NL1023404C2 - Inrichting voor het regelen van het massadebiet van een vloeistofstroom in een vloeistofkanaal. - Google Patents

Description

Inrichting voor het regelen van het massadebiet van een vloeistofstroom in een vloeistofkanaal.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het regelen van het 15 massadebiet van een vloeistofstroom in een vloeistofkanaal.

Bekende inrichtingen van de bovenstaande soort hebben in het algemeen als nadeel dat ze niet, of minder, geschikt zijn om zeer kleine vloeistofstromen, bijv. stromen in het gebied van de orde van nanoliters/minuut, te regelen. Meestal wordt de vloeistofstroom onderhouden door een hoogteverschil aan te 10 brengen, of doordat de vloeistof zich bevindt in een vat en een compressor een gasdruk boven de vloeistof opbouwt, waardoor de vloeistof met een bepaalde snelheid uit een opening in de wand van het vat wordt geperst. Een alternatief is bijv. het gebruik van een (mechanische) pomp met een slagmechanisme.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag een inrichting van het in de 15 aanhef genoemde type te verschaffen die bij uitstek geschikt is om in het gebied van nanoliters per minuut en/of lager, bijv. picoliters per minuut te werken.

Volgens een aspect van de uitvinding wordt daartoe een inrichting voor het regelen van het massadebiet van een vloeistofstroom in een vloeistofkanaal verschaft die gekenmerkt wordt, doordat het vloeistofkanaal een eerste en een 20 tweede subkanaal bevat, waarbij het eerste subkanaal een elektro-osmotisch kanaal is dat voorzien is van eerste elektrische spanningsmiddelen voor het aanbrengen van een eerste elektrisch spanningsverschil in de langsrichting van het eerste subkanaal, waarbij het tweede subkanaal is voorzien van middelen om een massadebietmeter te vormen, welke middelen uitgangsmiddelen omvatten 25 voor het produceren van een uitgangssignaal dat representatief is voor een gemeten massadebiet, en waarbij er terugkoppelmiddelen aanwezig zijn om het uitgangssignaal terug te koppelen naar de eerste elektrische spanningsmiddelen. De subkanalen kunnen twee verschillende kanalen zijn, waarbij deze kanalen met elkaar op een vloeistof uitwisselendé wijze verbonden zijn, of één en 30 hetzelfde kanaal.

De uitvinding berust op het gebruik van een z.g. "elektro-osmotisch kanaal" als pomp. Door onder invloed van het teruggekoppelde uitgangssignaal van de massadebietmeter de spanning in de lengterichting van het osmotisch kanaal te variëren, kunnen zeer geringe waarden van het massadebiet van de vloeistof-35 stroom in hét vloeistofkanaal ingesteld worden H Zeer geschikt om met een elektro-osmotisch kanaal gecombineerd te wor- H den, zijn volgens een voorkeursvorm van de uitvinding massadebietmeters van H het thermische type. Deze bevatten in hun eenvoudigste vorm een warmtegelei- H dende stromingsbuis met twee elektrische weerstanden, bijv. in de vorm van wik- H s ketingen van weerstanddraad die zowel als heater als als temperatuursensor kunnen fungeren. Uit het elektrische vermogen nodig om het temperatuurverschil tussen de sensoren bij flow constant te houden, óf uit het optredende tempera- tuurverschil bij flow (dat een functie is van de flow) is het massadebiet te bepalen.

Een mechanisme voor het opwekken van een vloeistofstroom in een vloei- io stofkanaal wordt gevormd door de zogenaamde elektro-osmose. Het vloeistof’ kanaal is in dit geval omgeven door een elektrische isolator. Ter plaatse van de overgang tussen de isolator en de vloeistof bevinden zich geladen isolatordeel- tjes, die chemisch zijn verbonden met de isolator. Als gevolg van de lading van deze isolatordeeltjes worden dichtbij de isolatorwand in het vloeistofkanaal deel- 15 tjes met een tegengestelde lading gevormd. De laag bestaat uit de chemisch I gebonden isolatordeeltjes en de tegengesteld geladen vloeistofdeeltjes wordt ook wel de elektrische dubbellaag genoemd. Als gevolg van de aanwezigheid van I deze deeltjes met tegengestelde lading, die niet chemisch gebonden zijn aan de isolator, en het eerdergenoemd elektrische veld, dat aangebracht is evenwijdig I 20 aan de richting van het vloeistofkanaal, zal er langs de wanden van het I vloeistofkanaal een vloeistofstroom opgewekt worden. De vloeistofstroom langs I de wanden brengt als gevolg van de wrijving tussen de vloeistofdeeltjes een I vloeistofstroom over de gehele doorsnede van het vloeistofkanaal teweeg.

I De bewegende geladen deeltjes definiëren een afschuifvlak op enige af- I 25 stand van de isolatorwand. De elektrische potentiaal ter plaatse van dit afschuif- I vlak wordt de ζ-potentiaal (Zeta-potentiaal) genoemd. De grootte van de ζ-ρο- I tentiaal hangt onder meer af van factoren als de soort vloeistof of isolator, de I concentraties van de verschillende deeltjes in de vloeistof, de pH-waarde en der- I gelijke.

I 30 Het is mogelijk om met een spanningsbron de potentiaal van het buitenop- I pervlak van de isolator te variëren als gevolg waarvan de eerder genoemde ζ- I potentiaal in het vloeistofkanaal te variëren is. Aangezien de richting en snelheid I van de vloeistofstroom in het vloeistofkanaal afhankelijk is van de hoogte van de I 3 I ζ-potentiaal, is met de spanningsbron de beweging van de deeltjes in de vloeistof I te besturen.

I Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een inrichting voor het I regelen van het massadebiet van een vloeistofstroom in een vloeistofkanaal ver- I 5 schaft die gekenmerkt wordt, doordat het vloeistofkanaal een eerste en een I tweede subkanaal bevat, waarbij het eerste subkanaal een elektro-osmotisch I kanaal is dat voorzien is van eerste elektrische spanningsmiddelen voor het aan- I brengen van een eerste elektrisch spanningsverschil in de langsrichting van het I eerste subkanaal, alsmede tweede elektrische spanningsmiddelen voor het aan- I 10 brengen van een tweede elektrisch spanningsverschil dwars op de wand van het I eerste subkanaal, waarbij het tweede subkanaal is voorzien van middelen om I een massadebietmeter te vormen, welke middelen uitgangsmiddelen omvatten I voor het produceren van een uitgangssignaal dat representatief is voor een ge- I meten massadebiet, en waarbij er terugkoppelmiddelen aanwezig zijn om het I is uitgangssignaal terug te koppelen naar de tweede elektrische spanningsmidde- I len.

I Volgens dit aspect van de uitvinding wordt het mogelijk de waarde van het I massadebiet van de vloeistofstroom met relatief geringe besturingsspanningen te I regelen, zodat de benodigde regelcircuits uit te voeren zijn met standaard elek- I 20 ironische componenten, zoals transistoren, geïntegreerde schakelingen en I dergelijke.

I Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de inrichting een isolatororgaan dat het eerste subkanaal definieert, en omvatten de tweede span- I ningsmiddelen een over ten minste een deel van het buitenoppervlak van het I 25 isolatororgaan aangebrachte geleiderorgaan. Het geleiderorgaan fungeert als het I ware als “gate” om de vloeistofstroom te versterken of te verzwakken.

I Bij voorkeur is de afstand tussen het buitenoppervlak en het binnenopper- vlak van het isolatororgaan maximaal 1 pm en in het bijzonder in de orde van grootte van enige tientallen nanometers. Door de wanddikte van het isolatoror- I 30 gaan dermate klein te maken, kan de besturing van de vloeistofstroom op voord- I elige wijze worden uitgevoerd met een klein tweede spanningsverschil, bijvoor- I beeld met een spanningsverschil van kleiner van 20 Volt. Bovendien treedt bij dermate kleine wanddiktes een verminderd vermogensverlies op en is de verbe- terde warmte-afvoer mogelijk.

H Volgens een verder aspect van de uitvinding is de inrichting direct aansluit- H baar op standaard elektronische elementen of geïntegreerde schakelingen of zelfs hiermee te integreren. Dit maakt het mogelijk de inrichting direct aan te slui- H ten op, en te besturen door, de uitvoer van de standaard elektronische elemen- 5 ten zoals geïntegreerde schakelingen, zonder dat daarbij aanvullende voorzie- ningen benodigd zijn.

I Volgens een verder aspect van de uitvinding zijn het isolatororgaan en het geleiderorgaan vervaardigd van optisch transparante middelen. Dit heeft als I voordeel dat de inhoud en/of de samenstelling van de inhoud van het vloeistof- 10 kanaal op eenvoudige wijze optisch detecteerbaar zijn/is.

I Verdere uitvoeringsvormen, voordelen, kenmerken en details van de on- derhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt in de navolgende beschrijving I aan de hand van de bijgevoegde figuren, waarin tonen: I Fig.1 - een langsdoorsnede door een deel van een elektro-osmotisch I is kanaal; I Fig. 2 een schematische schets van de werking van het elektro-os- I mose mechanisme;

Fig. 3 - een langsdoorsnede door een combinatie van een osmotisch kanaal en een massadebietmeter van het thermische type.

I 20 Fig. 4 - een schema van een regelcircuit; I Fig. 5 - een langsdoorsnede door een eerste uitvoeringsvorm van een I microkanaal met geïntegreerde pompwerking en flowmeting;

Fig. 6 - een langsdoorsnede door een tweede uitvoeringsvorm van een I microkanaal met geïntegreerde pompwerking en flowmeting; I 25 Fig. 7 - een flowsensor uitvoering met een vlak substraat in I bovenaanzicht;

Fig. 8 - een dwarsdoorsnede door een kanaal met een interne I flowsensor; en I Fig. 9 - een schematisch bovenaanzicht van een microchiplichaam I 30 met twee kanalen die samenkomen voor het vormen van een I menglnrichting of een verdunningsinrichting.

I In de langsdoorsnede van Fig.1 is een (elektro-osmotisch) vloeistofkanaal I met wanden van elektrisch isolerend materiaal weergegeven, met een I bovenwand 1 en een onderwand 2 waartussen een vloeistof 3 stroomt. Het 5 wandmateriaal kan bijv. gekozen zijn uit de groep bevattende kwarts, glas, glaskeramiek, keramiek, polymeren. Aan de linkerzijde van het kanaal is een anode 4 geplaatst, die op een spanning van Vi is gebracht. Ter rechterzijde van het vloeistofkanaal is een kathode 5 geplaatst, die verbonden is met de 5 aardpotentiaal. Als gevolg van het spanningsverschil tussen de anode 4 en de kathode 5 wordt een elektrisch veld E opgewekt, dat positief geladen deeltjes in de richting van de in de figuur weergegeven pijl transporteert en negatief geladen deeltjes in de tegenovergestelde richting. De aanwezigheid van positief of negatief geladen deeltjes in het vloeistofkanaal is te sturen door de keuze van ïo het isolatormateriaal van de isolator, de pH-waarde van vloeistof 3, de concentratie van de deeltjes in de oplossing of suspensie, etcetera. De aanwezigheid van positieve of negatieve geladen deeltjes in de elektrische dubbellaag is echter eveneens te sturen met behulp van een aan de buitenzijde van de isolatorwand 1 aangebrachte geleider 6, die op een spanning van V2

Ii5 gebracht is.

In Fig.2 is het verloop van de door geleider 6 op de isolatorwand aangebrachte positieve spanning weergegeven. Op het grensvlak 7 tussen de geleider 6 en de wand 1 is de spanning gelijk aan V2, terwijl de spanning afneemt naarmate men het grensvlak tussen de wand 1 en de vloeistof 3 nadert. Ter 20 plaatse van het grensvlak 8 heeft de spanning een waarde ψ0 , welke spanning wordt aangeduid met de wandpotentiaal. De wandpotentiaal is het gevolg van chemisch aan de wand 1 gebonden geladen deeltjes 9, in dit geval positief geladen deeltjes. Ter compensatie hiervan zullen in de vloeistof negatief geladen deeltjes 10 optreden. De spanning in het vloeistofkanaal neemt verder af naar-25 mate de afstand van het grensvlak 8 toeneemt. Als gevolg van het aangebrachte veld E zullen de niet-gebonden negatief geladen deeltjes 10 een kracht in de richting van de pijl a ondervinden. Deze elektrische kracht neemt af bij toenemende afstand vanaf het wandoppervlak, aangezien het aantal negatief geladen deeltjes in deze richting afneemt. Als gevolg van deze elektrische kracht zal der-30 halve parallel aan het wandoppervlak het gedeelte van de vloeistof in de elektrische dubbellaag ter linkerzijde van het afschuifvlak of binnenste Helmholtz-vlak 11 in beweging komen, terwijl het resterende gedeelte van de vloeistof door wrijving wordt meegenomen.

IFig.3 toont schematisch een elektro-osmotisch kanaal zoals hiervoor beschreven, dat op vloeistof uitwisselende wijze gekoppeld is met een massadebiet sensor (flowsensor) 14. De sensor 14 omvat in dit geval een buisje 15 gemaakt van een slecht warmtegeleidend materiaal, zoals in het bijzonder Fused Silica 5 (FS) dat een zeer laag elektrisch geleidend vermogen bezit, wat het meten met verhoogde gevoeligheid, c.q. het meten van lagere flows, mogelijk maakt.

Interne diameter van het buisje bijvoorbeeld 0,05 mm; externe diameter bijvoorbeeld 0,205 mm. Het buisje bevindt zich tussen twee delen van het elektro-osmotisch kanaal, dat bijvoorbeeld een interne diameter heeft van 0,25 ïo mm. De koppelingen 16a, 16b zijn vervaardigd uit Poly Ether Ether Keton (PEEK). Aan de beide uiteinden van het elektro-osmotisch kanaal bevinden zich platina elektroden 17,18. Wanneer een spanningsverschil tussen de elektroden wordt ingesteld, registreert de sensor een vloeistofflow die als een uitgangsspanning van een met de windingen Hi en H2 van het sensorbuisje 15 15 verbonden meetsysteem zichtbaar wordt.

Tabel 1 toont bij wijze van voorbeeld wat er gebeurt bij instellen van verschillende waarden van het spanningsverschil tussen de platina elektroden17,18 in het geval van water als vloeistof.

20 Tabel 1: Waterflow na spanningsverschil op waterkolom

Spanning®- Stroom Vermogen Berekende Output H3O Snelheid In verschil I P ΔΤ kolom Sensor Flow Sensor (V)__(μΑ)__(mW) (°C)__(V)__(nl/mln)__(pm/s) 0 0 0 0 0.017 0 0 200 11 22 0.0068 0.027 20 16.98 400 22 8.8 0.0271 0.036 3.8 32.26 600 31 18.6 0.0573 0.047 8.0 50.93 800 43 34.4 0.1059 0.058 8.2 69.60 1000 55 55 0.1694 0.066 9.8 83.18

Resultaat:

Bij een spanningsverschil op een waterkolom, met daarin opgelost de buffer 25 PBB, ontstaat een flow. Deze flow bedraagt ongeveer 2 nl/min H20 per 200V.

Om het massadebiet van de vloeistofflow door het sensorbuisje 15 te kunnen meten is het praktisch om het sensorbuisje als thermische sensor uit te voeren. Daartoe bevindt zich op een upstream positie A een elektrische winding (heater) 30 Hi en op een downstream positie B een elektrische winding (heater) H2. Hi en H2 7 kunnen bijvoorbeeld uit om de buis gewikkeld weerstanddraad bestaan en afhankelijk van de meetmethode, zowel als heater als als temperatuur sensoren fungeren. CT (Constant Temperature) meetmethode: Bij gebruik van de CT (Constant Temperature) flow meetmethode zorgt bij stoken van Hi een 5 regelcircuit er voor dat het temperatuurverschil tussen de posities A en B constant wordt gehouden. Uit het regelcircuit wordt een spanning afgeleid die representatief is voor het massadebiet van de vloeistof die door de sensorbuis I stroomt.

I Deze spanning kan vergeleken worden met een gewenste spanning en het I 10 vergelijkingsresultaat kan teruggekoppeld worden naar het elektro-osmotische I kanaal om de vloeistofflow te regelen. Voor het meten van relatief lage flows I hebben echter de CP (Constant Power) en in het bijzonder de TB (Thermal I Balancing) flow meetmethode de voorkeur. Een en ander wordt aan de hand van I het schema van Fig. 4, dat een closed-loop regelcircuit toont, nader uiteengezet.

I 15 Fig. 4 toont aan de hand van een blokschema de werking van de flow control I inrichting volgens de uitvinding. Een vloeistofkanaal is voorzien van middelen om I het te laten werken als een elektro-osmotische pomp 40. Het massadebiet (mass I flow) van de vloeistofstroom wordt gemeten met de (thermische) flowsensor 41, I die bijv. een fused silica buisje omvat dat voorzien is van twee om het buisje I 20 gewikkelde temperatuurgevoelige weerstanden die in een sensormeetcircuit 42 I met een Wheatstone brug en een regellus zijn opgenomen. Het uitgangssignaal I van het sensormeetcircuit 42 wordt toegevoerd aan een signaal conditioneer I inrichting 43 waar het wordt gelineariseerd, en versterkt. De resulterende I waarde, die een maat is voor het massadebiet, wordt toegevoerd aan een com- I 25 parator 44 waar hij wordt vergeleken met een ingestelde waarde (setpoint) die de I gewenste flow representeert. Het verschilsignaal (error-signaal) wordt toege- I voerd aan een controlunit 45 die er een stuursignaal, dat bijv. in het gebied van 0 I -1000 V kan liggen, van maakt dat geschikt is om aan de regelmiddelen van de I elektro-osmotische pomp 40 toegevoerd te worden. Andere thermische flow I 30 meetmethodes die, in het bijzonder bij lagere flows, kunnen worden ingezet zijn I de TB (Thermal Balancing) meetmethode en de CP (Constant Power) I meetmethode.

Het elektro-osmotische vloeistofkanaal heeft bij voorkeur wanden van I elektrisch slechtgeleidend materiaal, zoals fused silica, of bijv. glasachtig, H wfl £% Λ Λ Λ H Keramisch of polymeer materiaal. Het is voordelig als de wanden van het vloeistofkanaal en de sensorbuis beide van fused silica zijn.Eventuee! kunnen de H wanden gecoat zijn. Bijv. kan het vloeistofkanaal door een glazen capillair met H met polyimide gecoate wanden gevormd worden.

H 5 Verdere toepassingsaspecten in het kader van de uitvinding zijn: - het vullen van het kanaal met een vulmiddel, bijv. bolletjes. Hierdoor kan een extra werking (scheiding van componenten) worden verkregen met geïnte- greerde flowmeting regeling; H - Kolomvulling voor chromatografie.ook CEC. De kolomvulling kan de pomp- 10 werking geheel overnemen van de elektro-osmotische flow (EOF) langs de wand. Het vulmateriaal fungeert dan tevens als klep waarbij de vloeistof zon- der elektrisch veld niet kan stromen. Dit kan in combinatie met flowmeting plaatsvinden voor regeling van de klepfunctie; I - Voor het besturen van vloeistoffen in kanalen (bijv. ten behoeve van analyse) I 15 kan een bestaand kanaal in een (micro)chip worden vervangen door een kanaal met geïntegreerde pomp- en flowsensor werking volgens de uitvinding.

Plaatsing voor en/of achter een bestaande micro-chip maakt een aantal I verschillende toepassingen mogelijk; - Bepaalde componenten kunnen aan de vloeistof worden toegevoegd voor het 20 functionaliseren van de kanaalwand. Dit betekent in het bijzonder dat er I oppervlakte actieve stoffen worden toegevoegd. (Bekend is CTAB (Cetyl Tri I Ammonium Bromide)). Een toepassing kan zijn het chemisch terugkoppelen I van de flow.

I Fig. 5 toont schematisch een langsdoorsnede door een vloeistofkanaal 50 25 waarbij een subkanaal 51 met (bijv. elektro-osmotische) pompwerking en een I subkanaal 52 waarin de flow wordt gemeten in één microkanaal geïntegreerd I zijn. Aan het uiteinde 53 van het kanaal 50 is een elektrode 54 aangebracht en I aan het uiteinde 55 een elektrode 56. Door een spanningsverschil op de elek- trodes 54,56 aan te brengen, wordt een elektrisch transportveld in de lengterich- 30 ting van het kanaal 50 aangelegd. Voor een goede pompwerking is de kanaalafmeting bij voorkeur in tenminste één richting kleiner dan 250 pm.

I (h:<250p in de inzet van Fig.5). De dwarsdoorsnede van kanaal 50 kan rond of I rechthoekig zijn, of eventueel stervormig. Als het kanaal door middel van een I straalproces (bijv. poederstralen) in een lichaam van bijv. keramisch of glasachtig 9 materiaal is vervaardigd, kan de dwarsdoorsnede parabolisch zijn met één vlakke kant. Na etsen is de doorsnede vaak trapeziumvormig. Subkanaa! 52 is voorzien van elementen 57, 58 die als temperatuursensor en/of heater kunnen dienen bij het thermisch flow-meetproces. Een met behulp van het laatstgenoemde proces 5 bepaalde spanning kan worden teruggekoppeld naar de bron die de elektroden 54,56 van een spanning voorzien.

Fig. 6 toont een soortgelijk microkanaal als Fig. 5. Alleen is in dit geval een extra elektrode 60 op het buitenoppervlak van het subkanaal 51 met pompwerking aangebracht. Bij dit arrangement wordt een met behulp van het flow-meet-ïo proces in subkanaal 52 gemeten signaal teruggekoppeld naar een bron die een spanning aan de elektrode 60 aanlegt. In het geval van de uitvoeringsvorm van Fig. 6 dient de kanaalwand tegenover de elektrode 60 zodanig dun te zijn, dat elektrische capacitieve koppeling met de vloeistof in het kanaal mogelijk is. Door de spanningsterugkoppeling in de inrichtingen van Fig. 5 en 6 wordt een flow-15 regelingsfunctie gerealiseerd die een ultra constante, pulsvrije flow kan bewerkstelligen.

Fig. 7 toont schematisch in bovenaanzicht een vlak substraat 20 waarop heater/sensor elementen Hi en H2zijn aangebracht. Hi en H2kunnen bijvoorbeeld in de vórm van - al of niet meanderende - geleidersporen zijn 20 aangebracht. Het temperatuurverschil tussen Hi en H2kan op verschillende I manieren worden gemeten. Tussen Hi en H2 kan daartoe een thermo-element of I in het bijzonder een thermozuil 19 zijn aangebracht. Een alternatief is Hi en H2 I van temperatuurgevoelig weerstandmateriaal te maken en tevens als I temperatuursensor te laten fungeren. Substraat 20 met sensorcomponenten Hi, I 25 H2 en 19 vormt een vlakke flowsensor 31 waar een te meten flow overheen I geleid kan worden. Flowsensor 31 kan bijvoorbeeld in een stromingsbuis of in I een microkanaal geplaatst worden.

I Ter bescherming tegen agressieve vloeistoffen bedekt men de I sensorcomponenten bij voorkeur met een passivatie laag. Deze kan bijvoorbeeld I 30 door een dun laagje van glas, Si-nitride of Si-oxide gevormd worden.

I Het microkanaal waarmee een op een eerste substraat 20 aangebrachte I flowsensor van het in Flg.7 getoonde type in verbinding wordt gebracht, kan bijvoorbeeld een in een tweede substraat 21, bijvoorbeeld via etsen of stralen aangebracht, kanaal 22 zijn. De substraten 21 en 22 kunnen op verschillende I mozAOAm manieren met elkaar verbonden worden, bijvoorbeeld door middel van een direct bonding techniek, waardoor een constructie, zoals in dwarsdoorsnede getoond in

Fig.8 wordt verkregen. Het geheel van Fig.8 kan deel uitmaken van een microchip lichaam dat één of meer van dergelijke microkanalen 22, die een 5 geïntegreerde pompwerking en sensorwerking kunnen hebben, bevat.

Fig.9 toont schematisch in bovenaanzicht een microchiplichaam met twee transportkanalen 25 en 26 die met reservoirs resp. 23 en 24 zijn verbonden. De I kanalen 25 en 26 komen samen bij P en vormen van daar af een gezamenlijk I kanaal 27 dat verbonden is met een reservoir 28. De kanalen en reservoirs zijn I ïo aangebracht in een niet getoond 1e substraat lichaam.

I Op een tweede substraat lichaam (niet getoond) zijn plaatselijk flowsensor I componenten (zoals in Fig.7) aangebracht en beide substraat lichamen zijn met I elkaar verbonden (zoals in Fig.8), zodanig dat kanaal 26 in het gebied 29 van een interne flowsensor is voorzien. Op soortgelijke wijze is bijvoorbeeld kanaal I 15 25 in gebied 32 van een interne flowsensor voorzien. Eventueel kan ook kanaal I 27 van een interne flowsensor zijn voorzien.

Het systeem van kanalen en reservoirs is verbonden met een regelinrichting 30 voor het verschaffen van de benodigde transportspanningen, zoals Vi en V2.

I De uitvinding maakt gebruik van elektro-osmotische flow, in het bijzonder om 20 materiaalstromen uit de reservoirs 23 en 24 op gecontroleerde en reproduceerbare wijze met elkaar te mengen, resp. één van die stromen te verdunnen.

Zoals aan de hand van Fig.4 uiteengezet, kan bijvoorbeeld de flow door een kanaal 26 met behulp van het signaal Si van de interne flowsensor gestuurd 25 worden.

In plaats van twee kanalen te laten samenkomen, zoals in Fig.9, is het ook mogelijk om één kanaal in twee of meer kanalen te splitsen. Het gebruik van met de kanalen geassocieerde flowsensors waarvan de uitgangssignalen de transportspanningen sturen, biedt dan de mogelijkheid van gecontroleerde en 30 reproduceerbare verdunning, eventueel zelfs seriële verdunning.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het regelen van het massadebiet van tenminste één vloeistofstroom, bevattende een eerste substraat met een eerste kanaal voorzien van middelen voor het aanleggen van een elektrische transportspanning in de lengterichting voor het transporteren van I 11 I een vloeistof door het kanaal, waarbij een thermische fiowsensor is geassocieerd I met het kanaal voor het verschaffen van een uitgangssignaal waarmee de I transportspanning gestuurd kan worden.

I De uitvinding heeft verder betrekking op een thermische fiowsensor, bevattende I 5 een stromingsbuis van een slecht warmtegeleidend materiaal die voorzien is van I middelen om elektrisch vermogen toe te voeren en van middelen om de I temperatuur op twee posities op de buis te bepalen.

I De middelen om elektrisch vermogen toe te voeren (heaters) kunnen I bijvoorbeeld één of meer windingen van weerstanddraad of een Peltier element I 10 bevatten.

I De temperatuur kan met behulp van afzonderlijke temperatuur sensor I windingen of met behulp van de heater windingen gemeten worden.

I Kort samengevat heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het I regelen van het massadebiet van een vloeistofstroom in een vloeistofkanaal, I 15 waarbij de vloeistof vanuit een reservoir door middel van elektro-osmotisch I pompen door het kanaal getransporteerd wordt. Het kanaal is geassocieerd met I thermische fiowsensor middelen die een uitgangssignaal verschaffen om de I pompwerking te sturen.

Claims (12)

1. 2. Inrichting volgens conclusie 1, 15 met het kenmerk dat het eerste en tweede subkanaal verschillende kanalen zijn, I waarbij deze kanalen met elkaar op een vloeistof uitwisselende wijze verbonden I zijn.
2. 3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het eerste en tweede subkanaal één en hetzelfde kanaal I 20 zijn.
3. 4. Inrichting volgens conclusie 1, I met het kenmerk dat de massadebietmeter van het thermische type is.
4. 5. Inrichting volgens conclusie 1, I met het kenmerk dat tenminste het tweede subkanaal een wand heeft van een I 25 slecht warmtegeleidend materiaal.
5. 6. Inrichting volgens conclusie 4, I met het kenmerk dat het slecht warmtegeleidende materiaal geselecteerd is uit I de groep bevattende fused silica en PEEK.
6. 7. Inrichting voor het regelen van het massadebiet van een vloeistofstroom in I 30 een vloeistofkanaal, I met het kenmerk dat het vloeistofkanaal een eerste en een tweede subkanaal I bevat die met elkaar op een vloeistof uitwisselende wijze verbonden zijn, waarbij I het eerste subkanaal een elektro-osmotisch kanaal is dat voorzien is van eerste I elektrische spanningsmiddelen voor het aanbrengen van een eerste elektrisch ^_ ___ spanningsverschil in de langsrichting van het eerste subkanaal, alsmede tweede elektrische spanningsmiddelen voor het aanbrengen van een tweede elektrisch spanningsverschil dwars op de wand van het eerste subkanaal, waarbij het twee-de subkanaal is voorzien van middelen om een massadebietmeter te vormen, 5 welke middelen uitgangsmiddelen omvatten voor het produceren van een uitgangssignaal dat representatief is voor een gemeten massadebiet, en waarbij er terugkoppelmiddelen aanwezig zijn om het uitgangssignaal terug te koppelen naar de tweede elektrische spanningsmiddelen.
7. 8. Inrichting voor het regelen van het massadebiet van tenminste één ïo vloeistofstroom, bevattende een eerste substraat met een eerste kanaal voorzien van middelen voor het aanleggen van een elektrische transportspanning in de lengterichting voor het transporteren van een vloeistof door het kanaal, waarbij een thermische flowsensor is geassocieerd met het kanaal voor het verschaffen van een uitgangssignaal waarmee de transportspanning gestuurd kan worden.
8. 9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de flowsensor is aangebracht op een tweede substraat, waarbij het tweede substraat is verbonden met het eerste substraat op een wijze die de flowsensor met het eerste kanaal associeert.
9. 10. Inrichting volgens conclusie 8, 20 met het kenmerk, dat het eerste substraat verder een tweede transportkanaal bevat dat geassocieerd is met een tweede flowsensor.
10. 11. Inrichting vólgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het eerste en tweede kanaal ter plaatse van een derde kanaal samenkomen voor het mengen van door de kanalen getransporteerde 25 vloeistoffen.
11. 12. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het eerste en tweede kanaal zich van een derde kanaal afsplitsen voor het verdunnen van door het derde kanaal getransporteerde vloeistof.
12. 13. Thermische flowsensor, bevattende een stromingsbuis van een slecht warmtegeleidend materiaal die voorzien is van middelen om elektrisch vermogen toe te voeren en van middelen om de temperatuur op twee posities op de buis te bepalen. 1023404«