Innenflächen eines Hohlkörpers, auf dessen Innenflächen Bereiche mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften, z.B. mit hydrophilen und hydrophoben Eigenschaften, erzeugt werden. Weiterhin betrifft die Er- findung Fluid-Separatoren, die auf diesen Hohlkörpern basieren und Bereiche mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften zeigen. Verwendung finden derartige Fluid-Separatoren in der Medizintechnik und der Analytik, insbesondere der biochemischen Analytik.

Für die Realisierung von Separatoren für mikrofluidische Anwendungen werden in der Regel kanalförmige Systeme eingesetzt, bei denen gegenüberliegende

Oberflächen im Kanal unterschiedliche Oberflächenei- genschaften aufweisen. Die zu trennende Flüssigkeit, die in den Separator geleitet wird, kann dann auf ^¬ grund unterschiedlicher Wechselwirkungen der zu tren ^¬ nenden Flüssigkeitskomponenten mit den jeweiligen Oberflächen entmischt werden.

Aus der WO 02/011888 ist ein Mikrofluidik-System be ^¬ kannt, bei dem dieses aus verschiedenen Materiallagen aufgebaut ist, die jeweils Ausnehmungen aufweisen, die sich im gestapelten Zustand zu einer kanalförmi- gen Ausnehmung zusammensetzen. Hier kann dann durch

Auswahl entsprechender Materialien der einzelnen Lagen die Oberflächeneigenschaft in Bereichen des Ka ^¬ nals beeinflusst werden. Die US 2009/0282978 beschreibt mikrofluidische Separatoren, bei denen die Separation durch den Einsatz von Membranen in Mikrofluidik-Systemen realisiert wird . Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Fluid-Separatoren bereitzustellen, die eine einfachere Herstellung wie nach dem Stand der Technik ermöglichen und gleichzeitig eine hohe Trennungseffizienz zeigen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur plasmagestützten Behandlung von Innenflächen eines Hohlkörpers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch den Fluid-Separator mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. In Anspruch 16 werden erfindungsgemäße

Verwendungen angegeben. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur plasmagestütz- ten Behandlung von Innenflächen eines Hohlkörpers bereitgestellt, bei dem ein erster Gasstrom und mindes- tens ein weiterer Gasstrom in den Hohlkörper eingeleitet wird, wobei die Gase im Hohlkörper nicht vollständig durchmischt sind, so dass ein erster Bereich der Innenfläche im Wesentlichen von dem ersten

Gasstrom und mindestens ein weiterer Bereich der Innenfläche im Wesentlichen von dem mindestens einen weiteren Gasstrom umgeben ist. Durch Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes wird eine Plasmaentladung zumindest des den ersten Gasstrom bildenden ersten Gases gezündet, so dass im ersten Bereich der Innenfläche eine Oberflächenbehandlung erfolgt, die zur Folge hat, dass sich dort die Oberflächenbeschaffenheit von derjenigen auf den anderen Bereichen der Innenfläche unterscheidet. Es ist auch möglich, dass durch das elektrische Wechselfeld nicht nur eine

Plasmaentladung des ersten Gases gezündet wird, sondern auch Plasmaentladungen der weiteren in den Hohlkörper geleiteten Gase erfolgt. Es ist dabei bevorzugt, dass der Gasdruck, d.h. der

Gesamtgasdruck, im Hohlkörper im Bereich von 0,8 bis 3 bar, insbesondere von 1,0 bis 1,5 bar liegt.

Die Frequenzen des elektrischen Wechselfeldes liegen vorzugsweise im Bereich von 10 Hz bis 5,8 GHz, insbesondere von 1 kHz bis 100 kHz. Ebenso ist es möglich, dass das Wechselfeld gepulst wird. Die bevorzugte Taktzeit liegt dabei im Bereich von 1 msek bis 1.000 Sek, besonders bevorzugt im Bereich von 100 msek bis 10 Sek. Unter Wechselfeldern sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur sinusförmige Spannungsverläufe, sondern auch andere Spannungsverläufe, wie rechteckige Verläufe, uni- oder bipolare Pulse und Mischformen hiervon verstanden werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Plasmaentladung um eine dielektrische Barriereentladung. Die Oberflächenbehandlung ist vorzugsweise eine Be- schichtung der Innenfläche des Hohlkörpers. Ebenso ist es aber auch möglich, eine Oberflächenmodifizierung an der Innenfläche des Hohlkörpers vorzunehmen, insbesondere eine Oxidation, eine Aktivierung, eine chemische Funktionalisierung und/oder eine Ätzung.

Hinsichtlich der einzuleitenden Gase besteht grundsätzlich keine Einschränkung, so lange diese für eine Plasmabehandlung geeignet sind. So können nicht- beschichtende Gase in atomarer Form, insbesondere

Edelgase, wie z.B. Argon, sowie molekulare Gase, insbesondere Sauerstoff, Stickstoff, Halogene,

Schwefelhexafluorid, oder andere zwei- oder dreiatomige flüchtige Gase eingesetzt werden. Ebenso ist es möglich, dass Gase aus der Gruppe der beschichtenden

Gase eingesetzt werden. Hierzu zählen beispielsweise Kohlenwasserstoffe, FluorkohlenwasserStoffe ,

siliciumorganische Verbindungen, insbesondere

Alkylsilane, Alkyldisilane, Siloxane, Silazane und Kieselsäureester. Weiterhin sind hier funktionelle sauerstoffhaltige organische Verbindungen, insbesondere Ether, Aldehyde, Ketone und Carbonsäuren, sowie funktionelle stickstoffhaltige organische Verbindungen, insbesondere Amine und Nitrile, sowie Heterozyk- len zu nennen. Ebenso ist es möglich, dass auch Mischungen aus den oben aufgezählten Gasen eingesetzt werden .

Eine weitere bevorzugte Variante sieht vor, dass das erste Gas und das mindestens eine weitere Gas unterschiedliche Zündspannungen für die Plasmaentladung aufweisen. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass bei Anlegen des elektrischen Wechselfeldes nur die Entladung eines Gases gezündet wird, während das oder die weiteren Gase aufgrund einer höheren Zündspannung zu keiner Plasmaentladung führen.

Eine weitere Variante sieht vor, dass das erste Gas und/oder das mindestens ein weiteres Gas mindestens einen Precursor enthält. Für diesen Fall können Trä- gergase eingesetzt werden, denen Precursoren zugesetzt werden, die erst bei Ausbildung des Plasmas die Verbindungen bilden, die dann auf den Oberflächen abgeschieden werden. Je nachdem, welche Schicht abgeschieden werden soll, können unterschiedliche

Precursoren eingesetzt werden. Bei Verwendung oxidie- render Gase innerhalb des Hohlkörpers lassen sich aus silicium- oder metallhaltigen Precursoren

Siliciumoxid bzw. Metalloxide abscheiden. Mit reduzierenden oder inerten Gasen, wie Edelgasen, Stick- Stoff und Mischungen hiervon mit Wasserstoff als Gas innerhalb des Hohlkörpers können bei Verwendung der folgenden Precursoren folgende Schichten erhalten werden : · Kohlenwasserstoffe: amorphe Kohlenwasserstoffschichten (a-C:H),

• Fluorkohlenstoffe und Fluorkohlenwasserstoffe:

fluorierte Kohlenstoffe bzw. Kohlenwasserstoffe (a-C: F und a-C: F: H) ,

· siliciumhaltige Precursoren, wie beispielsweise

Tetramethylsilan (TMS), Hexamethyldisilan (HMDS), Hexamethyldisiloxan (HMDSO) , oder Hexamethyldila- zan (HMDSN) : Si-haltige Plasmapolymere,

• Methacrylsäure-, Acrylsäure-, Allyl-, Vinyl- und andere radikalisch polymerisierbare Precursoren mit geeigneten funktionellen Gruppen (Hydroxy, Amino, Epoxy, Carboxyl, Oligo-ethylenoxid) : Plasmapolymere mit den genannten funktionellen Gruppen, insbesondere bei gepulstem Betrieb der Entla ^¬ dung .

Es ist weiterhin bevorzugt, dass in den Bereichen, in denen im Hohlkörper eine Plasmaentladung erfolgt, laminare Gasströmungen des ersten und der weiteren Gase vorliegen .

Vorzugsweise handelt es sich bei der Plasmaentladung um eine Hohlraumteilentladung im Inneren des Hohlkörpers. Diese kann homogen oder filamentiert sein. Erfindungsgemäß wird ebenso ein Fluid-Separator bereitgestellt, der einen Hohlkörper mit mindestens einer kanalförmigen Verzweigung enthält. Die Innenfläche des Hohlkörpers weist hierbei einen ersten Bereich sowie mindestens einen weiteren Bereich auf. Die einzelnen Bereiche unterscheiden sich dabei bezüglich ihrer Oberflächeneigenschaften. Mindestens einer der Bereiche der Innenfläche des Hohlkörpers weist eine Beschichtung auf, die mittels eines Plasma-Prozesses erzeugt wurde.

Durch diese unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften der Innenfläche des Hohlkörpers lassen sich flüssige Zwei-Phasen-Systeme, wie sie z.B. in tropfenbasierten Systemen in der Mikrofluidik verwendet wer- den, trennen. Weist der Hohlkörper einen hydrophoben und einen hydrophilen Bereich der Innenfläche auf, so benetzt die hydrophile Phase den hydrophilen Bereich der Innenfläche und das Zwei-Phasen-System beginnt sich zu entmischen und kann durch den sich in einen hydrophilen und einen hydrophoben Bereich aufspaltenden Hohlkörper getrennt werden. Insbesondere bieten sich hier V-förmige Verzweigungen von Kanälen an. Besonderer Vorteil des vorliegenden Fluid-Separators ist es, dass hier bereits im Hohlkörper die Oberflä ^¬ cheneigenschaften entsprechend variiert werden können und nicht erst nach der Verzweigung in verschiedene

Kanäle. Dies erlaubt eine deutlich bessere Trennungseffizienz .

Im Vergleich zu Mikrofluidik-Systemen zur Trennung, die auf nasschemischen Beschichtungen der Innenfläche beruhen, ist der erfindungsgemäße Separator deutlich einfacher herzustellen. Weiterhin lassen sich erfindungsgemäß deutlich dünnere Schichten auf den Innenflächen des Hohlkörpers realisieren, was größere Ka- naldurchmesser im Mikrofluidiksystem erlaubt.

Verwendung finden die erfindungsgemäßen Fluid-Sepa- ratoren insbesondere im Bereich der Medizintechnik und der Analytik, und hier insbesondere der biochemi- sehen Analytik.

Beispiel

Beschichtet wird ein Fluid-Separator mit einer Dicke von 2,8 mm, in dem sich ein Kanal K0 mit einem Querschnitt von 300 pm x 300 m befindet, der sich V- förmig in zwei Kanäle VI und V2 mit dem Querschnitt 250 μιτι x 250 μπ\ aufspaltet. In dem Kanal VI wird Argon mit 1 Vol.-% Octafluorcyclobutan (C ₄ F ₈ ) mit einem Gesamtgasdruck von 1,05 mbar eingespeist. Der Kanal

V2 wird gleichzeitig mit 0,01 1/min

Schweielhexafluorid (SF ₆ ) gespült. Die Gasströme der Kanäle VI und V2 bewegen sich in Richtung Kanal V0 und bilden am Übergang zu Kanal V0 eine laminare Gas- Strömung. An dem Separator werden zwei metallische

Elektroden im Bereich der Verzweigung angelegt. Bei einer Elektrodenspannung (Spitze-Spitze) von 25 kV _S s zündet in dem vom Argongasgemisch durchströmten Be ^¬ reich im Kanal VO und im Kanal VI eine Entladung, so dass der Kanal VI insgesamt und der Kanal VO im Bereich der Verzweigung einseitig beschichtet wird. Die andere Seite des Kanals VO und der Kanal V2 werden durch das Löschgas SF ₆ geschützt, welches eine höhere Zündspannung als das Argongemisch hat. Die Behandlungszeit beträgt 60 s. Nach der Beschichtung sind der Kanal VI und die angrenzende Seite des Kanals VO nahe der Verzweigung hydrophob beschichtet. Die hyd ^¬ rophilen Kanaloberflächen des Kanals V2 und die entsprechende Seite des Kanals VO nahe der Verzweigung wurden nicht beschichtet und sind nach der Behandlung weiterhin hydrophil. Wird der Separator mit einem segmentierten Fluss aus Wasser und Hexadecan betrieben, wird der Fluss vom Eingang in Kanal VO an der Verzweigung zu Vi und V2 getrennt, wobei das

Hexadecan in den Kanal VI und das Wasser in den Kanal V2 strömt.