Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zum Halten eines Mikrofluidchips, wobei die Haltevorrichtung einen Chipträger zur, insbesondere lösbaren, Anordnung eines Mikrofluidchips aufweist, um über einen Fluideingang des Mikrofluidchips ein Fluid, insbesondere Öl, in ein Mikrofluidkanalsystem des Mikrofluidchips zuzuführen.

Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einsatz eines Mikrofluidchips, wobei ein Mikrofluidchip an einem Chipträger einer Haltevorrichtung zum Halten des Mikrofluidchips angeordnet ist, wobei über einen Fluideingang des Mikrofluidchips ein Fluid, insbesondere Öl, in ein Mikrofluidkanalsystem des Mikrofluidchips zugeführt wird.

Zur Untersuchung eines Strömungsverhaltens eines Fluids in einem Gestein von unterirdischen Lagerstätten ist es bekannt, eine Gesteinsstruktur des Gesteines mit einem Mikrofluidchip zu simulieren, wobei ein Mikrofluidkanalsystem des Mikrofluidchips korrespondierend zu einer Gesteinsporosität bzw. einem Gesteinskanalsystem des Gesteins ausgebildet ist. Hierzu ist üblicherweise vorgesehen, dass der Mikrofluidchip mit einer Haltevorrichtung gehalten und ein Fluid über einen Fluideingang des Mikrofluidchips in das Mikrofluidkanalsystem eingeleitet wird, um das Strömungsverhalten des Fluids im Mikrofluidkanalsystem, in der Regel unter mikroskopischer Beobachtung, zu untersuchen. Beispielsweise kann im Hinblick auf eine Erkundung einer Ölgewinnung aus dem Gestein zuerst Öl in das Mikrofluidkanalsystem eingeleitet werden, um anschließend mit Einleitung von Wasser in das Mikrofluidkanalsystem eine Extraktionsmöglichkeit des Öls aus dem Gestein zu untersuchen. Die Haltevorrichtung weist üblicherweise einen Chipträger zum Halten des in der Regel plattenförmig ausgebildeten Mikrofluidchips auf. Der Mikrofluidchip ist üblicherweise lichtdurchstrahlbar ausgebildet, um ein Strömungsverhalten des Fluids im Mikrofluidkanalsystem unter Lichtdurchstrahlung des Mikrofluidchips mit einem Mikroskop zu beobachten.

Hier setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Haltevorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche eine optimierte Einsatzanwendung eines Mikrofluidchips, insbesondere optimierte Untersuchung eines Strömungsverhaltens eines dem Mikrofluidchip zugeführten Fluids, ermöglicht. Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine optimierte Einsatzanwendung eines Mikrofluidchips, insbesondere eine optimierte Untersuchung eines Strömungsverhaltens eines dem Mikrofluidchip zugeführten Fluids, ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Haltevorrichtung der eingangs genannten Art, die Haltevorrichtung einen faseroptischen Drucksensor aufweist, um im Einsatzzustand einen Fluiddruck des in das Mikrofluidkanalsystem zugeführten Fluids zu messen, und/oder die Haltevorrichtung mehrere individuell steuerbare Heizelemente aufweist, um im Einsatzzustand den Mikrofluidchip bzw. das Fluid gesteuert zu beheizen.

Grundlage der Erfindung ist die Idee, ein Verhalten eines Fluids in einem Gestein mit dem Mikrofluidchip und einem dem Mikrofluidkanalsystem zugefügten Fluid mit genau definierten Randbedingungen zu simulieren. Als besonders relevant hierzu hat sich eine genaue Darstellung eines Fluiddrucks und/oder einer Temperatur des Fluids im Mikrofluidkanalsystem gezeigt. Eine genaue Bestimmung bzw. Festlegung von Fluiddruck und/oder Temperatur des Fluids, hat sich jedoch insbesondere aufgrund von üblicherweise sehr kleinen Volumina von Mikrofluidkanälen des Mikrofluidkanalsystems als diffizil erwiesen. Dies gilt besonders für eine Untersuchung eines Verhaltens von Mikrofluidströmungen des Fluids im Mikrofluidkanalsystem des Mikrofluidchips. Entsprechend ist es günstig, wenn die Haltevorrichtung ausgebildet ist, in einem Einsatzzustand eine genaue Fluiddruckmessung und/oder eine genaue Temperaturfestlegung des Fluids im Mikrofluidchip zu ermöglichen. Dies ist erreichbar, wenn die Haltevorrichtung einen faseroptischen Drucksensor zur Fluiddruckmessung und/oder mehrere individuell steuerbare, insbesondere regelbare, Heizelemente zur Beheizung des Mikrofluidchips bzw. des Fluids im Mikrofluidkanalsystem aufweist. Der faseroptische Drucksensor ermöglicht, insbesondere wie nachstehend erläutert, eine Fluiddruckmessung mit hoher Genauigkeit. Die mehreren individuell, insbesondere gesondert voneinander, steuerbaren Heizelemente ermöglichen ein Einstellen einer homogenen Temperatur mit hoher Genauigkeit entlang des Mikrofluidchips bzw. entlang des Fluids im Mikrofluidkanalsystem. Dadurch kann als Folge von genau bekannten Randbedingungen ein Verhalten des Fluids realitätsnah simuliert bzw. nachgestellt und untersucht werden. Eine aussagekräftige Fluiddruckmessung eines Fluids im Mikrofluidkanalsystem hat sich insbesondere aufgrund von in der Regel kleinen Volumina von Mikrofluidkanälen des Mikrofluidkanalsystems bzw. eines in diese eingeleiteten Fluid, als schwierig umzusetzen herausgestellt. Im Besonderen führt eine Druckmessung häufig zu einer Veränderung des zu messenden Systems von im Mikrofluidkanalsystem befindlichem Fluid, sodass eine genaue und verlässliche Druckmessung verhindert bzw. das zu messende System für eine Untersuchung beeinträchtigt wird. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass mikrostrukturelle, häufig mikrobiologische, Vorgänge, deren Ablauf in den Mikrofluidkanälen intendiert ist, im Bereich eines Drucksensors stattfinden. Relevante Ursache dabei ist häufig, dass übliche Druckaufnehmer meist ein Totvolumen verursachen, welches ein Vielfaches eines Volumens des Mikrofluidkanalsystems bzw. dessen Mikrofluidkanälen ist. Ein typisches Volumen eines Mikrofluidkanalsystems liegt beispielsweise bei etwa 20 pl. Übliche Druckaufnehmer weisen meist ein Totvolumen von mehr als 200 pl auf. Üblicherweise ist das Totvolumen ein durch einen Drucksensor in ein zu messendes System eingebrachtes bzw. durch die Druckmessung verursachtes das zu messende System beeinflussendes Volumen. Es hat sich gezeigt, dass vorgenannte Problematik lösbar ist, indem zur Fluiddruckmessung des Fluids im Mikrofluidkanalsystem ein faseroptischer Drucksensoreingesetzt wird bzw. die Haltevorrichtung hierzu einen faseroptischen Drucksensor aufweist. Auf diese Weise wird ermöglicht, eine Fluiddruckmessung des Fluids unter in der Regel vernachlässigbarer Beeinträchtigung des Messsystems von im Mikrofluidkanalsystem befindlichem Fluid durchzuführen. Ein faseroptischer Drucksensor kann als Teil der Haltevorrichtung mit dem Mikrofluidchip verbunden werden, ohne das Mikrofluidkanalsystem konstruktiv maßgeblich zu beeinträchtigen. Der faseroptische Drucksensor kann mit vorzugsweise vernachlässigbarem Totvolumen mit dem Mikrofluidchip bzw. dem Mikrofluidchip gekoppelt werden. Dadurch kann eine Einsatzanwendung bzw. eine Untersuchung eines dem Mikrofluidchip zugeführten Fluids, insbesondere dessen Verhaltens, üblicherweise Strömungsverhaltens, optimiert werden.

Der Mikrofluidchip weist üblicherweise ein Mikrofluidkanalsystem und einen Fluideingang auf, um über den Fluideingang dem Mikrofluidkanalsystem ein Fluid zuzuführen. Über einen Fluidausgang des Mikrofluidchips kann ein im Mikrofluidkanalsystem befindliches Fluid aus dem Mikrofluidkanalsystem abgeführt werden. Der Fluideingang bzw. Fluidausgang ist üblicherweise mit dem Mikrofluidkanalsystem fluidleitend verbunden. Das Mikrofluidkanalsystem ist in der Regel mit mehreren miteinander fluidleitend verbundenen Fluidkanälen verbunden. Auf diese Weise kann eine Gesteinsporosität bzw. ein Gesteinskanalsystem, über welches ein Fluid führbar ist, mit dem Mikrofluidchip bzw. dem Mikrofluidkanalsystem nachgebildet sein. Ein Mikrofluidkanalsystem weist üblicherweise ein Volumen zur Aufnahme von Fluid zwischen 5 pl und 100 pl, insbesondere zwischen 10 pl und 50 pl, bevorzugt zwischen 15 pl und 30 pl, im Besonderen etwa 20 pl, auf. Ein Durchmesser der Fluidkanäle ist in der Regel kleiner als 1000 pm, insbesondere kleiner als 500 pm, bevorzugt kleiner als 100 pm, insbesondere bevorzugt kleiner als 50 pm, besonders bevorzugt kleiner als 10 pm, im Speziellen bevorzugt kleiner als 1 pm. Der Mikrofluidchip ist in der Regel plattenförmig ausgebildet. Der Mikrofluidchip weist üblicherweise eine Länge und eine Breite von jeweils kleiner als 10 cm, insbesondere kleiner als 8 cm, auf. Die Höhe des Mikrofluidchips ist üblicherweise orthogonal zu einer Länge und Breite des Mikrofluidchips, wobei die Höhe in der Regel kleiner als jeweils die Länge und die Breite des Mikrofluidchips ist.

Der Chipträger ist üblicherweise ausgebildet, einen Mikrofluidchip, insbesondere lösbar, an der Haltevorrichtung anzuordnen bzw. fixieren. Die Haltevorrichtung kann eine Fluidzufuhreinrichtung aufweisen, mit welcher einem mit dem Chipträger angeordneten Mikrofluidchip ein Fluid zuführbar ist, üblicherweise über einen Fluideingang des Mikrofluidchips.

Praktikabel ist es, wenn der faseroptische Drucksensor derart mit dem Chipträger gekoppelt ist, dass der faseroptische Drucksensor im Einsatzzustand mit dem Mikrofluidkanalsystem, insbesondere fluiddruckübertragend, in Verbindung steht, um einen Fluiddruck des in das Mikrofluidkanalsystem zugeführten Fluids zu messen.

Üblicherweise ist der Mikrofluidchip mit dem Chipträger für ein Herstellen des Einsatzzustandes in einer gedachten Anordnungsebene anordenbar, wobei die Anordnungsebene parallel zu einer Längserstreckung und Breitenerstreckung des Mikrofluidchips orientiert ist. Eine Beobachtungssichtlinie, entlang welcher der Mikrofluidchip im Einsatzzustand üblicherweise beobachtet wird, ist in der Regel quer, insbesondere orthogonal zur Anordnungsebene orientiert. Der Mikrofluidchip ist üblicherweise, insbesondere entgegen der Beobachtungslinie, lichtdurchstrahlbar ausgebildet. In der Regel weist der Mikrofluidchip zwei lichtdurchstrahlbare bzw. transparente Deckflächen, üblicherweise gebildet mit bzw. aus Quarzglas, auf, zwischen welchen die Mikrofluidkanalstruktur gebildet ist. Die Deckflächen sind jeweils parallel zu einer Längserstreckung und Breitenerstreckung des Mikrofluidchips orientiert.

Einsatzzustand bezeichnet üblicherweise einen Zustand, wenn ein Mikrofluidchip mit dem Chipträger an der Haltevorrichtung angeordnet ist, um ein in einem Mikrofluidkanalsystem des Fluids befindliches Fluid bzw. dem Mikrofluidkanalsystem zuzuführendes Fluid, insbesondere dessen Verhalten, zu untersuchen.

Der faseroptische Drucksensor weist üblicherweise einen Messkopf auf, um im Einsatzzustand mit dem faseroptischen Drucksensor einen auf den Messkopf wirkenden Fluiddruck zu messen. Hierzu weist der faseroptische Drucksensor, insbesondere der Messkopf, üblicherweise eine Messfläche auf, um mit dem faseroptischen Drucksensor einen auf die Messfläche wirkenden Fluiddruck, üblicherweise durch, insbesondere elastische, Verformung der Messfläche zu messen. Der Messkopf ist üblicherweise derart angeordnet, insbesondere mit dem Chipträger gekoppelt, dass der Messkopf im Einsatzzustand fluiddruckübertragend mit einem dem Mikrofluidkanalsystem zugeführten Fluid in Verbindung steht. Der Messkopf ist üblicherweise derart angeordnet ist, dass dieser im Wesentlichen von einer lateralen Richtung zum Chipträger bzw. im Einsatzzustand zum Mikrofluidchip geführt und mit diesem gekoppelt ist. Dies gilt insbesondere in Draufsicht auf die Anordnungsebene. Die laterale Richtung ist üblicherweise im Wesentlichen parallel zur Anordnungsrichtung orientiert.

Der faseroptische Drucksensor kann derart mit dem Chipträger gekoppelt sein, dass im Einsatzzustand die Messfläche das Fluid kontaktierend mit dem Mikrofluidchip, insbesondere Mikrofluidkanalsystem, verbunden ist, insbesondere an das Mikrofluidkanalsystem anschließt, um mit der Messfläche den Fluiddruck des Fluids zu messen.

Vorteilhaft für eine hohe Genauigkeit ist es, wenn der Chipträger einen Fluidübertragungskanal aufweist, welcher Fluidübertragungskanal im Einsatzzustand fluidleitend mit dem Mikrofluidkanalsystem des Mikrofluidchips verbunden ist, insbesondere an dieses anschließt, wobei die Messfläche des faseroptischen Drucksensors zur Messung eines Fluiddrucks eines Fluids im Fluidübertragungskanal mit dem Fluidübertragungskanal verbunden ist. Dabei ist üblicherweise vorgesehen, dass ein Fluid, welches dem Mikrofluidkanalsystem zugeführt wird, den Fluidübertragungskanal befüllt. Die Messfläche schließt üblicherweise zur Fluiddruckmessung an den Fluidübertragungskanal an. Auf diese Weise kann der Fluiddruck des Fluids im Mikrofluidkanalsystem durch Messung des Fluiddrucks des Fluids im Fluidübertragungskanals gemessen werden. Günstig ist es, wenn der Fluidübertragungskanal ein Volumen zur Aufnahme des Fluids aufweist, welches Volumen kleiner als 10 pl, insbesondere kleiner als 5 pl, bevorzugt kleiner als 1 pl, insbesondere bevorzugt kleiner als 0,5 pl, ist. Ein Totvolumen der Fluiddruckmessung bzw. des faseroptischen Drucksensors kann dadurch besonders klein gehalten werden.

Üblicherweise weist der Chipträger einen Zufuhrkanal auf, um im Einsatzzustand über den Zufuhrkanal Fluid dem Fluideingang des Mikrofluidchips zuzuführen. Zweckmäßig ist es, wenn der Zufuhrkanal im Einsatzzustand fluidleitend mit dem Fluideingang verbunden ist, insbesondere an diesen anschließt. Günstig ist es, wenn die Messfläche bzw. der Fluidübertragungskanal derart angeordnet ist, dass diese(r) im Einsatzzustand an einen Abschnitt des Mikrofluidchips an den Mikrofluidchip anschließt, in welchem sich der Fluideingang des Mikrofluidchips befindet. Praktikabel ist es, wenn der Fluidübertragungskanal an den Zufuhrkanal anschließt. Üblicherweise ist vorgesehen, dass dadurch dem Zufuhrkanal zugeführtes Fluid für die Fluiddruckmessung in den Fluidübertragungskanal geleitet wird.

Zweckmäßig ist es, wenn die Haltevorrichtung ein Zufuhrventil aufweist, sodass im Einsatzzustand mit Steuerung, insbesondere Regelung, des Zufuhrventils eine Zufuhr des Fluids zum Fluideingang steuerbar, insbesondere regelbar, ist. Der Chipträger weist üblicherweise einen Eingangsanschluss auf, welcher im Einsatzzustand fluidleitend mit dem Fluideingang des Mikrofluidchips verbunden ist, um über den Eingangsanschluss Fluid dem Fluideingang zuzuführen. Hierzu kann der Zufuhrkanal als Teil des Eingangsanschlusses ausgebildet sein. Das Zufuhrventil kann mit dem Eingangsanschluss in Verbindung stehen und ausgebildet sein, im Einsatzzustand einen Durchfluss von Fluid durch den Eingangsanschluss zu steuern, insbesondere zu regeln. Beispielsweise kann die Halteeinrichtung eine Zufuhrleitung aufweisen, welche fluidleitend mit dem Eingangsanschluss verbunden ist, wobei das Zufuhrventil zwischen der Zufuhrleitung und dem Eingangsanschluss angeordnet ist, um mit dem Zufuhrventil einen Zufluss des Fluids von der Zufuhrleitung zum Eingangsanschluss zu steuern, insbesondere zu regeln. Die Haltevorrichtung kann ein Abführventil aufweisen, sodass im Einsatzzustand mit Steuerung, insbesondere Regelung, des Abführventils eine Ableitung des Fluids aus dem Fluidausgang steuerbar, insbesondere regelbar, ist. Der Chipträger weist üblicherweise einen Ausgangsanschluss auf, welcher im Einsatzzustand fluidleitend mit dem Fluidausgang des Mikrofluidchips verbunden ist, um über den Ausgangsanschluss Fluid vom Fluidausgang abzuführen. Das Abführventil kann mit dem Ausgangsanschluss in Verbindung stehen und ausgebildet sein, im Einsatzzustand einen Durchfluss von Fluid durch den Ausgangsanschluss zu steuern, insbesondere zu regeln. Beispielsweise kann die Halteeinrichtung eine Abführleitung aufweisen, welche fluidleitend mit dem Ausgangsanschluss verbunden ist, wobei das Zufuhrventil zwischen der Abführleitung und dem Ausgangsanschluss angeordnet ist, um mit dem Abführventil einen Abfluss von Fluid vom Ausgangsanschluss in die Abführleitung zu steuern, insbesondere zu regeln. Die Halteeinrichtung kann eine oder mehrere Bedieneinrichtungen, beispielsweise Bedienhebel, aufweisen, mit welchen das Zufuhrventil und/oder Abführventil, insbesondere separat voneinander, steuerbar, insbesondere regelbar, sind. Zweckmäßig kann die Halteeinrichtung eine elektronische Steuereinheit aufweisen, welche ausgebildet ist, das Zufuhrventil bzw. Abführventil zu steuern, insbesondere zu regeln.

Günstig ist es, wenn der Chipträger und der Messkopf lösbar miteinander verbunden sind. Bewährt hat es sich, wenn der Chipträger und der Messkopf formschlüssig und/oder kraftschlüssig, üblicherweise lösbar, miteinander verbunden sind. Wenngleich weniger bevorzugt können der Messkopf und der Chipträger stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Von Vorteil ist es, wenn der Chipträger eine Messkopfaufnahme und der Messkopf einen zur Messkopfaufnahme formkorrespondierenden Außenmantel aufweist, wobei für ein Verbinden von Chipträger und Messkopf der Außenmantel formschlüssig in die Messkopfaufnahme eingefügt ist. Der Messkopf kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig, beispielsweise mit einer Schraubverbindung, entgegen einer Einschubrichtung, in welcher der Messkopf in die Messkopfaufnahme eingefügt ist, mit dem Chipträger verbunden sein. Hierzu kann der Messkopf ein Gewinde aufweisen, welches formkorrespondierend zu einem Gewinde der Messkopfaufnahme ausgebildet ist, um den Messkopf und die Messkopfaufnahme mit Ineinanderschrauben der Gewinde zu verbinden. Das Gewinde kann als Teil eines Schraubkörpers des Messkopfes ausgebildet sein.

Vorteilhaft ist es, wenn Chipträger und der Messkopf des faseroptischen Drucksensors fluiddicht, insbesondere flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht, miteinander verbunden sind. Hierzu kann der Messkopf ein Dichtelement aufweisen. Das Dichtelement kann mit, insbesondere aus, Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet sein. Für eine robuste fluiddichte Verbindung ist es günstig, wenn der Chipträger und der Messkopf derart miteinander verbunden, dass eine Pressverbindung zwischen dem Dichtelement und dem Chipträger, insbesondere der Messkopfaufnahme, hergestellt ist. Günstig ist es, wenn das Dichtelement den Messkopf umfänglich umgibt bzw. einen Umfang des Messkopfes bildet. Das Dichtelement kann Teil des Außenmantels sein. Bewährt hat es sich, wenn der Außenmantel, insbesondere das Dichtelement, zumindest abschnittsweise konusförmig ausgebildet ist. Günstig ist es, wenn in einer Einschubrichtung, in welcher der Messkopf in die Messkopfaufnahme eingefügt ist, zumindest einem Segment des Dichtelementes ein Stützelement, üblicherweise ein Stützring, vorgeordnet ist, sodass das Dichtelement in einem in die Messkopfaufnahme eingefügten Zustand des Messkopfes gegen das Stützelement gepresst wird. Zweckmäßig können mehrere solche Dichtelemente vorgesehen sein.

Für eine hohe Messgenauigkeit ist es günstig, wenn der faseroptische Drucksensor einen Lichtwellenleiter aufweist, wobei der Lichtwellenleiter mit einer Messfläche des faseroptischen Drucksensors gekoppelt ist, sodass eine Änderung eines auf die Messfläche einwirkenden Fluiddrucks zu einer Änderung einer optischen Signalleitung, insbesondere einer Änderung eines Interferenzsignals, eines in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtwellensignals korrespondiert, um den Fluiddruck zu messen. Die Änderung der optischen Signalleitung kann beispielsweise eine optische Weglängenänderung des Lichtwellensignals oder eine Änderung eines durch Interferenz des Lichtwellensignals gebildeten Interferenzsignals sein. Die Messfläche kann Teil des Lichtwellenleiters, insbesondere eines ersten Endstückes des Lichtwellenleiters, sein. Das erste Endstück kann als Teil des Messkopfes ausgebildet sein. Die Messfläche kann elastisch verformbar sein, sodass zur Fluiddruckmessung der auf die Messfläche einwirkende Fluiddruck eine elastische Verformung der Messfläche bewirkt. Zweckmäßig kann hierzu die Messfläche eine elastisch verformbare Membran sein. Die Messfläche kann mit einem Spiegelelement gekoppelt sein, sodass eine elastische Verformung der Messfläche zu einer Verschiebung des Spiegelelementes korrespondiert. Hierzu kann eine Innenseite der Messfläche, insbesondere der Membran, ein Spiegel sein oder mit einem Spiegel verbunden sein. Auf diese Weise kann durch Verschiebung des Spiegelelementes eine optische Weglänge eines am Spiegelelement reflektierten Lichtwellensignals ändern, um den Fluiddruck zu messen. Vorteilhaft ist es, wenn die Verschiebung des Spiegels ein Interferenzsignal, gebildet mit Interferenz eines in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtwellensignals, bewirkt, um den Fluiddruck zu messen.

Von Vorteil für eine hohe Genauigkeit ist es, wenn die Messfläche und der Lichtwellenleiter über einen optischen Resonator miteinander gekoppelt sind, um eine Änderung der optischen Signalleitung zu bewirken. Der optische Resonator ist üblicherweise mit mehreren Spiegeln gebildet, um Mehrfachreflexionen eines in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtwellensignals zwischen den Spiegelelementen zu bewirken, sodass das Lichtwellensignal ein Interferenzsignal bildet, um durch Messung des Interferenzsignals den Fluiddruck zu messen. Hierzu ist üblicherweise zumindest einer der Spiegel für das Lichtwellensignal teildurchlässig. Ein anderer der Spiegel kann vorgenanntes Spiegelelement sein. Beispielsweise kann dem Spiegelelement in Lichtwelleneinkoppelrichtung in den Lichtwellenleiter ein teildurchlässiger Spiegel vorgelagert sein, um zwischen dem Spiegelelement und dem teildurchlässigen Spiegel Mehrfachreflexionen zur Bildung eines Interferenzsignals zu erzeugen. Das Spiegelelement kann gänzlich reflektierend ausgebildet sein. Bevorzugt ist es, wenn der optische Resonator ein Fabry-Perot-Resonator ist. Üblicherweise ist vorgesehen, dass das Interferenzsignal entlang des Lichtwellenleiters entgegen der Lichtwelleneinkoppelrichtung, insbesondere für eine Detektion mit einem Detektor, zurückgeleitet wird.

Lichtwelleneinkoppelrichtung bezeichnet üblicherweise jene Richtung entlang dem Lichtwellenleiter, in welcher das Lichtwellensignal mit einer Lichtemissionsquelle in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird.

Praktikabel kann, insbesondere auf vorgenannte Weise, der Fluiddruck interferometrisch gemessen werden. Bevorzugt weist der faseroptische Drucksensor ein Interferometer auf, um den Fluiddruck zu messen. Beispielsweise kann der Interferometer ein Fabry-Perot- Interferometer sein.

Der faseroptische Drucksensor kann einen Detektor aufweisen, um mit dem Detektor eine Änderung der optischen Signalleitung, insbesondere Änderung eines Interferenzsignals, eines in den Lichtwellenleiter eingekoppelten Lichtwellensignals zu messen. Der Detektor ist üblicherweise mit einem zweiten Endstück des Lichtwellenleiters gekoppelt, um ein über den Lichtwellenleiter zum zweiten Endstück geleitetes Lichtwellensignal, insbesondere Interferenzsignal, zu messen. Das Lichtwellensignal wird dabei üblicherweise entgegen der Lichtwelleneinkoppelrichtung zum zweiten Endstück bzw. Detektor geleitet. Das zweite Endstück ist in der Regel ein von der Messfläche abgewandtes Endstück des Lichtwellenleiters. Der Detektor kann beispielsweise ein Photodetektor sein. Insbesondere kann mit dem Detektor eine, insbesondere vorgenannte(s), optische Weglängenänderung oder ein Interferenzsignal gemessen werden. Der Detektor ist üblicherweise mit einer elektronischen Auswerteeinheit zur Datenübertragung verbunden. Die elektronische Auswerteeinheit kann zur Messdatensammlung und/oder Messdatenweiterverarbeitung ausgebildet sein.

Der faseroptische Drucksensor weist üblicherweise eine Lichtemissionsquelle auf, welche derart mit dem Lichtwellenleiter gekoppelt ist, dass ein mit der Lichtemissionsquelle erzeugtes Lichtwellensignal in den Lichtwellenleiter einkoppelbar ist. Die Lichtemissionsquelle ist hierzu üblicherweise mit einem zweiten Endstück, insbesondere vorgenanntem zweiten Endstück, des Lichtwellenleiters gekoppelt. Das Lichtwellensignal kann eine elektromagnetische Welle, insbesondere im elektromagnetischen UV- Wellenlängenspektrum, im für den Menschen sichtbaren elektromagnetischen Wellenlängenspektrum, oder elektromagnetischen Infrarot- Wellenlängenspektrum sein. Entsprechend ist üblicherweise der Lichtwellenleiter ausgebildet, ein solches Lichtwellensignal zu übertragen bzw. der Detektor ausgebildet, ein solches Lichtwellensignal zu detektieren. Der Detektor und die Lichtemissionsquelle können beispielsweise mit einem optischen Koppler, beispielsweise einem optischen Splitter, mit dem zweiten Endstück des Lichtwellenleiters verbunden sein.

Ein kompakter Aufbau ist umsetzbar, wenn das erste Endstück des Lichtwellenleiters als Teil des Messkopfes ausgebildet ist. Der Messkopf kann einen Fixierungskörper aufweisen, welcher am ersten Endstück des Lichtwellenleiters angeordnet ist, üblicherweise mittels kraftschlüssiger, formschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Verbindung. Der Fixierungskörper kann das erste Endstück umfänglich, beispielsweise rohrförmig, umschließen. Das Dichtelement und/oder das Stützelement sind üblicherweise am Fixierungskörper angeordnet. Ein robuster Aufbau ist erreichbar, wenn das Dichtelement mit dem Stützelement kraftschlüssig am Fixierungskörper angeordnet ist, beispielsweise an den Fixierungskörper geklemmt ist.

Für eine genau Fluiddruckmessung ist es günstig, wenn das Totvolumen der Fluiddruckmessung mit dem faseroptischen Drucksensors kleiner als 10 pl, insbesondere kleiner als 5 pl, bevorzugt kleiner als 1 pl, insbesondere bevorzugt kleiner als 0,5 pl, beträgt. Der faseroptische Drucksensor ist üblicherweise mit einem solchen Totvolumen zur Fluiddruckmessung mit dem Mikrofluidchip bzw. Mikrofluidkanalsystem gekoppelt.

Praktikabel ist es, wenn der Chipträger einen lösbar mit einem Chipträgerkörper des Chipträgers verbundenen Adapterhalter aufweist, um den Mikrofluidchip mittels des Adapterhalters mit dem Chipträgerkörper zu verbinden. Der Adapterhalter kann für eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige lösbare Verbindung mit einem Mikrofluidchip ausgebildet sein. Der Adapterhalter kann eine zu einer Größe und/oder Form eines Mikrofluidchips formkorrespondierend ausgebildete Chipaufnahme aufweisen, mit welcher der Mikrofluidchip formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbindbar ist. Die Chipaufnahme kann mit einem Aufnahmerahmen ausgebildet sein. Zweckmäßig kann die Chipaufnahme ein, insbesondere lösbar mit dem Aufnahmerahmen verbindbares, Fixierelement aufweisen, wobei zur Anordnung des Mikrofluidchips am Aufnahmerahmen der Mikrofluidchip zwischen dem Aufnahmerahmen und dem Fixierelement anordenbar ist, sodass der Mikrofluidchip mit Befestigung des Fixierelementes am Aufnahmerahmen formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Adapterhalter verbindbar ist. Eine hohe Einsatzpraktikabilität ist erreichbar, wenn der Adapterhalter formkorrespondierend zu einer Form und/oder Größe einer Klasse von Mikrofluidchips jeweils gleicher Form und/oder Größe ausgebildet ist, um unterschiedliche Klassen von Mikrofluidchips mit unterschiedlichen Adapterhaltern mit dem Chipträgerkörper zu verbinden. Die Haltevorrichtung kann mehrere Adapterhalter aufweisen, wobei unterschiedliche der Adapterhalter für ein Verbinden mit unterschiedlichen Klassen von Mikrofluidchips ausgebildet sind. Eine Klasse von Mikrofluidchips definiert üblicherweise jeweils Mikrofluidchips einer gleichen Form und/oder Größe. Mikrofluidchips von unterschiedlichen Klassen weisen üblicherweise eine unterschiedliche Form und/oder Größe auf.

Günstig ist es, wenn die Haltevorrichtung mehrere individuell steuerbare, insbesondere regelbare, Heizelemente aufweist, um im Einsatzzustand den Mikrofluidchip gesteuert, insbesondere geregelt, zu beheizen. Dadurch kann eine Temperatur des Mikrofluidchips bzw. eines dem Mikrofluidchip zugeführten Fluids eingestellt, insbesondere gesteuert, bevorzugt geregelt, werden. Die Heizelemente sind üblicherweise derart angeordnet, dass im Einsatzzustand der Mikrofluidchip von unterschiedlichen Seiten in Bezug auf den Mikrofluidchip mit den Heizelementen beheizbar ist. Üblicherweise sind die Heizelemente derart angeordnet, dass im Einsatzzustand an jeder Seite des Mikrofluidchips neben dem Mikrofluidchip ein Heizelement vorhanden ist, wobei insbesondere jeder Seite ein eigenes Heizelement zugeordnet ist. Eine Anordnung der Heizelemente bezieht sich insbesondere auf eine Sicht orthogonal zur Anordnungsebene. Eine Anordnung der Heizelemente in Bezug auf einen Mikrofluidchip im Einsatzzustand kann in analoger Weise für eine Anordnung der Heizelemente in Bezug auf den Chipträger gelten. Üblicherweise sind zumindest zwei Heizelemente derart angeordnet, dass diese im Einsatzzustand an einander gegenüberliegenden Seiten des Mikrofluidchips angeordnet sind. Hierzu sind die zumindest zwei Heizelemente üblicherweise an einander gegenüberliegenden Seiten des Chipträgers angeordnet. Die Heizelemente sind in der Regel in Draufsicht auf die Anordnungsebene seitlich neben dem Mikrofluidchip bzw. dem Chipträger angeordnet. Dadurch wird eine Beobachtungssichtlinie, entlang welcher der Mikrofluidchip im Einsatzzustand üblicherweise beobachtet wird, nicht verdeckt. Die Anordnungsebene ist üblicherweise parallel zu einer Längserstreckung und Breitenerstreckung des Mikrofluidchips ausgerichtet. Die Beobachtungssichtlinie ist in der Regel quer, insbesondere orthogonal, zur Anordnungsebene orientiert. Günstig ist es, wenn in Draufsicht auf die Anordnungsebene mehrere Heizelemente umfänglich um den Chipträger bzw. im Einsatzzustand umfänglich um den Mikrofluidchip angeordnet sind. Vorzugsweise sind mehr als drei, insbesondere zwischen drei und fünf, individuell steuerbare, insbesondere regelbare, Heizelemente vorgesehen. Die Heizelemente sind üblicherweise derart angeordnet, dass im Einsatzzustand der Mikrofluidchip von einer unteren Seite beheizbar ist. Alternativ oder kumulativ kann es günstig sein, wenn die Heizelemente derart angeordnet sind, dass im Einsatzzustand der Mikrofluidchip von einer oberen Seite beheizbar ist. Die Heizelemente können als elektrische Widerstandheizer ausgebildet sein. Üblicherweise sind die Heizelemente plattenförmig, insbesondere als Heizfolien, ausgebildet. Vorteilhaft können die Heizelemente ausgebildet bzw. angeordnet sein, um den Mikrofluidchip bzw. das Fluid auf eine Temperatur von mehr als 100 °C, insbesondere mehr als 130 °C, vorzugsweise zwischen 25 °C und 200°C, zu heizen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Haltevorrichtung einen Ventilator zur Erzeugung eines Luftstromes aufweist, um im Einsatzzustand eine mit den Heizelementen erzeugte Wärme mit dem Luftstrom entlang des Mikrofluidchips zu verteilen. Dadurch kann eine homogene Temperaturverteilung am Mikrofluidchip bzw. in einem diesem zugeführten Fluid erreicht werden. Üblicherweise ist vorgesehen, dass der Ventilator individuell steuerbar, insbesondere regelbar, ist. Im Besonderen gesondert von den Heizelementen. Vorzugsweise sind mehrere Ventilatoren vorgesehen, welche insbesondere jeweils individuell steuerbar, insbesondere regelbar, sind. Im Besonderen kann durch jeweils individuell steuerbare, insbesondere regelbare, Heizelemente und zumindest einem, bevorzugt mehrere, jeweils individuell steuerbare, insbesondere regelbare, Ventilatoren eine Temperatur des Mikrofluidchips bzw. eines diesem zugeführten Fluids mit hoher Genauigkeit eingestellt werden. Günstig ist es, wenn die Halteeinrichtung eine elektronische Steuereinrichtung aufweist, welche ausgebildet ist, jeweils die Heizelemente und/oder jeweils die Ventilatoren individuell zu steuern, insbesondere zu regeln.

Individuelles Steuern der Heizelemente bzw. Ventilatoren bezeichnet im Besonderen ein Steuern der Heizelemente, sodass eine Heizintensität der Heizelemente gesondert voneinander steuerbar ist bzw. eine Luftbeschleunigung mit den Ventilatoren gesondert voneinander steuerbar ist. Dies gilt in analoger Weise für ein Regeln der Heizelemente bzw. Ventilatoren. Dies kann mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung oder mehreren Steuereinrichtungen der Haltevorrichtung umgesetzt sein. Zweckmäßig kann der Chipträger ein oder mehrere Ventile aufweisen, welche luftströmungsleitend mit dem Ventilator verbunden sind, um eine vom Ventilator erzeugte Luftströmung über die Ventile zum Mikrofluidchip zu leiten. Die Ventile können hierzu über Luftzufuhrleitungen mit dem Ventilator gekoppelt sein. Für eine hohe Genauigkeit ist es vorteilhaft, wenn unterschiedliche Ventile mit unterschiedlichen Ventilatoren gekoppelt sind, um von unterschiedlichen der Ventilatoren erzeugte Luftströmungen über unterschiedliche der Ventile zum Mikrofluidchip zu leiten. Üblicherweise ist hierzu jedem der Ventilatoren zumindest ein eigenes Ventil zugeordnet.

Eine genau Temperatursteuerung ist erreichbar, wenn die Haltevorrichtung ein oder mehrere Thermoelemente aufweist, um eine Steuerung, insbesondere Regelung, der Heizelemente und/oder des Ventilators abhängig von einer Temperaturmessung mit den Thermoelementen durchzuführen. Die Thermoelemente sind üblicherweise in Draufsicht auf die Anordnungsebene jeweils seitlich neben dem Chipträger bzw. im Einsatzzustand jeweils seitlich neben dem Mikrofluidchip angeordnet. Üblicherweise sind zumindest zwei Thermoelemente derart angeordnet, dass diese im Einsatzzustand an einander gegenüberliegenden Seiten des Mikrofluidchips angeordnet sind. Hierzu sind die zumindest zwei Heizelemente üblicherweise an einander gegenüberliegenden Seiten des Chipträgers angeordnet. Bevorzugt sind zumindest vier Thermoelemente vorgesehen, welche im Einsatzzustand in Draufsicht auf die Anordnungsebene an unterschiedlichen Seiten des Mikrofluidchips angeordnet sind.

Der Chipträger kann mit einem Halterahmen gebildet sein, mit welchem der Mikrofluidchip formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbindbar ist, beispielsweise mittels einer Schraubverbindung und/oder Klemmverbindung. Der Chipträger kann ein, insbesondere lösbar mit dem Halterahmen verbindbares, Befestigungselement aufweisen, wobei zur Anordnung des Mikrofluidchips an der Haltevorrichtung der Mikrofluidchip zwischen dem Halterahmen und dem Befestigungselement anordenbar ist, sodass der Mikrofluidchip mit Befestigung des Befestigungselementes am Halterahmen formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Chipträger verbindbar ist. Das Befestigungselement kann eine Rahmenstruktur sein. Auf diese Weise kann der Mikrofluidchip mit dem Chipträger in der Anordnungsebene angeordnet werden. Der Mikrofluidchip ist mit dem Chipträger derart an der Haltevorrichtung anordenbar, dass in der Beobachtungsrichtung ein Zentralbereich des Mikrofluidchips unverdeckt ist, um den Zentral be re ich zu beobachten bzw. zu untersuchen. Die Beobachtungsrichtung ist üblicherweise eine Sicht von oben auf den Mikrofluidchip, in der Regel im Wesentlichen orthogonal zur Anordnungsrichtung. Üblicherweise ist die Haltevorrichtung derart ausgebildet, dass im Einsatzzustand der Mikrofluidchip von einer Unterseite, insbesondere im Wesentlichen entgegen der Beobachtungsrichtung, mit Licht bestrahlbar, insbesondere durchstrahlbar ist. Hierzu kann die Haltevorrichtung eine Lichtquelle aufweisen oder derart ausgebildet sein, dass eine Lichtquelle unter dem Mikrofluidchip zur Bestrahlung, insbesondere Durchstrahlung, des Mikrofluidchips anordenbar ist.

Vorteilhaft kann eine Untersuchungsanordnung zur Untersuchung eines Verhaltens eines Fluids vorgesehen sein, wobei die Untersuchungsanordnung eine Haltevorrichtung und einen Mikrofluidchip aufweist, wobei der Mikrofluidchip mit einem Chipträger, insbesondere lösbar, an der Haltevorrichtung angeordnet ist. Die Haltevorrichtung und der Mikrofluidchip können wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet sein.

Die weitere Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Einsatz eines Mikrofluidchips, insbesondere zur Untersuchung eines Strömungsverhaltens eines Fluids, erreicht, wenn mit einem faseroptischen Drucksensor, ein Fluiddruck des in das Mikrofluidkanalsystem zugeführten Fluids gemessen wird und/oder mit mehreren individuell steuerbaren Heizelementen der Mikrofluidchip bzw. das Fluid beheizt wird. Das Verfahren kann insbesondere mit einer vorgenannten Haltevorrichtung umgesetzt sein. Mit dem faseroptischen Drucksensor kann der Fluiddruck im Mikrofluidkanalsystem mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Zweckmäßig kann der faseroptische Drucksensor zur Fluidruckmessung mit dem Mikrofluidkanalsystem in Verbindung stehen. Durch individuelle Steuerung, insbesondere Regelung, der Heizelemente kann eine Temperatur des Mikrofluidchips bzw. des Fluids im Mikrofluidkanalsystem mit hoher Genauigkeit eingestellt werden. Auf diese Weise können Randbedingungen zur Untersuchung eines Verhaltens des Fluids, insbesondere dessen Strömungsverhaltens, mit hoher Genauigkeit festgelegt werden. Entsprechend können Untersuchungen mit hoher Aussagekraft durchgeführt werden. Dies gilt besonders für die Simulation bzw. Nachbildung eines Verhaltens eines Fluids in einem Gestein. Vorzugsweise wird mit dem Mikrofluidchip, insbesondere dessen Mikrofluidkanalsystem, ein Kanalsystem, insbesondere Porensystem, eines Gesteins nachgebildet.

Es versteht sich, dass das Verfahren zum Einsatz eines Mikrofluidchips entsprechend den Merkmalen und Wirkungen, welche im Rahmen einer Haltevorrichtung, insbesondere vorstehend, in diesem Dokument beschrieben sind, ausgebildet sein kann. Analoges gilt auch für die Haltevorrichtung im Hinblick auf das Verfahren. Das Fluid kann flüssig und/oder gasförmig sein. Günstig ist es, wenn das Fluid mit, insbesondere aus, Öl, insbesondere Erdöl, und/oder mit, insbesondere aus, Erdgas gebildet ist.

Von Vorteil ist es, wenn der Mikrofluidchip mit Heizelementen beheizt wird, wobei mit einem Ventilator ein Luftstrom erzeugt wird, um eine mit den Heizelementen erzeugte Wärme entlang des Mikrofluidchips zu verteilen, wobei jeweils die Heizelemente individuell und der Ventilator individuell voneinander gesteuert, insbesondere geregelt, werden. Auf diese Weise kann eine Temperatur des Mikrofluidchips bzw. Fluids mit hoher Genauigkeit eingestellt, insbesondere gesteuert, bevorzugt geregelt werden.

Vorzugsweise werden dabei die Heizelemente und der Ventilator abhängig von einer mit mehreren Thermoelementen gemessenen Temperatur gesteuert, insbesondere geregelt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer Haltevorrichtung zum Halten eines Mikrofluidchips in einer Explosionsdarstellung in einer Sicht von vorne;

Fig. 2 eine Darstellung der Haltevorrichtung in einer Sicht von oben;

Fig. 3 eine Darstellung der Haltevorrichtung in einer Explosionsdarstellung in einer Sicht von hinten;

Fig. 4 eine Darstellung eines Bereiches eines Chipträgers der Haltevorrichtung mit an den Chipträger gekoppelten faseroptischen Drucksensor;

Fig. 5 bis Fig. 7 ausschnittsweise Darstellungen des faseroptischen Drucksensors;

Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung der Haltevorrichtung in einer Sicht von unten.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Haltevorrichtung 1 zum Halten eines Mikrofluidchips 2 in einer Explosionsdarstellung sowie ein Mikrofluidchip 2 dargestellt. Der Mikrofluidchip 2 kann mit einem Chipträger 3 lösbar an der Haltevorrichtung 1 angeordnet, üblicherweise fixiert, werden. Der Chipträger 3 weist einen Halterahmen 4 auf, mit welchem der Mikrofluidchip 2 formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden werden kann. Hierzu weist der Chipträger 3 ein lösbar mit dem Halterahmen 4 verbindbares Befestigungselement 5, welches als Rahmenstruktur ausgebildet sein kann, auf, wobei zur Anordnung des Mikrofluidchips 2 an der Haltevorrichtung 1 der Mikrofluidchip 2 zwischen dem Halterahmen 4 und dem Befestigungselement 5 anordenbar ist, sodass der Mikrofluidchip 2 mit Befestigung des Befestigungselementes 5 am Halterahmen 4 formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Chipträger 3 verbindbar ist. Auf diese Weise kann der Mikrofluidchip 2 mit dem Chipträger 3 in einer gedachten Anordnungsebene angeordnet werden, wobei eine Länge und eine Breite des Mikrofluidchips 2 in der Regel parallel zur Anordnungsebene orientiert sind. Der Mikrofluidchip 2 kann mit dem Chipträger 3 an der Haltevorrichtung 1 angeordnet werden, sodass in einer Beobachtungsrichtung B ein Zentralbereich des Mikrofluidchips 2 unverdeckt ist, um den Zentral bereich zu beobachten bzw. zu untersuchen. Die Beobachtungsrichtung B ist üblicherweise eine Sicht von oben auf den Mikrofluidchip 2, in der Regel im Wesentlichen orthogonal zur Anordnungsrichtung. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung 1 der Fig. 1 in einer Sicht von oben bzw. einer Sicht aus der Beobachtungsrichtung B.

Der Mikrofluidchip 2 weist ein Mikrofluidkanalsystem 8, einen Fluideingang 6 und eine Fluidausgang 7 auf, um im Einsatzzustand über den Fluideingang 6 ein Fluid in das Mikrofluidkanalsystem 8 einzuleiten und über den Fluidausgang 7 das Fluid aus dem Mikrofluidkanalsystem 8 auszuleiten. Das Mikrofluidkanalsystem 8 korrespondiert üblicherweise zu einer Kanalstruktur bzw. Porenstruktur eines Gesteins.

In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung 1 der Fig. 1 in einer Explosionsdarstellung in einer Sicht von schräg hinten dargestellt. Die Haltevorrichtung 1 weist ein Zufuhrventil 9 auf, sodass im Einsatzzustand mit Steuerung, insbesondere Regelung, des Zufuhrventils 9 eine Zufuhr des Fluids zum Fluideingang 6 steuerbar, insbesondere regelbar, ist. Die Haltevorrichtung 1 weist ein Abführventil 10 auf, sodass im Einsatzzustand mit Steuerung, insbesondere Regelung, des Abführventils 10 eine Ableitung des Fluids aus dem Fluidausgang 7 steuerbar, insbesondere regelbar, ist. Die Halteeinrichtung kann einen oder mehrere Bedienungshebel 11 aufweisen, mit welchen das Zufuhrventil 9 und Abführventil 10, insbesondere separat voneinander, steuerbar sind. Der Chipträger 3 weist üblicherweise einen Eingangsanschluss 12 auf, welcher im Einsatzzustand fluidleitend mit dem Fluideingang 6 des Mikrofluidchips 2 verbunden ist, um über den Eingangsanschluss 12 Fluid dem Fluideingang 6 zuzuführen. Dies erfolgt üblicherweise über einen Zufuhrkanal 13 des Eingangsanschlusses 12, welcher im Einsatzzustand fluidleitend an den Fluideingang 6 anschließt. Das Zufuhrventil 9 kann ausgebildet sein, im Einsatzzustand einen Durchfluss von Fluid durch den Eingangsanschluss 12 zu steuern, insbesondere zu regeln. Der Chipträger 3 weist üblicherweise einen Ausgangsanschluss auf, welcher im Einsatzzustand fluidleitend mit dem Fluidausgang 7 des Mikrofluidchips 2 verbunden ist, um über den Ausgangsanschluss Fluid aus dem Fluidausgang 7 abzuführen. Das Abführventil 10 kann ausgebildet sein, im Einsatzzustand einen Durchfluss von Fluid durch den Ausgangsanschluss zu steuern, insbesondere zu regeln.

Die Halteeinrichtung weist einen faseroptischen Drucksensor 14 auf, um im Einsatzzustand einen Fluiddruck des in das Mikrofluidkanalsystem 8 zugeführten Fluids zu messen. Der faseroptische Drucksensor weist einen Messkopf 15, aufweisend eine Messfläche 16 auf, um einen auf die Messfläche 16 wirkenden Fluiddruck zu messen. Der faseroptische Drucksensor 14 weist einen Lichtwellenleiter 17 auf, wobei ein erstes Endstück 18 des Lichtwellenleiters 17 als Teil des Messkopfes 15 ausgebildet ist. Der Messkopf 15 ist derart mit dem Chipträger 3 gekoppelt, dass ein im Einsatzzustand über den Eingangsanschluss 12 zugeführtes Fluid fluiddruckübertragend auf die Messfläche 16 wirkt. In Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Bereiches des Chipträgers 3 der Fig. 1 dargestellt, in welchem der Messkopf 15 des faseroptischen Drucksensors 14 an den Chipträger 3 gekoppelt ist. Der Chipträger 3 weist einen Fluidübertragungskanal 20 auf, welcher fluidleitend mit dem Zufuhrkanal 13 des Eingangsanschlusses 12 verbunden ist. Die Messfläche 16 ist zur Fluiddruckmessung an den Fluidübertragungskanal 20 angeschlossen. Im Einsatzzustand schließt der Zufuhrkanal 13 üblicherweise an den Fluideingang 6 des Mikrofluidchips 2 an.

Der Chipträger 3 weist eine Messkopfaufnahme 21 auf, welche formkorrespondierend zu einem Außenmantel des Messkopfes 15, ausgebildet ist, wobei der Außenmantel formschlüssig in die Messkopfaufnahme 21 eingefügt ist, um den Chipträger 3 und den Messkopf 15 zu verbinden. Der Messkopf 15 weist ein Dichtelement 22 auf, welches einen Teil des Außenmantels bildet, um eine fluiddichte Verbindung zwischen Messkopfaufnahme 21 und Messkopf 15 umzusetzen. Das Dichtelement 22 verläuft umfänglich um das erste Endstück 18 des Lichtwellenleiters 17 und ist abschnittsweise konusförmig ausgebildet. Günstig ist es, wenn das Dichtelement 22 aus Polytetrafluorethylen (PTFE) gebildet ist. Der Messkopf 15 weist einen rohrförmigen Fixierungskörper 23, welcher am ersten Endstück 18 des Lichtwellenleiters 17 mittels kraftschlüssiger, formschlüssiger und/oder stoffschlüssiger Verbindung angeordnet ist, auf. Zweckmäßig kann der Fixierungskörper 23 das erste Endstück 18 umfänglich umschließen. Einem Segment des Dichtelementes 22 ist in einer Einschubrichtung, in welcher der Messkopf 15 in die Messkopfaufnahme 21 eingefügt ist, ein Stützelement 24, üblicherweise ein Stützring, vorgeordnet, sodass das Dichtelement 22 in einem in die Messkopfaufnahme 21 eingefügten Zustand des Messkopfes 15 gegen das Stützelement 24 gepresst wird. Das Dichtelement 22 und das Stützelement 24 sind am Fixierungskörper 23 angeordnet. Praktikabel ist es, wenn das Dichtelement 22 mit dem Stützelement 24 an den Fixierungskörper 23 geklemmt ist. Der Messkopf 15 kann einen Schraubenkörper 25 mit einem Gewinde 26, welches formkorrespondierend zu einem Gewinde der Messkopfaufnahme 21 ausgebildet ist, aufweisen, um den Messkopf 15 mit Ineinanderschrauben der Gewinde zu verbinden.

Das erste Endstück 18 ist mit der Messfläche 16 gekoppelt, sodass ein auf die Messfläche 16 wirkender Fluiddruck bzw. eine Änderung des Fluiddrucks zu einer Änderung einer optischen Signalleitung, insbesondere eines Interferenzsignals, eines in den Lichtwellenleiter 17 eingekoppelten Lichtwellensignals korrespondiert. Die Messfläche 16 ist vorzugsweise als elastisch verformbare Membran ausgebildet. Die Messfläche 16 kann mit einem Spiegelelement gekoppelt sein, sodass eine elastische Verformung der Messfläche 16 zu einer Verschiebung des Spiegelelementes korrespondiert. Vorzugsweise ist das Spiegelelement als Teil eines Messinterferometers des faseroptischen Drucksensors 14 ausgebildet, wobei mit dem Lichtwellensignal ein Interferenzsignal gebildet wird, um den Fluiddruck interferometrisch zu messen, wobei eine Verschiebung des Spiegelelementes zu einer Änderung des Interferenzsignals korrespondiert. Üblicherweise ist vorgesehen, dass zur Bildung des Interferenzsignals zwischen dem Spiegelelement und einem Spiegel Mehrfachreflexionen des Lichtwellensignals gebildet werden, um das Interferenzsignal zu erzeugen. Dies kann mit einem Fabry-Perot-Resonator umgesetzt sein. Der Spiegel ist üblicherweise für das Lichtwellensignal teildurchlässig, um das Interferenzsignal zur Messung auszukoppeln. Üblicherweise wird das Interferenzsignal entlang des Lichtwellenleiters 17 zurückreflektiert, um das Interferenzsignal mit einem Detektor, in der Regel einem Photodetektor, welcher mit einem zweiten Endstück 19 des Lichtwellenleiters 17 verbunden ist, zu messen. Das zweite Endstück 19 ist in der Regel zur Einkoppelung des Lichtwellensignals mit einer Lichtemissionsquelle, üblicherweise einem Laser, gekoppelt. Der Detektor und die Lichtemissionsquelle können beispielsweise mit einem optischen Koppler mit dem Lichtwellenleiter 17 verbunden sein. In Fig. 5 bis Fig. 7 ist der faseroptische Sensor der Haltevorrichtung 1 der Fig. 1 ausschnittsweise dargestellt.

Fig. 8 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der Haltevorrichtung 1 der Fig. 1 in einer Sicht von unten. Die Haltevorrichtung 1 weist mehrere individuell steuerbare, insbesondere regelbare, Heizelemente 27 auf, um im Einsatzzustand den Mikrofluidchip 2 gesteuert, insbesondere geregelt, zu beheizen. Die Heizelemente 27 sind in einer Sicht orthogonal zur Anordnungsebene neben dem Mikrofluidchip 2 angeordnet, sodass der Mikrofluidchip 2 von unterschiedlichen Seiten in Bezug auf den Mikrofluidchip 2 mit den Heizelementen 27 beheizbar ist. Vorzugsweise ist an jeder Seite des Mikrofluidchips 2 neben dem Mikrofluidchip 2 ein Heizelement vorhanden, wobei insbesondere jeder Seite ein eigenes Heizelement zugeordnet ist. Indem die Heizelemente 27 individuell, also gesondert voneinander, steuerbar, insbesondere regelbar, sind, kann eine Temperatur des Mikrofluidchips 2 bzw. des Fluids, welches dem Mikrofluidkanalsystem 8 zugeführt ist, mit hoher Genauigkeit eingestellt werden. Die Haltevorrichtung 1 kann einen Ventilator 28 zur Erzeugung eines Luftstromes aufweisen, um im Einsatzzustand eine mit den Heizelementen 27 erzeugte Wärme mit dem Luftstrom entlang des Mikrofluidchips 2 zu verteilen. Dadurch kann eine besonders ausgeprägte Homogenität einer Temperaturverteilung entlang des Mikrofluidchips 2 bzw. in einem diesem zugeführten Fluid sichergestellt werden. Die Haltevorrichtung 1 kann ein oder mehrere Thermoelemente aufweisen, um eine Steuerung, insbesondere Regelung, der Heizelemente 27 und/oder des Ventilators 28 abhängig von einer mit den Thermoelementen gemessenen Temperatur durchzuführen.

Wenn die Haltevorrichtung 1 einen faseroptischen Drucksensor 14 zur Fluiddruckmessung und/oder mehrere individuell steuerbare Heizelemente 27 zur Beheizung des Mikrofluidchips 2 bzw. des Fluids im Mikrofluidkanalsystem 8 aufweist, können ein Druck und/oder eine Temperatur des Fluids im Mikrofluidkanalsystem 8 mit hoher Genauigkeit dargestellt werden. Dadurch kann ein Verhalten, insbesondere Strömungsverhalten, des Fluids realitätsnah simuliert bzw. nachgestellt und untersucht werden. Dies ermöglicht eine optimierte Einsatzanwendung der Haltevorrichtung 1 bzw. des Mikrofluidchips 2, insbesondere zur Vorhersage eines Verhaltens, insbesondere Strömungsverhaltens, von Fluid in einem Gestein.