. 1 a shows a plan view of a first embodiment of the invention.
  • FIG. 1b shows a longitudinal section and
  • FIG. 1c shows a cross section in each case at the positions indicated in FIG. 1a.
  • Shown is a substrate 10 of a schematically greatly simplified microfluidic chip, in which only one fluid line 12 is formed in the form of a channel.
  • a fluid not shown, flows through the fluid line 12 under pressure in the direction indicated by the arrow 13, also referred to as flow or longitudinal direction.
  • the fluid line or the channel have a transverse to the flow direction on all sides bounded by walls in cross-section. This is limited in a first direction perpendicular to the flow direction by a channel bottom 14 and the cover, not shown, at the position opposite the channel bottom 16.
  • microfluidic chips usually have a plurality of fluid lines and functional elements, such as reaction chambers, mixer structures, valves or the like. Furthermore, the channel is closed on its open upper side by means of a film laminated to the substrate, namely that cover. In FIGS. 1 a to 1 c, the representation of the cover has been omitted in order to simplify matters.
  • the channel 14 is functionally divided into an inlet section 18 in the flow direction, a holding section 20 downstream and an outlet section 22 further downstream.
  • the holding section 20 is laterally, ie transversely to the flow direction, subdivided into a narrow region 24 and laterally adjacent thereto a wide region 26.
  • the fluid conduit has in the narrow region 24 in a first lateral direction between the channel bottom 14 and the cover (position 16) a wall distance h e , which in this case is determined by the channel depth.
  • the minimum wall distance of the wide region 26 is designated by h w and extends in another lateral direction in the example shown.
  • the distance h e is smaller than the minimum wall distance h w of the wide range.
  • the channel depth in the wide area that is greater than or equal to the minimum wall distance h w must also be greater than the channel depth in the narrow area.
  • the inlet section in the first lateral direction a wall distance h and the outlet portion 22 having a wall distance h ou t and both h and hout are the same as the wall distance h e in the narrow region of the holding section 20.
  • the inlet section 18 and the outlet section 22 thus pass continuously into the narrow region 24 in the first lateral direction.
  • the channel groove 14 continues in the inlet and outlet portions and in the narrow portion 24 of the holding portion 20.
  • the wide region 26 forms a depression starting from the channel bottom 14.
  • the total depth of the wide region 26 is even greater than its width, which in this example defines the minimum wall distance h w .
  • a lateral transition in the form of a step 28 which extends in the direction of flow is formed between the narrow region 24 and the wide region 26.
  • the shoulder 28 in turn has a sharp edge 29 in this embodiment.
  • a sharp edge offers greater process reliability, since a greater amount of energy has to be expended here in order to allow the liquid to flow over the edge.
  • the contact angle hysteresis which ensures that the contact lines formed by the interface and the wall stick to edges and kinks.
  • FIGS. 2a to 2c show a second schematically greatly simplified embodiment of the fluidic structure according to the invention.
  • a fluid line 32 is formed in the form of a channel which extends in a first lateral direction from the channel bottom 34, 34 'and is closed on its upper side 36 by a cover or film, not shown.
  • the fluid line 32 has in succession an inlet section 38, a first transition section 39, a holding section 40, a second transition section 41 and downstream an outlet section 42.
  • the holding section 40 is in turn subdivided laterally into a narrow region 44 and laterally adjacent thereto a wide region 46.
  • the wide portion 46 starting from the level of the channel bottom 34 in the narrow portion 44, a recess, so that the lateral transition between the narrow portion 44 and the wide portion 46 in the form of a directionally extending paragraph 48 with sharp edge 49th is trained.
  • the wall distance between the channel bottom 34 'and the top 36 in the inlet section is greater than the wall distance h e in the narrow section 44 of the retaining section 40. This is due to a difference in level of the channel bottom, which is bridged in the transition section 39 by a ramp-like channel bottom 35. In other words, thereby the wall distance tapers in the flow direction 13 from towards h e steadily.
  • the wall distance h ou t of the outlet section 42 is greater than the wall distance h e of the narrow range and also serves the second transition portion 41 with the ramp-like channel bottom 35 'to compensate for the level difference or the wall distance in the flow direction in the second transition section 41st from h e to h ou t steadily expand.
  • the inlet section 38 and the outlet section 42 merge into the narrow region 44 of the holding section 40 in the flow direction without any offset. From the point of view of the flowing fluid, the narrow region 44, starting from the cross section of the inlet section 38, thus forms a significant cross-sectional constriction, which leads to an increase in the flow velocity with constant volume delivery.
  • this embodiment comprises a microfluidic chip with a substrate 60 into which the fluid conduit 62 is incorporated in the form of a channel.
  • the fluid flowing in the direction of flow 13 first flows once again through an inlet section 68, followed by a first transition section 69, then the holding section 70, then the second transition section 71 and finally downstream the outlet section 72.
  • the holding section 70 is again laterally in a narrow region 74 a wall distance h e in a first lateral direction and an adjacent wide region 76 with a minimum wall distance h w in the longitudinal direction divided. Again, h e ⁇ h w .
  • the wall distance h in the inlet section 68 and the wall distance hout in the outlet section 72 are greater than the wall distance h e in the narrow region 74 of the holding section 70.
  • the first and second transition sections 69 and 71 are each provided with a ramp-like channel bottom 65, 65 ', which form a heelless transition.
  • the fluid line 62 is laterally expanded in the holding section 70 in a second direction perpendicular to the flow direction 13 with respect to the inlet section 68 and with respect to the outlet section 72.
  • the lateral extension is configured symmetrically with respect to the center axis of the fluid line 64, while the wide region 76 is located in the second lateral direction on an edge of the fluid line 62, as in the two preceding examples. det.
  • the fluid line 62 is widened both on the side of the narrow region and on the side of the wide region in the second lateral direction.
  • the lateral expansion benefits primarily the narrow region 74 by being wider in the second direction than the inlet and outlet sections.
  • the cross-sectional loss due to the taper in the first lateral direction from h in to h e can thus be partially compensated and the flow velocity in the narrow region 74 lowered at a constant volume flow.
  • the wide portion 76 is offset from the inlet portion 68 in the second lateral direction and offset from the outlet portion 72. He is so broad that he finds room in the bulge formed by the extension.
  • the lateral transition or shoulder 78 between the narrow region 74 and the wide region 76 which extends in the direction of flow 13 therefore lies in alignment with a lateral wall 79 of the fluid line 62 in the inlet section 68 and in the outlet section 72. This causes the flow of the fluid when passing the narrow portion 74 in the holding portion 70 is deflected less total. The danger of turbulence is therefore considerably reduced by the configuration of the extension.
  • FIG. 4 shows a further refinement of the fluidic structure.
  • the fluid conduit 82 is formed in the form of a channel.
  • the fluid line 82 has, in the flow direction 13, an inlet section 88, a first transition section 89, a holding section 90, a second transition section 91, and downstream an outlet section 92.
  • the holding portion 90 is in turn laterally in a narrow region 94 and laterally adjacent thereto in a wide range 96 divided.
  • the wide region 96 starting from the level of the channel bottom 84 in the narrow region 94, forms a depression, so that the lateral transition between the narrow region 94 and the wide region 96 in the form of a sharp edge 98 in the flow direction 13 99 is formed.
  • the relevant wall distance h e of the narrow region 94 is determined by the channel depth.
  • the direction of the minimum wall distance h w in the wide region 96 coincides with the first lateral direction.
  • the minimum wall distance h w in the wide area 96 is also determined by the channel depth there. It also applies here according to the invention: h e ⁇ h w .
  • the lateral expansion of the fluid line in the transition sections and the holding section serves, as before, to at least partially compensate for a lateral narrowing of the line cross section in the narrow region and thus to lower the flow velocity here.
  • the wide area 96 in this embodiment is again positioned so that the shoulder 98 forming the lateral transition to the narrow area 94 is in alignment with the side wall 100 of the inlet and outlet sections.
  • the walls 01, 102 have rounded or "continuously differentiable" contours in the first transition section 89, holding section 90 and second transition section 91. This favors the flow and prevents the formation of turbulence at the section transitions Moreover, such continuous contours minimize the holding forces on the contact line between the liquid-gas interface and the surface of the channel (solid), as already discussed above with reference to the sharp edge 29 in Figure 1.
  • the further area is a little more complex in this embodiment than before. It has approximately the shape of a walking stick with a "handle" at the outlet end of the holding section facing away from the narrow area 94. As a result, this end of the wide area 96 forms a dead end 104. This has proven to be very advantageous If a gas cushion trapped at the dead end 104 prevents the liquid from completely wetting over the entire area, a boundary surface will always remain here, which is the starting point for liquid separation and thus ensures complete emptying of the wide area.
  • stop structures 105, 106 in the opposite walls 101 and 102 of the fluid line 82 in front of the holding portion 90.
  • the stop structures 105, 106 are formed as a hollow shape, more precisely as dead channels, in the two walls 101, 102 and interrupt the Course of the same such that a flowing in the narrow portion 94 of the holding portion 90 fluid does not flow back into the inlet portion 98 due to capillary forces.
  • FIGS. 5a to 5c show a sequence of a fluid flowing into the fluidic structure according to FIG. All three snapshots show the same section of the microfluidic chip 110 shown schematically in greatly simplified form with the substrate 120, in which the fluid line 122 is incorporated in the form of a channel.
  • a cover 125 in the form of a film is shown, which closes the laterally open on one side channel.
  • the fluid line 122 is shown cut in the region of the holding section, in which it has a narrow region 134 with a smaller channel depth and laterally adjacent a wide region 136 with a larger channel depth.
  • a first fluid 140 flowing in the direction 13 has a front front or interface 142, which is still in the inlet section at the point in time according to FIG. 5a.
  • the first fluid 140 has advanced further, so that its rear boundary surface 144 can already be seen in the inlet section.
  • the first fluid 140 forms a so-called fluid column.
  • the front interface has already reached the holding portion of the fluid conduit and enters the flat area 134 due to capillary forces while not wetting the wide area 136.
  • a buffer medium 146 which spatially separates the first fluid 140 from a subsequent second fluid 150, which appears in the inlet section in FIG. 5c. Due to the further progress of both fluid columns, the rear interface 144 of the first liquid column 140 eventually arrives at the beginning of the wide region 136 of the holding section. At this point, the rear boundary surface 144 of the first liquid column 140 tears off the wall of the fluid channel 122 at which the wide region 136 is located. The wide area 136 then releases a bypass line, through which the medium from the buffer 146, a (e) in the first and in the second fluid insoluble gas or liquid, can escape, as the arrow 152 symbolizes. Meanwhile, the first fluid column 140 remains in the holding area because it no longer feels any delivery pressure.
  • the subsequent liquid column 150 can be transported further in the direction of the first liquid column 140 until both liquid columns are combined. Then both will be promoted together.
  • This can either be arranged so that the combined liquid column completely around Air cushion runs around in the bypass line or that it first empties the bypass line and only then completely leaves the holding area. The process depends on details of the shape of the transition sections.
  • FIG. 5 shows the system with a fluidic structure or with a microfluidic chip, in which the narrow region 134 has a volume V e , with a first liquid 140 having a defined volume V F n, with a second liquid 150 a defined volume VFI2, and with a buffer medium 146, which is arranged at the beginning of the holding region between the first and the second liquid and transportable together with the first and the second liquid through the fluid line 122, wherein the first and the second liquid 140, 50 the Walls of the fluidic structure more wet than the buffer medium 146 and the conditions are: VFH ⁇ V e and VFH + V F i2> V e .
  • the buffer medium 146 may be, for example, gas or oil when the fluids 140 and 150 are water-based and the wall of the fluid conduit is hydrophilic.
  • FIG. 6 shows an alternative embodiment of a fluidic structure, which corresponds in terms of the shape of the fluid line 158 to that of FIGS. 1 and 5.
  • the only difference is a stop structure 160, which has a plurality of projections 162 along a wall or, more precisely, the channel bottom 163 of the fluid line.
  • the projections 162 together form a comb-like structure at the end of the narrow region 164. This generally obstructs the flow of a wetting liquid and thus in particular prevents it from accidentally flowing back from the narrow region of the holding section into the outlet section of the fluid line.
  • FIG. 7 shows a simplified microfluidic chip 170 with an alternative embodiment of the fluid line 172, more precisely the one forming the lateral transition between the narrow region 174 and the wide region 176 Flow direction extended paragraph 178.
  • the paragraph 178 has, in contrast to all embodiments shown above, no sharp, but a rounded edge 180.
  • the paragraph 178 is also in the channel bottom 182 of the wide area 176 in the form of a rounding 184 over.
  • the transition therefore has a curved cross-section without a jump or crease, with the effect that the wall distance from the narrow region 174 in the lateral direction to the wide region 176 increases in a continuously differentiable form.
  • FIG. 8 shows a simplified microfluidic chip 90 with a further alternative embodiment of the fluid line 192, more precisely of the shoulder which forms the lateral transition between the narrow region 194 and the wide region 196 and extends in the flow direction.
  • the wall distance h e of the narrow region 194 as well as the minimum wall distance h w of the wide region 196 are again determined by the respective channel depth and the shoulder has a rounded edge and in the transition from the channel base 202 of the wide region 196 in paragraph 198 a rounding on.
  • the wide region 196 starting from the channel base 203 in the narrow region 196, does not form a depression.
  • FIG. 9 a shows, analogously to FIG. 1 a, a plan view of a further embodiment of the invention.
  • FIG. 9b shows a longitudinal section correspondingly and
  • FIG. 9c shows a cross section in each case at the positions indicated in FIG.
  • FIG. 9a Shown is a substrate 310 of a schematically greatly simplified microfluidic chip, in which only one fluid line 312 is formed in the form of a channel. An unillustrated fluid flows through the fluid line 312 under pressure in the direction indicated by the arrow 13.
  • the fluid line or the channel have a transverse to the flow direction on all sides bounded by walls in cross-section. This is limited in a first direction perpendicular to the flow direction by a channel bottom 314 and a cover, not shown, at the position opposite the channel bottom position 316.
  • the channel 312 is again functionally divided into an inlet section 318 in the flow direction, a holding section 320 downstream and an outlet section 322 further downstream.
  • the holding portion 320 is laterally, ie transversely to the flow direction 13, in a narrow region 324 and laterally adjacent to a wide portion 326 divided.
  • the fluid conduit has in the narrow region 324 in a first lateral direction between the channel bottom 314 and the cover (position 316) a wall distance h e , which in this case is determined by the channel depth.
  • the minimum wall distance of the wide region 326 is designated by h w and extends in another lateral direction in the example shown.
  • the distance h e is smaller than the minimum wall distance h w of the wide range.
  • This condition alone is decisive for the inflow into the holding section. Due to capillary forces in the narrow region 324 or a less wetting liquid flowing into the holding section, the better wetting liquid is held in the wide region 326. It is also not decisive here whether wall distances are compared in the same or different directions. It is also not important whether the narrow area in the second lateral direction is wider or narrower than that of the minimum wall distance h w of the wide area.
  • the channel depth in the wide region 326 is greater than its width, which in this example defines the minimum wall distance h w .
  • inlet portion 318 and outlet portion 322 h perpendicular to the channel base 314 in the first lateral direction wall clearances have in or h ou t corresponding to the channel depth in the wide portion 324 of the holding portion 420th
  • the inlet section 318 and the outlet section 322 thus transition continuously into the wide area 324 in the first lateral direction.
  • the channel bottom 314 continues in the inlet and outlet section and in the wide region 324 of the holding section 320.
  • the narrow region 326 forms a lateral transition in the form of a step 328 extending in the flow direction 13 from the channel base 314.
  • the shoulder 328 again has a sharp edge 329 in this exemplary embodiment.
  • FIGS. 10a to 10c a plan view, a longitudinal section and a cross section of a further embodiment of the invention are shown analogously to FIGS. 9a to 9c.
  • the substrate of a schematically highly simplified microfluidic chips is designated by 410, in which only one fluid line 412 is formed in the form of a channel.
  • An unillustrated fluid flows through the fluid line 412 pressure-operated in the direction indicated by the arrow 13.
  • the fluid line or the channel have a transverse to the flow direction on all sides bounded by walls in cross-section. This is limited in a first direction perpendicular to the flow direction by a channel bottom 414 and a cover, not shown, at the channel base 414 opposite position 416.
  • the channel 412 is again functionally divided into an inlet section 418 in the flow direction, a holding section 420 downstream and an outlet section 422 further downstream.
  • the holding portion 420 is laterally, ie transversely to the flow direction 13, in a narrow region 424 and laterally adjacent to a wide region 426 divided.
  • the fluid line 412 is laterally expanded in the holding section 420 analag to the example in FIG. 3 in a second direction perpendicular to the flow direction 13 with respect to the inlet section 418 and with respect to the outlet section 422.
  • the wide region 426 is located in the second lateral direction at an edge of the fluid line 412 and is therefore arranged offset in the second lateral direction relative to the inlet section 418 and opposite to the outlet section 422.
  • the lateral expansion again benefits the narrow region 424, which is wider in the second direction than the inlet and outlet sections.
  • the cross-sectional loss due to the taper in the first lateral direction from h e to e can thus be partially compensated and the flow velocity in the narrow region 424 lowered at a constant volume flow.
  • the fluid conduit has in the narrow region 424 in a first lateral direction between the channel bottom 414 and the cover (position 416) a wall distance h e determined by the channel depth.
  • the minimum wall distance of the wide region 426 is indicated by h w and extends in another, second lateral direction.
  • the distance h e is smaller than the minimum wall distance h w of the wide range.
  • This condition alone is critical in keeping a better wetting liquid flowing into the holding portion into the wide region 426 due to capillary forces in the narrow region 424 or a less wetting liquid flowing into the holding portion. It is also not decisive here whether wall distances are compared in the same or different directions. It is also not important whether the narrow area in the second lateral direction is wider or narrower than that of the minimum wall distance h w of the wide area.
  • the channel depth in the wide region 426 is greater than its width, which in this example defines the minimum wall distance h w .
  • the inlet section 318 and the outlet section 422 perpendicular to the channel base 414 in the first lateral direction have wall distances h in and h out corresponding to the channel depth in the wide region 424 of the holding section 420.
  • the inlet portion 418 and the outlet portion 422 thus go in the first lateral direction steplessly in the wide range 424 over.
  • the channel bottom 414 continues in the inlet and outlet section and in the wide region 424 of the holding section 420.
  • the narrow region 426 again forms a lateral transition in the form of a step 428 which extends in the direction of flow 13 starting from the channel bottom 414.
  • the shoulder 428 again has a sharp edge 429 in this exemplary embodiment.
  • FIGS. 11 a to 1 c show, analogously to FIGS. 5 a to 5 c, a sequence of a fluid flowing into the fluidic structure, this time the fluidic structure according to FIG. 9. All three snapshots show the same section of the microfluidic chip 510 shown schematically in greatly simplified form with the substrate 520, in which the fluid line 522 is incorporated in the form of a channel.
  • a cover 525 is shown in the form of a film, which closes the laterally open on one side channel.
  • the fluid line 522 is shown cut in the region of the holding section, in which it has a narrow region 534 with a smaller channel depth and laterally adjacent a wide region 536 with a larger channel depth.
  • a first fluid 540 flowing in the direction 13 has a front front or boundary surface 542 which is still in the inlet section at the point in time according to FIG. 11 a.
  • the first fluid 540 has advanced further, so that its rear boundary surface 544 can already be seen in the inlet section.
  • the first fluid 540 forms a so-called fluid column.
  • the front interface 542 has already reached the holding portion of the fluid conduit and enters the wide area 536 due to capillary forces, while entering the narrow area 534 avoids.
  • the capillary forces act in this case due to reverse wetting behavior opposite to those in Figure 5.
  • a buffer medium 546 which spatially separates the first fluid 540 from a subsequent second fluid 550, which appears in the inlet section in FIG. 11c.
  • the rear boundary surface 544 of the first liquid column 540 arrives at the beginning of the wide region 536 of the holding section.
  • the rear interface 544 of the first liquid column 540 ruptures from the wall of the fluid channel 522 at which the narrow region 534 is located.
  • the narrow area 534 then releases a bypass line, through which the medium can escape from the buffer 546, as the arrow 552 symbolizes. Meanwhile, the first fluid column 540 remains in the holding area because it no longer feels any delivery pressure.
  • the subsequent liquid column 550 can be transported further in the direction of the first liquid column 540 until both liquid columns are united. Then both will be promoted together.
  • This can either be arranged so that the combined liquid column runs completely around an air cushion in the bypass line or that it first empties the bypass line and only then completely leaves the holding area. The process depends on details of the shape of the transition sections.
  • the example in FIG. 11 is the system with a fluidic structure or with a microfluidic chip, in which the wide region 536 has a volume V w , with a first fluid 540 with a defined volume V F n a second liquid 550 having a defined volume V F
  • the buffering medium 546 may be, for example, gas or oil when the fluids 540 and 550 are water-based and the wall of the fluid conduit is hydrophobic.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluidikstruktur zum Steuern eines oder mehrerer Fluide. Eine Fluidleitung (12, 32, 62, 82, 122) weist einen in Strömungsrichtung (13) ausgedehnten Halteabschnitt (20, 40, 70, 90) auf, in dem die Fluidleitung einen engen Bereich (24, 44, 74, 94, 134, 170) und lateral angrenzend einen weiten Bereich (26, 46, 76, 96, 136, 172) aufweist, wobei der enge Bereich in wenigstens einer ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung einen geringeren Wandabstand he aufweist als der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Vereinigen wenigstens zweier Flüssigkeitsvolumina, bei dem eine erste Flüssigkeit (140) durch die Fluidleitung in den engen oder den weiten Bereich des Halteabschnittes transportiert wird, anschließend eine zuvor durch ein Puffermedium (146) von der ersten Flüssigkeit getrennte zweite Flüssigkeit (150) dorthin transportiert wird, während das Puffermedium durch den weiten oder den engen Bereich an der ersten Flüssigkeit vorbei aus dem Halteabschnitt herausgefördert wird.

Description

Verfahren zum Vereinigen zweier Flüssigkeitsvolumina, Fluidikstruktur und mikrofluidischer Chip zum Ausführen des Verfahrens
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vereinigen zweier Flüssigkeitsvolumina und eine Fluidikstruktur, insbesondere eine Mikrofluidikstruktur, zum Steuern eines oder mehrerer Fluide nach dem Verfahren mit einer Fluidleitung, welche eine Strömungsrichtung und einen allseitig durch Wände begrenzten Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung definiert. Ferner betrifft die Erfindung einen mikrofluidischen Chip mit einem Substrat, einer Abdeckung für das Substrat und einer solchen Fluidikstruktur in dem Substrat. Die Erfindung betrifft schließlich ein System bestehend aus der Fluidikstruktur oder dem mikrofluidischen Chip zusammen mit einem ersten und einem zweiten Fluid, welche in der Fluidikstruktur oder dem mikrofluidischen Chip verfahrensgemäß vereinigt werden.
Die gattungsgemäßen Fluidikstrukturen, insbesondere Mikrofluidikstrukturen, dienen der Handhabung von teilweise sehr kleinen Flüssigkeitsmengen im Bereich weniger ml bis in den μΙ-Bereich. Die Fluidleitungen in solchen Strukturen weisen laterale Abmessungen im Berreich weniger mm und darunter auf. Flüssigkeiten werden in einer solchen Fluidikstruktur im Durchflusssystem gehandhabt, d.h. durch Erzeugen einer Druckdifferenz (Über- und/oder Unterdruck) durch die Fluidleitungen gefördert. Hierfür kommen neben dem mikrofluidischen Chip technisch anspruchsvolle Steuer- oder Betreibergeräte zum Einsatz, die an den Mikrofluidikchip angeschlossen werden bzw. in die der Mikroflu- idikchip eingelegt wird. Die Anwendungen solcher Fluidstrukturen sind vielfältig. Aus der US 5,972,710 A ist beispielsweise eine Fluidstruktur mit einem Diffusionskanal mit V-förmigem Profil bekannt, in dem ein Analyt und eine Nachweisflüssigkeit zu einem parallelen laminaren Strom vereinigt werden, um mittels Diffusionsprozessen Partikel in dem Analyten nachzuweisen.
Die US 2011/0100476 A1 offenbart eine mikrofluidische Struktur mit einem Ventil, das aus einer aufschmelzbaren Struktur innerhalb eines Fluidkanals gebildet wird. Die aufschm elzbare Struktur dient dazu, bei externer Energiezufuhr den Fluidkanal dauerhaft zu verschließen.
In der DE 600 07 128 T2 wird ein Ventil eines mikrofluidischen Systems vorgestellt, das einen Fluidkanal mit einem Hindernis umfasst. Das Hindernis wird aus einem intelligenten Polymer gebildet, das bei externer Energiezufuhr eine Volumenveränderung erfährt und dadurch den Fluidstrom durch den Kanal verändert.
Die US 2013/0167958 A1 befasst sich mit mikrofluidischen Strukturen in fluidischen Logikschaltungen. Die mikrofluidischen Strukturen umfassen unter anderem Abzweigschaltungen zur Steuerung von Gas- oder Flüssigkeitsbläschen in einem Trägermedium.
In der Schrift US 2004/0195539 A1 wird ein mikrofluidisches Ventil einer Fluid- leitung beschrieben, welche in einem Substrat in Form eines Kanals ausgebildet ist und an der Stelle des Ventils eine Kanalverengung aufweist. Der Kanal ist mit einer selbstklebenden Abdeckfolie verschlossen. Das Ventil ist im Anfangszustand geöffnet und kann durch Andrücken der selbstklebenden Folie im Bereich der Verengung dauerhaft verschlossen werden. Weiterhin ist beschrieben, wie dieses Ventil anschließend durch die Umformung des Substratmaterials im Bereich der Kanalverengung mittels eines von außen einprägenden Stempels wieder geöffnet werden kann.
Die Schrift US 2012/0103103427 A1 befasst sich mit einer mikrofluidischen Struktur mit einem Fluidkanal, der in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend weitere und engere Abschnitte ausbildet. Zwei den Fluidkanal parallel durchströmende Fluide werden in der Struktur wahlweise fokusiert, gemischt oder in getrennte Bahnen gelenkt.
Die Schrift US 2007/0286774 A1 befasst sich mit einer Mikrofluidikeinrichtung mit einem Fluidkanal, der in einem Substrat ausgebildet und mit einer Folie abgedeckt ist. In dem Kanal sind wenigstens 2 Abschnitte ausgebildet, in die eine Flüssigkeit aufgrund eines Kapillareffektes einfließt. Die beiden Abschnitte sind voneinander beabstandet, sodass der kapillare Fluss dazwischen unterbrochen ist. Durch eine derartige Struktur soll der kapillare Fluss innerhalb des Kanals insgesamt besser kontrolliert werden.
Eine besondere Problematik bei der Handhabung von Fluiden ergibt sich beim Zusammenführen von Flüssigkeiten. Hierfür sind Fluidleitungsstrukturen bekannt, die wenigstens zwei fluidische Zuleitungen und einen Abgang aufweisen, die im Bereich einer T-Kreuzung aufeinander treffen. Schwierig ist hierbei zu gewährleisten, dass sich Flüssigsäulen begrenzter Volumina, auch „Flüssig- keitsplugs" genannt, aus den beiden Zuleitungen zwecks Vereinigung auch zeitgleich an der T-Kreuzung ankommen. Dies macht eine umfangreiche Fluid- kontrolle beispielsweise mittels aufwendiger Ventilschaltungen und genauer Positionsüberwachung der Flüssigkeitssäulen erforderlich, durch die der Förderdruck gesteuert und so die Position der Flüssigkeitssäulen geregelt wird. Die Positionsüberwachung erfolgt beispielsweise mittels einer Lichtschranke, die exakt vermisst, wo sich der Beginn und das Ende beider Flüssigkeitssäulen befinden. Ohne eine solche Regelung können Gaspuffer zwischen den Flüssig- keitssäulen eingeschlossen werden, die die Flüssigkeitssäulen innerhalb der Fluidleitungen stets voneinander trennen. Im Falle einer Trennung der Flüssigkeitssäulen durch Lufteinschlüsse wird z.B. eine vollständige Vermischung von Flüssigkeiten verhindert, oder es werden sensorische Einrichtungen in ihrer Funktionalität gestört.
Grundsätzliches Bestreben ist es, die Steuerung oder Regelung aber auf ein notwendiges Minimum zu beschränken. Insbesondere sind aufwändige Vorkehrungen an den Mikrofluidikchips, wie bewegliche Ventilteile, zu vermeiden, weil gerade hier auf geringstmögliche Herstellungskosten geachtet wird.
Einen arideren Weg zur Vereinigung zweier Flüssigkeiten beschreibt deshalb die DE 10 2009 048 387 B3. Die darin beschriebene mikrofluidische Struktur umfasst eine Fluidleitung, die sich an einer Stelle lateral zur Strömungsrichtung zu einer Fluidkammer aufweitet. Die Aufweitung und Oberfläche der Fluidkammer sind so beschaffen, dass sich ein durch die Fluidkammer geleitetes erstes Flüssigkeitsvolumen über den gesamten Querschnitt der Fluidkammer verteilt. Desweiteren mündet eine weitere Zuleitung in eine Halteposition in der Fluidkammer, die dergestalt ausgebildet ist, dass ein dorthin transportiertes zweites Flüssigkeitsvolumen im Bereich der Halteposition verharrt, bis es von dem durchgeleiteten ersten Flüssigkeitsvolumen aufgenommen wird und beide Flüssigkeitsvolumina vereint aus der Fluidkammer herausgefördert werden. Diese Struktur stellt unter bestimmten fluidischen Voraussetzungen (Benetzungsei- genschaften) eine alternative, passive Fluidsteuerung bereit, die aufwendige Ventilschaltungen und/oder sonstige aktive Fluidkontrolle verzichtbar macht.
Eine ganz ähnliche Fluidikstruktur ist aus dem Aufsatz„Droplet-based microflu- idic sensing System for rapid fish freshness determination", von D. Itoh et al., Sensors and Actuators B 171 -172 (2012), Seiten 619-626 bekannt. Die dort beschriebene mikrofluidische Struktur umfasst nur eine Zuleitung und eine Ableitung für die Handhabung zweier oder mehrerer getrennt zugeführter Flüssigkeitssäulen (plugs). Diese werden durch die Zuleitung und durch Gasblasen voneinander getrennt ebenfalls einer lateral aufgeweiteten Fluidkammer zugeführt, deren Volumen jedenfalls größer ist als das Volumen der ersten ankommenden Flüssigkeitssäule. Die Fluidkammer ist so ausgebildet, dass die Flüssigkeit nur eine der gegenüberliegenden Seitenwandungen benetzt. Dadurch wird ein Bypass freigegeben, durch den das Gas aus dem Gaspuffer zwischen den Flüssigkeitssäulen entweichen kann. Unter fortgesetztem Förderdruck holt so die zweite Flüssigkeitssäule die weiterhin an der Seitenwandung anhaftende erste Flüssigkeit ein und wird mit dieser vereint aus der Fluidkammer herausgefördert. Dies erfordert allerdings als weitere Bedingung, dass das Gesamtvolumen beider Flüssigkeiten ausreicht, um beide Wandungen der aufgeweiteten Vereinigungskammer zu benetzen.
Während die beiden zuletzt genannten Fluidikstrukturen keine aufwendige Ventilschaltung und Fluidkontrolle benötigen und somit konzeptionell einfacher sind, haben sie den Nachteil, dass sie nicht in allen Fällen, insbesondere nicht für benetzende Flüssigkeiten und Flüssigkeiten mit hoher Oberflächenspannung, einen prozesssicheren Ablauf gewährleisten, denn diese Flüssigkeiten würden aufgrund von Kapillarkräften dazu neigen, sich in die engere Fluidleitung vor- oder zurückzuziehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, eine einfache Fluidik- struktur zu schaffen, die dazu geeignet ist, auch Flüssigkeiten, die durch ein Puffermedium voneinander beabstandet zugeführt werden und die die Wände der Fluidleitung wahlweise stärker oder schwächer benetzen als das Puffermedium, prozesssicher zu vereinigen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 , eine Fluidikstruktur mit den Merkmalen des Anspruches 3, einen mikrofluidi- schen Chip mit den Merkmalen des Anspruches 16 und ein System mit den Merkmalen des Anspruches 21 gelöst.
Erfindungsgemäß weist die Fluidleitung der eingangs genannten Fluidikstruktur einen in Strömungsrichtung ausgedehnten, von weiteren Zu- und Ableitungen freien Halteabschnitt auf, in dem die Fluidleitung einen engen Bereich und, bezogen auf die Strömungsrichtung, lateral angrenzend einen weiten Bereich aufweist, wobei der enge Bereich in wenigstens einer ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung (erste laterale Richtung) einen geringeren Wandabstand heJaufweist als der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches.
Dementsprechend wird die Aufgabe auch durch einen mikrofluidischen Chip der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Fluidleitung in Form eines Kanals in dem Substrat ausgebildet und von der Abdeckung verschlossen ist, wobei der Kanal in dem Halteabschnitt in den engen und den weiten Bereich unterteilt ist. Besonders bevorzugt weist hierbei der weite Bereich eine größere Kanaltiefe als der enge Bereich auf. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach und somit kostengünstig herstellbar. Weiterhin bevorzugt steht die erste laterale Richtung senkrecht auf einem der Abdeckung gegenüberliegenden Kanalgrund, d.h. der Wandabstand he des engen Bereiches wird durch die Kanaltiefe bestimmt.
Der Halteabschnitt ist generell also in zwei quer zur Strömungsrichtung (lateral) nebeneinander liegende und fluidisch verbundene Bereiche längs unterteilt, von denen der eine in wenigstens einer Raumrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung, nämlich der ersten lateralen Richtung, enger ist als der andere in jeglicher Raumrichtung. Diese Konfiguration stellt sicher, dass eine erste Flüssigkeit, Welche die Wände der Fluidleitung schwächer oder auch stärker benetzt als das diese Flüssigkeit umgebende Puffermedium und den Halteabschnitt erreicht, dort in beiden Fällen aufgrund von Kapillarkräften sicher festgehalten wird. Für die Angaben„quer zur Strömungsrichtung" oder„senkrecht zur Strömungsrich- tung" wird hierin auch der Begriff „lateral" verwendet. Die Angabe „in Strömungsrichtung" wird auch mit„längs" oder„in Längsrichtung" umschrieben.
Der Halteabschnitt besitzt als Abschnitt der Fluidleitung nur eine Zuleitung und eine Ableitung in Form der Fluidleitung selbst. Zwei oder mehrere Flüssigkeitssäulen werden dem Halteabschnitt, durch ein oder mehrere Puffermedien getrennt, durch dieselbe Zuleitung aufeinander folgend zugeführt und nach Vereinigung im Halteabschnitt durch dieselbe Ableitung gemeinsam aus dem Halteabschnitt entfernt.
Eine zweite Bedingung ist dementsprechend, ganz ähnlich wie bei der Fluid- kammer in dem oben genannten Aufsatz, dass der Haltebereich ausreicht, um das erwartete Volumen VFn der dort ankommenden ersten Flüssigkeit vollständig aufzunehmen. Mit anderen Worten ist es erforderlich, dass das Volumen VFn der ersten Flüssigkeit kleiner ist, als das Volumen des Haltebereiches. Als„Haltebereich" wird wahlweise nur der enge oder der weite Bereich des Halteabschnittes bezeichnet, je nachdem, wo sich die Flüssigkeit in Abhängigkeit von ihrem Benetzungsverhalten aufhält. Das Volumen des Haltebereiches kann demnach das Volumen Ve des engen Bereiches des Halteabschnittes sein, wenn die erste Flüssigkeit die Wände der Fluidleitung stärker benetzt als das umgebende Puffermedium. Dann muss also gelten: VFH < Ve. Das Volumen des Haltebereiches kann aber auch das Volumen Vw des weiten Bereiches des Halteabschnittes sein, wenn die erste Flüssigkeit die Wände der Fluidleitung schwächer benetzt als das umgebende Puffermedium. Demnach muss gelten: VFH < Vw. Nur unter diesen Bedingungen gibt die erste Flüssigkeit den Anfang und das Ende des lateral angrenzenden Bereiches des Halteabschnittes frei, sodass durch diesen hindurch eine Bypassleitung für ein zwischen der ersten Flüssigkeit und einer folgenden zweiten Flüssigkeit eingeschlossenes Pufferme^ dium freigegeben wird. Eine dritte Bedingung ist wiederum ganz ähnlich wie bei der bekannten Lösung, dass das erwartete Gesamtvolumen der zwei oder mehreren vereinigten Flüssigkeiten VFii + V F12 ausreicht, um ein Ende des Halteabschnittes mit Flüssigkeit zu verschließen. Mit anderen Worten ist es erforderlich, dass das Gesamtvolumen der vereinigten Flüssigkeiten VFH + V F12 größer ist, als das Volumen des Haltebereiches. Im Fall der stärker benetzenden Flüssigkeiten ist dies also das Volumen Ve des engen Bereiches des Halteabschnittes: VFn + V F12 > Ve. Im Fall der schwächer benetzenden Flüssigkeiten ist es das Volumen Vw des weiten Bereiches des Halteabschnittes: VFn + V Fi2 > Vw. Das Volumen „VFi2" steht hierin jeweils stellvertretend für das Volumen einer zweiten Flüssigkeit oder mehrerer zweiter Flüssigkeiten. Es können auf diese Weise insgesamt zwei, drei oder weitere durch Puffermedien getrennte Flüssigkeiten in dem Haltebereich vereinigt und anschließend das gesamte zusammengeführte Flüssigkeitsvolumen unter fortgesetztem Förderdruck aus dem Haltebereich der Fluidleitung automatisch herausgefördert werden.
Diese Bedingungen spiegeln sich in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Vereinigen zweier Flüssigkeitsvolumina wieder. Dieses sieht vor, dass in einer Fluidikstruktur mit einer Fluidleitung, welche eine Strömungsrichtung und einen allseitig durch Wände begrenzten Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung definiert und einen in Strömungsrichtung ausgedehnten, von weiteren Zu- und Ableitungen freien Halteabschnitt aufweist, in dem die Fluidleitung einen engen Bereich mit einem Volumen Ve und, bezogen auf die Strömungsrichtung, lateral angrenzend einen weiten Bereich mit einem Volumen Vw aufweist, wobei der enge Bereich in wenigstens einer ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung einen geringeren Wandabstand he aufweist als der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches, wahlweise, je nach Benetzungsverhalten, in einem Schritt a) eine erste Flüssigkeit mit dem Volumen VR1 durch die Fluidleitung in den Halteabschnitt und dort aufgrund von Kapillarkräften in den engen Bereich transportiert wird, und anschließend in einem Schritt b) wenigstens eine zuvor durch ein Puffermedium von der ersten Flüssigkeit getrennte zweite Flüssigkeit mit dem Volumen VF|2 durch dieselbe Fluidleitung in den Halteabschnitt transportiert wird, während das Puffermedium durch den weiten Bereich an der ersten Flüssigkeit vorbei aus dem Halteabschnitt herausgefördert wird, bis die wenigstens eine zweite Flüssigkeit die erste Flüssigkeit erreicht und beide/alle Flüssigkeiten vereint aus dem Halteabschnitt herausgefördert werden, wobei die Bedingungen gelten: VR1 < Ve und VF + V R2 > Ve; oder in einem Schritt c) eine erste Flüssigkeit mit dem Volumen VR1 durch die Fluidleitung in den Halteabschnitt und dort aufgrund von Kapillarkräften in den weiten Bereich transportiert wird, und anschließend in einem Schritt d) wenigstens eine zuvor durch ein Puffermedium von der ersten Flüssigkeit getrennte zweite Flüssigkeit mit dem Volumen VF|2 durch dieselbe Fluidleitung in den Halteabschnitt transportiert wird, während das Puffermedium durch den engen Bereich an der ersten Flüssigkeit vorbei aus dem Halteabschnitt herausgefördert wird, bis die wenigstens eine zweite Flüssigkeit die erste Flüssigkeit erreicht und beide/alle Flüssigkeiten vereint aus dem Halteabschnitt herausgefördert werden, wobei die Bedingungen gelten: νπ1 < Vw und VR + V R2 > Vw.
Analog spiegeln sich diese Bedingungen auch in dem erfindungsgemäßen System wieder, welches eine Fluidikstruktur oder einen mikrofluidischen Chip der vorstehend beschriebenen Art, eine erste Flüssigkeit mit einem definierten Volumen VFM , und eine zweite Flüssigkeit mit einem definierten Volumen VFI2 und ein Puffermedium, welches eingangs des Haltebereichs zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeit angeordnet und zusammen mit der ersten und der zweiten Flüssigkeit durch die Fluidleitung transportierbar ist, umfasst, wobei wahlweise die erste und die zweite Flüssigkeit die Wände der Fluidikstruktur stärker benetzen als das Puffermedium und wobei die Bedingungen gelten: VFH < Ve und VFM + V Fi2 > Ve, oder wobei die erste und die zweite Flüssigkeit die Wände der Fluidikstruktur schwächer benetzen als das Puffermedium und wobei die Bedingungen gelten: VFn < Vw und VFn + V Fi2 > Vw. „Die Flüssigkeiten sind stärker benetzende Flüssigkeiten" heißt, die Flüssigkeitsoberfläche bildet einen Kontaktwinkel zur Oberfläche des Kanals von <90°, bevorzugt <75° und besonders bevorzugt <45° aus. Umgekehrt heißen die Flüssigkeiten schwächer benetzende Flüssigkeiten, wenn die Flüssigkeitsoberfläche einen Kontaktwinkel zur Oberfläche des Kanals von >90°, bevorzugt >105° und besonders bevorzugt >135° ausbilden. Als„Flüssigkeitsoberfläche" wird die Grenzfläche der ersten und zweiten Flüssigkeiten zu dem angrenzenden Puffermedium bezeichnet. Im Fall einer Grenzfläche zu einem gasförmigen Puffermedium würde man vereinfachend von benetzenden oder nicht benetz- tenden ersten und zweiten Flüssigkeiten sprechen. Als Puffermedium wird allgemein ein in der ersten und in der zweiten Flüssigkeit unlösliches Medium bezeichnet. Dies kann eben eine Gas, wie beispielsweise Luft, oder eine Flüssigkeit, wie beispielsweise eine ölbasierte Flüssigkeit sein, wenn die ersten und die zweiten Flüssigkeiten auf Wasserbasis vorliegen, oder umgekehrt eine wasserbasierte Flüssigkeit, wenn die ersten und die zweiten Flüssigkeiten auf Ölbasis beruhen.
Als Anwendungsbeispiele seien Reaktionsgemische für molekular-biologische Reaktionen genannt, bei denen in wässrigen Flüssigkeitsvolumina Nukleinsäuren als erste Flüssigkeit und Enzyme als zweite Flüssigkeit der erfindungsgemäßen Fluidikstruktur zugeführt und darin verfahrensgemäß vereint werden um eine Reaktion zu ermöglichen. Als mögliches Puffermedium kommen Mineral- c öle, Silikonöle, fluorierte Öle, oder organische Polymere (z.B. "Novec 7500" (Hydrofluorether (C7F150C2H5)) in Betracht.
Bevorzugt ist ein lateraler Übergang zwischen dem engen Bereich und dem weiten Bereich in Form eines in Strömungsrichtung ausgedehnten Absatzes ausgebildet. Ein oder mehrere solcher Absätze können sich von einer oder mehreren, die Fluidleitung begrenzenden Wänden erheben. Der enge Bereich bildet sich bevorzugt jeweils zwischen einem Plateau des Absatzes und einem gegenüberliegenden Wandabschnitt aus, wobei die erste laterale Richtung senkrecht auf dem Plateau steht. Der Absatz kann scharfe oder abgerundete oder angefaste Kanten aufweisen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidleitung in Strömungsrichtung vor dem Halteäbschnitt einen Einlassabschnitt und in Strömungsrichtung hinter dem Halteabschnitt einen Auslassabschnitt aufweist, wobei der Einlassabschnitt und der Auslassabschnitt in der ersten lateralen Richtung stufenlos in den engen Bereich des Halteabschnitts oder in den weiten Bereich des Halteabschnittes übergehen.
Bei dem mikrofluidischen Chip geht beispielweise der Kanalgrund im Einlassabschnitt und im Auslassabschnitt stufenlos in den Kanalgrund des engen Bereiches oder in den Kanalgrund des weiten Bereiches übergeht. Der Kanalgrund des engen Bereiches bildet dabei bevorzugt das oben erwähnte Plateau.
„Stufenlos" umfasst einerseits einen Übergang vom Einlassabschnitt zum engen bzw. weiten Bereich des Halteabschnittes und von dort zum Auslassabschnitt ohne Querschnittsveränderung in der ersten lateralen Richtung. Dies wird in einer Ausführungsform beispielsweise dadurch erreicht, dass der Einlassabschnitt und der Auslassabschnitt in der ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung jeweils einen Wandabstand hin bzw. hout aufweisen, der gleich dem minimalen Wandabstand he des engen Bereiches ist.
In diesem Fall ändert sich die Abmessung der Fluidleitung in der ersten lateralen Richtung beim Durchströmen des engen Bereiches im Halteabschnitt nicht. Der weite Bereich des Halteabschnittes bildet bei dieser Ausgestaltung indes eine Aufweitung des Querschnittes der Fluidleitung in der ersten lateralen Richtung.
„Stufenlos" umfasst andererseits auch einen stetigen Übergang zwischen den Abschnitten. Mit„stetig" wird dabei eine kontinuierliche, nicht sprunghafte Querschnittsveränderung bezeichnet. In einer alternativen Ausführungsform weist der Einlassabschnitt demgemäß in der ersten lateralen Richtung einen Wandabstand hin > he auf, wobei die Fluidleitung in Strömungsrichtung nach dem Einlassabschnitt und vor dem Halteabschnitt einen ersten Übergangsabschnitt aufweist, in dem sich der laterale Wandabstand in Strömungsrichtung von hin auf he stetig verjüngt.
In analoger Weise weist der Auslassabschnitt in der ersten lateralen Richtung einen Wandabstand hout > he auf, wobei die Fluidleitung in Strömungsrichtung hinter dem Halteabschnitt und vor dem Auslassabschnitt einen zweiten Übergangsabschnitt aufweist, in dem sich der laterale Wandabstand in Strömungsrichtung von he auf hout stetig aufweitet.
Bei dieser Ausgestaltung verjüngt sich der Kanalquerschnitt der Fluidleitung in der ersten lateralen Richtung einlassseitig hin zum Halteabschnitt auf den Wandabstand des engen Bereiches und weitet sich austrittsseitig in entsprechender Weise wieder auf. Der enge Bereich bildet also eine Einengung des Leitungsquerschnittes.
Um zu verhindern, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeiten aufgrund von Einengungen des Leitungsquerschnittes zu stark ansteigt, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Fluidleitung in dem Halteabschnitt in einer zweiten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung (zweite laterale Richtung) gegenüber dem Einlassabschnitt und dem Auslassabschnitt lateral erweitert ist. Ein zweiter Vorteil der Aufweitung ist, dass größere Flüssig- keitsvolumina gehandhabt werden können, ohne dass der Platzbedarf der Struktur auf dem mikrofluidischen Chip zu stark zunimmt. Im Gegensatz dazu würde ein entsprechend verlängerter Kanal selbst bei Mäanderung mehr Platz benötigen.
Insbesondere kann die Fluidleitung auf der Seite des engen Bereiches, auf der Seite des weiten Bereiches oder auf beiden Seiten in der zweiten lateralen Richtung erweitert sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der weite Bereich in der zweiten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung gegenüber dem Einlassabschnitt und/oder gegenüber dem Auslassabschnitt versetzt angeordnet ist.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Strömung der Fluide beim Passieren des engen Bereiches in dem Halteabschnitt weniger stark oder gar nicht abgelenkt wird, sodass die Gefahr von Verwirbelungen verringert ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Fluidleitung in Strömungsrichtung vor und/oder hinter dem Halteabschnitt wenigstens eine Stoppstruktur aufweist.
Die wenigstens eine Stoppstruktur ist vorzugsweise in Form eines den Verlauf wenigstens einer der Wände der Fluidleitung unterbrechenden Absatzes ausgebildet.
Absätze in diesem Sinne bilden beispielsweise eine oder mehrere Hohlformen in der wenigstens einen Wand der Fluidleitung oder ein oder mehrere Vorsprünge entlang der wenigstens einen Wand der Fluidleitung oder beides. Die Hohlform kann beispielsweise durch einen seitlich abgehenden Kanal oder eine Einbuchtung gebildet werden. Eine Vielzahl von Vorsprüngen kann beispielsweise eine kammartige Struktur bilden. Entscheidend ist in allen Fällen, dass die Stoppstruktur nicht allein unter Ausnutzung von Kapillarkräften überwunden werden kann. Die Stoppstruktur verhindert so, dass die erste Flüssigkeit beim Einströmen in den Halteabschnitt über dessen Ende hinausschießt oder durch die Kapillarkräfte zurück in den Einlassabschnitt gezogen wird. Sie unterstützt auf diese Weise die Haltefunktion des engen Bereiches und macht den Strömungsvorgang beim Zusammenführen zweier Flüssigkeiten noch prozesssicherer.
Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 a-c eine erste Ausführungsform der Erfindung in drei Ansichten;
Figur 2a-c eine zweite Ausführungsform der Erfindung in drei Ansichten;
Figur 3a-c eine dritte Ausführungsform der Erfindung in drei Ansichten;
Figur 4a-e eine vierte Ausführungsform der Erfindung in fünf Ansichten;
Figur 5a-c drei Momentaufnahmen in den Halteabschnitt der Fluidikstruktur gemäß Figur 1 einströmender Flüssigkeit;
Figur 6 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung mit alternativer Ausgestaltung der Stoppstrukturen vor dem Halteabschnitt;
Figur 7 eine sechste Ausführungsform der Erfindung mit alternativer Ausgestaltung des Absatzes zwischen dem engen Bereich und dem weiten Bereich des Halteabschnittes; Figur 8 eine siebte Ausführungsform der Erfindung mit alternativer Ausgestaltung des Absatzes zwischen dem engen Bereich und dem weiten Bereich des Halteabschnittes;
Figur 9a-c eine achte Ausführungsform der Erfindung in drei Ansichten;
Figur 10a-c eine neunte Ausführungsform der Erfindung in drei Ansichten und
Figur 11 a-c drei Momentaufnahmen in den Halteabschnitt der Fluidikstruktur gemäß Figur 9 einströmender Flüssigkeit.
In Figur 1 a ist eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Figur 1 b zeigt einen Längsschnitt und Figur 1 c einen Querschnitt jeweils an den in Figur 1 a gekennzeichneten Positionen. Dargestellt ist ein Substrat 10 eines schematisch stark vereinfachten mikrofluidischen Chips, in dem nur eine Fluidleitung 12 in Form eines Kanals ausgebildet ist. Ein nicht dargestelltes Fluid durchströmt die Fluidleitung 12 druckbetrieben in der von dem Pfeil 13 angezeigten Richtung, auch Strömungs- oder Längsrichtung bezeichnet. Die Fluidleitung bzw. der Kanal weisen einen quer zur Strömungsrichtung allseitig durch Wände begrenzten Querschnitt auf. Dieser ist in einer ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung durch einen Kanalgrund 14 und die eine nicht dargestellte Abdeckung an der dem Kanalgrund gegenüberliegenden Position 16 begrenzt.
Mikrofluidische Chips weisen in der Praxis meist mehrere Fluidleitungen sowie funktionale Elemente, wie Reaktionskammern, Mischerstrukturen, Ventile oder dergleichen auf. Desweiteren ist der Kanal auf seiner offenen Oberseite mittels einer auf das Substrat laminierten Folie, eben jener Abdeckung, verschlossen. In den Figuren 1 a bis 1 c wurde zwecks Vereinfachung auf die Darstellung der Abdeckung verzichtet. Der Kanal 14 ist in Strömungsrichtung funktional in einen Einlassabschnitt 18, stromabwärts einen Halteabschnitt 20 und weiter stromabwärts einen Auslassabschnitt 22 unterteilt.
Der Halteabschnitt 20 wiederum ist lateral, also quer zur Strömungsrichtung, in einen engen Bereich 24 und seitlich daran angrenzend einen weiten Bereich 26 unterteilt.
Die Fluidleitung weist in dem engen Bereich 24 in einer ersten lateralen Richtung zwischen dem Kanalgrund 14 und der Abdeckung (Position 16) einen Wandabstand he auf, der in diesem Fall durch die Kanaltiefe bestimmt ist. Der minimale Wandabstand des weiten Bereiches 26 ist mit hw gekennzeichnet und erstreckt sich in dem gezeigten Beispiel in einer anderen lateralen Richtung. Wie in der Querschnittsdarstellung der Figur 1 c zu erkennen ist, ist der Abstand he kleiner als der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches. Diese Bedingung ist allein dafür entscheidend, dass eine in den Halteabschnitt 20 einströmende (besser als ein umgebendes Puffermedium) benetzende Flüssigkeit aufgrund von Kapillarkräften in dem engen Bereich 24 oder eine in den Halteabschnitt 20 einströmende weniger als ein umgebendes Puffermedium oder nicht- benetzende Flüssigkeit in dem weiten Bereich 26 gehalten wird. Es ist grundsätzlich nicht entscheidend, ob Wandabstände in gleicher oder unterschiedlicher Richtung miteinander verglichen werden. Auch nicht erheblich, ob der enge Bereich in der zweiten lateralen Richtung weiter oder enger ist als der der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches.
In dem hier vorliegenden Fall, in dem he mit der Kanaltiefe zusammenfällt, gilt, dass auch die Kanaltiefe in dem weiten Bereich, die größer oder gleich dem minimalen Wandabstand hw ist, auch größer als die Kanaltiefe in dem engen Bereich sein muss. ln der Querschnittsdarstellung der Figur 1 b ist ferner zu erkennen, dass der Einlassabschnitt in der ersten lateralen Richtung einen Wandabstand hin und der Auslassabschnitt 22 einen Wandabstand hout aufweisen und dass sowohl hin als auch hout genauso groß sind wie der Wandabstand he im engen Bereich des Halteabschnittes 20. Der Einlassabschnitt 18 und der Auslassabschnitt 22 gehen somit in der ersten lateralen Richtung stufenlos in den engen Bereich 24 über. Anders gesagt setzt sich der Kanalgruhd 14 im Einlass- und Auslassabschnitt und im engen Bereich 24 des Halteabschnittes 20 eben fort.
Der weite Bereich 26 hingegen bildet vom Kanalgrund 14 ausgehend eine Vertiefung. Die Gesamttiefe des weiten Bereiches 26 ist sogar noch größer als dessen Breite, welche ja in diesem Beispiel den minimalen Wandabstand hw definiert. Durch die Vertiefung ist zwischen dem engen Bereich 24 und dem weiten Bereich 26 ein lateraler Übergang in Form eines in Strömungsrichtung ausgedehnten Absatzes 28 ausgebildet. Der Absatz 28 wiederum weist in diesem Ausführungsbeispiel eine scharfe Kante 29 auf. Eine scharfe Kante bietet prinzipiell eine größere Prozesssicherheit, da hier eine größere Energie aufgewendet werden muss, um die Flüssigkeit über die Kante fließen zu lassen. Hierfür verantwortlich ist die Kontaktwinkelhysterese, die dafür sorgt, dass die von der Grenzfläche und der Wand gebildeten Kontaktlinien an Kanten und Knicks hängen bleiben. Andererseits gibt es eine beliebig scharfe Kante aus fertigungstechnischen Gründen ohnehin nicht und sie ist auch funktional nicht notwendig. In diesem Sinne schließt der Begriff Kante bewusst auch gerundete oder gefaste Kanten ein.
In den Figuren 2a bis 2c ist eine zweite schematisch stark vereinfachte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fluidikstruktur gezeigt. Abermals ist in einem Substrat 30 eines mikrofluidischen Chips eine Fluidleitung 32 in Form eines Kanals ausgebildet, der in einer ersten lateralen Richtung von dem Kanalgrund 34, 34' und auf seiner Oberseite 36 von einer nicht dargestellten Abdeckung oder Folie verschlossen ist.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 weist die Fluidlei- tung 32 in Strömungsrichtung nacheinander einen Einlassabschnitt 38 einen ersten Übergangsabschnitt 39, einen Halteabschnitt 40, einen zweiten Übergangsabschnitt 41 und stromabwärts einen Auslassabschnitt 42 auf. Der Halteabschnitt 40 ist wiederum lateral in einen engen Bereich 44 und seitlich daran angrenzend einen weiten Bereich 46 unterteilt. Auch hier bildet der weite Abschnitt 46, von dem Niveau des Kanalgrundes 34 im engen Abschnitt 44 ausgehend, eine Vertiefung, so dass der laterale Übergang zwischen dem engen Bereich 44 und dem weiten Bereich 46 in Form eines in Strömungsrichtung ausgedehnten Absatzes 48 mit scharfer Kante 49 ausgebildet ist.
In dem Längsschnitt der Figur 2b ist zu erkennen, dass der Wandabstand hin zwischen dem Kanalgrund 34' und der Oberseite 36 in dem Einlassabschnitt größer ist als der Wandabstand he im engen Bereich 44 des Halteabschnittes 40. Dies ist auf einen Niveauunterschied des Kanalgrundes zurückzuführen, der im Übergangsabschnitt 39 durch einen rampenartigen Kanalgrund 35 überbrückt wird. Mit anderen Worten verjüngt sich dadurch der Wandabstand in Strömungsrichtung 13 von hin auf he stetig.
In analoger Weise ist der Wandabstand hout des Auslassabschnittes 42 größer als der Wandabstand he des engen Bereiches und auch hier dient der zweite Übergangabschnitt 41 mit dem rampenartigen Kanalgrund 35' dazu den Niveauunterschied auszugleichen bzw. den Wandabstand in Strömungsrichtung in dem zweiten Übergangsabschnitt 41 von he auf hout stetig aufzuweiten. So gehen auch in diesem Beispiel der Einlassabschnitt 38 und der Auslassabschnitt 42 in Strömungsrichtung absatzlos in den engen Bereich 44 des Halteabschnitts 40 über. Aus Sicht des strömenden Fluids bildet der enge Bereich 44 ausgehend von dem Querschnitt des Einlassabschnitts 38 somit eine signifikante Querschnittsverengung, die bei konstanter Volumenförderung zu einem Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit führt.
Um dies zu vermeiden, kann die Fluidikstruktur, wie in den Figuren 3a bis 3c gezeigt, modifiziert werden. Wie zuvor umfasst diese Ausführungsform einen Mikrofluidikchip mit einem Substrat 60, in welches die Fluidleitung 62 in Form eines Kanals eingearbeitet ist. Das in der Strömungsrichtung 13 strömende Fluid durchströmt zunächst wiederum einen Einlassabschnitt 68, im Anschluss einen ersten Übergangsabschnitt 69, dann den Halteabschnitt 70, daraufhin den zweiten Übergangsabschnitt 71 und stromabwärts zuletzt den Auslassabschnitt 72. Der Halteabschnitt 70 ist wieder lateral in einen engen Bereich 74 mit einem Wandabstand he in einer ersten lateralen Richtung und einen daran angrenzenden weiten Bereich 76 mit einem minimalen Wandabstand hw in Längsrichtung unterteilt. Auch hier gilt he < hw. Ferner ist wie im Ausführungsbeispiel der Figur 2 auch hier der Wandabstand hin im Einlassabschnitt 68 wie auch der Wandabstand hout im Auslassabschnitt 72 größer als der Wandabstand he im engen Bereich 74 des Halteabschnittes 70. Entsprechend sind die ersten und zweiten Übergangsabschnitte 69 und 71 jeweils mit einem rampenartigen Kanalgrund 65, 65' versehen, die einen absatzlosen Übergang bilden.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist die Fluidleitung 62 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 im Halteabschnitt 70 in einer zweiten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung 13 gegenüber dem Einlassabschnitt 68 und gegenüber dem Auslassabschnitt 72 lateral erweitert. Die laterale Erweiterung ist symmetrisch zur Mittelachse der Fluidleitung 64 ausgestaltet, während sich der weite Bereich 76 wie in den beiden vorherigen Beispielen in der zweiten lateralen Richtung an einem Rand der Fluidleitung 62 befin- det. Die Fluidleitung 62 ist also mit anderen Worten sowohl auf der Seite des engen Bereiches als auch auf der Seite des weiten Bereiches in der zweiten lateralen Richtung erweitert.
Die laterale Erweiterung kommt in erster Linie dem engen Bereich 74 zu gute, indem dieser in der zweiten Richtung breiter ausfällt als die Einlass- und Auslassabschnitte. Der Querschnittsverlust aufgrund der Verjüngung in der ersten lateralen Richtung von hin auf he kann so teilweise kompensiert und die Strömungsgeschwindigkeit in dem engen Bereich 74 bei konstantem Volumenstrom abgesenkt werden.
Zugleich ist der weite Bereich 76 in der zweiten lateralen Richtung gegenüber dem Einlassabschnitt 68 und gegenüber dem Auslassabschnitt 72 versetzt angeordnet. Er ist so breit gewählt, dass er in der durch die Erweiterung ausgebildeten Ausbuchtung Platz findet. Der in Strömungsrichtung 13 ausgedehnte laterale Übergang oder Absatz 78 zwischen dem engen Bereich 74 und dem weiten Bereich 76, liegt deshalb in einer Flucht mit einer seitlichen Wandung 79 der Fluidleitung 62 im Einlassabschnitt 68 und im Auslassabschnitt 72. Dies bewirkt, dass die Strömung des Fluids beim Passieren des engen Bereiches 74 im Halteabschnitt 70 insgesamt weniger abgelenkt wird. Die Gefahr von Verwir- belungen ist deshalb durch die Ausgestaltung der Erweiterung wesentlich vermindert.
In Figur 4 ist eine nochmals verfeinerte Ausgestaltung der Fluidikstruktur dargestellt. In dem Substrat 80 eines mikrofluidischen Chips ist wie zuvor die Fluidleitung 82 in Form eines Kanals ausgebildet. Die Fluidleitung 82 weist in Strömungsrichtung 13 nacheinander einen Einlassabschnitt 88, einen ersten Übergangsabschnitt 89, einen Halteabschnitt 90, einen zweiten Übergangsabschnitt 91 und stromabwärts einen Auslassabschnitt 92 auf. Der Halteabschnitt 90 ist wiederum lateral in einen engen Bereich 94 und seitlich daran angrenzend in einen weiten Bereich 96 unterteilt. Auch hier bildet der weite Bereich 96, von dem Niveau des Kanalgrundes 84 im engen Bereich 94 ausgehend, eine Vertiefung, so dass der laterale Übergang zwischen dem engen Bereich 94 und dem weiten Bereich 96 in Form eines in Strömungsrichtung 13 ausgedehnten Absatzes 98 mit scharfer Kante 99 ausgebildet ist. Wie zuvor ist zwar der relevante Wandabstand he des engen Bereiches 94 durch die Kanaltiefe bestimmt. Anders als zuvor fällt aber die Richtung des minimalen Wandabstandes hw in dem weiten Bereich 96 mit der ersten lateralen Richtung zusammen. Anders gesagt ist auch der minimale Wandabstand hw in dem weiten Bereich 96 durch die dortige Kanaltiefe bestimmt. Es gilt erfindungsgemäß auch hier: he < hw.
Die laterale Ausweitung der Fluidleitung in den Übergangsabschnitten und dem Halteabschnitt dient wie zuvor dazu, eine laterale Verjüngung des Leitungsquerschnittes in dem engen Bereich zumindest teilweise zu kompensieren und so die Strömungsgeschwindigkeit hier abzusenken. Auch ist der weite Bereich 96 bei dieser Ausführungsform wieder so positioniert, dass der den lateralen Übergang zum engen Bereich 94 bildende Absatz 98 in einer Flucht mit der Seitenwand 100 der Einlass- und Auslassabschnitte liegt.
Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Figur 3 weisen die Wandungen 01 , 102 im ersten Übergangsabschnitt 89, Halteabschnitt 90 und zweiten Übergangsabschnitt 91 gerundete oder„stetig differenzierbare" Konturen auf. Dies begünstigt die Strömung und verhindert umso mehr die Ausbildung von Verwir- belungen an den Abschnittsübergängen. Zudem minimieren solche kontinuierlichen Konturen die Haltekräfte auf die Kontaktlinie zwischen der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Gas und der Oberfläche des Kanals (Festkörper), wie oben unter Bezugnahme auf die scharfe Kante 29 in Figur 1 schon angesprochen. An dem hier angesprochenen Übergang ist, im Gegensatz zu der oben besprochenen Kante 29, gewünscht, dass der Wandkontakt ohne erhöhten Energieaufwand abreist, um den Bypass freizugeben. Deshalb sind hier„runde" oder„weiche" oder„stetig differenzierbare" Konturen vorteilhaft.
Auch der weitere Bereich ist bei dieser Ausführungsform ein wenig komplexer als zuvor. Er hat in etwa die Form eines Gehstockes mit einem„Griff" am aus- lassseitigen Ende des Halteabschnittes, der von dem engen Bereich 94 weg weist. Hierdurch bildet dieses Ende des weiten Bereiches 96 ein totes Ende 104. Diese hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn versehentlich einmal Flüssigkeit in den weiten Bereich hineinlaufen sollte. Dann verhindert ein am toten Ende 104 eingeschlossenes Gaspolster nämlich, dass die Flüssigkeit den weiten Bereich vollständig benetzen kann. Es bleibt hier somit immer eine Grenzfläche bestehen, welche den Ausgangspunkt für einen Flüssigkeitsabriss und somit ein vollständiges Entleeren des weiten Bereiches sicherstellt.
Schließlich befinden sich bei dieser Ausführungsform zwei Stoppstrukturen 105, 106 in den gegenüberliegenden Wandungen 101 und 102 der Fluidleitung 82 vor dem Halteabschnitt 90. Die Stoppstrukturen 105, 106 sind als Hohlform, genauer als Totkanäle, in den beiden Wandungen 101 , 102 ausgebildet und unterbrechen den Verlauf derselben dergestalt, dass ein in dem engen Bereich 94 des Halteabschnitts 90 einströmendes Fluid nicht aufgrund von Kapillarkräften wieder zurück in den Einlassabschnitt 98 strömt.
Die Figuren 5a bis 5c zeigen eine Sequenz einer in die Fluidikstruktur gemäß Figur 1 einströmenden Flüssigkeit. Alle drei Momentaufnahmen zeigen denselben Ausschnitt des schematisch stark vereinfacht dargestellten mikrofluidischen Chips 110 mit dem Substrat 120, in das die Fluidleitung 122 in Form eines Kanals eingearbeitet ist. Hier nun ist eine Abdeckung 125 in Form einer Folie gezeigt, welche den lateral einseitig offenen Kanal verschließt. Die Fluidleitung 122 ist im Bereich des Halteabschnitts geschnitten dargestellt, in dem sie einen engen Bereich 134 mit geringerer Kanaltiefe und lateral angrenzend einen weiten Bereich 136 mit größerer Kanaltiefe aufweist. Ein in der Richtung 13 einströmendes erstes Fluid 140 weist eine vordere Front oder Grenzfläche 142 auf, die sich zum Zeitpunkt gemäß Figur 5a noch in dem Einlassabschnitt befindet.
In Figur 5b ist das erste Fluid 140 weiter vorangeschritten, sodass bereits dessen rückwärtige Grenzfläche 144 im Einlassabschnitt zu sehen ist. Das erste Fluid 140 bildet eine sogenannte Fluidsäule. Die vordere Grenzfläche hat bereits den Halteabschnitt der Fluidleitung erreicht und tritt aufgrund von Kapillarkräften in den flachen Bereich 134 ein, während sie den weiten Bereich 136 nicht benetzt.
Hinter der Flüssigkeitssäule befindet sich ein Puffermedium 146, der das erste Fluid 140 von einem nachfolgenden zweiten Fluid 150 räumlich trennt, welches in Figur 5c im Einlassabschnitt erscheint. Durch das weitere Voranschreiten beider Fluidsäulen gelangt irgendwann auch die rückwärtige Grenzfläche 144 der ersten Flüssigkeitssäule 140 an dem Anfang des weiten Bereiches 136 des Halteabschnittes an. An dieser Stelle reißt die rückwärtige Grenzfläche 144 der ersten Flüssigkeitssäule 140 von der Wandung des Fluidkanals 122 ab, an welcher sich der weite Bereich 136 befindet. Der weite Bereich 136 gibt daraufhin eine Bypassleitung frei, durch welche das Medium aus dem Puffer 146, ein(e) im ersten und im zweiten Fluid unlösliches Gas oder Flüssigkeit, entweichen kann, wie der Pfeil 152 symbolisiert. Die erste Fluidsäule 140 verharrt derweil in dem Haltebereich, weil sie keinen Förderdruck mehr verspürt. Hierdurch kann die nachfolgende Flüssigkeitssäule 150 weiter in Richtung der ersten Flüssigkeitssäule 140 transportiert werden, bis beide Flüssigkeitssäulen vereint sind. Sodann werden beide gemeinsam weitergefördert. Dies lässt sich entweder so einrichten, dass die vereinigte Flüssigkeitssäule vollständig um ein Luftpolster in der Bypassleitung herum läuft oder dass sie zuerst die Bypasslei- tung entleert und erst anschließend den Haltebereich vollständig verlässt. Der Ablauf hängt insoweit von Details der Ausformung der Übergangsabschnitte ab.
Es handelt sich in Figur 5 also um das System mit einer Fluidikstruktur oder mit einem mikrofluidischen Chip, bei dem der enge Bereich 134 ein Volumen Ve aufweist, mit einer ersten Flüssigkeit 140 mit einem definierten Volumen VFn, mit einer zweiten Flüssigkeit 150 mit einem definierten Volumen VFI2, und mit einem Puffermedium 146, welches eingangs des Haltebereichs zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeit angeordnet und zusammen mit der ersten und der zweiten Flüssigkeit durch die Fluidleitung 122 transportierbar ist, wobei die erste und die zweite Flüssigkeit 140, 50 die Wände der Fluidikstruktur stärker benetzen als das Puffermedium 146 und wobei die Bedingungen gelten: VFH < Ve und VFH + V Fi2 > Ve. Das Puffermedium 146 kann beispielsweise Gas oder Öl sein, wenn die Fluide 140 und 150 wasserbasiert und die Wand der Fluidleitung hydrophil sind.
In Figur 6 ist eine alternative Ausgestaltung einer Fluidikstruktur gezeigt, welche hinsichtlich der Form der Fluidleitung 158 jener der Figuren 1 und 5 entspricht. Einziger Unterschied ist eine Stoppstruktur 160, welche eine Mehrzahl von Vorsprüngen 162 entlang einer Wand bzw. genauer dem Kanalgrund 163 der Fluidleitung aufweist. Die Vorsprünge 162 bilden zusammengenommen eine kammartige Struktur am Ende des engen Bereiches 164. Diese behindert allgemein den Durchfluss einer benetzenden Flüssigkeit und verhindern somit insbesondere, dass diese versehentlich aus dem engen Bereich des Halteabschnittes in den Auslassabschnitt der Fluidleitung zurückströmt.
Figur 7 zeigt, einen vereinfachten mikrofluidischen Chip 170 mit einer alternativen Ausgestaltung der Fluidleitung 172, genauer des den lateralen Übergang zwischen dem engen Bereich 174 und dem weiten Bereich 176 bildenden, in Strömungsrichtung ausgedehnten Absatzes 178. Wie in dem Beispiel gemäß Figur 4 sind der Wandabstand he des engen Bereiches 174 wie auch der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches 176 durch die jeweilige Kanaltiefe bestimmt. Der Absatz 178 aber weist, im Gegensatz zu allen vorstehend gezeigten Ausführungsformen keine scharfe, sondern eine gerundete Kante 180 auf. Außerdem geht der Absatz 178 auch in den Kanalgrund 182 des weiten Bereiches 176 in Form einer Rundung 184 über. Der Übergang hat deshalb einen kurvenförmigen Querschnitt ohne Sprung oder Knick mit dem Effekt, dass der Wandabstand vom engen Bereich 174 in lateraler Richtung hin zum weiten Bereich 176 in stetig differenzierbarer Form zunimmt.
Figur 8 zeigt einen vereinfachten mikrofluidischen Chip 90 mit einer abermals alternativen Ausgestaltung der Fluidleitung 192, genauer des den lateralen Übergang zwischen dem engen Bereich 194 und dem weiten Bereich 196 bildenden, in Strömungsrichtung ausgedehnten Absatzes. Wie in dem Beispiel gemäß Figur 7 sind der Wandabstand he des engen Bereiches 194 wie auch der minimale Wandabstandes hw des weiten Bereiches 196 wieder durch die jeweilige Kanaltiefe bestimmt und der Absatz weist eine gerundete Kante sowie im Übergang vom Kanalgrund 202 des weiten Bereiches 196 in den Absatz 198 eine Rundung auf. Im Unterschied zu dem vorherigen Beispiel oder dem Beispiel gemäß Figur 1 bildet der weite Bereich 196, ausgehend vom Kanalgrund 203 im engen Bereich 196, keine Vertiefung aus. Umgekehrt ist der Halteabschnitt hier so ausgeformt, dass der enge Bereich 194, ausgehend vom Kanalgrund 202, eine Erhöhung oder ein Plateau bildet. Diese Form ist mit den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 bis 4 verwandt. Im Unterschied dazu setzt sich jedoch der Kanalgrund 202 vom Einlassabschnitt 208 über den ersten Übergangsabschitt 209, den weiten Bereich 196 des Halteabschnittes 210, den zweiten Übergangsabschnitt 211 hin zum Auslassabschnitt 212 übergangslos auf gleichem Niveau fort. Anders gesagt erstrecken sich die Übergangsabschnitte 209, 211 nicht über die gesamte Kanalbreite. ln Figur 9a ist analog zu Fig. 1 a eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Figur 9b zeigt entsprechend einen Längsschnitt und Figur 9c einen Querschnitt jeweils an den in Figur 9a gekennzeichneten Positionen. Dargestellt ist ein Substrat 310 eines schematisch stark vereinfachten mikrofluidischen Chips, in dem nur eine Fluidleitung 312 in Form eines Kanals ausgebildet ist. Ein nicht dargestelltes Fluid durchströmt die Fluidleitung 312 druckbetrieben in der von dem Pfeil 13 angezeigten Richtung. Die Fluidleitung bzw. der Kanal weisen einen quer zur Strömungsrichtung allseitig durch Wände begrenzten Querschnitt auf. Dieser ist in einer ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung durch einen Kanalgrund 314 und eine nicht dargestellte Abdeckung an der dem Kanalgrund gegenüberliegenden Position 316 begrenzt.
Der Kanal 312 ist in Strömungsrichtung wieder funktional in einen Einlassabschnitt 318, stromabwärts einen Halteabschnitt 320 und weiter stromabwärts einen Auslassabschnitt 322 unterteilt.
Der Halteabschnitt 320 ist lateral, also quer zur Strömungsrichtung 13, in einen engen Bereich 324 und seitlich daran angrenzend einen weiten Bereich 326 unterteilt.
Die Fluidleitung weist in dem engen Bereich 324 in einer ersten lateralen Richtung zwischen dem Kanalgrund 314 und der Abdeckung (Position 316) einen Wandabstand he auf, der in diesem Fall durch die Kanaltiefe bestimmt ist. Der minimale Wandabstand des weiten Bereiches 326 ist mit hw gekennzeichnet und erstreckt sich in dem gezeigten Beispiel in einer anderen lateralen Richtung.
Wie in der Querschnittsdarstellung der Figur 9c zu erkennen ist, ist der Abstand he kleiner als der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches. Diese Bedingung ist allein dafür entscheidend, dass eine in den Halteabschnitt einströ- mende besser benetzende Flüssigkeit aufgrund von Kapillarkräften in dem engen Bereich 324 oder eine in den Halteabschnitt einströmende weniger benetzende Flüssigkeit in dem weiten Bereich 326 gehalten wird. Es ist auch hier nicht entscheidend, ob Wandabstände in gleicher oder unterschiedlicher Richtung miteinander verglichen werden. Auch nicht erheblich ist, ob der enge Bereich in der zweiten lateralen Richtung weiter oder enger ist als der der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches.
In dem hier vorliegenden Fall, in dem he mit der Kanaltiefe zusammenfällt, gilt insbesondere auch, dass die Kanaltiefe in dem weiten Bereich 326 größer als dessen Breite ist, welche in diesem Beispiel den minimalen Wandabstand hw definiert.
In den Figuren 9a bis 9c ist ferner zu erkennen, dass der Einlassabschnitt 318 und der Auslassabschnitt 322 senkrecht zum Kanalgrund 314 in der ersten lateralen Richtung Wandabstände hin bzw. hout aufweisen, die der Kanaltiefe im weiten Bereich 324 des Halteabschnittes 420 entsprechen. Der Einlassabschnitt 318 und der Auslassabschnitt 322 gehen somit in der ersten lateralen Richtung stufenlos in den weiten Bereich 324 über. Anders gesagt setzt sich der Kanalgrund 314 im Einlass- und Auslassabschnitt und im weiten Bereich 324 des Halteabschnittes 320 eben fort.
Der enge Bereich 326 hingegen bildet vom Kanalgrund 314 ausgehend einen lateralen Übergang in Form eines in Strömungsrichtung 13 ausgedehnten Absatzes 328. Der Absatz 328 weist in diesem Ausführungsbeispiel wieder eine scharfe Kante 329 auf.
In den Figuren 10a bis 10c sind analog zu den Figuren 9a bis 9c eine Aufsicht, ein Längs- und ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Substrat eines schematisch stark vereinfachten mikrofluidi- scheh Chips ist mit 410 bezeichnet, in dem nur eine Fluidleitung 412 in Form eines Kanals ausgebildet ist. Ein nicht dargestelltes Fluid durchströmt die Fluidleitung 412 druckbetrieben in der von dem Pfeil 13 angezeigten Richtung. Die Fluidleitung bzw. der Kanal weisen einen quer zur Strömungsrichtung allseitig durch Wände begrenzten Querschnitt auf. Dieser ist in einer ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung durch einen Kanalgrund 414 und eine nicht dargestellte Abdeckung an der dem Kanalgrund 414 gegenüberliegenden Position 416 begrenzt.
Der Kanal 412 ist in Strömungsrichtung abermals funktional in einen Einlassabschnitt 418, stromabwärts einen Halteabschnitt 420 und weiter stromabwärts einen Auslassabschnitt 422 unterteilt.
Der Halteabschnitt 420 ist lateral, also quer zur Strömungsrichtung 13, in einen engen Bereich 424 und seitlich daran angrenzend einen weiten Bereich 426 unterteilt.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 ist die Fluidleitung 412 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 10 im Halteabschnitt 420 analag zu dem Beispiel in Figur 3 in einer zweiten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung 13 gegenüber dem Einlassabschnitt 418 und gegenüber dem Auslassabschnitt 422 lateral erweitert. Der weite Bereich 426 befindet sich in der zweiten lateralen Richtung an einem Rand der Fluidleitung 412 und ist somit in der zweiten lateralen Richtung gegenüber dem Einlassabschnitt 418 und gegenüber dem Auslassabschnitt 422 versetzt angeordnet.
Die laterale Erweiterung kommt wieder dem engen Bereich 424 zu gute, der in der zweiten Richtung breiter ausfällt als die Einlass- und Auslassabschnitte. Der Querschnittsverlust aufgrund der Verjüngung in der ersten lateralen Richtung von hin auf he kann so teilweise kompensiert und die Strömungsgeschwindigkeit in dem engen Bereich 424 bei konstantem Volumenstrom abgesenkt werden.
Ansonsten weist die Fluidleitung wie auch das Beispiel in Figur 9 in dem engen Bereich 424 in einer ersten lateralen Richtung zwischen dem Kanalgrund 414 und der Abdeckung (Position 416) einen Wandabstand he auf, der durch die Kanaltiefe bestimmt ist. Der minimale Wandabstand des weiten Bereiches 426 ist mit hw gekennzeichnet und erstreckt sich in einer anderen, zweiten lateralen Richtung.
Wie in der Querschnittsdarstellung der Figur 10c zu erkennen ist, ist der Abstand he kleiner als der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches. Diese Bedingung ist allein dafür entscheidend, dass eine in den Halteabschnitt einströmende besser benetzende Flüssigkeit aufgrund von Kapillarkräften in dem engen Bereich 424 oder eine in den Halteabschnitt einströmende weniger benetzende Flüssigkeit in dem weiten Bereich 426 gehalten wird. Es ist auch hier nicht entscheidend, ob Wandabstände in gleicher oder unterschiedlicher Richtung miteinander verglichen werden. Auch nicht erheblich ist, ob der enge Bereich in der zweiten lateralen Richtung weiter oder enger ist als der der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches.
In dem hier vorliegenden Fall, in dem he mit der Kanaltiefe zusammenfällt, gilt wieder, dass die Kanaltiefe in dem weiten Bereich 426 größer als dessen Breite ist, welche in diesem Beispiel den minimalen Wandabstand hw definiert.
In den Figuren 10a bis 10c ist ferner zu erkennen, dass der Einlassabschnitt 318 und der Auslassabschnitt 422 senkrecht zum Kanalgrund 414 in der ersten lateralen Richtung Wandabstände hin bzw. hout aufweisen, die der Kanaltiefe im weiten Bereich 424 des Halteabschnittes 420 entsprechen. Der Einlassabschnitt 418 und der Auslassabschnitt 422 gehen somit in der ersten lateralen Richtung stufenlos in den weiten Bereich 424 über. Anders gesagt setzt sich der Kanalgrund 414 im Einlass- und Auslassabschnitt und im weiten Bereich 424 des Halteabschnittes 420 eben fort.
Der enge Bereich 426 bildet wieder vom Kanalgrund 414 ausgehend einen lateralen Übergang in Form eines in Strömungsrichtung 13 ausgedehnten Absatzes 428. Der Absatz 428 weist auch in diesem Ausführungsbeispiel wieder eine scharfe Kante 429 auf.
Die Figuren 11 a bis 1 1 c zeigen analog zu den Figuren 5a bis 5c eine Sequenz einer in die Fluidikstruktur, diesmal die Fluidikstruktur gemäß Figur 9, einströmenden Flüssigkeit. Alle drei Momentaufnahmen zeigen denselben Ausschnitt des schematisch stark vereinfacht dargestellten mikrofluidischen Chips 510 mit dem Substrat 520, in das die Fluidleitung 522 in Form eines Kanals eingearbeitet ist. Hier ist wieder eine Abdeckung 525 in Form einer Folie gezeigt, welche den lateral einseitig offenen Kanal verschließt.
Die Fluidleitung 522 ist im Bereich des Halteabschnitts geschnitten dargestellt, in dem sie einen engen Bereich 534 mit geringerer Kanaltiefe und lateral angrenzend einen weiten Bereich 536 mit größerer Kanaltiefe aufweist. Ein in der Richtung 13 einströmendes erstes Fluid 540 weist eine vordere Front oder Grenzfläche 542 auf, die sich zum Zeitpunkt gemäß Figur 11 a noch in dem Einlassabschnitt befindet.
In Figur 11 b ist das erste Fluid 540 weiter vorangeschritten, sodass bereits dessen rückwärtige Grenzfläche 544 im Einlassabschnitt zu sehen ist. Das erste Fluid 540 bildet eine sogenannte Fluidsäule. Die vordere Grenzfläche 542 hat bereits den Halteabschnitt der Fluidleitung erreicht und tritt aufgrund von Kapillarkräften in den weiten Bereich 536 ein, während sie den engen Bereich 534 meidet. Die Kapillarkräfte wirken in diesem Fall aufgrund umgekehrten Benet- zungsverhaltens entgegengesetzt zu denen in Figur 5.
Hinter der Flüssigkeitssäule befindet sich ein Puffermedium 546, das das erste Fluid 540 von einem nachfolgenden zweiten Fluid 550 räumlich trennt, welches in Figur 11c im Einlassabschnitt erscheint. Durch das weitere Voranschreiten beider Fluidsäulen gelangt irgendwann auch die rückwärtige Grenzfläche 544 der ersten Flüssigkeitssäule 540 an dem Anfang des weiten Bereiches 536 des Halteabschnittes an. An dieser Stelle reißt die rückwärtige Grenzfläche 544 der ersten Flüssigkeitssäule 540 von der Wandung des Fluidkanals 522 ab, an welcher sich der enge Bereich 534 befindet. Der enge Bereich 534 gibt daraufhin eine Bypassleitung frei, durch welche das Medium aus dem Puffer 546 entweichen kann, wie der Pfeil 552 symbolisiert. Die erste Fluidsäule 540 verharrt derweil in dem Haltebereich, weil sie keinen Förderdruck mehr verspürt. Hierdurch kann die nachfolgende Flüssigkeitssäule 550 weiter in Richtung der ersten Flüssigkeitssäule 540 transportiert werden, bis beide Flüssigkeitssäulen vereint sind. Sodann werden beide gemeinsam weitergefördert. Dies lässt sich entweder so einrichten, dass die vereinigte Flüssigkeitssäule vollständig um ein Luftpolster in der Bypassleitung herum läuft oder dass sie zuerst die Bypassleitung entleert und erst anschließend den Haltebereich vollständig verlässt. Der Ablauf hängt insoweit von Details der Ausformung der Übergangsabschnitte ab.
Es handelt sich bei dem Besipiel in Figur 11 also um das System mit einer Flu- idikstruktur oder mit einem mikrofluidischen Chip, bei dem der weite Bereich 536 ein Volumen Vw aufweist, mit einer ersten Flüssigkeit 540 mit einem definierten Volumen VFn, mit einer zweiten Flüssigkeit 550 mit einem definierten Volumen VF|2, und mit einem Puffermedium 546, welches eingangs des Haltebereichs zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeit angeordnet und zusammen mit der ersten und der zweiten Flüssigkeit durch die Fluidleitung 522 transportierbar ist, wobei die erste und die zweite Flüssigkeit 540, 550 die Wände der Flu- idikstruktur schwächer benetzen als das Puffermedium 546 und wobei die Bedingungen gelten: VFM < VW und VF + V Fi2 > VW. Das Puffermedium 546 kann beispielsweise Gas oder Öl sein, wenn die Fluide 540 und 550 wasserbasiert und die Wand der Fluidleitung hydrophob sind.
Bezugszeichenliste Substrat
Fluidleitung/Kanal
Strömungsrichtung
Kanalgrund
Oberseite des Kanals
Einlassabschnitt
Halteabschnitt
Auslassabschnitt
enger Bereich
weiter Bereich
Absatz
Kante Substrat
Fluidleitung
Kanalgrund
' Kanalgrund
rampenartiger Kanalgrund ' rampenartiger Kanalgrund
Oberseite des Kanals
Einlassabschnitt
erster Übergangsabschnitt Halteabschnitt
zweiter Übergangsabschnitt Auslassabschnitt
enger Bereich
weiter Bereich
Absatz Kante Substrat
Fluidleitung/Kanal .
rampenartiger Kanalgrund
rampenartiger Kanalgrund
Einlassabschnitt
Übergangsabschnitt
Halteabschnitt
zweiter Übergangsabschnitt
Auslassabschnitt
enger Bereich
weiter Bereich
Absatz
seitliche Wandung der Fluidleitung Substrat
Fluidleitung/Kanal
Kanalgrund
Einlassabschnitt
Übergangsabschnitt
Halteabschnitt
zweiter Übergangsabschnitt
Auslassabschnitt
enger Bereich
weiter Bereich
Absatz
Kante
seitliche Wandung des Einlass- und Auslassabschnittes
Wandungen in den Übergangsabschnitten und im Halteabschnitt 102 Wandungen in den Übergangsabschnitten und im Halteabschnitt
104 totes Ende des weiten Bereiches
105 Stoppstruktur/Hohlform/Totkanal
106 Stoppstruktur/Hohlform/Totkanal
110 mikrofluidischer Chip
120 Substrat
122 Fluidleitung
125 Abdeckung/Folie
134 enger Bereich
136 weiter Bereich
140 erstes Fluid/Fluidsäule
142 vordere Grenzfläche der ersten Fluidsäule
144 hintere Grenzfläche der ersten Fluidsäule
146 Puffermedium
150 zweites Fluid/Fluidsäule
152 Strömungspfeil
158 Fluidkanal
160 Stoppstruktur
162 Vorsprung
163 Kanalgrund
164 enger Bereich
170 mikrofluidischer Chip
172 Fluidleitung/Kanal
174 enger Bereich
176 weiter Bereich
178 Absatz
180 Kante Kanalgrund des weiten Bereiches Rundung mikrofluidischer Chip
Fluidleitung/Kanal
enger Bereich
weiter Bereich
Kanalgrund (im weiten Bereich)
Kanalgrund im engen Bereich
Einlassabschnitt
erster Übergangsabschitt
Halteabschnitt
zweiter Übergangsabschnitt
Auslassabschnitt
Substrat
Fluidleitung/Kanal
Kanalgrund
Oberseite des Kanals
Einlassabschnitt
Halteabschnitt
Auslassabschnitt
enger Bereich
weiter Bereich
Absatz
Kante
Substrat
Fluidleitung/Kanal
Kanalgrund 416 Oberseite des Kanals
418 Einlassabschnitt
420 Halteabschnitt
422 Auslassabschnitt
424 enger Bereich
426 weiter Bereich
428 Absatz
429 Kante
510 mikrofluidischer Chip
520 Substrat
522 Fluidleitung
525 Abdeckung/Folie
534 enger Bereich
536 weiter Bereich
540 erstes FIuid/Fluidsäule
542 vordere Grenzfläche der ersten Fluidsaule
544 hintere Grenzfläche der ersten Fluidsaule
546 Puffermedium
550 zweites FIuid/Fluidsäule
552 Strömungspfeil

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Vereinigen wenigstens zweier Flüssigkeitsvolumina in einer Fluidikstruktur mit einer Fluidleitung (12, 32, 62, 82, 122, 172, 192, 312, 412, 522), welche eine Strömungsrichtung (13) und einen allseitig durch Wände begrenzten Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung (13) definiert und einen in Strömungsrichtung (13) ausgedehnten, von weiteren Zu- und Ableitungen freien Halteabschnitt (20, 40, 70, 90, 210, 320, 420) aufweist, in dem die Fluidleitung (12, 32, 62, 82, 122, 172, 192, 312, 412, 522) einen engen Bereich^(24, 44, 74, 94, 134, 174, 194, 324, 424, 534) mit einem Volumen Ve und, bezogen auf die Strömungsrichtung, lateral angrenzend einen weiten Bereich (26, 46, 76, 96, 136, 176, 196, 326, 426, 536) mit einem Volumen Vw aufweist, wobei der enge Bereich (24, 44, 74, 94, 134, 164, 174, 194, 324, 424, 534) in wenigstens einer ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung (13) einen geringeren Wandabstand he aufweist als der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches (26, 46, 76, 96, 136, 176, 196, 326, 426, 536), wahlweise mit den Schritten:
a) Transportieren einer ersten Flüssigkeit (140) mit dem Volumen Vm durch die Fluidleitung (122) in den Halteabschnitt und dort aufgrund von Kapillarkräften in den engen Bereich (134), b) anschließend Transportieren wenigstens einer zuvor durch ein Puffermedium (146) von der ersten Flüssigkeit (140) getrennten zweiten Flüssigkeit (150) mit dem Volumen VF,2 durch dieselbe Fluidleitung (122) in den Halteabschnitt, während das Puffermedium (146) durch den weiten Bereich (136) an der ersten Flüssigkeit (140) vorbei aus dem Halteabschnitt herausgefördert wird, bis die wenigstens eine zweite Flüssigkeit (150) die erste Flüssigkeit (140) erreicht und beide bzw. alle Flüssigkeiten vereint aus dem Halte- abschnitt herausgefördert werden, wobei die Bedingungen gelten:
VFh < Ve Und VFn + V F|2 > Ve.
oder
c) Transportieren einer ersten Flüssigkeit (540) mit dem Volumen VR durch die Fluidleitung (522) in den Halteabschnitt und dort aufgrund von Kapillarkräften in den weiten Bereich (536),
d) anschließend Transportieren wenigstens einer zuvor durch ein Puffermedium (546) von der ersten Flüssigkeit (540) getrennten zweiten Flüssigkeit (550) mit dem Volumen Vn2 durch dieselbe Fluidleitung (522) in den Halteabschnitt, während das Puffermedium (546) durch den engen Bereich (534) an der ersten Flüssigkeit (540) vorbei aus dem Halteabschnitt herausgefördert wird, bis die wenigstens eine zweite Flüssigkeit (550) die erste Flüssigkeit (540) erreicht und beide bzw. alle Flüssigkeiten vereint aus dem Halteabschnitt herausgefördert werden, wobei die Bedingungen gelten: VF11 < Vw und VF11 + V F|2 > Vw.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Puffermedium (146, 546) ein Gaspuffer ist.
Fluidikstruktur, eingerichtet zum Steuern eines oder mehrerer Fluide nach dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Fluidleitung (12, 32, 62, 82, 122, 172, 192, 312, 412, 522), welche eine Strömungsrichtung (13) und einen allseitig durch Wände begrenzten Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung (13) definiert,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (12, 32, 62, 82, 122, 172, 192, 312, 412, 522) einen in Strömungsrichtung (13) ausgedehnten, von weiteren Zu- und Ableitungen freien Halteabschnitt (20, 40, 70, 90, 210, 320, 420) aufweist, in dem die Fluidleitung (12, 32, 62, 82, 122, 172, 192, 312, 412, 522) einen engen Bereich (24, 44, 74, 94, 134, 174, 194, 324, 424, 534) und, bezogen auf die Strömungsrichtung, lateral angrenzend einen weiten Bereich (26, 46, 76, 96, 136, 176, 196, 326, 426, 536) aufweist, wobei der enge Bereich (24, 44, 74, 94, 134, 164, 74, 94, 324, 424, 534) in wenigstens einer ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung (13) einen geringeren Wandabstand he aufweist als der minimale Wandabstand hw des weiten Bereiches (26, 46, 76, 96, 136, 176, 196, 326, 426, 536).
Fluidikstruktur nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass ein lateraler Übergang zwischen dem engen Bereich (24, 44, 74, 94, 134, 164, 74, 194, 324, 424, 534) und dem weiten Bereich (26, 46, 76, 96, 136, 176, 196, 326, 426, 536) in Form eines in Strömungsrichtung (13) ausgedehnten Absatzes (28, 48, 78, 98, 178, 328, 428) ausgebildet ist.
Fluidikstruktur nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der enge Bereich (24, 44, 74, 94, 134, 164, 174, 194, 324, 424, 534) zwischen einem Plateau des Absatzes (28, 48, 78, 98, 178, 328, 428) und einem gegenüberliegenden Wandabschnitt ausgebildet ist, wobei die erste Richtung senkrecht auf dem Plateau steht.
Fluidikstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (12, 32, 62, 82, 122, 172, 192, 312, 412, 522) in Strömungsrichtung (13) vor dem Halteabschnitt (20, 40, 70, 90, 210, 320, 420) einen Einlassabschnitt (18, 38, 68, 88, 208, 318, 418) und in Strömungsrichtung (13) hinter dem Halteabschnitt (20, 40, 70, 90, 210, 320, 420) einen Auslassabschnitt (22, 42, 72, 92, 212, 322, 422) aufweist, wobei der Einlassabschnitt (18, 38, 68, 88, 208, 318, 418) und der Auslassabschnitt (22, 42, 72, 92, 212, 322, 422) in der ersten Richtung stufenlos in den engen Bereich (24, 44, 74, 94, 134, 164, 174, 194) des Halteabschnittes (20, 40, 70, 90, 210) oder in den weiten Bereich (176, 196, 326, 426, 536) des Halteabschnittes (210, 320, 420) übergehen.
Fluidikstruktur nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassabschnitt (18, ) und/oder der Auslassabschnitt (22, ) in der ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung (13) einen Wandabstand hin bzw. hout aufweisen, der gleich dem Wandabstand he des engen Bereiches (24) ist.
Fluidikstruktur nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassabschnitt (38, 68, 88, 208) in der ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung (13) einen Wandabstand hin > he aufweist und dass die Fluidleitung (32, 62, 82, 192) in Strömungsrichtung (13) nach dem Einlassabschnitt (38, 68, 88, 208) und vor dem Halteabschnitt (40, 70, 90, 210) einen ersten Übergangsabschnitt (39, 69, 89, 209) aufweist, in dem sich der Wandabstand in Strömungsrichtung ( 3) von hin auf he stetig verjüngt.
Fluidikstruktur nach einem der Ansprüche 6 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassabschnitt (42, 72, 92, 212) in der ersten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung (13) einen Wandabstand hout > he aufweist und dass die Fluidleitung (32, 62, 82, 192) in Strömungsrichtung (13) hinter dem Halteabschnitt (40, 70, 90, 210) und vor dem Auslassabschnitt (42, 72, 92, 212) einen zweiten Übergangsabschnitt (41 , 71 , 91 , 211 ) aufweist, in dem sich der Wandabstand in Strömungsrichtung ( 3) von he auf hout stetig aufweitet.
10. Fluidikstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (62, 82, 412) in Strömungsrichtung (13) vor dem Halteabschnitt (70, 90, 420) einen Einlassabschnitt (68, 88, 418) und in Strömungsrichtung (13) hinter dem Halteabschnitt (70, 90, 420) einen Auslassabschnitt (72, 92, 422) aufweist, wobei die Fluidleitung (62, 82, 412) in dem Halteabschnitt (70, 90, 420) in einer zweiten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung (13) gegenüber dem Einlassabschnitt (68, 88, 418) und dem Auslassabschnitt (72, 92, 422) lateral erweitert ist.
11. Fluidikstruktur nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der weite Bereich (76, 96, 426) in der zweiten Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung (13) gegenüber dem Einlassabschnitt (68, 88, 418) und/oder gegenüber dem Auslassabschnitt (72, 92, 422) versetzt angeordnet ist.
12. Fluidikstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (82, 158) in Strömungsrichtung (13) vor und/oder hinter dem Halteabschnitt (90) wenigstens eine Stoppstruktur (105, 106, 160) aufweist.
13. Fluidikstruktur nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stoppstruktur (105, 106, 160) in Form eines den Verlauf wenigstens einer der Wände der Fluidleitung (82, 158) unterbrechenden Absatzes ausgebildet ist.
14. Fluidikstruktur nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stoppstruktur (105, 106) als Hohlform in der wenigstens einen Wand der Fluidleitung (82) ausgebildet ist.
15. Fluidikstruktur nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stoppstruktur (160) als Vorsprung (162) entlang der wenigstens einen Wand der Fluidleitung (158) ausgebildet ist.
16. Mikrofluidischer Chip ( 10, 170, 190, 510) mit einem Substrat (10, 30, 60, 80, 120, 310, 410, 520), einer Abdeckung (125, 525) für das Substrat (10, 30, 60, 80, 120, 310, 410, 520) und einer Fluidikstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 15 in dem Substrat (10, 30, 60, 80, 120, 310, 410, 520), dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (12, 32, 62, 82, 122, 172, 192, 312, 412, 522) in Form eines Kanals in dem Substrat Substrat ( 0, 30, 60, 80, 120, 310, 410, 520) ausgebildet und von der Abdeckung (125, 525) verschlossen ist, wobei der Kanal in dem Halteabschnitt (20, 40, 70, 90, 210, 320, 420) in den engen (24, 44, 74, 94, 134, 164, 174, 194, 324, 424, 534) und den weiten Bereich (26, 46, 76, 96, 136, 176, 196, 326, 426, 536) unterteilt ist.
17. Mikrofluidischer Chip (110, 170, 190, 510) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass der weite Bereich (26, 46, 76, 96, 136, 176, 196, 326, 426, 536) eine größere Kanaltiefe als der enge Bereich (24, 44, 74, 94, 134, 164, 174, 194, 324, 424, 534) aufweist.
18. Mikrofluidischer Chip (110, 170, 190, 510) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Richtung senkrecht auf einem der Abdeckung (125, 525) gegenüberliegenden Kanalgrund (14, 34, 34', 84, 163, 202, 203, 314, 414) steht.
19. Mikrofluidischer Chip (110, 170, 190, 510) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalgrund (14, 34', 84, 63, 202, 314, 414) in einem Einlassabschnitt (18, 38, 68, 88, 208, 318, 418) in Strömungsrichtung (13) vor dem Halteabschnitt (20, 40, 70, 90, 210, 320, 420) und in einem Auslassabschnitt (22, 42, 72, 92, 212, 322, 422) in Strömungsrichtung (13) hinter dem Halteabschnitt (20, 40, 70, 90, 210, 320, 420) stufenlos in den Kanalgrund des engen Bereiches (24, 44, 74, 94, 134, 164, 174, 194) oder in den Kanalgrund des weiten Bereiches (176, 196, 326, 426, 536) übergeht.
20. Mikrofluidischer Chip (1 10, 170, 190, 510) nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalgrund des engen Bereiches (24, 44, 74, 94, 134, 164, 174, 194, 324, 424, 534) ein Plateau im Sinnes des Anspruches 5 bildet.
21 . System mit einer Fiuidikstruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 15 oder mit einem mikrofluidischen Chip (1 10, 510) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei der enge Bereich (134, 534) ein Volumen Ve und der weite Bereich (136, 536) ein Volumen Vw aufweisen,
mit einer ersten Flüssigkeit (140, 540) mit einem definierten Volumen VFH , mit einer zweiten Flüssigkeit (150, 550) mit einem definierten Volumen
VFI2,
und mit einem Puffermedium (146, 546), welches eingangs des Halteabschnitts zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeit angeordnet und zusammen mit der ersten und der zweiten Flüssigkeit durch die Fluidlei- tung (122, 522) transportierbar ist,
wobei wahlweise
- die erste und die zweite Flüssigkeit die Wände der Fiuidikstruktur stärker benetzen als das Puffermedium und wobei die Bedingungen gelten: VFn < Ve und VFn + V FI2 > Ve,
oder die erste und die zweite Flüssigkeit die Wände der Fiuidikstruktur schwächer benetzen als das Puffermedium und wobei die Bedingungen gelten: VFn < Vw und VFn + V Fi2 > Vw.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5716852A (en) * 1996-03-29 1998-02-10 University Of Washington Microfabricated diffusion-based chemical sensor
SE9902474D0 (sv) * 1999-06-30 1999-06-30 Amersham Pharm Biotech Ab Polymer valves
US6935617B2 (en) * 2002-07-26 2005-08-30 Applera Corporation Valve assembly for microfluidic devices, and method for opening and closing the same
DE10302720A1 (de) * 2003-01-23 2004-08-05 Steag Microparts Gmbh Mikrofluidischer Schalter zum Anhalten des Flüssigkeitsstroms während eines Zeitintervalls
EP1827693B1 (de) * 2004-12-09 2010-03-24 Scandinavian Micro Biodevices ApS Mikrofluidvorrichtung und verfahren zur herstellung einer mikrofluidvorrichtung
EP1866646A1 (de) * 2005-03-29 2007-12-19 Inverness Medical Switzerland GmbH Hybride vorrichtung
US7918244B2 (en) * 2005-05-02 2011-04-05 Massachusetts Institute Of Technology Microfluidic bubble logic devices
KR101097357B1 (ko) * 2009-07-09 2011-12-23 한국과학기술원 다기능 미세유체 유동 제어 장치 및 다기능 미세유체 유동 제어 방법
DE102009048378B3 (de) 2009-10-06 2011-02-17 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Mikrofluidische Struktur
KR101130698B1 (ko) * 2009-11-03 2012-04-02 삼성전자주식회사 밸브 유닛과 이를 구비한 미세유동장치 및 밸브 유닛의 구동방법
PL398979A1 (pl) * 2012-04-25 2013-10-28 Scope Fluidics Spólka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Urzadzenie mikroprzeplywowe i uklad mikroprzeplywowy obejmujacy jedno lub wiecej urzadzen mikroprzeplywowych
US20140017806A1 (en) * 2012-07-11 2014-01-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Microfluidic structure, microfluidic device having the same and method of controlling the microfluidic device

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