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Title:
MICROFLUIDIC DEVICE WITH INPUT ACTUATOR SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/137162
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a microfluidic device, which has at least one fluid input, at least one fluid output, at least one fluid channel, extending between the at least one fluid input and the at least one fluid output, and a microactuator, which has a membrane which can be stretched directly or indirectly by an actuator fluid which is located in the microactuator and electrically connected to electrodes. According to the invention, the at least one fluid input opens into at least one reservoir, which is formed in the microfluidic device and in which there is at least one fluid-absorbing and compressible storage material which is in contact with the membrane of the microactuator.

Inventors:
NESTLER JÖRG (DE)
Application Number:
PCT/IB2021/062186
Publication Date:
June 30, 2022
Filing Date:
December 22, 2021
Export Citation:
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Assignee:
BIFLOW SYSTEMS GMBH (DE)
International Classes:
F04B43/04; B01L3/00
Foreign References:
EP3029363A12016-06-08
EP2041573B12019-09-04
DE102015101106A12016-07-28
EP1844936A12007-10-17
DE102013219502A12015-04-02
DE102015101106A12016-07-28
EP2041573B12019-09-04
Attorney, Agent or Firm:
STEINIGER, Carmen (DE)
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Claims:
Patentansprüche Mikrofluidikvorrichtung (1), die wenigstens einen Fluideingang (2), wenigstens einen Fluidausgang (12), wenigstens einen zwischen dem wenigstens einen Fluideingang (2) und dem wenigstens eine Fluidausgang (12) verlaufenden Fluidkanal (3) und einen Mikroaktor (10) aufweist, der eine Membran (9) aufweist, die durch eine in dem Mikroaktor (10) befindliche und mit Elektroden (7, 8) elektrisch verbundene Aktorflüssigkeit (11) unmittelbar oder mittelbar dehnbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluideingang (2) in wenigstens ein in der Mikrofluidikvorrichtung (1) ausgebildetes Reservoir (4) mündet, in dem sich wenigstens ein fluidaufsaugendes und komprimierbares Speichermaterial (5, 5‘) befindet, das mit der Membran (9) des Mikroaktors (10) in Kontakt steht, wobei die Membran (9) an das in dem Reservoir (4) befindliche Speichermaterial (5, 5‘) angrenzt. Mikrofluidikvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermaterial (5, 5‘) wenigstens einen Schwamm, wenigstens ein Textil, Watte, Zellstoff, poröses anorganisches Material, poröses organisches Material und/oder wenigstens ein Gel aufweist. Mikrofluidikvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermaterial (5, 5‘) Bereiche mit unterschiedlicher und/oder sich graduell ändernder Saugfähigkeit und/oder Filterwirkung aufweist. Mikrofluidikvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroaktor (10) ein Elektrolyseaktor ist.
GEÄNDERTE ANSPRÜCHE beim Internationalen Büro eingegangen am 25 Mai 2022 (25.05.2022) Mikrofluidikvorrichtung (1), die wenigstens einen Fluideingang (2), wenigstens einen Fluidausgang (12), wenigstens einen zwischen dem wenigstens einen Fluideingang (2) und dem wenigstens eine Fluidausgang (12) verlaufenden Fluidkanal (3) und einen Mikroaktor (10) aufweist, der eine Membran (9) aufweist, die durch eine in dem Mikroaktor (10) befindliche und mit Elektroden (7, 8) elektrisch verbundene Aktorflüssigkeit (11) unmittelbar oder mittelbar dehnbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluideingang (2) in wenigstens ein in der Mikrofluidikvorrichtung (1) ausgebildetes Reservoir (4) mündet, in dem sich wenigstens ein fluidaufsaugendes und komprimierbares Speichermaterial (5, 5‘) befindet, das mit der Membran (9) des Mikroaktors (10) in Kontakt steht, wobei die Membran (9) an das in dem Reservoir (4) befindliche Speichermaterial (5, 5‘) angrenzt und wobei das Speichermaterial (5, 5‘) wenigstens einen Schwamm, wenigstens ein Textil, Watte, Zellstoff, poröses anorganisches Material und/oder poröses organisches Material aufweist. Mikrofluidikvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermaterial (5, 5‘) Bereiche mit unterschiedlicher und/oder sich graduell ändernder Saugfähigkeit und/oder Filterwirkung aufweist. Mikrofluidikvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroaktor (10) ein Elektrolyseaktor ist.

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GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)

Description:
Mikrofluidikvorrichtung mit Eingangsaktorik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikrofluidikvorrichtung, die wenigstens einen Fluideingang, wenigstens einen Fluidausgang, wenigstens einen zwischen dem wenigstens einen Fluideingang und dem wenigstens eine Fluidausgang verlaufenden Fluidkanal und einen Mikroaktor aufweist, der eine Membran aufweist, die durch eine in dem Mikroaktor befindliche und mit Elektroden elektrisch verbundene Aktorflüssigkeit unmittelbar oder mittelbar dehnbar ist.

Aus dem Stand der Technik sind miniaturisierte Systeme zur Analyse von Fluiden, vorzugsweise Flüssigkeiten, die im Allgemeinen als "Labor auf einem Chip" oder "Lab-on-a- Chip" bezeichnet werden, bekannt. Anwendungsgebiete solcher Systeme umfassen beispielsweise die Humandiagnostik, die Veterinärdiagnostik sowie die Umwelt- und Lebensmittelanalytik. Die Systeme weisen beispielsweise eine Kartusche auf, die Flüssigkeiten enthalten kann und in der diese Flüssigkeiten befördert werden können. Oft weisen solche Systeme auch einen Sensorbereich auf, der für die eigentliche Analytik zuständig ist.

Für die Analyse einer Probe ist es häufig erforderlich, Flüssigkeiten definiert zu transportieren. Dies kann sowohl über eine externe Aktorik, die zum Beispiel pneumatisch, mechanisch oder über externe Pumpen arbeitet, als auch über eine Aktorik, die Bestandteil der Kartusche ist, erfolgen.

Ein Beispiel für eine solche, in eine flüssigkeitsführende Mikrostruktur integrierte Aktorik ist in der Druckschrift EP 1 844 936 A1 beschrieben. Der beschriebene Mikroaktor nutzt Hydrogel, das eine Aktorflüssigkeit, wie Wasser, absorbiert und mit Elektroden kontaktiert ist, durch die in der Aktorflüssigkeit eine Elektrolyse ausgelöst werden kann. Die sich bei der Elektrolyse bildenden Sauerstoff- und Wasserstoff bl äsen führen zu einem Gasdruck, welcher auf eine Membran des Mikroaktors wirkt, durch deren Auswölben wiederum ein Fluid in einem an der anderen Seite der Membran verlaufenden Kanal oder Reservoir der Mikrostruktur verdrängt werden oder der Kanal verschlossen werden kann. Die für die Umsetzung des Aktorprinzips notwendigen Aktorkomponenten sind dadurch auf kleinstem Raum integrierbar, was es beispielsweise ermöglicht, eine Aktor- und Sensorkomponenten aufweisende Mikrofluidikvorrichtung in EC-Kartengröße auszubilden.

Eine andere, in der Druckschrift DE 10 2013 219 502 A1 beschriebenen Analyseeinheit weist ein Deckelelement mit einem Druckkanal auf, der in einem drucklosen Zustand durch eine auf einer Unterseite des Deckelelementes vorgesehene Folie verschlossen ist. Zwischen der Folie und einem Bodenelement der Analyseeinheit ist ein Flüssigkeitskanal für ein Fluid ausgebildet. Bei Anlegen eines Drucks an den Druckkanal wölbt sich die Folie unter dem Druckkanal nach unten, wodurch das Fluid in dem Flüssigkeitskanal verschoben wird. Zwischen der Folie und dem Deckelelement kann eine Isolierschicht in Form einer dünnen Paraffinschicht vorgesehen sein, die nach Auslenkung der Folie schmilzt und die Folie überschichtet, wodurch die Dampfdurchlässigkeit der Folie verringert werden soll.

Aus der Druckschrift DE 10 2015 101 106 A1 ist eine Mikrofluidikvorrichtung bekannt, die einen Aktor aufweist, der über eine flexible Membran eine in einem Reservoir befindliche Flüssigkeit aus dem Reservoir in einen Kanal pumpen kann. In einem von dem Akor und der Membran entfernten Bereich des Kanals ist ein Absorbermaterial vorgesehen, das die Flüssigkeit aufsaugen kann, wodurch gezielt bestimmte Kanalbereiche entleert werden können.

Die Druckschrift EP 2 041 573 B1 beinhaltet eine Mikrofluidikkarte, die ein mit einem Kanal verbundenes Auffangreservoir für Abfallflüssigkeit besitzt. In dem Auffangreservoir befindet sich ein Absorberpad, das anschwillt, wenn es Flüssigkeit absorbiert. Eine flexible Membran separiert einen Abfallflüssigkeitskanal, in dem sich das Aborberpad und die Flüssigkeit befinden, von einem Luftkanal. Wenn sich die Membran aufgrund des Anschwellens des Absorberpads in Richtung des Luftkanals wölbt, wird Luft aus dem Luftkanal durch einen flüssigkeitsundurchlässigen Luftausgang nach außen gedrückt.

Soll ein Fluid, wie beispielsweise Blut, das partikuläre Bestandteile enthält, analysiert werden, waren bisher die zur Fluidleitung genutzten Fluidkanäle mit einem solch großen Querschnitt zu konzipieren, dass Kanalverstopfungen durch die partikulären Bestandteile vermieden werden. Das System und die Totvolumina werden dadurch größer. Sollen die partikulären Bestandteile des Fluids, beispielsweise zur Vermeidung einer Verstopfung von Fluidkanälen, zuvor abgetrennt werden, kommen häufig Filtermembranen zum Einsatz. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie selbst sehr schnell verstopfen bzw. sich auf diesen eine weitestgehend nicht mehr für die restliche Flüssigkeit durchdringbare Schicht der partikulären Bestandteile bildet. Im Fall von Blut ist dann oft ein noch höherer Druck erforderlich, um weitere, nicht partikelhaltige Flüssigkeit durch die Filtermembran zu fördern, was wiederum zu einer Hämolyse führen kann, die letztlich das Messergebnis verfälschen kann.

Außerdem ist es bei manchen Anwendungen erforderlich, das zu analysierende Fluid zwar in das System einzubringen, aber nicht sofort darin zur Analyse weiterzuleiten, was mit den vorhandenen Systemen nicht definiert möglich ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrofluidikvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die weitgehend unabhängig von dem durchzuleitenden Fluid sehr klein gestaltet werden kann.

Die Aufgabe wird durch eine Mikrofluidikvorrichtung gelöst, die wenigstens einen Fluideingang, wenigstens einen Fluidausgang, wenigstens einen zwischen dem wenigstens einen Fluideingang und dem wenigstens eine Fluidausgang verlaufenden Fluidkanal und einen Mikroaktor aufweist, der eine Membran aufweist, die durch eine in dem Mikroaktor befindliche und mit Elektroden elektrisch verbundene Aktorflüssigkeit unmittelbar oder mittelbar dehnbar ist, wobei der wenigstens eine Fluideingang in wenigstens ein in der Mikrofluidikvorrichtung ausgebildetes Reservoir mündet, in dem sich wenigstens ein fluidaufsaugendes und komprimierbares Speichermaterial befindet, das mit der Membran des Mikroaktors in Kontakt steht, wobei die Membran an das in dem Reservoir befindliche Speichermaterial angrenzt.

In die erfindungsgemäße Mikrofluidikvorrichtung wird zunächst über den wenigstens einen Fluideingang ein Fluid gegeben. Das Fluid kann beispielsweise eine hinsichtlich ihrer Inhaltsstoffe oder sonstiger Eigenschaften zu analysierende Flüssigkeit sein. Dabei fallen erfindungsgemäß unter den Begriff „Fluid“ alle bei Raumtemperatur und 1 bar Umgebungsdruck fluiden Medien, außer Gase oder Gasgemische oder Dämpfe. So sind zum Beispiel von dem Begriff „Fluid“ Wasser, flüssige Alkohole, Urin, Blut, wässrige Lösungen und Suspensionen, Lösungen mit alkoholischem Lösungsmittel, Gele, Öle und weitere fließende Medien, die wie Blut oder Erdöl beispielsweise natürlichen Ursprungs sein können, aber auch synthetisch hergestellt sein können, umfasst.

Das Fluid gelangt zunächst über wenigstens einen Fluidkanal der Mikrofluidikvorrichtung oder direkt vom Fluideingang in das wenigstens eine Reservoir, in dem sich das wenigstens eine fluidaufsaugende und komprimierbare Speichermaterial befindet. Das Fluid wird von diesem Speichermaterial, einschließlich eventueller, in dem Fluid enthaltener partikulärer Bestandteile, zumindest teilweise aufgesaugt.

Vorzugsweise füllt das Speichermaterial das Reservoir derart aus, dass kein Fluid über das Reservoir in einen sich in Richtung des Fluidausgangs an das Reservoir anschließenden Fluidkanal der Mikrofluidikvorrichtung fließen kann, ohne vorher durch das Speichermaterial geflossen zu sein.

Das Reservoir hat vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt, kann jedoch auch einen gewölbten Boden oder eine andere Form besitzen.

Das Speichermaterial steht mit der Membran des Mikroaktors in Kontakt, d. h. in direktem Kontakt. Beispielsweise bildet die Membran einen Boden und/oder eine Decke und/oder eine Seitenwand des Reservoirs aus.

Die Membran ist eine flexible Membran. Das Speichermaterial ist ein fluidaufsaugendes Material, das vorzugsweise zu mindestens 30 Vol.% komprimierbar ist.

Der in der erfindungsgemäßen Mikrofluidikvorrichtung genutzte Mikroaktor weist eine vorzugsweise in einem Aktorflüssigkeitsreservoir des Mikroaktors aufgenommene Aktorflüssigkeit und Elektroden auf, die mit der Aktorflüssigkeit elektrisch verbunden sind. Auf einer ersten Seite der Membran befindet sich somit die Aktorflüssigkeit, und auf einer zweiten Seite der Membran befindet sich das direkt an die Membran angrenzende Speichermaterial. Das fluidaufsaugende und komprimierbare Speichermaterial befindet sich demnach auf der dem Mikroaktor gegenüberliegenden Seite der Membran. Das Speichermaterial liegt damit direkt über dem Aktor. Die durch die Aktorflüssigkeit direkt beeinflussbare Lage der Membran wirkt sich also direkt und unmittelbar auf das Speichermaterial und damit auf die Menge an Fluid, die in dem Speichermaterial jeweils aufgenommen werden kann, aus. Der Mikroaktor ist durch die Elektroden steuerbar. Der Mikroaktor kann wie der in der Druckschrift EP 1 844 936 A1 beschriebene Mikroaktor als Elektrolyseaktor ausgebildet sein. Dabei kann der als Elektrolyseaktor fungierende Mikroaktor Hydrogel beinhalten, das die Aktorflüssigkeit, wie Wasser, absorbiert und mit Elektroden kontaktiert ist, durch die in der Aktorflüssigkeit eine Elektrolyse ausgelöst werden kann. Die Aktorflüssigkeit muss jedoch nicht unbedingt in einem Hydrogel gespeichert sein, sondern kann beispielsweise angedickt sein.

Die sich bei der Elektrolyse der Aktorflüssigkeit bildenden Sauerstoff- und Wasserstoffblasen führen zu einem Gasdruck, welcher auf die Membran des Mikroaktors wirkt. Die Membran wölbt sich dadurch und drückt gegen das an die Membran angrenzende, in dem Reservoir befindliche Speichermaterial. Durch das Auswölben der Membran wird das Fluid zumindest teilweise aus dem Speichermaterial herausgedrückt bzw. ausgepresst und kann danach in Richtung des Fluidausgangs fließen.

Das Speichermaterial bietet somit die Möglichkeit zur Zwischenspeicherung des Fluids.

Wenn das Fluid aus dem Speichermaterial zumindest teilweise mittels des Mikroaktors herausgedrückt wird, werden von dem Speichermaterial partikuläre Bestandteile aus dem ursprünglich in die Mikrofluidikvorrichtung gegebenen Fluid zurück gehalten. Das Speichermaterial wirkt daher als Filtermaterial, das die partikulären Bestandteile zumindest teilweise aus dem Fluid filtert. Das in Richtung des Fluidausgangs weiterfließende Fluid ist somit zumindest teilweise gefiltert. Die Gefahr von Verstopfungen in den zum Fluidausgang führenden Fluidkanälen ist daher gemindert, auch wenn diese sehr kleine Durchmesser besitzen.

Vorzugsweise weist das Speichermaterial wenigstens einen Schwamm, wenigstens ein Textil, Watte, Zellstoff, poröses anorganisches Material, poröses organisches Material und/oder wenigstens ein Gel auf. Diese Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie Kapillaren und/oder Poren und/oder Materialzwischenräume aufweisen, in welchen Flüssigkeit aufgenommen werden kann, einfach zusammengedrückt werden können, um die Flüssigkeit wieder abzugeben, und darüber hinaus eine Struktur besitzen, die im Fluid enthaltene partikuläre Bestandteile zurückhält. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Speichermaterial Bereiche mit unterschiedlicher und/oder sich graduell ändernder Saugfähigkeit und/oder Filterwirkung auf. Dies ermöglicht es, partikuläre Bestandteile des Fluids beispielsweise nur in einem in Fluidförderrichtung ersten Bereich des Speichermaterials aufzunehmen und einen in Fluidförderrichtung zweiten Bereich des Speichermaterials als Sperre für eine Nichtweiterleitung der partikulären Bestandteile zu nutzen.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei die Figuren 1a bis 1d schematisch einen Ausschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrofluidikvorrichtung mit Eingangsfilter in verschiedenen Verfahrensstufen in einer geschnittenen Seitenansicht zeigen; die Figuren 2a bis 2d schematisch einen Ausschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrofluidikvorrichtung mit Eingangsstufenfilter in verschiedenen Verfahrensstufen in einer geschnittenen Seitenansicht zeigen; die Figuren 3a bis 3d schematisch einen Ausschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrofluidikvorrichtung mit Pumpvolumendefinition in verschiedenen Verfahrensstufen in einer geschnittenen Seitenansicht zeigen; und die Figuren 4a bis 4d schematisch einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikrofluidikvorrichtung mit Pumpvolumendefinition in verschiedenen Verfahrensstufen in einer geschnittenen Seitenansicht zeigen.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematisch verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mikrofluidikvorrichtung 1 , 1 ‘. Allen Ausführungsformen ist gemein, dass in einer Fluidförderrichtung A an oder nahe einem Fluideingang 2 der jeweiligen Mikrofluidikvorrichtung 1 , 1‘ ein in fluider Verbindung mit dem Fluideingang 2 stehendes Reservoir 4 mit einem damit in Verbindung stehenden Mikroaktor 10 vorgesehen ist. Dabei befindet sich jeweils in dem Reservoir 4 wenigstens ein fluidaufsaugendes und komprimierbares Speichermaterial 5, 5‘.

Das Speichermaterial 5, 5‘ ist in den gezeigten Ausführungsformen wenigstens ein Schwamm, kann jedoch in anderen Ausführungsformen der Erfindung auch wenigstens ein Textil, Watte, Zellstoff, poröses anorganisches Material, poröses organisches Material und/oder wenigstens ein Gel sein.

Der jeweilige Mikroaktor 10 weist eine flexible Membran 9 auf, die an das Reservoir 4 und damit an das in dem Reservoir 4 befindliche Speichermaterial 5, 5‘ angrenzt. Die flexible Membran 9 bildet also gleichzeitig eine Deckmembran des Mikroaktors 10 als auch eine Deckmembran des Reservoirs 4.

Ferner weist der Mikroaktor 10 eine Aktorflüssigkeit 11 auf. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Aktorflüssigkeit 11 jeweils von einem Hydrogel 6 aufgenommen. Darüber hinaus weist der Mikroaktor 10 Elektroden 7, 8 auf, die mit der Aktorflüssigkeit 11 elektrisch in Verbindung stehen. Von den Elektroden 7, 8 verlaufen elektrische Verbindungsleitungen nach außen, welche in den Darstellungen nicht gezeigt sind.

Wie es in den Figuren zu sehen ist, weist die jeweilige Mikrofluidikvorrichtung 1 , T wenigstens einen, in fluider Verbindung mit dem Reservoir 4 stehenden Fluidkanal 3 auf. Der wenigstens eine Fluidkanal 3 führt direkt oder indirekt zu einem Fluidausgang 12 der Mikrofluidikvorrichtung 1 , T.

Ein in die Mikrofluidikvorrichtung 1 , T über den Fluideingang 2 eingegebenes Fluid fließt entlang der Fluidförderrichtung A zunächst durch das Reservoir 4 und erst danach in Richtung des Fluidausgangs 12, wobei es auf seinem Weg zum Fluidausgang 12 durch den wenigstens einen Fluidkanal 3 fließt und gegebenenfalls wenigstens eine Mikropumpe und/oder wenigstens eine Analyseeinheit passieren kann.

Das Reservoir 4 und das Speichermaterial 5, 5‘ bilden zusammen mit dem Mikroaktor 10 in jeder der gezeigten Ausführungsformen eine Eingangsaktorik für die jeweilige Mikrofluidikvorrichtung 1 , T aus und können, wie es in den Figuren zu sehen ist, unterschiedliche Funktionen erfüllen. In der in den Figuren 1 a bis 1d gezeigten Mikrofluidikvorrichtung 1 als auch in der in den Figuren 2a bis 2d gezeigten Mikrofluidikvomchtung 1‘ dient die Eingangsaktorik jeweils vorrangig als Eingangsfilter.

Figur 1a zeigt die Mikrofluidikvorrichtung 1 ohne eingebrachtes Fluid.

Bei der Mikrofluidikvorrichtung 1 ist in das Reservoir 4 ein homogenes Speichermaterial 5, vorzugsweise ein Schwamm, eingebracht. In Figur 1 b gelangt ein Fluid 20 über den Fluideingang 2 in das Reservoir 4 und wird darin zumindest teilweise von dem Speichermaterial 5 aufgesaugt. Beispielsweise wird das Fluid 20 in den Fluideingang 2 pipettiert. Das Fluid 20 enthält partikuläre Bestandteile 21.

Daraufhin wird, wie es in Figur 1c gezeigt ist, der Fluideingang 2 mit einem Deckel 13 verschlossen.

Indem zwischen den Elektroden 7, 8 eine Spannung angelegt wird, wird, wie in Figur 1d gezeigt, eine Elektrolyse in der Aktorflüssigkeit 11 in Gang gesetzt. Die sich bei der Elektrolyse bildenden Sauerstoff- und Wasserstoffblasen 14 erzeugen einen Gasdruck, in Folge dessen sich die Membran 9 wölbt. Dadurch wird das darüber befindliche Speichermaterial 5 zusammengedrückt und das darin enthaltene Fluid 20 aus dem Speichermaterial 5 in den sich an das Reservoir 4 anschließenden Kanal 3 gedrückt.

Dabei bleiben die partikulären Bestandteile 21 in dem Speichermaterial 5 hängen. Das Fluid 20 ist gefiltert.

Figur 2a zeigt die Mikrofluidikvorrichtung 1‘ ohne eingebrachtes Fluid. Im Unterschied zu der Mikrofluidikvorrichtung 1 sind in dem Reservoir 4 der Mikrofluidikvorrichtung 1‘ zwei unterschiedliche Speichermaterialien, nämlich ein erstes Speichermaterial 5 und ein zweites Speichermaterial 5‘, eingebracht. Das erste Speichermaterial 5 weist größere Poren als das zweite Speichermaterial 5‘ auf. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann sich die Saugfähigkeit und/oder die Filterfähigkeit des Speichermaterials 5 graduell innerhalb des Reservoirs 4 in der Fluidförderrichtung A ändern. In Figur 2b gelangt ein Fluid 20 über den Fluideingang 2 in das Reservoir 4 und wird darin zunächst von dem ersten Speichermaterial 5 aufgesaugt. Das Fluid 20 enthält partikuläre Bestandteile 21. Das Fluid 20 wird danach von dem in der Fluidförderrichtung A nach dem ersten Speichermaterial 5 angeordneten zweiten Speichermaterial 5‘ aufgesaugt. Durch die kleineren Poren des zweiten Speichermaterials 5‘ verbleiben die partikulären Bestandteile 21 bzw. ein Großteil davon in dem ersten Speichermaterial 5.

Daraufhin wird, wie es in Figur 2c gezeigt ist, der Fluideingang 2 mit einem Deckel 13 verschlossen.

Indem zwischen den Elektroden 7, 8 eine Spannung angelegt wird, wird, wie in Figur 2d zu sehen, eine Elektrolyse in der Aktorflüssigkeit 11 in Gang gesetzt. Die sich bei der Elektrolyse bildenden Sauerstoff- und Wasserstoffblasen 14 erzeugen einen Gasdruck, in Folge dessen sich die Membran 9 wölbt. Dadurch wird die darüber befindliche Speichermaterialien 5, 5‘ zusammengedrückt und das darin enthaltene Fluid 20 aus den Speichermaterialien 5, 5‘ in den sich an das Reservoir 4 anschließenden Kanal 3 gedrückt.

Dabei bleiben die partikulären Bestandteile 21 in dem ersten Speichermaterial 5 hängen. Das Fluid 20 ist gefiltert.

In der in den Figuren 3a bis 3d gezeigten Mikrofluidikvorrichtung 1 dient die Eingangs- aktorik vorrangig als temporärer Fluidspeicher sowie zur Pumpvolumendefinition.

Figur 3a zeigt die Mikrofluidikvorrichtung 1 ohne eingebrachtes Fluid.

In Figur 3b gelangt ein Fluid 20 über den Fluideingang 2 in das Reservoir 4 und wird darin zumindest teilweise von dem Speichermaterial 5 aufgesaugt.

Daraufhin wird, wie es in Figur 3c gezeigt ist, der Fluideingang 2 mit einem Deckel 13 verschlossen.

Indem zwischen den Elektroden 7, 8 eine Spannung angelegt wird, wird, wie in Figur 3d gezeigt, eine Elektrolyse in der Aktorflüssigkeit 11 in Gang gesetzt. Die sich bei der Elektrolyse bildenden Sauerstoff- und Wasserstoffblasen 14 erzeugen einen Gasdruck, in Folge dessen sich die Membran 9 wölbt. Dadurch wird das darüber befindliche Speichermaterial 5 zusammengedrückt und das darin enthaltene Fluid 20 aus dem Speichermaterial 5 in den sich an das Reservoir 4 anschließenden Kanal 3 gedrückt. Da nicht mehr von dem Fluid 20 in den Kanal 3 gepumpt werden kann, als vorher durch das Speichermaterial 5 aufgenommen wurde, kann durch das Speichermaterial 5 ein definiertes Volumen des Fluids 20 eingestellt werden, welches in den Kanal 3 gepumpt werden soll. Insofern weniger von dem Fluid 20 in das Reservoir 4 gelangt, als das darin enthaltene Speichermaterial 5 aufnehmen kann, wird entsprechend weniger von dem Fluid 20 in den Kanal 3 weitergeleitet. Das Speichermaterial 5 bestimmt also das maximal weiterleitbare Fluidvolumen.

In der in den Figuren 4a bis 4d gezeigten Mikrofluidikvorrichtung 1“ dient die Eingangs- aktorik, ähnlich wie in den Figuren 3a bis 3d, zur Pumpvolumendefinition und zur Fluidverteilung.

Figur 4a zeigt die Mikrofluidikvorrichtung 1“ ohne eingebrachtes Fluid.

In Figur 4b gelangt ein Fluid 20 über den Fluideingang 2 und einen Fluidkanal 3‘ in das Reservoir 4 und wird darin zumindest teilweise von dem Speichermaterial 5 aufgesaugt.

Daraufhin wird, wie es in Figur 4c gezeigt ist, der Fluideingang 2 mit einem Deckel 13 verschlossen.

Indem zwischen den Elektroden 7, 8 eine Spannung angelegt wird, wird, wie in Figur 4d gezeigt, eine Elektrolyse in der Aktorflüssigkeit 11 in Gang gesetzt. Die sich bei der Elektrolyse bildenden Sauerstoff- und Wasserstoffblasen 14 erzeugen einen Gasdruck, in Folge dessen sich die Membran 9 wölbt. Dadurch wird das darüber befindliche Speichermaterial 5 zusammengedrückt und das darin enthaltene Fluid 20 aus dem Speichermaterial 5 teilweise zurück in den sich in der Fluidförderrichtung A vor dem Reservoir 4 befindenden Fluidkanal 3‘ als auch teilweise in den sich an das Reservoir 4 in der Fluidförderrichtung A anschließenden Kanal 3 gedrückt. Somit wird nur ein Teil des Fluids 20 für eine Weiterleitung in der Mikrofluidikvorrichtung 1“ freigegeben. Entsprechend ist das in den Fluidkanal 3 einbringbare Fluidvolumen über die Eingangsaktorik gut definierbar.