EP3817859A1 - Device for dielectrophoretic capture of particles - Google Patents

Device for dielectrophoretic capture of particles

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EP3817859A1
EP3817859A1 EP19735269.3A EP19735269A EP3817859A1 EP 3817859 A1 EP3817859 A1 EP 3817859A1 EP 19735269 A EP19735269 A EP 19735269A EP 3817859 A1 EP3817859 A1 EP 3817859A1
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EP
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layers
obstacle
particles
obstacle structure
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Pending
Application number
EP19735269.3A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Samir KADIC
Christoph FAIGLE
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

The invention relates to a device (1) for dielectrophoretic capture of particles (2, 3), at least comprising one or more layers (4) and electrical contacting (5), the layers (4) each having a layer upper side (6), a layer underside (7) and an obstacle structure (8). A fluid including the particles (2, 3) can flow through the obstacle structure (8). The obstacle structure (8) is arranged on the layer upper side (6), and the obstacle structure (8) distances the layer upper side (6) from the layer underside (7) of the same layer (4) or of a further one of the layers (4).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Vorrichtung zum dielektrophoretischen Einfang von Teilchen Device for dielectrophoretic capture of particles
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum dielektrophoretischen Einfang von Teilchen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Vorrichtung. The invention relates to a device for dielectrophoretic capture of particles and a method for producing a corresponding device.
Stand der Technik State of the art
Zirkulierende Tumorzellen (Circulating Tumor Cells, CTC's) sowie zellfreie Tumor-DNA (Circulating Tumor DNA, ctDNA) haben sich in den vergangenen Jahren als vielversprechende und durchaus klinisch relevante Biomarker zur Diagnose sowie angepassten Therapie von bösartigen Tumoren und Metastasen etabliert. Deren frühzeitige und zuverlässige Detektion im menschlichen Körper, so vor allem aus Blut oder anderen geeigneten Körperflüssigkeiten, ist daher bereits seit Langem einer der Hauptforschungsschwerpunkte der modernen Onkologie (Liquid Biopsy). Circulating tumor cells (CTC ' s) and cell-free tumor DNA (Circulating Tumor DNA, ctDNA) have established themselves in recent years as promising and clinically relevant biomarkers for the diagnosis and adapted therapy of malignant tumors and metastases. Their early and reliable detection in the human body, especially from blood or other suitable body fluids, has therefore long been one of the main research focuses of modern oncology (liquid biopsy).
Diese Form der Tumor- Analyse bietet, insbesondere für den Patienten, gegenüber herkömmlichen invasiven Gewebebiopsien wesentliche Vorteile. Nicht zuletzt die Integration aufkommender Analysetechnologien in hochentwickelte Mikrosysteme und die Vereinigung sämtlicher erforderlicher This form of tumor analysis offers significant advantages, especially for the patient, compared to conventional invasive tissue biopsies. Last but not least, the integration of emerging analysis technologies into highly developed microsystems and the unification of all necessary ones
Verarbeitungsschritte zu einer Kette in einem einzigen kompakten Gerät (Lab- On-a-Chip) lassen diesen Untersuchungsansatz wegen seiner potentiell sehr geringen Prozessierungsdauer, hohen Präzision, Reproduzierbarkeit, Flexibilität, Einfachheit und enormen Kostengünstigkeit als durchweg attraktiv erscheinen. Processing steps to form a chain in a single compact device (lab-on-a-chip) make this investigation approach seem consistently attractive due to its potentially very short processing time, high precision, reproducibility, flexibility, simplicity and enormous cost-effectiveness.
In diesem Zusammenhang äußerte sich der dringende Bedarf nach einer zuverlässigen Isolation von Tumormaterial im Hinblick auf diese Vorgaben bisher in einer großen Vielzahl unterschiedlicher Ansätze. Neben einfachen mechanischen Filtern wurden in der Vergangenheit so unter anderem hydrodynamische Varianten oder antikörper-basierte Verfahren zur Separation von zirkulierenden Tumorzellen in Mikrofluidikkanälen auf Grundlage entsprechender physikalischer Eigenschaften wie Größe, Dichte oder In this context, the urgent need for reliable isolation of tumor material with regard to these requirements has so far been expressed in a large number of different approaches. In addition to simple mechanical filters, hydrodynamic variants or antibody-based methods for the separation of circulating tumor cells in microfluidic channels based on corresponding physical properties such as size, density or
Verformbarkeit herangezogen. Hierbei konnten allerdings jeweils entscheidende Einschränkungen beobachtet werden, ein praktikabler Einsatz blieb Deformability used. However, decisive restrictions were observed in each case, and practical use remained
weitestgehend erschwert. largely difficult.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Hier vorgeschlagen wird gemäß Anspruch 1 eine Vorrichtung zum Here, a device is proposed according to claim 1
dielektrophoretischen Einfang von Teilchen, zumindest umfassend eine oder mehrere Lagen und eine elektrische Kontaktierung, wobei die Lagen jeweils eine Lagenoberseite, eine Lagenunterseite und eine Hindernisstruktur aufweisen. Die Hindernisstruktur ist von einem die Teilchen umfassenden Fluid durchströmbar. Weiter ist die Hindernisstruktur auf der Lagenoberseite angeordnet, wobei die Hindernisstruktur die Lagenoberseite von der Lagenunterseite derselben Lage oder einer weiteren der Lagen beabstandet. dielectrophoretic capture of particles, at least comprising one or more layers and electrical contacting, the layers each having a top layer, a bottom layer and an obstacle structure. A fluid comprising the particles can flow through the obstacle structure. Furthermore, the obstacle structure is arranged on the top side of the layer, the obstacle structure spacing the top side of the layer from the bottom side of the same layer or a further one of the layers.
Die hier vorgeschlagenen Lösung basiert insbesondere auf dem Ansatz, Teilchen nach ihren dielektrischen Eigenschaften zu manipulieren. Dieser Ansatz weist die besonderen Vorteile auf, dass er unabhängig von Markern und in großem Maßstab skalierbar sowie einfach, berührungsfrei, vielseitig einsetzbar und sehr gut in moderne MEMS- und Mikrofluidik-Technologien integrierbar ist. Ein besonders bevorzugter Bestandteil der hier vorgeschlagenen Lösung ist das Übereinanderlegen einer per D EP- Kraft fangfähigen Lage, insbesondere The solution proposed here is based in particular on the approach of manipulating particles according to their dielectric properties. This approach has the particular advantages that it can be scaled independently of markers and on a large scale, as well as being simple, non-contact, versatile, and very easy to integrate into modern MEMS and microfluidic technologies. A particularly preferred component of the solution proposed here is the superimposition of a layer that can be caught by D EP force, in particular
Folienstruktur, zu einem mehrlagigen Gesamt- Fangsystem. Die mindestens eine Lage wird im Folgenden auch als sogenanntes„DEP-Band“ bezeichnet. Foil structure, to a multi-layer overall catch system. The at least one layer is also referred to below as the so-called “DEP band”.
Die Vorrichtung dient zum (gezielten) dielektrophoretischen Einfang von The device is used for (targeted) dielectrophoretic capture of
(bestimmten) Teilchen bzw. ist hierzu eingerichtet. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Vorrichtung zum gezielten dielektrophoretischen Einfang von Teilchen bestimmter Art bzw. Sorte (Zielzellen) dient bzw. (certain) particles or is set up for this. In other words, this means in particular that the device serves for the targeted dielectrophoretic capture of particles of a certain type or type (target cells) or
eingerichtet ist. Die hier vorgestellte Lösung erlaubt in vorteilhafter Weise aus einem in dem Kanal geführten Medium gezielt mindestens eine bestimmte Teilchenart einzufangen und somit entnehmbar zu machen bzw. zu entnehmen. Die Teilchenarten bzw. Teilchensorte (Zielpartikel/Zielzelle) ist insbesondere durch ihre dielektrischen Eigenschaften bestimmt. Beispielhaft unterscheiden sich im Blut zirkulierende Tumorzellen (vorteilhafte Zielzellen) in ihrer is set up. The solution presented here advantageously allows at least one specific type of particle to be specifically captured from a medium guided in the channel and thus to be made removable or removable. The type of particle or type of particle (target particle / target cell) is determined in particular by its dielectric properties. By way of example, tumor cells circulating in the blood (advantageous target cells) differ in their
elektrischen Perm ittivität von normalen weißen Blutkörperchen. Bei den einzufangenden Teilchen handelt es sich insbesondere um zirkulierende electrical permittivity of normal white blood cells. The particles to be captured are in particular circulating
Tumorzellen. Tumor cells.
Jede Zelle besitzt üblicherweise ihre eigene, einzigartige Morphologie. Sie ist unter anderem eine Funktion des Zelltyps, der Komplexität des Zellinnenlebens sowie der Phase im Zellzyklus. Die Zellmembran der meisten Zelltypen ist weiterhin nicht glatt, sondern in Wirklichkeit übersät mit Falten und Mikrovilli. Each cell usually has its own unique morphology. Among other things, it is a function of the cell type, the complexity of the cell interior and the phase in the cell cycle. The cell membrane of most cell types is still not smooth, but is actually littered with wrinkles and microvilli.
Anders als gesunde Blutzellen, formen Tumorzellen ein festes Gewebe, aus welchem im Verlauf des Tumorwachstums einzelne zirkulierende Tumorzellen (sog. CTC's) losgelöst werden können. Deren tatsächliche Zellmembranfläche ist aufgrund der erhöhten Packungsdichte im Ursprungsgewebe deshalb gegenüber derjenigen der frei im Blut vorliegenden gesunden Blutzellen größer und steigt, bedingt durch das fortschreitende Wachstum des Tumors, mit zunehmender Unordnung. Unlike healthy blood cells, tumor cells form a solid tissue from which in the course of tumor growth single circulating tumor cells (so-called. CTC's) can be detached. Because of the increased packing density in the original tissue, their actual cell membrane area is therefore larger than that of the healthy blood cells freely present in the blood and increases with increasing disorder due to the progressive growth of the tumor.
Zusammen mit der Zellgröße ist die Zellmembranfläche die morphologische Eigenschaft, die sich in unterschiedlichen Übergangsfrequenzen der beiden Zelltypen deutlich macht: Bei eine Untersuchung des Frequenzverhaltens von über 80 verschiedenen festen Tumorarten konnte festgestellt werden, dass eine im Vergleich zu gesunden Blutzellen zwischen 50 % und 300 % größere normierte Oberflächenkapazität und ein durchschnittlich größerer Zellradius für Tumorzellen auf Übergangsfrequenzen zwischen 20 kHz und 75 kHz führen. Bei der gleichen Leitfähigkeit von 0,03 S/m betrugen für sämtliche der untersuchten 15 Subpopulationen von gesunden mononukleären Blutzellen die Together with the cell size, the cell membrane area is the morphological property that is evident in the different transition frequencies of the two cell types: When examining the frequency behavior of over 80 different types of solid tumors, it was found that in comparison to healthy blood cells between 50% and 300% larger standardized surface capacity and an average larger cell radius for tumor cells lead to transition frequencies between 20 kHz and 75 kHz. With the same conductivity of 0.03 S / m, the were for all of the 15 subpopulations of healthy mononuclear blood cells examined
Übergangsfrequenzen mehr als 120 kHz. Für fünf Arten von Leukämiezellen lagen die Übergangsfrequenzen zwischen 60 kHz und 100 kHz. Crossover frequencies more than 120 kHz. The transition frequencies for five types of leukemia cells were between 60 kHz and 100 kHz.
Beruhend auf diesen Erkenntnissen und der Tatsache, dass die Based on these findings and the fact that the
Übergangsfrequenzen der am reichlichsten vorhandenen Subpopulationen von gesunden Blutzellen - nämlich der Lymphozyten und Granulozyten - sehr geringe Standardabweichungen besitzen und von den Übergangsfrequenzen der meisten Tumortypen um mindestens 5 bis 7 Standardabweichungen entfernt sind, ist die Dielektrophorese zur zuverlässigen Isolation aller Arten von soliden Tumoren geeignet und - wenn auch mit geringeren Effizienzen - anwendbar für (hoch konzentrierte) Leukämiepopulationen. Crossover frequencies of the most abundant subpopulations of healthy blood cells - namely lymphocytes and granulocytes - have very low standard deviations and are at least 5 to 7 standard deviations away from the crossover frequencies of most tumor types Dielectrophoresis suitable for the reliable isolation of all types of solid tumors and - albeit with lower efficiencies - applicable for (highly concentrated) leukemia populations.
Die DEP-Sortierung von CTC's aus gesunden Blutzellen basiert (in diesem Zusammenhang) insbesondere auf einer Gegenbewegung der beiden The DEP sorting of CTC's from healthy blood cells based (in this context), in particular on an opposite movement of the two
Teilchensorten: Insbesondere wenn die Betriebsfrequenz zwischen den jeweiligen Übergangsfrequenzen liegt, können Tumorzellen per pDEP angezogen und gesunde Blutzellen per nDEP abgestoßen werden. Die Hindernisstruktur und/oder die elektrische Kontaktierung ist bzw. sind insbesondere derart eingerichtet, dass hier entsprechende Betriebsfrequenzen eingestellt werden können. Particle types: Especially when the operating frequency lies between the respective transition frequencies, tumor cells can be attracted by pDEP and healthy blood cells can be rejected by nDEP. The obstacle structure and / or the electrical contacting is or are in particular set up such that corresponding operating frequencies can be set here.
Dem dielektrophoretischen Einfang liegt der Mechanismus der sogenannten Dielektrophorese (DEP) zugrunde. Diese bezeichnet die Bewegung (auch ungeladener) polarisierbarer Partikel in einem nicht-homogenen elektrischen Feld. Dabei wechselwirkt ein infolge eines von außen angelegten elektrischen Wechselfeldes in das Teilchen induzierter Dipol mit eben diesem äußeren Feld und führt zu einer dielektrophoretischen Kraftwirkung auf das Teilchen. Diese Kraftwirkung kann hier zum Zurückhalten des Teilchens und somit zu dessen dielektrophoretischem Einfang genutzt werden. The mechanism of so-called dielectrophoresis (DEP) is at the basis of dielectrophoretic capture. This describes the movement of (also uncharged) polarizable particles in a non-homogeneous electric field. A dipole induced in the particle as a result of an external electrical alternating field interacts with this external field and leads to a dielectrophoretic force effect on the particle. This force effect can be used here to hold back the particle and thus its dielectrophoretic capture.
Nachstehend werden die zwei unterschiedlichen Architekturen bzw. Prinzipien des Teilcheneinfangs, die hier vorliegen können, mDEP und iDEP, näher erläutert. The two different architectures and principles of particle capture that can be present here, mDEP and iDEP, are explained in more detail below.
Prinzip der iDEP: Bei dieser Variante werden elektrische Feldlinien mit einem DC-Signal oder AC-Signal niedriger Frequenz generiert (eventuell liegt sogar eine Überlagerung aus zwei verschiedenen Signalkomponenten vor) und an isolierenden (Hindernis-)Strukturen (Polymere, Glas, etc.) innerhalb des Fluidkanals gekrümmt. Die stärkste Krümmung findet im Bereich der Principle of the iDEP: With this variant, electrical field lines are generated with a DC signal or AC signal of low frequency (there may even be a superposition of two different signal components) and on insulating (obstacle) structures (polymers, glass, etc.) curved within the fluid channel. The strongest curvature takes place in the area of the
Einschnürung statt, in welchem sich Teilchen per pDEP einfangen lassen. Eine DC-Spannung kann bei iDEP-Anwendungen per Elektroosmose häufig auch gleichzeitig für einen Fluss des Fluids sorgen. Constriction instead, in which particles can be captured using pDEP. In iDEP applications using electroosmosis, a DC voltage can often also cause a flow of the fluid at the same time.
Prinzip der mDEP: Die Felderzeugung geschieht hier in der Regel durch das direkte Anlegen einer elektrischen Spannung an Hindernisstrukturen (Elektrodenstrukturen), insbesondere Metall-(Hindernis-)Strukturen Principle of the mDEP: The field is usually generated by directly applying an electrical voltage to obstacle structures (Electrode structures), especially metal (obstacle) structures
(gewöhnlicherweise an eine alternierende Mikroelektrodenanordnung). Der größte Feldgradient tritt in der Regel an den Kanten der Elektroden auf. (usually an alternating microelectrode arrangement). The largest field gradient usually occurs at the edges of the electrodes.
Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine oder mehrere Lagen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung genau bzw. nur eine Lage, beispielsweise, wenn die Lage z. B. zu einem sog. Wickelzylinder gewickelt wird. Alternativ kann die Vorrichtung eine Vielzahl von Lagen aufweisen, beispielsweise, wenn die Lagen zu einem Stapel bzw. Stack übereinander gestapelt werden. The device further comprises one or more layers. Preferably, the device comprises exactly or only one layer, for example if the layer is e.g. B. is wound into a so-called winding cylinder. Alternatively, the device can have a plurality of layers, for example if the layers are stacked one above the other to form a stack.
Vorzugsweise umfassen die Lagen jeweils mindestens eine (elektrisch isolierende) Isolator-Schicht bzw. Isolationsschicht. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Lagen jeweils mindestens eine (flächige) Schicht umfassen können, die derart eingerichtet ist, dass sie elektrisch isolierend wirkt. Diese Isolator-Schicht kann beispielsweise mit einer Folie gebildet sein. Bei den (Isolator-) Folien kann es sich beispielsweise um (dünne, aufgeschleuderte) Polyimid-Folien, insbesondere mit einer Dicke von beispielsweise bis zu 25 pm handeln. Besonders bevorzugt umfassen die Lagen jeweils mindestens zwei (flächige) übereinander angeordnete Isolator-Schichten, die zwischen sich eine (flächige und/oder mäanderförmig angeordnete) Elektrode einschließen können. The layers preferably each comprise at least one (electrically insulating) insulator layer or insulation layer. In other words, this means in particular that the layers can each comprise at least one (flat) layer which is set up in such a way that it has an electrically insulating effect. This insulator layer can be formed, for example, with a film. The (insulator) films can be, for example, (thin, spin-coated) polyimide films, in particular with a thickness of, for example, up to 25 μm. The layers particularly preferably each comprise at least two (flat) insulator layers arranged one above the other, which can include an (flat and / or meandering) electrode between them.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine elektrische Kontaktierung. Die elektrische Kontaktierung ist insbesondere dazu eingerichtet, ein elektrisches Feld innerhalb des Fluidkanals und insbesondere im Bereich der Hindernisstrukturen auszubilden. Hierzu ist die elektrische Kontaktierung in der Regel mit einer Spannungsversorgung verbindbar bzw. verbunden. Furthermore, the device comprises an electrical contact. The electrical contacting is in particular set up to form an electrical field within the fluid channel and in particular in the area of the obstacle structures. For this purpose, the electrical contact can generally be connected or connected to a voltage supply.
Für iDEP-Anwendungen kann die Kontaktierung beispielsweise zwei For iDEP applications, the contacting can be two, for example
Kontaktarme aufweisen, die sich einander gegenüberliegend, zumindest teilweise entlang einer der Lagen erstrecken. Einander (unmittelbar) Have contact arms that extend opposite one another, at least partially along one of the layers. Each other (immediately)
gegenüberliegende Kontaktarme überlappen sich insbesondere (nur) teilweise. Vorzugsweise erstrecken sich die Kontaktarme dabei auf der Lagenoberseite und/oder im Bereich der (für iDEP-Anwendungen als Isolatorstruktur gebildeten) Hindernisstruktur. Weiterhin bevorzugt können sowohl auf der Lagenoberseite, als auch auf der Lagenunterseite Kontaktarme ausgebildet sein. Die Kontaktarme sind vorzugsweise mit insbesondere auf die Lagenoberseite und/oder opposite contact arms in particular overlap (only) partially. The contact arms preferably extend on the top side of the layer and / or in the region of the obstacle structure (formed as an isolator structure for iDEP applications). Furthermore, contact arms can preferably be formed both on the top side of the layer and on the underside of the layer. The contact arms are preferably in particular on the top of the layer and / or
Lagenunterseite aufgebrachte (flache) Leiterbahnen gebildet. Hierbei kann einer der Kontaktarme einen Pluspol und der andere Kontaktarm einen Minuspol bilden. Zwischen den Kontaktarmen kann somit ein insbesondere inhomogenes elektrisches Feld eingestellt werden, dessen Feldlinien von der Hindernisstruktur (Isolatorstruktur) gekrümmt bzw. abgelenkt werden können. Layer underside (flat) conductor tracks formed. Here one can the contact arms form a positive pole and the other contact arm form a negative pole. A particularly inhomogeneous electric field can thus be set between the contact arms, the field lines of which can be curved or deflected by the obstacle structure (insulator structure).
Für mDEP-Anwendungen kann die Kontaktierung beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Elektroden der als Elektrodenstruktur gebildeten For mDEP applications, the contacting can be set up, for example, to form the electrodes of the electrodes
Hindernisstruktur und/oder die sich entlang (und/oder in) der Lage erstreckende Elektrode mit einer Spannungsversorgung zu verbinden. Auch in diesem Fall kann die Kontaktierung Kontaktarme aufweisen, die beispielsweise einige der Elektroden der Elektrodenstruktur mit einem Pluspol und andere der Elektroden der Elektrodenstruktur mit einem Minuspol verbinden. Zwischen den Elektroden der Elektrodenstruktur kann somit ein insbesondere inhomogenes elektrisches Feld eingestellt werden. Darüber hinaus kann die Kontaktierung die sich entlang und/oder in der Lage erstreckende Elektrode beispielsweise mit einem Pluspol oder Minuspol verbinden. To connect the obstacle structure and / or the electrode extending along (and / or in) the layer to a voltage supply. In this case too, the contact can have contact arms which, for example, connect some of the electrodes of the electrode structure to a positive pole and others of the electrodes of the electrode structure to a negative pole. A particularly inhomogeneous electric field can thus be set between the electrodes of the electrode structure. In addition, the contacting can connect the electrode extending along and / or in position, for example with a positive pole or negative pole.
Die Lagen weisen jeweils eine Lagenoberseite und eine Lagenunterseite auf. Die Lagen sind vorzugsweise jeweils flächig gebildet. Dabei weisen diese in der Regel jeweils eine flächige Lagenoberseite und eine flächige Lagenunterseite auf. Wenn mehrere Lagen vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise identisch gebildet. Die Lagen können jeweils mit mehreren, übereinander angeordneten und/oder flächigen Schichten aufgebaut sein. The layers each have a top side and a bottom side. The layers are preferably each flat. As a rule, these each have a flat top side and a flat bottom side. If several layers are provided, these are preferably formed identically. The layers can each be constructed with a plurality of layers arranged one above the other and / or flat.
Weiterhin weisen die Lagen jeweils eine Hindernisstruktur auf. Die Furthermore, the layers each have an obstacle structure. The
Hindernisstruktur ist von einem die Teilchen umfassenden Fluid durchströmbar. Bei dem Fluid handelt es sich hier in der Regel um Blut. Weiter ist die A fluid comprising the particles can flow through the obstacle structure. The fluid is usually blood. That is further
Hindernisstruktur auf der Lagenoberseite angeordnet. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass eine Hindernisstruktur auf der Lagenoberseite und eine Hindernisstruktur auf der Lagenunterseite angeordnet ist. Die Hindernisstruktur ist dazu eingerichtet die Lagenoberseite von der Lagenunterseite derselben Lage (beispielsweise, wenn nur eine Lage vorgesehen ist, die zu einem Zylinder gewickelt wird) oder einer weiteren der Lagen (beispielsweise wenn mehrere Lagen vorgesehen sind, die zu einem Stack gestapelt werden) zu beabstanden. Obstacle structure arranged on top of the layer. In addition, it can also be provided that an obstacle structure is arranged on the top of the layer and an obstacle structure on the underside of the layer. The obstacle structure is configured to face the top of the layer from the underside of the same layer (for example, if only one layer is provided that is wound into a cylinder) or another of the layers (for example if there are several layers that are stacked into a stack) spacing.
Die Hindernisstrukturen erstrecken sich insbesondere entlang zumindest eines (Längs-)Abschnitts der Lage und/oder (in einem abgewickelten Zustand der Lage) in einer Ebene. Vorzugsweise weist zumindest eine der Hindernisstrukturen eine Vielzahl von (elektrisch isolierenden und/oder elektrisch isolierten oder in der Art von Stab- Elektroden gebildeten) Pfosten auf. Besonders bevorzugt weist jede Hindernisstruktur eine Vielzahl von Pfosten auf. Eine Hindernisstruktur kann sich beispielsweise dadurch entlang eines The obstacle structures extend in particular along at least one (longitudinal) section of the position and / or (in a developed state of the Location) on one level. At least one of the obstacle structures preferably has a plurality of (electrically insulating and / or electrically insulated or in the form of rod electrodes) posts. Each obstacle structure particularly preferably has a plurality of posts. An obstacle structure can, for example, run along one
Längsabschnitts der Lage erstrecken, dass in der Längsrichtung der Lage (die eine Abwickelrichtung der Lage betreffen kann) mehrere Pfosten der Longitudinal section of the layer extend that in the longitudinal direction of the layer (which may relate to a development direction of the layer) several posts of the
Hindernisstruktur nebeneinander angeordnet sind. Darüber hinaus können mehrere Pfosten der Hindernisstruktur (quer zu der Längsrichtung) Obstacle structure are arranged side by side. In addition, multiple posts of the obstacle structure (transverse to the longitudinal direction)
hintereinander angeordnet sein. be arranged one behind the other.
Bevorzugt sind die Hindernisstrukturen jeweils derart eingerichtet, dass sie zum Einstellen einer (bestimmten, insbesondere vordefinierten) räumlichen The obstacle structures are preferably each set up in such a way that they set a (certain, in particular predefined) spatial one
Inhomogenität eines elektrischen Feldes beitragen. Das elektrische Feld ist hierbei insbesondere innerhalb des Fluidkanals und insbesondere im Bereich der Hindernisstrukturen (ggf. (bei mDEP) sogar von den Hindernisstrukturen) gebildet. Besonders bevorzugt sind die Hindernisstrukturen (insbesondere im Zusammenwirken mit der elektrischen Kontaktierung) jeweils dazu eingerichtet Teilchenart-spezifische energetische Minima in dem Fluidkanal zu bilden. Die Bedeutung des Begriffs„energetische Minima“ wird unten näher erläutert. Dies erlaubt in vorteilhafter Weise, dass in dem Fluidkanal (nur) bestimmte Teilchen bzw. Teilchen bestimmter Art eingefangen werden können. In diesem Contribute to inhomogeneity of an electric field. The electrical field is formed in particular within the fluid channel and in particular in the area of the obstacle structures (possibly (in the case of mDEP) even from the obstacle structures). The obstacle structures (in particular in cooperation with the electrical contacting) are particularly preferably set up to form particle-type-specific energetic minima in the fluid channel. The meaning of the term "energetic minima" is explained in more detail below. This advantageously allows certain (or only) certain particles or particles of a certain type to be captured in the fluid channel. In this
Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Hindernisstrukturen Teilchenart-spezifisch dimensioniert sind. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Hindernisstrukturen entsprechend der Teilchart (Zielzelle) dimensioniert sind, die eingefangen werden soll. Context, it is further preferred if the obstacle structures are dimensioned specifically for the particle type. In other words, this means in particular that the obstacle structures are dimensioned according to the partial chart (target cell) that is to be captured.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der Lagen gewickelt ist. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn nur eine Lage vorgesehen ist. Diese Lage ist weiterhin bevorzugt zu einem sog. Wickelzylinder gewickelt. Besonders bevorzugt ist die Lage spiralförmig gewickelt. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn die Lage so gewickelt ist, dass zwischen der Lagenoberseite und der Lagenunterseite derselben Lage ein (mikrofluidischer) Fluidkanal gebildet ist, in dem die According to a preferred embodiment, it is proposed that at least one of the layers is wound. In this context, it is preferred if only one layer is provided. This layer is also preferably wound into a so-called winding cylinder. The layer is particularly preferably wound spirally. In this context, it is particularly preferred if the layer is wound in such a way that a (microfluidic) fluid channel is formed between the top side and the bottom side of the same layer, in which the
Hindernisstruktur angeordnet ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass mehrere der Lagen gestapelt sind. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass mindestens zwei der Lagen vorgesehen und zu einem Stapel bzw. Stack gestapelt sind. Diese Lagen weisen jeweils eine Hindernisstruktur auf. Darüber hinaus kann in dem Stapel bzw. Stack auch mindestens eine (Glatt-) Lage vorgesehen sein, die keine Hindernisstruktur aufweist, beispielweise als Obstacle structure is arranged. According to a preferred embodiment, it is proposed that several of the layers are stacked. In other words, this means in particular that at least two of the layers are provided and stacked to form a stack. These layers each have an obstacle structure. In addition, at least one (smooth) layer can be provided in the stack or stack, which has no obstacle structure, for example as
Zwischenlage oder Decklage. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn mehrere der Lagen so gestapelt sind, dass zwischen der Lagenoberseite einer der Lagen und der Lagenunterseite einer dazu Intermediate layer or top layer. In this context, it is particularly preferred if several of the layers are stacked in such a way that one of the layers and one of the layers underneath one between the top of the layer
benachbarten Lage ein (mikrofluidischer) Fluidkanal gebildet ist, in dem eine der Hindernisstrukturen angeordnet ist. adjacent layer a (microfluidic) fluid channel is formed, in which one of the obstacle structures is arranged.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die According to a preferred embodiment, it is proposed that the
Hindernisstruktur eine Isolatorstruktur ist. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Hindernisstrukturen mit bzw. aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind. Solche Hindernisstrukturen kommen insbesondere bei der Realisierung eines iDEP-Systems zum Einsatz (insulator based dielectrophoresis, iDEP). Das isolierende Material ragt hierbei insbesondere in der Art von Pfosten in den Kanal hinein, ggf. überspannt es sogar zumindest einen Teil eines Kanalquerschnitts. Obstacle structure is an isolator structure. In other words, this means in particular that the obstacle structures are formed with or from an electrically insulating material. Such obstacle structures are used in particular when implementing an iDEP system (insulator based dielectrophoresis, iDEP). The insulating material protrudes into the channel in the manner of posts, possibly even spanning at least part of a channel cross section.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die According to a preferred embodiment, it is proposed that the
Hindernisstruktur eine Elektrodenstruktur ist. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Hindernisstrukturen mit bzw. aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind. Solche Hindernisstrukturen kommen insbesondere bei der Realisierung eines mDEP-Systems zum Einsatz (metal based dielectrophoresis, mDEP). Das elektrisch leitfähige Material ragt hierbei insbesondere in der Art von Pfosten in den Kanal hinein, ggf. überspannt es sogar zumindest einen Teil eines Kanalquerschnitts. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Elektrodenstrukturen jeweils mit einer Vielzahl von Mikroelektroden gebildet sind. Bevorzugt sind die Obstacle structure is an electrode structure. In other words, this means in particular that the obstacle structures are formed with or from an electrically conductive material. Such obstacle structures are used in particular when implementing an mDEP system (metal based dielectrophoresis, mDEP). The electrically conductive material protrudes into the channel in the manner of posts in particular, possibly even spanning at least part of a channel cross section. In this context, it is further preferred if the electrode structures are each formed with a large number of microelectrodes. Those are preferred
Elektrodenstrukturen so elektrisch kontaktiert, dass die Hindernisstrukturen (jeweils) sowohl Kathoden, als auch Anoden umfassen. Besonders bevorzugt umfasst zumindest eine der Hindernisstrukturen dieselbe Anzahl an Kathoden, wie Anoden. In mDEP-Systemen könnten die (dafür notwendigen) (Mikro-) Elektroden z. B. mit lithographischen Verfahren direkt auf der Lagenoberseite strukturiert werden. Insbesondere eignet sich hierfür thermisch aufgedampftes oder galvanisch aufgebrachtes Metall, wie etwa Gold oder Kupfer. Im Falle von iDEP- Anwendungen könnten die (dafür erforderlichen) Isolator- Hindernisstrukturen bzw. Isolatorstrukturen aus dem gleichen Material wie auch die Lage, Electrically contacted electrode structures so that the obstacle structures (each) include both cathodes and anodes. At least one of the obstacle structures particularly preferably comprises the same number of cathodes as anodes. In mDEP systems, the (necessary) (micro) electrodes could e.g. B. structured with lithographic methods directly on the top of the layer. In particular, thermally vapor-deposited or galvanically applied metal, such as gold or copper, is suitable for this. In the case of iDEP applications, the (required) isolator obstacle structures or isolator structures made of the same material as well as the location,
insbesondere eine Isolator-Schicht der Lage selbst bestehen und/oder ebenfalls lithographisch (ggf. gemeinsam mit der Lage) strukturiert werden. in particular an insulator layer of the layer itself and / or also structured lithographically (possibly together with the layer).
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung weiterhin zumindest eine elektrische Passivierung oder elektrische Isolierung. Bevorzugt umfasst die Lage eine insbesondere ganzflächige elektrische Passivierung, vorzugsweise auf deren Lagenoberseite. Die elektrische Passivierung kann dabei auch zumindest einen Teil der Oberfläche der Hindernisstruktur bedecken, die auf der Lage angeordnet ist. Die elektrische Passivierung kann beispielsweise mit einem chemisch inerten, jedoch elektrisch möglichst transparenten Material gebildet sein. Die elektrische Isolierung kann beispielsweise mit einer oder mehreren Isolator-Schichten einer Lage gebildet sein. According to a preferred embodiment, the device further comprises at least one electrical passivation or electrical insulation. The layer preferably comprises electrical passivation, in particular over the entire surface, preferably on the top side of the layer. The electrical passivation can also cover at least part of the surface of the obstacle structure that is arranged on the layer. The electrical passivation can be formed, for example, with a chemically inert but electrically transparent material. The electrical insulation can be formed, for example, with one or more insulator layers of one layer.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung weiterhin mindestens eine Elektrode, die sich zumindest teilweise entlang (und/oder in) einer der Lagen erstreckt. Bevorzugt erstreckt sich die Elektrode dabei innerhalb des (flächigen) Materials der Lage, was beispielsweise dadurch realisiert sein kann, dass sich die Elektrode zwischen zwei übereinander angeordneten According to a preferred embodiment, the device further comprises at least one electrode that extends at least partially along (and / or in) one of the layers. The electrode preferably extends within the (flat) material of the layer, which can be achieved, for example, by arranging the electrode between two one above the other
Schichten, insbesondere Folien erstreckt. Hierbei ist die Lage vorzugsweise mit einer Sandwich-Anordnung aus zwei Isolator-Schichten und einer darin ganzflächig eingebetteten Metallelektrode gebildet. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass eine Isolator-Schicht als obere Schicht und eine Isolator-Sicht als untere Schicht vorgesehen sind, die zwischen sich die Layers layers, especially foils. In this case, the layer is preferably formed with a sandwich arrangement of two insulator layers and a metal electrode embedded therein over the entire surface. In other words, this means in particular that an insulator layer is provided as the upper layer and an insulator view as the lower layer, which between them
Metallelektrode einschließen. Include metal electrode.
Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer hier vorgeschlagenen Vorrichtung vorgeschlagen, zumindest umfassend ein According to a further aspect, a method for producing a device proposed here is also proposed, at least comprising one
Bereitstellen einer oder mehrere der Lagen und ein Wickeln zumindest einer der Lagen oder ein Stapeln mehrere der Lagen. Die im Zusammenhang mit der Vorrichtung erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Verfahren auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen. Providing one or more of the layers and wrapping at least one of the layers or stacking several of the layers. The details, features and advantageous configurations discussed in connection with the device can accordingly also occur in the method presented here and vice versa. In this respect, full reference is made to the explanations given there for the more detailed characterization of the features.
Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch: The solution presented here and its technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the invention is not intended to be limited by the exemplary embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and / or knowledge from other figures and / or the present description. They show schematically:
Fig. 1: eine Lage für eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer 1: a position for a device proposed here in one
Schnittdarstellung,  Sectional view
Fig. 2: eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer Schnittdarstellung, 2: a device proposed here in a sectional view,
Fig. 3: eine Lage gemäß Fig. 1 bzw. aus Fig. 2 in einer perspektivischen 3: a position according to FIG. 1 or from FIG. 2 in a perspective
Ansicht,  View,
Fig. 4: eine weitere Lage für eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,  4: a further position for a device proposed here in a perspective view,
Fig. 5: eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4,  5: a detailed view of the embodiment of FIG. 4,
Fig. 6: einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens,  6: a sequence of a method proposed here,
Fig. 7: eine Veranschaulichung eines Schritts des hier vorgeschlagenen  Fig. 7: an illustration of a step of the proposed here
Verfahrens,  process
Fig. 8: eine Veranschaulichung eines weiteren Schritts des hier  8: an illustration of a further step of the here
vorgeschlagenen Verfahrens  proposed method
Fig. 9: eine weitere hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht, und  9: a further device proposed here in a perspective view, and
Fig. 10: eine weitere hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht.  10: a further device proposed here in a perspective view.
Zum technisches Umfeld der hier vorgestellten Lösung, die auch eine The technical environment of the solution presented here, which is also a
Vorrichtung zum dielektrophoretischen Einfang von Teilchen betrifft kann Folgendes ausgeführt werden: Der zugrunde liegende Mechanismus, die so genannte Dielektrophorese (DEP), bezeichnet die Bewegung (auch ungeladener) polarisierbarer Partikel in einem nicht-homogenen elektrischen Feld. Dabei wechselwirkt ein infolge eines von außen angelegten elektrischen Wechselfeldes in das Teilchen induzierter Dipol mit eben diesem äußeren Feld und führt zu einer dielektrophoretischen Device for dielectrophoretic capture of particles can be: The underlying mechanism, the so-called dielectrophoresis (DEP), describes the movement (also uncharged) of polarizable particles in a non-homogeneous electric field. In this case, a dipole induced in the particle as a result of an external electrical alternating field interacts with this external field and leads to a dielectrophoretic
Kraftwirkung auf das Teilchen. Force effect on the particle.
Werden nur das Dipolmoment erster Ordnung berücksichtigt und alle anderen Terme höherer Ordnung sowie die Kraftwirkung auf geladene Teilchen in Form des Coulomb-Terms (Elektrophorese) außer Acht gelassen, so kann die zeitgemittelte dielektrophoretische Kraft auf ein Partikel im allgemeinsten Fall für ein räumlich stationäres E-Feld als If only the first-order dipole moment is taken into account and all other higher-order terms and the force effect on charged particles in the form of the Coulomb term (electrophoresis) are disregarded, the time-average dielectrophoretic force on a particle can in the most general case be used for a spatially stationary E- Field as
Formuliert werden. Hierbei bezeichnen G den Geometrie- Faktor des Partikels,Be formulated. Here G denotes the geometry factor of the particle,
£m die (absolute) reelle elektrische Permittivität des umgebenden Mediums,£ m the (absolute) real electrical permittivity of the surrounding medium,
ERMS den Effektivwert des angelegten E-Feld- Vektors (Root Mean Square,E RMS is the effective value of the E field vector (root mean square,
RMS) und Reifem) den Realteil des so genannten„Clausius- Mosotti- Faktors“ (CM- Faktor). RMS) and Reifem) the real part of the so-called "Clausius-Mosotti factor" (CM factor).
Für den einfachsten Fall eines sphärischen Partikels, beispielhaft stellvertretend für eine Tumorzelle, lässt sich für und For the simplest case of a spherical particle, representative of a tumor cell, for and
G = 27ÜÄ3 dieser Ausdruck zu umschreiben. Hier stehen R für den Radius der betrachteten Zelle sowie ip und im für die (absolute) komplexe elektrische Permittivität von Partikel und umgebendem Medium, wobei ferner gilt mit / = — I als komplexer Einheit, s als elektrischer Leitfähigkeit und w als Kreisfrequenz des angelegten elektrischen Feldes. G = 27ÜÄ 3 this expression too rewrite. Here R stands for the radius of the cell under consideration as well as i p and i m for the (absolute) complex electrical permittivity of particles and the surrounding medium with / = - I as a complex unit, s as electrical conductivity and w as angular frequency of the applied electric field.
Je nach Vorzeichen von Re{fM) (abhängig vom Arbeitspunkt des elektrischen Feldes und der relativen Abstimmung zwischen frequenzabhängiger (absoluter) reeller elektrischer Permittivität e und elektrischer Leitfähigkeit s zwischen Medium und Material) kann zur Manipulation entweder eine anziehende (positive Dielektrophorese, pDEP) oder abstoßende (negative Dielektrophorese, nDEP) Kraftwirkung auf Teilchen hervorgerufen werden. Depending on the sign of Re {f M ) (depending on the operating point of the electrical field and the relative coordination between frequency-dependent (absolute) real electrical permittivity e and electrical conductivity s between medium and material), either an attractive (positive dielectrophoresis, pDEP) can be used for manipulation. or repulsive (negative dielectrophoresis, nDEP) force effect on particles.
Dies ist vor allem dann interessant, wenn beispielsweise durch äußere This is particularly interesting if, for example, by external
Limitierungen wie Undefinierte Strömungsbedingungen in Mikrofluidikkanälen oder Platzmangel im DEP-System keine kontinuierliche Separation Limitations such as undefined flow conditions in microfluidic channels or lack of space in the DEP system no continuous separation
(Gleichgewichtsansätze) in einem strömenden Fluid realisiert, sondern stattdessen nur der Einfang (Ungleichgewichtsansätze) von Zielpartikeln in diesem entweder per Metallektroden (mDEP) oder isolierenden Pfosten (iDEP) verfolgt werden kann. Letzterer Ansatz beruht auf dem Grundprinzip, dass zu isolierende Partikel per pDEP durch Elektroden entgegen den Strömungskräften des fließenden Mediums adressiert und festgehalten, während gleichzeitig ungewünschte Partikel per nDEP abgestoßen werden. (Equilibrium approaches) realized in a flowing fluid, but instead only the capture (imbalance approaches) of target particles in this can be tracked either by metal electrodes (mDEP) or insulating posts (iDEP). The latter approach is based on the basic principle that particles to be isolated are addressed and held by electrodes against the flow forces of the flowing medium using pDEP, while at the same time undesired particles are repelled by nDEP.
Für die Funktionsweise einer DEP-Manipulation, vor allem in der Auslegung desFor the functioning of a DEP manipulation, especially in the interpretation of the
— f .—f .2 - f. - f .2
Konzepts, ist insbesondere der letzte Faktor \ERMS\ in obigem Ausdruck für (FDEP) von Bedeutung, welcher unabhängig von Material, Form und Größe des Zielpartikels auftritt. Er drückt neben der Amplitude und der zeitlichen Verteilung des E-Feldes dessen räumliche Inhomogenität aus. Diese räumliche Concept, the last factor \ E RMS \ in the above expression for (F DEP ) is particularly important, which occurs regardless of the material, shape and size of the target particle. In addition to the amplitude and the temporal distribution of the E field, it expresses its spatial inhomogeneity. This spatial
Inhomogenität kann in einem Mikrofluidikkanal zum Beispiel durch eine geeignete Strukturierung von Mikroelektroden im Kanal und direktem Anlegen eines entsprechenden elektrischen Signals an diese (metal based Inhomogeneity in a microfluidic channel can be achieved, for example, by suitable structuring of microelectrodes in the channel and direct application of an appropriate electrical signal to them (metal based
dielectrophoresis, mDEP) oder (alternativ) durch passend ausgelegte Isolatorstrukturen im Kanal und außerhalb angelegtem E-Feld (insulator based dielectrophoresis, iDEP) erzeugt werden. Bei mDEP wäre eine Verformung des E-Feldes an den annähernd planaren Elektrodenkanten, bei iDEP infolge einer Deformierung um die isolierenden extrudierten Strukturen zu beobachten. dielectrophoresis, mDEP) or (alternatively) by suitably designed Isolator structures in the channel and outside of the created E-field (insulator based dielectrophoresis, iDEP) are generated. With mDEP, a deformation of the E-field at the almost planar electrode edges would be observed, with iDEP as a result of a deformation around the insulating extruded structures.
Soll das DEP-System nicht (nur) zur kontinuierlichen Separation in einem strömenden Fluid, sondern (wie hier) zum Einfang von Zielpartikeln in diesem ausgelegt sein (Annahme: Arbeitspunkt durch E-Feld ist insbesondere dergestalt eingestellt, dass auf sämtliche Zielpartikel eine ausreichend hohe pDEP wirken kann), so setzen sich beide Varianten insbesondere zum Ziel, durch eine passende Dimensionierung von V| ER 5| die räumliche Energielandschaft für Partikel so zu gestalten, dass hervorgerufene energetische Minima If the DEP system should not (only) be designed for continuous separation in a flowing fluid, but (as here) for capturing target particles in it (assumption: operating point by E field is set in such a way that all target particles have a sufficiently high level pDEP can work), both variants set themselves the goal, by appropriate dimensioning of V | E R 5 | to design the spatial energy landscape for particles in such a way that energetic minima
(Energieminimum für Teilchen, da pDEP) lediglich Zielpartikel entgegen jeglicher sonst im System auftretender Energien im Rahmen festgesetzter (Energy minimum for particles, since pDEP) only target particles contrary to any other energies occurring in the system within the framework of fixed
Randbedingungen (Durchsatz, Zerstörung der Zelle, Recovery- und Purity-Raten der Separation, etc.) festhalten, während alle anderen im Medium Capture boundary conditions (throughput, cell destruction, recovery and purity rates of separation, etc.) while everyone else is in the medium
vorkommenden Spezies von dieser Wirkung weitestgehend unbetroffen bleiben (Kraftwirkung durch DEP entweder positiv und sehr klein oder gar negativ). occurring species remain largely unaffected by this effect (force effect through DEP either positive and very small or even negative).
Die Bedeutung des Begriffs„energetische Minima“ wird nachfolgend näher erläutert: Bei pDEP (anziehende Kraft) werden Teilchen in der Regel in Richtung der Maxima der elektrischen Feldstärke bewegt. Diese Bereiche entsprechen in einer Energielandschaft aber Minima, sozusagen„Potentialtöpfen“. Dies kann mit anderen Worten auch so beschrieben werden, das bei pDEP sich die Teilchen in Richtung der höheren Feldstärke bewegen, aber in einen„Potentialtopf“ bzw. in „Potentialtöpfe“ fallen. Unter„energetischen Minima“ sind hier insbesondere die beschriebenen Minima in der Energielandschaft zu verstehen bzw. die beschriebenen Potentialtöpfe. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass es sich bei den energetischen Minima um Minima in der Energielandschaft und/oder um Potentialtöpfe handelt. The meaning of the term "energetic minima" is explained in more detail below: With pDEP (attractive force), particles are usually moved in the direction of the maxima of the electric field strength. In an energy landscape, however, these areas correspond to minima, so to speak “potential pots”. In other words, this can also be described in such a way that with pDEP the particles move in the direction of the higher field strength, but fall into a "potential well" or "potential wells". “Energetic minima” are to be understood here in particular as the minima described in the energy landscape or the potential pots described. In other words, this means in particular that the energetic minima are minima in the energy landscape and / or potential pots.
Das (zuvor beschriebene) Prinzip des Teilcheneinfangs (Trapping) mittels pDEP ist ein attraktiver Manipulationsansatz, der im Rahmen der hier vorgestellten Lösung bevorzugt verfolgt wird. The (previously described) principle of particle trapping by means of pDEP is an attractive manipulation approach that is preferably pursued in the context of the solution presented here.
Bei konventionellen Realisierungen von mDEP- bzw. iDEP-Trapping-Separatoren konnte Folgendes beobachtet werden: Aufgrund der im Allgemeinen sehr geringen Reichweite der dielektrophoretischen Kraft sollten beim Teilcheneinfang jedoch in aller Regel maximale Abstände zwischen den Elektroden und den Teilchen eingehalten werden (bis zu 100 mhh), was im Umkehrschluss aber, zumindest in vertikale Richtung, begrenzte The following could be observed with conventional implementations of mDEP or iDEP trapping separators: Due to the generally very short range of the dielectrophoretic force, however, maximum distances between the electrodes and the particles should generally be observed when trapping the particles (up to 100 mhh), which, however, limited, at least in the vertical direction, in reverse
Kanaldimensionen und damit vergleichsweise kleine Durchsätze bedingen kann. Diese können durch Steigerung der Fließgeschwindigkeit nur in beschränktem Maße erhöht werden, da die resultierenden Strömungskräfte auf keinen Fall die dielektrophoretischen Kräfte (im pN-Bereich) dominieren oder die Zellen beschädigen sollten (entspricht in konventionellen DEP-Systemen als Äquivalent maximalen Fließgeschwindigkeiten bis etwa 100 pm/s). Ein sofortiges Channel dimensions and thus comparatively small throughputs. These can only be increased to a limited extent by increasing the flow rate, since the resulting flow forces should in no way dominate the dielectrophoretic forces (in the pN range) or damage the cells (corresponds in conventional DEP systems as the equivalent of maximum flow rates up to about 100 pm / s). An instant one
Wegspülen der eingefangenen Teilchen wäre die Folge und ein drastischer Abfall in der Separationseffizienz wäre zu erwarten. This would wash away the captured particles and a drastic drop in separation efficiency would be expected.
Alternativ könnte zur Steigerung des Querschnitts und damit des Durchsatzes bei konventionellen Realisierungen auch eine starke Verbreiterung des Kanals in horizontale Richtung in Erwägung gezogen werden, jedoch ist auch hier durch die üblicherweise limitierte Größe des DEP-Systems die Ausdehnung eines solchen Kanals stark beschränkt. Alternatively, in order to increase the cross-section and thus the throughput in conventional implementations, a widening of the channel in the horizontal direction could also be considered, but here too the expansion of such a channel is severely limited by the usually limited size of the DEP system.
Vor diesem Hintergrund soll nachstehend ein kurzes Rechenbeispiel für eine konventionelle DEP-Trapping-Filterung vorgestellt werden (welches weiter unten mit einem Rechenbeispiel zu einer Ausführungsform der hier vorgestellten Lösung verglichen wird): Against this background, a brief calculation example for conventional DEP trapping filtering is to be presented below (which is compared below with a calculation example for an embodiment of the solution presented here):
Müsste für Liquid-Biopsy-Anwendungen zum Beispiel eine 10 ml große Blutprobe innerhalb einer Stunde in einem Kanal mit 50 pm Höhe bei einer For liquid biopsy applications, for example, a 10 ml blood sample would have to be taken in a channel with a height of 50 pm within one hour
Fluidgeschwindigkeit von 100 pm/s prozessiert werden, so müsste eine effektive Kanalbreite von mehr als 55 cm in Kauf genommen werden (die durchströmte Querschnittsfläche beträgt ohne Hindernisse dann ungefähr 28 mm2), welche allerdings aus mikrofluidischer Sicht viel zu unhandlich wäre. If the fluid velocity is 100 pm / s, an effective channel width of more than 55 cm would have to be accepted (the cross-sectional area through which flow is then around 28 mm 2 without obstacles), which would be far too unwieldy from a microfluidic point of view.
Hiervon ausgehend ist ein Ziel der Erfindung insbesondere, einen durch die geringe Reichweite der dielektrophoretischen Kraft bedingten, Proceeding from this, an object of the invention is, in particular, to achieve a
erzwungenermaßen sehr flachen und breiten Kanal, welcher konventionell eine sonst zu große Grundfläche für den Filterbetrieb in Form eines necessarily very flat and wide channel, which conventionally has an otherwise too large base area for filter operation in the form of a
dielektrophoretischen Teilcheneinfangs bei genügend hohem Durchsatz in Anspruch nehmen würde, auf ein möglichst handhabbares Volumen dielectrophoretic particle capture at a sufficiently high throughput in Would take up a volume that is as manageable as possible
umzuverteilen. Hierbei kann beispielsweise die Ausdehnung eines quasi planaren DEP-Aufbaus derart um eine dritte Raumdimension erweitert werden, so dass eine Komprimierung auf eine möglichst große durchströmte redistribute. In this case, for example, the expansion of a quasi-planar DEP structure can be expanded by a third spatial dimension, so that compression flows through as large as possible
Querschnittsfläche zur Verfügung gestellt werden kann. Die Anordnung ist insbesondere in der Lage, den Zielzellen einen möglichst kleinen Cross-sectional area can be made available. The arrangement is in particular able to keep the target cells as small as possible
Wechselwirkungsabstand (hohe Gradienten des E-Felds bzw. hohe DEP-Kräfte) aber einen hinreichend langen Wechselwirkungsweg mit den D EP- Elektroden bei sonst vorteilhaft kleinen Fließgeschwindigkeiten aber vorteilhaft genügend hohem Durchsatz zu gewähren. Interaction distance (high gradients of the E-field or high DEP forces) but to allow a sufficiently long interaction path with the D EP electrodes at otherwise advantageously low flow rates but advantageously sufficiently high throughput.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Lage 4 für eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer Schnittdarstellung. Die Lage 4 weist eine Lagenoberseite 6, eine Fig. 1 shows schematically a layer 4 for a device proposed here in a sectional view. The layer 4 has a layer top 6, one
Lagenunterseite 7 und eine Hindernisstruktur 8 auf. Die Hindernisstruktur 8 ist von einem die Teilchen 2, 3 (hier nicht dargestellt) umfassenden Fluid Layer underside 7 and an obstacle structure 8. The obstacle structure 8 is made of a fluid comprising the particles 2, 3 (not shown here)
durchströmbar. Zudem ist die Hindernisstruktur 8 auf der Lagenoberseite 6 angeordnet. flow through. In addition, the obstacle structure 8 is arranged on the top side 6 of the layer.
Gemäß der Ausführungsvariante nach Fig. 1 ist die Lage 4 beispielhaft in der Art einer DEP-Folie gebildet. Hierbei ist die Lage 4 mit einer Sandwich-Anordnung aus zwei Isolator-Schichten 13 und einer darin ganzflächig eingebetteten 1, the layer 4 is formed, for example, in the manner of a DEP film. Here, the layer 4 has a sandwich arrangement made up of two insulator layers 13 and one which is embedded over the entire surface thereof
Metallelektrode 12 gebildet. Die Isolator-Schichten 13 stellen ein Beispiel dafür dar, wie die Lage 4 eine elektrische Isolierung 11 aufweisen kann. Die Metal electrode 12 formed. The insulator layers 13 represent an example of how the layer 4 can have electrical insulation 11. The
Gegenelektroden bilden extrudierte Metall pfosten, welche auf einer der beiden Isolatorschichten 13 aufgebracht und am Boden durch flache Leiterbahnen 14 (hier nicht dargestellt, vgl. Fig. 3) miteinander verbunden sind (es findet zwischen den Pfosten beispielsweise ein Wechsel der Polaritäten im Schachbrettmuster statt). Die extrudierten Metallpfosten stellen ein Beispiel dafür dar, wie die Hindernisstruktur 8 als Elektrodenstruktur ausgeführt sein kann. Counter electrodes form extruded metal posts, which are applied to one of the two insulator layers 13 and are connected to one another on the bottom by flat conductor tracks 14 (not shown here, see FIG. 3) (for example, there is a change of polarities in the checkerboard pattern between the posts) , The extruded metal posts represent an example of how the obstacle structure 8 can be designed as an electrode structure.
Darüber hinaus weist die Lage 4 gemäß der Darstellung nach Fig. 1 beispielhaft eine ganzflächige elektrische Passivierung 10 des Bandes auf. Diese elektrische Passivierung 10 kann beispielsweise mit einem chemisch inerten, jedoch elektrisch möglichst transparenten Material gebildet sein. Weiterhin weist die Lage 4 in Fig. 1 beispielhaft eine dünne Klebeschicht 15 auf der Rückseite des Bandes bzw. auf der Lagenunterseite 7 auf. Diese Klebeschicht 15 könnte bei einer Stapelung für eine endgültige Festigkeit sowie im späteren Betrieb für eine Dichtigkeit der Mikrokanäle sorgen. In addition, the layer 4, as shown in FIG. 1, has, for example, a full-area electrical passivation 10 of the strip. This electrical passivation 10 can be formed, for example, with a chemically inert, but electrically as transparent as possible material. Furthermore, the layer 4 in FIG. 1 has, for example, a thin adhesive layer 15 on the back of the tape or on the bottom 7 of the layer. This adhesive layer 15 could stacking for ultimate strength and later in operation for tightness of the microchannels.
Fig. 2 zeigt schematisch eine hier vorgeschlagene Vorrichtung 1 in einer Schnittdarstellung. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zur Fig. 1 vollumfänglich Bezug genommen werden kann. FIG. 2 schematically shows a device 1 proposed here in a sectional illustration. The reference symbols are used uniformly, so that reference can be made in full to the above explanations relating to FIG. 1.
Die Vorrichtung 1 ist zum dielektrophoretischen Einfang von Teilchen 2, 3 (hier nicht dargestellt) eingerichtet. Die Vorrichtung 1 umfasst eine oder mehrere Lagen 4 und eine elektrische Kontaktierung 5 (hier nicht dargestellt). Die Lagen 4 weisen jeweils eine Lagenoberseite 6, eine Lagenunterseite 7 und eine The device 1 is set up for the dielectrophoretic capture of particles 2, 3 (not shown here). The device 1 comprises one or more layers 4 and an electrical contact 5 (not shown here). The layers 4 each have a layer top 6, a layer bottom 7 and one
Hindernisstruktur 8 auf. Die Hindernisstruktur 8 ist von einem die Teilchen 2, 3 (hier nicht dargestellt) umfassenden Fluid durchströmbar. Die Hindernisstruktur 8 ist auf der Lagenoberseite 6 angeordnet. Zudem beabstandet die Obstacle structure 8. A fluid comprising the particles 2, 3 (not shown here) can flow through the obstacle structure 8. The obstacle structure 8 is arranged on the top side 6 of the layer. Also spaced the
Hindernisstruktur 8 die Lagenoberseite 6 von der Lagenunterseite 7 derselben Lage 4 oder einer weiteren der Lagen 4. Obstacle structure 8 the top layer 6 of the bottom layer 7 of the same layer 4 or a further one of the layers 4.
Die Anordnung gemäß Fig. 2 kann beispielsweise durch ein Stapeln mehrerer Lagen 4 gemäß Fig. 1 oder alternativ durch ein Wickeln einer Lage 4 gemäß Fig. 1 gebildet werden. Die Anordnung kann in diesem Zusammenhang einer Koplanarleitung ähneln. Die effektive Querschnittsfläche eines gedachten Mikrofluidikkanals kann über die Abstände und Höhen der einzelnen Pfosten definiert werden. Zusammengerollt ist die Hindernisstruktur 8 bzw. die Schicht mit den Metallpfosten beidseitig isoliert von zwei Lagen 4 einer planaren The arrangement according to FIG. 2 can be formed, for example, by stacking several layers 4 according to FIG. 1 or alternatively by winding a layer 4 according to FIG. 1. In this context, the arrangement can resemble a coplanar line. The effective cross-sectional area of an imaginary microfluidic channel can be defined via the distances and heights of the individual posts. The obstacle structure 8 or the layer with the metal posts is rolled up and is insulated on both sides by two layers 4 of a planar one
Elektrode 12 umschlossen und damit gegenüber benachbarten Enclosed electrode 12 and thus opposite neighboring
Hindernisstrukturen 8 bzw. (Hindernisstruktur-)Schichten vollständig abgeschirmt - eine Wicklung bzw. Stapelung wird somit in besonders vorteilhafter Weise ermöglicht. Dies äußert sich insbesondere in einem symmetrischen und einheitlichen elektrischen Feld 16, welches in jedem der„Käfige“ (Teil- Mikrofluidikkanäle 17) aufzufinden ist. Obstacle structures 8 or (obstacle structure) layers are completely shielded - winding or stacking is thus made possible in a particularly advantageous manner. This manifests itself in particular in a symmetrical and uniform electrical field 16, which can be found in each of the “cages” (partial microfluidic channels 17).
Wäre ein Übersprechen zweier Lagen 4 des DEP-Bandes im Betrieb allerdings vernachlässigbar, so könnte für eine vereinfachte Herstellung und Bedienung die Abschirmung auch weggelassen werden. Es könnte dabei beispielhaft lediglich eine Isolatorschicht 13 verbleiben, auf welcher die Metallpfosten If, however, cross-talk between two layers 4 of the DEP band were negligible in operation, the shielding could also be omitted for simplified manufacture and operation. For example, only one insulator layer 13 could remain, on which the metal posts
(Hindernisstruktur 8) mitsamt Leiterbahnen 14 (hier nicht dargestellt, vgl. Fig. 3) und Kontaktierung 5 (hier nicht dargestellt, vgl. Fig. 3) aufgebracht werden könnten. (Obstacle structure 8) together with conductor tracks 14 (not shown here, see FIG. 3) and contacting 5 (not shown here, see FIG. 3) could be applied.
In allen Fällen könnten einströmende Teilchen (Zielzellen) die aufgestapelten Hindernisstrukturen 8 passieren und dabei in vorteilhafter Weise in möglichst starke Wechselwirkung mit dem inhomogenen E-Feld 16 treten. Die Summation vieler gedachter kleiner Teil-Mikrofluidikkanäle 17 über die Breite eines gesamten Bandes ergibt im gestapelten Zustand eine Parallelschaltung zu einem Kanal mit akzeptabler effektiver Querschnittsfläche. In all cases, inflowing particles (target cells) could pass through the stacked obstacle structures 8 and thereby advantageously interact as strongly as possible with the inhomogeneous E field 16. The summation of many imaginary small partial microfluidic channels 17 over the width of an entire band results in a stacked state in parallel connection to a channel with an acceptable effective cross-sectional area.
In Fig. 2 ist weiterhin zu erkennen, dass zwischen der Lagenoberseite 6 einer dieser zugewandten Lagenunterseite 7 ein Fluidkanal 9 gebildet ist, in dem die Hindernisstruktur 8 angeordnet ist. Die Summe dieser Fluidkanäle 9 bzw. der Teil-Mikrofluidikkanäle 17 ergibt eine durchströmbare (Gesamt- ) Querschnittsfläche der Vorrichtung, die vorangehend auch als effektive In FIG. 2 it can also be seen that a fluid channel 9, in which the obstacle structure 8 is arranged, is formed between the top side 6 of the bottom 7 facing the layer. The sum of these fluid channels 9 or the partial microfluidic channels 17 results in a flowable (total) cross-sectional area of the device, which previously also was effective
Querschnittsfläche bezeichnet wurde. Cross-sectional area was designated.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Lage 4 gemäß Fig. 1 bzw. aus Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren 1 und 2 vollumfänglich Bezug genommen werden kann. FIG. 3 schematically shows a layer 4 according to FIG. 1 or from FIG. 2 in a perspective view. The reference numerals are used uniformly, so that reference can be made in full to the above statements relating to the preceding FIGS. 1 and 2.
Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Lage 4 für eine hier vorgeschlagene Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann. FIG. 4 schematically shows a further layer 4 for a device proposed here in a perspective view. The reference numerals are used uniformly, so that reference can be made in full to the above statements relating to the previous figures.
Die Ausführungsvariante nach Fig. 4 unterscheidet sich insbesondere dadurch von der nach den Figuren 1 bis 3, dass hier die Hindernisstrukur 8 keine 4 differs in particular from that according to FIGS. 1 to 3 in that the obstacle structure 8 does not exist
Elektrodenstruktur, sondern eine Isolatorstruktur ist. Hierbei werden anstelle der Metallpfosten isolierende Abstandhalter (Pfosten) als Hindernisstruktur 8 mit (einseitig oder beidseitig) aufgebrachten, planaren Metallelektroden 12 verwendet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn (wegen möglichem Electrode structure, but an insulator structure. Instead of the metal posts, insulating spacers (posts) are used as the obstacle structure 8 with planar metal electrodes 12 applied (on one or both sides). It is particularly advantageous here if (because of possible
Übersprechen von Feldern benachbarter Lagen 4) nun zusätzlich auf eine genaue Justierung beim Stapeln bzw. Wickeln geachtet wird. Fig. 5 zeigt schematisch eine Detailansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig.Crosstalk from fields of neighboring layers 4) is now additionally paid for an exact adjustment when stacking or winding. FIG. 5 schematically shows a detailed view of the exemplary embodiment according to FIG.
4. Der zugehörige Detailausschnitt ist in Fig. 4 mit IV markiert. Die 4. The associated detail section is marked in Fig. 4 with IV. The
Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann. Reference symbols are used uniformly, so that reference can be made in full to the above explanations regarding the previous figures.
Fig. 6 zeigt schematisch einen Ablauf eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Verfahren dient zur Herstellung einer hier vorgeschlagenen Vorrichtung. Die dargestellte Reihenfolge der Verfahrensschritte mit den Blöcken 110 und 120 ergibt sich bei einem regulären Betriebsablauf. In Block 110 erfolgt ein 6 schematically shows a sequence of a method proposed here. The method is used to manufacture a device proposed here. The sequence of the method steps shown with the blocks 110 and 120 results in a regular operating sequence. A occurs in block 110
Bereitstellen einer oder mehrere der Lagen. In Block 120 erfolgt ein Wickeln zumindest einer der Lagen oder ein Stapeln mehrere der Lagen. Deploy one or more of the layers. In block 120, at least one of the layers is wrapped or several of the layers are stacked.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Veranschaulichung eines Schritts des hier vorgeschlagenen Verfahrens. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann. 7 schematically shows an illustration of a step of the method proposed here. The reference symbols are used uniformly, so that reference can be made in full to the above explanations regarding the previous figures.
Fig. 7 veranschaulicht in diesem Zusammenhang ein Bereitstellen einer Lage 4. Die Lage 4 ist beispielhaft mit einem Befestigungsmittel 18 an einer Trägerrolle 19 gehalten. Das Befestigungsmittel 18 ist hierzu beispielhaft zugleich in der Art eines Abstandhalters gebildet. In this context, FIG. 7 illustrates the provision of a layer 4. The layer 4 is held on a carrier roller 19 by way of example with a fastening means 18. For this purpose, the fastening means 18 is simultaneously formed, for example, in the manner of a spacer.
Fig. 8 zeigt schematisch eine Veranschaulichung eines weiteren Schritts des hier vorgeschlagenen Verfahrens. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann. 8 schematically shows an illustration of a further step of the method proposed here. The reference numerals are used uniformly, so that reference can be made in full to the above statements relating to the previous figures.
Fig. 8 veranschaulicht in diesem Zusammenhang ein Wickeln der gemäß Fig. 7 bereitgestellte Lage 4. Hierbei wird beispielhaft eine Lage 4 (geeignet strukturierte Folien-Anordnung) auf eine Trägerrolle 19 aufgewickelt und am Ende elektrisch kontaktiert. Die effektiv durchflossene Querschnittsfläche eines derartigen„DEP-Wickelzylinders“ kann aus den Deckflächen des In this context, FIG. 8 illustrates a winding of the layer 4 provided according to FIG. 7. Here, for example, a layer 4 (suitably structured film arrangement) is wound onto a carrier roll 19 and electrically contacted at the end. The effective cross-sectional area of such a "DEP winding cylinder" can be determined from the top surfaces of the
zusammengerollten Bandes sowie des darin enthaltenen Trägers berechnet werden und variiert je nach Layout. Der Durchmesser des Trägers 19 kann zugunsten eines maximalen Durchsatzes minimiert werden. Ein solcher Zylinder wäre ohne größere Schwierigkeiten in einen ebenfalls zylinderförmigen Kanal (vgl. Fig. 9) integrierbar. rolled-up tape and the carrier contained therein are calculated and varies depending on the layout. The diameter of the carrier 19 can be minimized in favor of a maximum throughput. Such a cylinder would be integrable into a likewise cylindrical channel (see FIG. 9) without major difficulties.
Fig. 9 zeigt schematisch eine weitere hier vorgeschlagene Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann. 9 schematically shows a further device 1 proposed here in a perspective view. The reference symbols are used uniformly, so that reference can be made in full to the above explanations regarding the previous figures.
Die Vorrichtung 1 könnte beispielsweise anhand der in Fig. 7 und Fig. 8 veranschaulichten Verfahrensschritte hergestellt worden sein. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass die Vorrichtung 1 gemäß der Dartsteilung nach Fig. 9 in der Art eines„Wickelzylinders“ gebildet ist. The device 1 could have been manufactured, for example, using the method steps illustrated in FIGS. 7 and 8. In other words, this means in particular that the device 1 is formed in the manner of a “winding cylinder” according to the division of darts according to FIG. 9.
Nachfolgend sollen einige Vorteile dieser Ausführungsform anhand eines Rechenbeispiels für einen Wickelzylinder erörtert werden: Some advantages of this embodiment are to be discussed below using a calculation example for a winding cylinder:
Eine Lage 4 (DEP-Band), beispielsweise nach Fig. 1, mit 100 pm Dicke (50 pm Substratdicke und 50 pm Pfostenhöhe bei einem Verhältnis Pfostenbreite zu Pfostenabstand von 1:1) und etwa 1 m Länge könnte über 35 Windungen auf eine Rolle 19 mit 6 mm Durchmesser zu einem Zylinder mit insgesamt weniger als 13 mm Durchmesser zusammengerollt werden. Die Länge eines solchen Wickelzylinders könnte dabei individuell gewählt werden (z.B. 1 cm). Eine 10 ml große Blutprobe ließe sich bei einer maximalen Fließgeschwindigkeit von 100 pm/s dann ebenfalls innerhalb von ungefähr einer Stunde verarbeiten, mit dem großen Unterschied (zu dem oben ausgeführten Rechenbeispiel für eine konventionelle DEP-Trapping-Filterung), dass ein derartiger Filter dann relativ einfach in Lab-on-Chip-Systeme eingebaut werden könnte. A layer 4 (DEP tape), for example according to FIG. 1, with a thickness of 100 pm (50 pm substrate thickness and 50 pm post height with a ratio of post width to post spacing of 1: 1) and about 1 m length could have over 35 turns on a roll 19 with a diameter of 6 mm are rolled into a cylinder with a total diameter of less than 13 mm. The length of such a winding cylinder could be chosen individually (e.g. 1 cm). A 10 ml blood sample could then also be processed at a maximum flow rate of 100 pm / s within about an hour, with the big difference (compared to the calculation example given above for conventional DEP trapping filtering) that such a filter would then could be installed relatively easily in lab-on-chip systems.
Die Herstellung eines solchen Filters könnte mikrofabrikationstechnisch erfolgen: Die Isolatorschichten 13 könnten mit Isolatorfolien hergestellt sein. Bei den Isolatorfolien könnte es sich um dünne, aufgeschleuderte Polyimid- Folien mit einer Dicke von beispielsweise bis zu 25 pm handeln. Eine Trägerrolle 19 aus z. B. Kunststoff könnte einen Biegeradius von bis zu einem Millimeter oder weniger besitzen. Folien und Rolle könnte man mit einem Klebeband geeigneter Höhe miteinander verbinden, welches gleichzeitig auch als Abstandhalter und Schutz der Pfosten (Hindernisstruktur 8) bei einer ersten Umwicklung dienen könnte. Als Elektrodenmaterial könnte sich ein Metall, wie zum Beispiel Kupfer oder Gold eignen, welches (zuvor) beispielsweise per Fotolithografie, Such a filter could be manufactured using microfabrication technology: the insulator layers 13 could be made with insulator foils. The insulator films could be thin, spin-on polyimide films with a thickness of, for example, up to 25 μm. A carrier roll 19 from z. B. Plastic could have a bend radius of up to one millimeter or less. Sheets and rolls could be connected to each other with an adhesive tape of a suitable height, which could also serve as a spacer and protection of the posts (obstacle structure 8) during a first winding. A metal, such as copper, could be used as the electrode material or gold, which (previously) for example by photolithography,
Sputterverfahren und/oder Galvanotechnik insbesondere in unterschiedlichen Höhen für Leiterbahnen 14 und Metallpfosten (einer beispielhaften Sputtering method and / or electroplating, in particular at different heights for conductor tracks 14 and metal posts (an exemplary one
Hindernisstruktur 8) strukturiert und aufgebracht wurde. Leiterbahnen 14 könnten dabei Dicken zwischen einigen Nanometern bis hin zu wenigen Mikrometern und Pfosten einer beispielhaften Hindernisstruktur 8) Höhen von eventuell bis zu 100 pm besitzen. Für die elektrische Kontaktierung 5 der Lage 4 wären Lötkontakte denkbar. Wollte man die Metallelektroden elektrisch mit chemisch inertem Material passivieren (als beispielhafte Passivierung 10), könnte hierzu zum Beispiel Aluminiumoxid aufgedampft werden. Obstacle structure 8) was structured and applied. Conductor tracks 14 could have thicknesses between a few nanometers to a few micrometers and posts of an exemplary obstacle structure 8) heights of possibly up to 100 pm. Solder contacts would be conceivable for the electrical contact 5 of the layer 4. If one wanted to passivate the metal electrodes electrically with chemically inert material (as exemplary passivation 10), aluminum oxide could be evaporated for this purpose.
Auch durch eine Stapelung mehrerer Lagen 4 zu einem„DEP-Stack“ mit insbesondere definiertem Fangquerschnitt wäre ein ähnlicher Effekt erzielbar. A similar effect could also be achieved by stacking several layers 4 to form a “DEP stack” with a defined cross-section.
Fig. 10 zeigt schematisch eine weitere hier vorgeschlagene Vorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht. Die Bezugszeichen werden einheitlich verwendet, sodass auf die vorstehenden Ausführungen zu den vorhergehenden Figuren vollumfänglich Bezug genommen werden kann. 10 schematically shows a further device 1 proposed here in a perspective view. The reference symbols are used uniformly, so that reference can be made in full to the above explanations regarding the previous figures.
Fig. 10 veranschaulicht beispielhaft die zuvor erwähnte Ausführung als ein„DEP- Stack“. Dies Betrifft mit anderen Worten insbesondere eine Vorrichtung 1, bei der mehrere der Lagen 4 gestapelt sind. FIG. 10 exemplifies the previously mentioned embodiment as a “DEP stack”. In other words, this relates in particular to a device 1 in which a plurality of the layers 4 are stacked.
Lagen bzw.„DEP-Bänder“, wie zuvor vorgestellt, wären prinzipiell in beliebigen Breiten und Längen und infolgedessen individuell zu Zylindern und Stacks mit beliebigen Durchmessern, Längen, Breiten und Höhen herstellbar. Layers or “DEP tapes”, as previously presented, could in principle be produced in any width and length and, consequently, individually to form cylinders and stacks with any diameter, length, width and height.
Die hier vorgeschlagene Lösung weist insbesondere einen oder mehrere der nachfolgenden Vorteile auf: The solution proposed here has in particular one or more of the following advantages:
• Hoher Parallelisierungsgrad von einzelnen Mikrofluidikkanälen mit präzise einstellbaren Dimensionen und Feldstärken, welcher eine effiziente Ausnutzung des dielektrophoretischen Fangvolumens ermöglicht:  • High degree of parallelization of individual microfluidic channels with precisely adjustable dimensions and field strengths, which enables efficient use of the dielectrophoretic capture volume:
Erhöhung der effektiv durchströmten Querschnittsfläche bzw.  Increase in the cross-sectional area effectively flowed through or
Verringerung der relativen Flussgeschwindigkeit im Fluidikkanal in kompakter Form realisierbar, wobei Teilchen einen maximalen Abstand zu den Elektroden bewahren • Vielseitige Layoutmöglichkeiten, da eine sehr große Auswahl an Designparametern verfügbar (vor allem in Hinsicht auf Länge und Breite der eingesetzten D EP- Bänder, welche leicht einstellbar wäre)The relative flow velocity in the fluidic channel can be reduced in a compact form, with particles keeping a maximum distance from the electrodes • Versatile layout options, as a very large selection of design parameters is available (especially with regard to the length and width of the D EP tapes used, which would be easily adjustable)
• Verfahren potentiell sehr kostengünstig, da Massenproduktion denkbar• Processes are potentially very cost-effective because mass production is conceivable
• Prinzip relativ einfach und gut in MEMS-bzw. Mikrofluidiktechnologien integrierbar • Principle relatively simple and good in MEMS or. Microfluidic technologies can be integrated
• Optional Betrieb mit passivierten Metallelektroden (evtl, beidseitig und extrudiert) einfach realisierbar: Erzeugung hoher Feldstärkegradienten auch bei hohen Frequenzen mit vergleichsweise geringen  • Optional operation with passivated metal electrodes (possibly, double-sided and extruded) can be easily implemented: Generation of high field strength gradients even at high frequencies with comparatively low ones
Betriebsspannungen ohne beispielsweise Blasenbildung durch chemische Reaktionen, etc. möglich  Operating voltages possible without, for example, blistering due to chemical reactions, etc.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung (1) zum dielektrophoretischen Einfang von Teilchen (2, 3), zumindest umfassend eine oder mehrere Lagen (4) und eine elektrische Kontaktierung (5), wobei die Lagen (4) jeweils eine Lagenoberseite (6), eine Lagenunterseite (7) und eine Hindernisstruktur (8) aufweisen, wobei die Hindernisstruktur (8) von einem die Teilchen (2, 3) umfassenden Fluid durchströmbar ist, wobei die Hindernisstruktur (8) auf der Lagenoberseite (6) angeordnet ist und wobei die Hindernisstruktur (8) die Lagenoberseite (6) von der Lagenunterseite (7) derselben Lage (4) oder einer weiteren der Lagen (4) beabstandet. 1. Device (1) for the dielectrophoretic capture of particles (2, 3), at least comprising one or more layers (4) and an electrical contact (5), the layers (4) each having a layer top (6), a layer underside ( 7) and have an obstacle structure (8), wherein the obstacle structure (8) can be flowed through by a fluid comprising the particles (2, 3), the obstacle structure (8) being arranged on the top side of the layer (6) and the obstacle structure (8 ) the top layer (6) from the bottom layer (7) of the same layer (4) or a further one of the layers (4) spaced.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest eine der Lagen (4) 2. Device according to claim 1, wherein at least one of the layers (4)
gewickelt ist.  is wrapped.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Lage (4) so gewickelt ist, dass zwischen der Lagenoberseite (6) und der Lagenunterseite (7) derselben Lage (4) ein Fluidkanal (9) gebildet ist, in dem die Hindernisstruktur (8) angeordnet ist. 3. Device according to claim 2, wherein the layer (4) is wound such that a fluid channel (9) is formed between the top side (6) and the bottom side (7) of the same layer (4), in which the obstacle structure (8) is arranged.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere der Lagen (4) gestapelt sind. 4. The device according to claim 1, wherein a plurality of the layers (4) are stacked.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei mehrere der Lagen (4) so gestapelt sind, dass zwischen der Lagenoberseite (6) einer der Lagen (4) und der Lagenunterseite (7) einer dazu benachbarten Lage (4) ein Fluidkanal (9) gebildet ist, in dem eine der Hindernisstrukturen (8) angeordnet ist. 5. The device according to claim 4, wherein a plurality of the layers (4) are stacked in such a way that a fluid channel (9) is formed between the top side (6) of one of the layers (4) and the bottom side (7) of an adjacent layer (4) in which one of the obstacle structures (8) is arranged.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die 6. Device according to one of the preceding claims, wherein the
Hindernisstruktur (8) eine Isolatorstruktur ist.  Obstacle structure (8) is an insulator structure.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Hindernisstruktur (8) eine Elektrodenstruktur ist. 7. Device according to one of claims 1 to 4, wherein the obstacle structure (8) is an electrode structure.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin 8. Device according to one of the preceding claims, further
umfassend zumindest eine elektrische Passivierung (10) oder elektrische Isolierung (11). comprising at least one electrical passivation (10) or electrical insulation (11).
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend mindestens eine Elektrode (12), die sich zumindest teilweise entlang einer der Lagen (4) erstreckt. 9. Device according to one of the preceding claims, further comprising at least one electrode (12) which extends at least partially along one of the layers (4).
10. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der 10. A method for producing a device according to one of the
vorhergehenden Ansprüche, zumindest umfassend ein Bereitstellen einer oder mehrere der Lagen (4) und ein Wickeln zumindest einer der Lagen (4) oder ein Stapeln mehrere der Lagen (4).  preceding claims, at least comprising providing one or more of the layers (4) and winding at least one of the layers (4) or stacking several of the layers (4).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024013994A (en) * 2022-07-21 2024-02-01 株式会社Screenホールディングス flow path chip

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4127405C2 (en) * 1991-08-19 1996-02-29 Fraunhofer Ges Forschung Process for the separation of mixtures of microscopic dielectric particles suspended in a liquid or a gel and device for carrying out the process
GB9619093D0 (en) * 1996-09-12 1996-10-23 Scient Generics Ltd Methods of analysis/separation
DE19815882A1 (en) * 1998-04-08 1999-10-14 Fuhr Guenther Method and device for manipulating microparticles in fluid flows
FR2824143B1 (en) * 2001-04-27 2003-06-27 Commissariat Energie Atomique USES OF A MINIATURE DEVICE FOR SEPARATING AND ISOLATING BIOLOGICAL OBJECTS AND METHODS USED
US7014747B2 (en) * 2001-06-20 2006-03-21 Sandia Corporation Dielectrophoretic systems without embedded electrodes
US6689267B2 (en) * 2002-03-11 2004-02-10 Center For Blood Research Multi-plate electrophoresis system having non-mechanical buffer circulation
US7425253B2 (en) * 2004-01-29 2008-09-16 Massachusetts Institute Of Technology Microscale sorting cytometer
US7686934B2 (en) * 2005-12-13 2010-03-30 Gamida For Life B.V. Three dimensional dielectrophoretic separator and methods of use
KR100745754B1 (en) * 2005-12-29 2007-08-02 삼성전자주식회사 A device for manipulating a particle using dielectrophoresis comprising a metal post electrode structure and a method of manipulating a particle with high flow rate using the same
CN100457239C (en) * 2005-12-30 2009-02-04 财团法人工业技术研究院 Multiple-sample microfluid dielectric electrophoretic separation apparatus
CN100535649C (en) * 2006-03-30 2009-09-02 中国科学院电子学研究所 Microelectrode biosensing chip of 3D nanogap mesh array
TW200811438A (en) * 2006-08-29 2008-03-01 Horn-Jiunn Sheen Real-time hardened red blood cell detecting chip by using dielectrophoresis force
EP2039433A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dielectrophoretic device for manipulation of particles
TWI352266B (en) * 2007-10-19 2011-11-11 Raydium Semiconductor Corp Particles-lifting device and optical tweezers usin
US9228261B2 (en) * 2011-08-02 2016-01-05 Tokyo Electron Limited System and method for tissue construction using an electric field applicator
WO2013148865A1 (en) * 2012-03-27 2013-10-03 The Regents Of The University Of California Continuous whole-chip 3-dimensional dep cell sorter and related fabrication method
US9387488B2 (en) * 2012-11-13 2016-07-12 Academia Sinica Molecular entrapment and enrichment
JP5991236B2 (en) * 2013-03-13 2016-09-14 ソニー株式会社 Sorting device
JP5628971B1 (en) * 2013-06-13 2014-11-19 日本写真印刷株式会社 Microfluidic device and dielectrophoresis apparatus
CN104174492B (en) * 2014-08-22 2017-03-29 成都代代吉前瞻科技股份有限公司 A kind of high efficiency electrostatic dielectrophoresises cleaner unit
CN104165079B (en) * 2014-08-22 2017-11-21 阮海生 A kind of automobile tail gas purification system
US20170106083A1 (en) * 2015-10-15 2017-04-20 Q21 Personal Vaccine and Method of Making

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Publication number Publication date
US20210260602A1 (en) 2021-08-26
CN112334234A (en) 2021-02-05
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DE102018211001A1 (en) 2020-01-09

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