DE102004034839A1 - Capillary switch with two switching positions, has electro-osmotic pump for applying force on fluid in capillary system, where opening area of system defines preferred direction and switched back and forth - Google Patents

Abstract

The switch has a capillary system (1) comprising an opening area (2) and filled with a fluid such as mercury, where the volume of the fluid exceeds an inner volume of the capillary system due to formation of fluid drops (3) around the opening area. An electro-osmotic pump applies a force on the fluid in the capillary system, where the opening area defines a preferred direction and switched back and forth between two switching positions. Independent claims are also included for the following: (1) a capillary switch array; (2) a transport device for conveying micro-components or other liquid or solid objects; (3) a holding device for adhesively holding and releasing the objects; and (4) an optical light switch for a light beam.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kapillarschalter gemäß des ersten Patentanspruchs. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Kapillarschalterarray, eine Transportvorrichtung für Mikrokomponenten, als Haltevorrichtung sowie als optischer Lichtschalter gemäß des vierzehnten bis siebzehnten Patentanspruchs.The The present invention relates to a capillary switch according to the first Claim. Furthermore, the invention comprises a capillary switch array, a transport device for Microcomponents, as a holding device and as an optical light switch according to the fourteenth to the seventeenth claim.

Schalter der vorgenannten Art zeichnen sich durch zwei oder mehrere Schaltstellungen aus, in denen sich ein stabiler oder metastabiler Zustand einstellt und bei einem Wechsel von einer in jeweils eine andere Schaltstellung eine Energie zur Überwindung eines Widerstands aufgebracht werden muss. Meist wird dieser Widerstand durch elastisch vorgespannte Federelemente gebildet, deren resultierenden Federkräfte es bei einem Schaltstellungswechsel zu überwinden gilt.switch The aforementioned type are characterized by two or more switching positions in which a stable or metastable state is established and when changing from one to another switching position an energy to overcome a Resistance must be applied. Most of this resistance formed by elastically prestressed spring elements, the resulting spring forces it has to be overcome at a change of switch position.

Diesem Grundprinzip folgend arbeiten auch Kapillarschalter der eingangs genannten Art. Die Federkräfte werden bei diesem Typ durch Oberflächespannungen der eingesetzten Flüssigkeit gebildet.this Following the basic principle, capillary switches from the beginning also work mentioned type. The spring forces are used in this type by surface tension of the used liquid educated.

Die Grundlagen für einen Kapillarschalter mit zwei Schaltstellungen sind aus [1] bekannt. Hierin werden zwei über eine Verbindungsleitung korrespondierender und mit Luft gefüllter Seifenblasen beschrieben, wobei jede der Seifenblasen bestrebt ist, sich aufgrund einer vorhandenen Oberflächenspannung das jeweilig umschlossene Luftvolumen zu reduzieren, d.h. über die Verbindungsleitung in die jeweils andere Seifenblase zu drücken. Da die Oberflächenspannungen jeder Seifenblase bestrebt sind, die Blasenoberfläche so gering wie möglich zu halten, entstehen zwei stabile Betriebszustände, die sich durch ein nahezu Verschwinden jeweils einer der beiden Blasen kennzeichnen, d. h. die Blasenoberfläche reduziert sich praktisch auf ein Überdecken der jeweiligen Kapillaröffnung.The Basics for a capillary switch with two switching positions are known from [1]. Here are two over a connecting line of corresponding and filled with air soap bubbles described, each of the bubbles is eager to change an existing surface tension to reduce the respective enclosed volume of air, i. about the Press connecting line in the other soap bubble. There the surface tensions every soap bubble strive to keep the bladder surface so low as possible To maintain, two stable operating conditions, which are characterized by a nearly Disappear each mark one of the two bubbles, d. H. reduces the bubble surface practically on a cover the respective capillary opening.

Kapillarschalter auf der Basis des vorgenannten Grundprinzips, insbesondere die auch Mittel umfassen, die ein reversibles Hin- und Herschalten zwischen den zwei Schaltstellungen ermöglichen, sind dagegen nicht bekannt.Kapillarschalter on the basis of the aforementioned basic principle, in particular also Means include a reversible toggling between the two switch positions enable, are not known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kapillarschalter der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welcher mindestens zwei hin- und herschaltbare Schaltstellungen aufweist.task Therefore, it is the object of the present invention to provide a capillary switch to propose the type mentioned, which at least two has switchable switch positions.

Weitere Aufgaben bestehen darin, eine Transportvorrichtung für Mikrokomponenten, eine Haltevorrichtung sowie einen optischen Lichtschalter auf der Basis des Kapillarschalters vorzuschlagen.Further The objects are a transport device for microcomponents, a holding device and an optical light switch on the Propose base of the capillary switch.

Die Aufgaben werden durch einen Kapillarschalter, ein Kapillarschalterarray, eine Transportvorrichtung, eine Haltevorrichtung sowie einen optischen Lichtschalter mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 14 bis 17 gelöst. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.The Tasks are performed by a capillary switch, a capillary switch array, a transport device, a holding device and an optical Light switch with the features of claims 1, 14 to 17 solved. Subordinate claims preferred embodiments again.

Die Lösung der Aufgabe ist ein Kapillarschalter mit mindestens zwei Schaltstellungen, umfassend eine Kapillare mit je einem Öffnungsbereich pro Schaltstellung, wobei sich in der Kapillare eine Flüssigkeit befindet, deren Volumen das der Kapillare übersteigt. Es kommt also zwangsläufig zu einer Bildung von Flüssigkeitstropfen an den Öffnungsbereichen, wobei die Oberflächenspannung ähnlich wie bei den vorgenannten Seifenblasen bestrebt sind, das Tropfenvolumen zugunsten einer möglichst geringen Tropfenoberfläche in die Kapillare einzudrücken.The solution The object is a capillary switch with at least two switching positions, comprising a capillary with one opening area per switching position, wherein there is a liquid in the capillary whose volume that exceeds the capillary. So it comes inevitably to a formation of liquid droplets at the opening areas, where the surface tension is similar to the abovementioned soap bubbles are anxious, the drop volume in favor of one as possible low drop surface to press into the capillary.

Grundsätzlich eignen sich alle Flüssigkeiten, die eine Oberflächenspannung aufweisen, für den Kapillarschalter, und zwar auch, wenn es sich um Lösungen oder Suspensionen handelt. Dabei wirken die Oberflächenspannungen der Flüssigkeitstropfen an mehreren fluidisch korrespondierenden Öffnungsbereichen gegeneinander und bewirken somit einen Überdruck in der Flüssigkeit.Basically suitable all the liquids, the a surface tension have, for the capillary switch, even if it is solutions or Suspensions acts. The surface tensions of the liquid drops act on this a plurality of fluidically corresponding opening areas against each other and thus cause an overpressure in the liquid.

Angetrieben von der Oberflächenspannung ist die Flüssigkeit an jedem Öffnungsbereich bestrebt, ein Flüssigkeitstropfen mit einer möglichst geringen Tropfenoberfläche, folglich auch einem möglichst geringen Tropfenvolumen einzunehmen. Die geringste Tropfenoberfläche wird durch den Querschnitt der Öffnungen in einem Öffnungsbereich gebildet, wobei der vorgenannte Überdruck in der Flüssigkeit immer eine Ausbeulung der Oberfläche bewirkt.Driven from the surface tension is the liquid at every opening area anxious, a drop of liquid with one as possible low drop surface, consequently one as possible take small drop volume. The smallest drop surface will be through the cross section of the openings in an opening area formed, wherein the aforementioned overpressure in the liquid always a bulge of the surface causes.

Eine schlechte Benetzbarkeit (Benetzungswinkel von über 90° bei einer Tropfenbildung ist einstellbar) der Flüssigkeit auf der Materialoberfläche um die Öffnungsbereiche ist für ein Funktionieren des Kapillarschalters unbedingt erforderlich. Nur so ist gewährleistet, dass sich die Oberflächenspannung durch ein Einpressen des Tropfenvolumens in die Kapillaren und nicht durch eine Erweiterung der benetzten Fläche im Öffnungsbereich abbaut. Hierbei würde nämlich der in erster Näherung nahezu kugelförmigen Flüssigkeitstropfen mit geringer benetzter Fläche zunehmend in einen Kugelabschnitt mit einer vergrößerten benetzten Fläche mit Radius a und geringer Höhe h umwandeln, wobei nicht nur die Radius des Kungelsegments zunimmt, sondern auch das Verhältnis aus Tropfenvolumen zu freier Tropfenoberfläche. Pro Oberflächenverkleinerung müsste ein größerer Anteil des Volumens verdrängt werden, was wiederum ein schlechteres Übersetzungsverhältnis beim Herausdrücken der Flüssigkeit in die Kapillare bedeuten würde.Poor wettability (wetting angle of more than 90 ° at a drop formation is adjustable) of the liquid on the material surface around the opening areas is essential for functioning of the capillary switch. This is the only way to ensure that the surface tension is reduced by injecting the drop volume into the capillaries and not by widening the wetted area in the opening area. In this case, the liquid droplet with less wetted surface, which is almost spherical in the first approximation, would increasingly convert into a sphere section with an enlarged wetted surface with radius a and small height h, whereby not only the radius of the kungel segment increases, but also the ratio of droplet volume to free droplet surface , Per surface reduction would have a larger proportion of the volume to be displaced, which again would mean a worse gear ratio when pushing the liquid into the capillary.

Eine schlechte Benetzbarkeit unterdrückt auch in vorteilhafter Weise mögliche Änderungen, vor allem aber Erweiterungen der durch den Flüssigkeitstropfen benetzten Fläche im Öffnungsbereich auf ein Minimum. Dadurch erhält man insbesondere eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Schaltvorgänge eines Kapillarschalters, d. h. die Flüssigkeitstropfen nehmen in jeder Schaltstellung jeweils keine wesentlich abweichenden Formen ein.A poor wettability also suppresses advantageously possible changes before but all extensions of the wetted by the liquid drop area in the opening area a minimum. This preserves in particular an improved reproducibility of the switching operations of Capillary switch, d. H. the liquid drops take in each switching position each not significantly different Molds.

Die Reproduzierbarkeit der Flüssigkeitstropfen und damit unmittelbar auch der Schaltzustände und das für ein Hin- und Herschalten erforderliche Energie- bzw. Kraftaufwand lässt sich noch verbessern, indem man die Materialbereiche um die Öffnungsbereiche nach wie vor mit dem vorgenannten schlechten Benetzungsverhalten, die Bereiche in den Öffnungsbereichen selbst aber als Bereiche mit einem im Vergleich zum vorgenannten besseren Benetzungsverhalten zu der eingesetzten Flüssigkeit konzipiert. Hierdurch wird die von dem Flüssigkeitstropfen jeweils einzunehmende benetzte Fläche exakt auf die Fläche mit dem guten Benetzungsverhalten begrenzt, und zwar in vorteilhafter Weise unabhängig von der Schaltstellung oder dem dabei eingenommenen Volumen des Flüssigkeitstropfens. Diese Verbesserung lässt sich beispielsweise durch eine selektive Beschichtung einer der beiden genannten Bereiche (z.B. auch durch eine Ringelektrode um die Öffnungsbereiche) oder auch durch ein in ein Substrat (schlechte Benetzbarkeit) eingesetztes Kapillarensystem (gute Benetzbarkeit) technisch umsetzen.The Reproducibility of liquid drops and thus immediately the switching states and for a to and fro required energy or effort can be improved by the material areas around the opening areas still with the aforementioned bad wetting behavior, the areas in the opening areas but even as areas with one in comparison to the aforementioned better wetting behavior designed for the liquid used. This will remove the liquid from the drop each wetted surface to be taken exactly on the surface with limited to the good wetting behavior, in an advantageous Way independent from the switching position or the volume occupied thereby Liquid drop. This improvement leaves For example, by a selective coating of the Both said areas (for example, by a ring electrode to the opening areas) or by a in a substrate (poor wettability) used Capillary system (good wettability) technically implement.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Benetzungsverhalten der vorgenannten Oberflächen durch mechanische, physikalische oder chemische Oberflächenbearbeitung oder durch konstruktive Maßnahmen wie diskrete Trennkanten um die Öffnungsbereiche anstelle oder in Ergänzung der vorgenannten stofflichen Maßnahmen anzupassen.It is within the scope of the invention, the wetting behavior of the aforementioned Surfaces through mechanical, physical or chemical surface treatment or by constructive measures like discrete separation edges around the opening areas instead of or in addition the abovementioned material measures adapt.

Eine weitere wesentliche Komponente des Kapillarschalters betrifft Mittel zum Aufbringen einer Kraft mit einer Vorzugsrichtung auf die Flüssigkeit zur Überwindung des Widerstands beim Hin- und Herschalten zwischen den Schaltstellungen. Jeder der Vorzugsrichtungen ist eine Schaltstellung zugeordnet. Durch die Kraft, welche kontinuierlich gleich bleibend, pulsierend oder auch als Einzelimpulse stoßartig sein kann, wird die Flüssigkeit im Kapillarsystem je nach Richtung der Kraft in Richtung eines Öffnungsbereiches in eines Flüssigkeitstropfens gedrückt. Vorzugweise wirkt die Kraft auf die Flüssigkeit in der Kapillare in eine der Strömungsrichtungen, d.h. in Durchflussrichtung parallel zur Kapillare, wobei die Fließrichtung die einzunehmende Schaltstellung vorgibt. Ebenfalls bevorzugt umfassen die Mittel keine Komponenten, die eine Änderung des Innenvolumens der Kapillare bewirken.A another essential component of the capillary switch concerns means for applying a force with a preferred direction to the liquid to overcome the resistance when switching back and forth between the switching positions. Each of the preferred directions is assigned a switching position. By the force, which continuously constant, pulsating or jerky as individual impulses can be, the liquid becomes in the capillary system, depending on the direction of the force in the direction of an opening area in a drop of liquid pressed. preferably, the force acts on the fluid in the capillary in one of the directions of flow, i.e. in the flow direction parallel to the capillary, the flow direction the assumed switching position pretends. Also preferred include the means are no components that change the internal volume of the Cause capillary.

Die Flüssigkeitstropfen werden allein durch die Oberflächenspannung zusammengehalten. Es liegt aber auch grundsätzlich im Rahmen der Erfindung, die Flüssigkeitstropfen zu ummanteln, wobei man in vorteilhafter Weise Verdampfungsverluste in der Flüssigkeit weitgehend vermeidet. Diese Ausführungsform erfordert allerdings hochelastische Folien oder Membrane, die mit einer zunehmenden Dehnung eine zunehmende elastische Kraft auf die Flüssigkeit ausüben, was in der Auslegung des Kapillarschalters zu berücksichtigen ist und zu begrenzen ist.The liquid drops be alone by the surface tension held together. However, it is also fundamentally within the scope of the invention, the liquid drops to coat, which is advantageously evaporation losses in the liquid largely avoids. This embodiment However, it requires highly elastic films or membranes with an increasing elasticity an increasing elastic force on the liquid exercise, what to consider in the design of the capillary switch is and is to limit.

Zunächst ermöglicht ein einzelner Kapillarschalter, falls Mittel für ein einfaches, beispielsweise elektrisches Unschalten zur Verfügung steht, die präzise (elektrische) Kontrolle der Form der Flüssigkeits/Gas-Grenzfläche (Flüssigkeitstropfenoberfläche). Dies impliziert beispielsweise die Möglichkeit, einstellbare mikrooptische Komponenten (etwa Linsen, Schalter, etc.) aufzubauen. Der einzelne Mikro-Kapillarschalter kann weiterhin als mechanischer Mikroaktuator beispielsweise elektrisch oder auch durch andere Mittel angesteuert werden, wobei keine bewegten Teile notwendig sind.First, a allows single capillary switch, if means for a simple, such as electrical Unlock available stands, the precise (electrical) control of the shape of the liquid / gas interface (liquid drop surface). This implies, for example, the possibility of adjustable Micro-optical components (such as lenses, switches, etc.) build. The single micro capillary switch can continue as a mechanical microactuator for example, electrically or by other means be, with no moving parts are necessary.

Ein deutlich größeres Potential eröffnet die Anordnung einer Vielzahl solcher Mikro-Kapillarschalter in einem Array, d.h. verteilt angeordnet in einem plattenförmigen Bauteil. Hier existiert ein weites Feld hochinteressanter Anwendungen, wie etwa:

• 1. Als Transportvorrichtung zur Förderung von Gegenständen (Partikeln oder Tropfen) auf einem Substrat über in diesem integrierte Kapillarschalter. Hierzu ist zur Vermeidung von Adhäsion eine schlechte Benetzbarkeit zwischen Flüssigkeit und Gegenstand zwingend erforderlich. Derartige Arrays von Mikro-Kapillarschaltern sind beispielsweise in der Mikrodosierung oder in Mikroprozesssystemen ("lab on chips") einsetzbar.
• 2. Als Haltevorrichtung zum adhäsiven Halten und wieder Loslassen insbesondere empfindlicher Werkstücke durch schaltbares Benetzen und Entnetzen des Werkstücks durch die Flüssigkeit des Mikro-Kapillarschalters. Für eine gute Adhäsion ist auf eine gute Benetzbarkeit zwischen Flüssigketi und Werkstück zu achten. Die Adhäsionskraft summiert sich mit der Anzahl der eingreifenden Kapillarschalter, sodass auch relativ große Kräfte realisierbar sind. Das Lösen erfolgt durch einfaches Umschalten der Mikro-Kapillarschalter.
• 3. Als optischer Lichtschalter zur Umlenkung, Fokussierung oder Schalten von Lichtstrahlen durch Reflektion, Brechung oder Transmittieren von Licht an den schaltbaren Flüssigkeitstropfen von Mikrokapillarschaltern auf dem Array. Solche Schaltprozesse eignen sich sowohl für die Abbildung als auch für Projektionen.

A much greater potential opens up the arrangement of a plurality of such micro-capillary switch in an array, that is arranged distributed in a plate-shaped component. There is a wide field of highly interesting applications here, such as:

• 1. As a transport device for conveying objects (particles or drops) on a substrate via in this integrated capillary switch. For this purpose, a bad wettability between the liquid and the object is imperative to avoid adhesion. Such arrays of micro capillary switches can be used, for example, in microdosing or in microprocessing systems ("lab on chips").
• 2. As a holding device for adhesive holding and releasing particular sensitive workpieces by switchable wetting and Entnetzen of the workpiece by the liquid of the micro capillary switch. To ensure good adhesion, care must be taken to ensure good wettability between the liquid cement and the workpiece. The adhesion strength adds up with the number of engaging capillary switches, so that relatively large forces can be realized. The release takes place by simply switching the micro-capillary switch.
• 3. As an optical light switch for deflecting, focusing or switching of light rays by reflection, refraction or transmission of light to the switchable liquid droplets of microcapillary switches on the array. Such switching processes are suitable for both the Abbil as well as for projections.

Die Kraft F, die ein einzelner Kapillarschalter als Aktuator über einen Flüssigkeitstropfen abgeben kann, lässt sich mit der Gleichung F = σ·R/λ(σ = Oberflächenspannung, R = Radius der benetzten Fläche und mit λ3 = V/(2/3·Π·R3) λ > 1, ist eine Geometriekonstante der Größenordnung 1, V = Volumen des Flüssigkeitstropfens) abschätzen. Die Verschiebung des einzelnen Aktuators kann gemäß λ·R abgeschätzt werden. Bei parallel wirkenden Aktuatioren, beispielsweise auf einem Array, addieren sich die jeweiligen Kräfte F.The force F that a single capillary switch can deliver as an actuator via a drop of liquid can be found in the equation F = σ · R / λ (σ = surface tension, R = radius of the wetted surface and with λ 3 = V / (2/3 · Π · R 3 ) λ> 1, is a geometry constant of the order of magnitude 1 , V = volume of liquid drop). The displacement of the single actuator can be estimated according to λ · R. In the case of actuators operating in parallel, for example on an array, the respective forces F add up.

Fertigungstechnisch stellen Kapillarschalter, insbesondere die vorgenannten Arrays mit einer Vielzahl von Mikro-Kapillarschaltern besondere Anforderungen. Bei einem Durchmesser der Flüssigkeitstropfen deutlich unter 1000 μm Durchmesser bei entsprechend kleinen Abständen der Kapillarschalter auf einem Array ist bei einer Fertigung auf moderne Mikrofertigungstechniken (z.B. galvanische Verfahren mit Herstellung der Formen z.B. über das LIGA-Verfahren) im Zusammenspiel mit Festkörper-Beschichtungen (z.B. CVD, PVD wie Sputter- oder Aufdampfverfahren etc.) zur Einstellung eines bestimmten Benetzungsverhaltens zurückzugreifen. Je nach der konkreten Anwendung, darf das Arbeitsfluid den zu transportierenden Partikel nicht nur nicht benetzen sondern darf mit dem zu fördernden Tropfen nicht mischbar sein (Transportvorrichtung) oder muss den zu haltenden Festkörper benetzen (Haltevorrichtung). Solche Voraussetzungen lassen sich in der Regel durch Wahl der Flüssigkeit im Kapillarschalter und/oder Wahl der Festkörper-Materialien oder seiner Beschichtungen erfüllen. Im Ausführungsbeispiel wird die Paarung Wasser als Versuchsflüssigkeit, poröses Glas als teil der osmotisch aktiven Pumpe (Fritte) und Plexiglas für Gehäuse und Auslass benutzt.manufacturing technology provide capillary, in particular the aforementioned arrays with a variety of micro capillary switches special requirements. At a diameter of the liquid drops significantly below 1000 μm Diameter at correspondingly small distances of the capillary switch on An array is manufactured using advanced microfabrication techniques (For example, electroplating processes involving preparation of the molds, e.g. LIGA method) in conjunction with solid state coatings (e.g., CVD, PVD such as sputtering or vapor deposition, etc.) for setting a specific Wetting behavior. ever after the concrete application, the working fluid may be transported Not only do not wet particles, but they are allowed to be transported with it Drop should not be miscible (transport device) or must be to be held solid wet (holding device). Such conditions can be usually by choosing the liquid in the capillary switch and / or choice of solid state materials or his Meet coatings. In the embodiment Mating is water as a test liquid, porous glass as part of the osmotically active pump (frit) and Plexiglas for housing and outlet used.

Kapillarschalter, insbesondere für die vorgenannten Verwendungen als Array, müssen einzeln ansprechbar (schaltbar) sein und in kurzer Zeit umschalten. Als Mittel für das Aufbringen einer Kraft auf die Flüssigkeit, d.h. zum Umschalten der Schaltstellung eignen sich vorzugsweise Vorrichtungen, die gerade im Mikromaßstab zugunsten einer einfachen Fertigung und einer hohen Betriebssicherheit ohne mechanisch bewegliche Komponenten auskommt. Prädestiniert hierfür sind Mittel unter Ausnutzung elektrostatischer Kräfte, wobei die Flüssigkeit zwischen zwei Elek troden einem elektrischen Feld ausgesetzt wird. Die Elektroden hierfür sind insbesondere bei den vorgenannten Arrays in Abmessungen im Mikromaßstab mit den vorgenannten Fertigungsverfahren ebenfalls mit herstellbar. Elektrodenabmessungen im Mikroabmessungen erzeugen in vorteilhafter Weise mit vergleichsweise niedrigen elektrischen Spannungen unter 50 V, vorzugsweise unter 10 V ein ausreichen hohe Feldstärke.Kapillarschalter, especially for The aforementioned uses as an array must be individually addressable (switchable) be and switch in a short time. As a means of applying a force on the liquid, i.e. for switching the switch position are preferably Devices that are just on the microscale in favor of a simple manufacturing and a high level of operational reliability without mechanically moving components gets along. predestined therefor are means utilizing electrostatic forces, wherein the liquid between two elec trodes an electric field is exposed. The electrodes for this are in particular in the aforementioned arrays in dimensions on a microscale the aforementioned manufacturing process also produced with. Electrode dimensions in micro dimensions produce in an advantageous manner Way with comparatively low voltages below 50 V, preferably below 10 V, a sufficiently high field strength.

Die vorgenannten Mittel für das Aufbringen einer Kraft auf die Flüssigkeit stellen aufgrund der diskreten stabilen oder metastabilen Schaltstellungen des Kapillarschalters keine besonderen Erfordernisse an die quantitative Reproduzierbarkeit oder die Fertigungstoleranzen.The the above funds for the application of a force to the liquid due to the discrete stable or metastable switching positions of the capillary switch no special requirements for quantitative reproducibility or the manufacturing tolerances.

Zur Ansteuerung der Mittel bieten sich vorzugsweise Prozessor gestützte Steuerungseinheiten an, wobei im Falle niedriger Ansteuerspannungen sonst übliche Signalverstärker vorteilhaft entfallen.to Activation of the means are preferably provided by processor-based control units, in the case of low drive voltages otherwise conventional signal amplifier advantageous omitted.

Diese und weitere grundlegende Details oder Merkmale der Erfindung werden beispielhaft anhand von Ausführungsformen und den folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigenThese and other basic details or features of the invention by way of example with reference to embodiments and the following figures explained. Show it

1 den Querschnitt eines Kapillarschalters im einfachsten Grundaufbau mit Einzelkapillare und zwei Schaltstellungen, 1 the cross section of a capillary switch in the simplest basic structure with single capillary and two switching positions,

2 ein Diagramm, welches das Energieniveau über die ebenfalls dargestellten Schaltstellungen der Ausführungsform gemäß 1 wiedergibt, 2 a diagram showing the energy level over the switching positions of the embodiment also shown in FIG 1 reproduces,

3a und b einen Aufbau mit einem Kapillarenssystem mit mehreren parallel zueinander angeordneten Einzelkapillaren, 3a and b show a construction with a capillary system with a plurality of individual capillaries arranged parallel to one another,

4 einen weiteren Aufbau mit einen Körper mit offener Porosität als Kapillarensystem, 4 another construction with a body with open porosity as capillary system,

5 eine über einen Differenzaußendruck schaltbare Kapillarschalteranordnung, 5 a via a differential external pressure switchable capillary switch assembly,

6 eine weitere Kapillarschalteranordnung mit elektroosmotischer Pumpe, 6 another capillary switch arrangement with electro-osmotic pump,

7a und b eine Haltevorrichtung auf der Basis eines Arrays mit einer Vielzahl von Kapillarschaltern auf einem plattenförmigen Bauteil in zwei Arbeitsstellungen, 7a and b a holding device based on an array with a plurality of capillary switches on a plate-shaped component in two working positions,

8 eine Transportvorrichtung für Mikrokomponenten auf der Basis eines Arrays mit einer Vielzahl von Kapillarschaltern sowie 8th a microcomponent transport apparatus based on an array having a plurality of capillary switches as well

9 ein optischer Lichtschalter auf der Basis eines Arrays mit einer Vielzahl von Kapillarschaltern. 9 an optical light switch based on an array having a plurality of capillary switches.

Ein Kapillarschalter in seinem einfachsten Grundaufbau (1 und 2) umfasst eine mit einer Flüssigkeit gefüllten Kapillare 1 als Kapillarsystem mit (im Beispiel) zwei Öffnungsbereichen 2 mit jeweils einem Flüssigkeitstropfen 3. Das Flüssigkeitsvolumen ist größer als das Innenvolumen der Kapillare und erstreckt sich über die Öffnungsbereiche 2 der Kapillare in die Flüssigkeitstropfen 3.A capillary switch in its simplest basic construction ( 1 and 2 ) comprises a capillary filled with a liquid 1 as capillary system with (in the example) two opening areas 2 each with a drop of liquid 3 , The liquid volume is greater than the internal volume of the capillary and extends over the opening areas 2 the capillary into the liquid drops 3 ,

2 gibt die mögliche Stellungen A, B und C sowie das dazugehörige Energieniveau 4 dieser Stellungen in Abhängigkeit zu den Füllungsgrad des oberen Flüssigkeitstropfens der in 2 unten dargestellten Kapillarschalter wieder. In den beiden Schaltstellungen A und B ist jeweils ein Flüssigkeitstropfen maximal gefüllt, während sich der jeweils andere Flüssigkeitstropfen mit minimaler Oberfläche und geringen Volumen sich lediglich über den jeweiligen Öffnungsbereich erstreckt. Das Energieniveau 4 befindet sich dabei auf einem relativen Minimum, d.h. der Kapillarschalter nimmt eine stabile (B, absolutes Energieniveauminimum) oder metastabile Stellung (A), relatives Energienni veauminimum) ein, während bei einem Umschalten in die jeweilig andere Schaltstellung das höhere Energieniveaus der instabilen Schaltstellung C (vgl. 1 und 2 unten Mitte) zu überwinden ist. Auch außerhalb der Schaltstellung A und B steigt das Energieniveau 4 wieder an, was ein Nachfließen der Flüssigkeit aus dem Kapillarinnenvolumens vermeidet, das Volumen des Flüssigkeitstropfen begrenzt und damit ein Platzen der Flüssigkeitstropfen im gefüllten Zustand bei intakter Oberflächenspannung verhindert. Die Stellungen des Kapillarschalters werden im Folgenden auch bei anderen Ausführungsformen entsprechend der 2 als A, B und C genannt. 2 gives the possible positions A, B and C as well as the corresponding energy level 4 these positions in dependence on the degree of filling of the upper liquid drop of in 2 shown below capillary switch again. In the two switch positions A and B, one liquid droplet is maximally filled, while the other liquid droplet with a minimal surface and small volume extends only over the respective opening region. The energy level 4 is at a relative minimum, ie the capillary switch assumes a stable (B, absolute energy level) or metastable position (A), relative Energiesni veauminimum), while when switching to the respective other switching position, the higher energy level of the unstable switching position C ( see. 1 and 2 bottom middle). Even outside the switching position A and B, the energy level increases 4 again, which avoids re-flow of the liquid from the capillary inside volume, limits the volume of the liquid drop and thus prevents bursting of the liquid droplets in the filled state with intact surface tension. The positions of the capillary switch will be described below in other embodiments according to the 2 called A, B and C.

3a und b zeigt eine Ausführungsform, bei der das Kapillarsystem durch mehrere parallel zueinander angeordnete Einzelkapillaren 5 gebildet ist, welche jeweils beidseitig in jeweils einen der beiden Öffnungsbereiche 2 ausmünden. 3a zeigt das Kapillarsystem in Stellung C, 3b in einer Schaltstellung, nämlich Stellung B. 3a and b shows an embodiment in which the capillary system by a plurality of mutually parallel Einzelkapillaren 5 is formed, which in each case on both sides in each one of the two opening areas 2 open out. 3a shows the capillary system in position C, 3b in a switching position, namely position B.

Ferner sind in 3a beispielhaft und nicht auf diese Ausführungsform beschränkte Mittel zum Aufbringen einer Kraft auf die Flüssigkeit in der Kapillare wirkend in Form einer elektroosmotischen Pumpe offenbart. Diese Mittel umfassen jeweils eine Ringelektrode 6 um jeden der beiden Öffnungsbereiche sowie einer Spannungsquelle 7 mit Anschlussleitungen 8 für die Beaufschlagung der Ringelektroden mit einem elektrischen Potentialunterschied. Es entsteht somit ein elektrisches Feld, mit der Flüssigkeit, aber auch dem zwingend notwendig nicht elektrisch leitfähigen Kapillarenmaterial 9 (da Teil eines Dielektrikums) als Elektrolyten, wobei mit dem Kapillarensystem ein Strömungswiderstand in der Flüssigkeit und damit ein Druckunterschied zwischen den beiden Flüssigkeitstropfen quantitativ vorbestimmt werden. Das Kapillarsystem hat insbesondere die Wirkung einer Dämpfung der Flüssigkeitsströmung 10, wobei die Fließgeschwindigkeit von einem in den andere Flüssig keitstropfen vorteilhaft begrenzt und somit die Gefahr ein Überschwingen des Schalters über eine Schaltstellung hinaus wirksam reduziert.Furthermore, in 3a by way of example and not limited to this embodiment means for applying a force to the liquid acting in the capillary in the form of an electro-osmotic pump disclosed. These means each comprise a ring electrode 6 around each of the two opening areas as well as a voltage source 7 with connecting cables 8th for the application of the ring electrodes with an electric potential difference. It thus creates an electric field, with the liquid, but also the necessarily non-electrically conductive capillary material 9 (As part of a dielectric) as an electrolyte, wherein the flow rate in the liquid and thus a pressure difference between the two liquid drops are quantitatively predetermined with the capillary system. In particular, the capillary system has the effect of damping the fluid flow 10 , The flow rate of one liquid droplets advantageously limited in the other liquid and thus effectively reduces the risk of overshoot of the switch beyond a switching position addition.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einem porösen Körper, beispielsweise einer Fritte 11, beispielsweise einer Glas- oder Keramikfritte, als Kapillarensystem in der Nähe der Stellung C. 4 shows a further embodiment with a porous body, such as a frit 11 For example, a glass or ceramic frit, as a capillary near the position C.

5 zeigt eine Ausführungsform, bei der Mittel auf Aufbringen einer Kraft auf die Flüssigkeit allein durch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Differenzdruckpulse gebildet sind. Der obere Flüssigkeitstropfen 3 befindet sich bei der dargestellten Ausführungsform in einer Druckkammer 12 unter einem veränderlichen Druck P₁ = P(t), während der untere von einem gleich bleibenden Druck P₂ (beispielsweise Umgebungsdruck) beaufschlagt wird. Die Erzeugung von Differenzdruckimpulsen (P₁ – P₂) erfolgt allgemein durch stoßartige Veränderung mindestens eines dieser Drücke (in 5 P₁ = P(t)), wobei je nach Anwendung auch mehrere Flüssigkeitstropfen in jeweils einer separaten oder gemeinsamen Druckkammer angeordnet werden können. Entsprechende Vorrichtungen zur Erzeugung eines Drucksignals oder einer Drucksignalfolge umfassen beispielsweise Schallwandler oder Ventilsysteme. Sie sind in 5 nicht weiter dargestellt. 5 shows an embodiment in which means for applying a force to the liquid are formed solely by a device for generating differential pressure pulses. The upper drop of liquid 3 is in the illustrated embodiment in a pressure chamber 12 under a variable pressure P ₁ = P (t), while the lower of a constant pressure P ₂ (for example, ambient pressure) is applied. The generation of differential pressure pulses (P ₁ -P ₂ ) is generally carried out by abrupt change of at least one of these pressures (in 5 P ₁ = P (t)), and depending on the application, a plurality of liquid drops can be arranged in each case in a separate or common pressure chamber. Corresponding devices for generating a pressure signal or a pressure signal sequence include, for example, sound transducers or valve systems. They are in 5 not shown further.

Allgemein können Verdampfungsverluste an den Flüssigkeitstropfer. können durch eine geeignete Wahl des Umgebungsgases minimiert werden. Insbesondere ist ein in Bezug auf das umgebende Gas eine Flüssigkeit mit niedrigem Dampfdruck anzustreben, wobei Flüssigkeitsverluste generell durch eine in das Kapillarsystem einmündende Zuleitung 13 und einer entsprechenden Flüssigkeitsquelle 14 ausgeglichen werden können (vgl. 5). Insofern lassen sich Druckkammern auch zur Isolierung einer bestimmten Atmosphäre um die Flüssigkeitstropfen einsetzen.In general, evaporation losses can occur on the liquid droplet. can be minimized by a suitable choice of the ambient gas. In particular, with regard to the surrounding gas, it is desirable to use a liquid with a low vapor pressure, wherein liquid losses are generally due to a feed line which opens into the capillary system 13 and a corresponding fluid source 14 can be compensated (cf. 5 ). In this respect, pressure chambers can also be used to isolate a particular atmosphere around the liquid droplets.

6 offenbart beispielhaft eine Ausführungsform mit einem gekrümmten Kapillarensystem und einer elektroosmotischen Pumpe nach dem im Rahmen dem in 3a erläuterten Grundprinzip. Das Kapillarensystem besteht aus einer U-förmigen Verbindungsleitung 15 zwischen zwei auf einer Seite eines Substrats 16 angeordneten Flüssigkeitstropfen 3, in die sich nicht nur die Elektroden 17 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes befinden, sondern auch eine Fritte 11 aus einem porösen Glas. Beim Anlegen eines elektrischen Feldes wird die Flüssigkeit durch das poröse Glas in eine vom Feldvektor abhängige Richtung gepumpt und führt im Zusammenspiel mit dem kapillaren Druckunterschied zum Umschalten des Mikro-Kapillarschalters. Dabei ist allgemein zu beachten, dass die an den Elektroden anliegenden Spannungen und die Stromdichte an den Elektroden so niedrig gewählt werden, dass keine Elektrolyse auftritt, was eine allmähliche Degradierung der Schaltkräfte bewirken würde. Die Umschaltzeiten können durch elektrische Feldstärken im Bereich 10⁴ – 10⁶ V/m für Flüssigkeitstropfen mit etwa 1 mm Durchmesser im Bereich 0.05 – 10 s eingestellt werden. 6 discloses, by way of example, an embodiment with a curved capillary system and an electroosmotic pump according to the method described in US Pat 3a explained basic principle. The capillary system consists of a U-shaped connecting line 15 between two on one side of a substrate 16 arranged liquid droplets 3 , not just the electrodes 17 to generate an electric field, but also a frit 11 from a porous glass. When an electric field is applied, the liquid is pumped through the porous glass in a direction dependent on the field vector and, in conjunction with the capillary pressure difference, leads to Switching the micro capillary switch. It should be noted in general that the voltage applied to the electrodes and the current density at the electrodes are chosen so low that no electrolysis occurs, which would cause a gradual degradation of the switching forces. The switching times can be set by electric field strengths in the range 10 ⁴ - 10 ⁶ V / m for liquid droplets with a diameter of about 1 mm in the range 0.05 - 10 s.

Eine praktische Erprobung eines elektroosmotisch betätigten Kapillarschalters erfolgte mit der Ausführungsform gemäß 6 im Rahmen mit Tropfendurchmesser von etwa 3 mm im System Wasser (als Flüssigkeit)/Luft (als Ungebungsgas)/Plexiglas (als Kapillarenmaterial). Alle wesentlichen Eigenschaften, insbesondere die der Schaltstellungen sowie die zum Hin- und Herschalten erforderliche Energieeinspeisung (vgl. 2) konnten hierbei reproduzierbar erhalten werden. Das reversible Umschalten erfolgte mit Anlegen einer Gleichspannung von etwa 20 V zwischen den beiden Elektroden. Die Umschaltzeiten lagen im Bereich von etwa 1 s.Practical testing of an electro-optically actuated capillary switch was carried out with the embodiment according to FIG 6 in the frame with drop diameter of about 3 mm in the system water (as liquid) / air (as ambient gas) / Plexiglas (as capillary material). All essential properties, in particular those of the switch positions and the energy supply required for switching back and forth (cf. 2 ) could be reproducibly obtained. The reversible switching was done by applying a DC voltage of about 20 V between the two electrodes. The switching times were in the range of about 1 s.

Kapillarschalter eignen sich einzeln und in vorgenannter als Array angeordnet für verschiedene Anwendungen, die in 7 bis 9 beispielhaft wiedergegeben sind.Capillary switches are individually and in the above-mentioned arranged as an array for various applications in 7 to 9 are reproduced by way of example.

7a und b zeigt schematisch eine Adhäsions-Haltevorrichtung der vorgenannten Art, bei dem eine Vielzahl von Kapillarschaltern 18 parallel verschaltet auf einer Platte 19 angeordnet sind und gemeinsam einen platten- oder folienförmigen Gegenstand 20 in Schaltstellung A (7a) durch Adhäsion anbinden und in Schaltstellung B (7b) wieder loslassen können. Abstandshalter 21 bewirken, dass sich der Gegenstand 20 in Schaltstellung B auch tatsächlich wieder von den Flüssigkeitstropfen 3 der Kapillarschalter zuverlässig löst. Wesentlich dabei ist ein schlechte Benetzbarkeit zwischen Material der Platte 19 (= Kapillarenmaterial) und der Flüssigkeit und eine gute Benetzbarkeit zwischen Flüssigkeit und Gegenstand 20. 7a and Fig. b schematically shows an adhesion-holding device of the aforementioned type, in which a plurality of capillary switches 18 connected in parallel on a plate 19 are arranged and together a plate or sheet-shaped object 20 in switch position A ( 7a ) by adhesion and in switch position B ( 7b ) can let go again. spacer 21 cause the object 20 in switch position B actually again from the liquid droplets 3 the capillary switch reliably releases. Essential here is a poor wettability between the material of the plate 19 (= Capillary material) and the liquid and a good wettability between liquid and object 20 ,

Mit einzeln ansteuerbaren Kapillarschalter auf einer Platte eignen sie sich bevorzugt als optischer Lichtschalter (8) oder als Transportvorrichtung für insbesondere kleine Gegenstände (9).With individually activatable capillary switches on a plate, they are preferably suitable as optical light switches ( 8th ) or as a transport device for in particular small objects ( 9 ).

Bei einer Transportvorrichtung, gezeigt in 8 liegt der zu transportierende Gegenstand 20 auf der Platte 19 und wird durch eine entsprechende Betätigung einzelner Kapillarschalter 18 in die gewünschte Richtung geschoben. Der zu transportierende Gegenstand muss zur Vermeidung von Adhäsion eine schlechte Benetzbarkeit zur Flüssigkeit aufweisen. Es bietet sich an, die Kapillarschalter so zu gestalten, dass die Ruhestellung, die Schaltposition A grundsätzlich automatisch eingenommen wird, sodass eine Energiezufuhr nur dann und solange erforderlich ist, wenn der Kapillarschalter die Schaltposition B einnimmt. Dies ist auf verschiedene Weise realisierbar, beispielsweise über eine unterschiedliche Gestaltung der Öffnungsbereiche, wie beispielsweise über eine Verkleinerung und, wie in 8 erkennbar, eine Absenkung 22 der Öffnungsbereiche 2 der Kapillarschalter. Die Absenkungen 22 haben zudem die Wirkung von Abstandshaltern, die eine Berührung des Gegenstandes 20 mit den oberen Flüssigkeitstropfen der Kapillarschalter bei Schaltstellung A erschweren. Eine Überwachung für eine Auswahl der anzusteuernden Kapillarschalter erfolgt beispielsweise optisch mit Hilfe von Kamerasystemen.In a transport device shown in FIG 8th is the object to be transported 20 on the plate 19 and is achieved by a corresponding actuation of individual capillary switches 18 pushed in the desired direction. The article to be transported must have poor wettability to the liquid to prevent adhesion. It is advisable to make the capillary switch so that the rest position, the switching position A is always taken automatically, so that a power supply is only necessary and as long as the capillary switch assumes the switching position B. This can be realized in various ways, for example via a different design of the opening areas, such as via a reduction and, as in 8th recognizable, a lowering 22 the opening areas 2 the capillary switch. The reductions 22 also have the effect of spacers that touch the object 20 complicate with the upper liquid droplets of the capillary switch at switch position A. A monitoring for a selection of the capillary switch to be controlled takes place, for example, optically with the aid of camera systems.

Ein optischer Lichtschalter gemäß 9 basiert auf der gleichen Auslegung des Arrays wie die vorgenannte Transportvorrichtung. Auch bietet es sich an, die Kapillarschalter so zu gestalten, dass nur die Umschaltung und ein Verharren in Schaltposition A einer Ansteuerung und eine Energiezufuhr bedarf. Nur dienen die oberen Flüssigkeitstropfen einzelner Kapillarschalter in Schaltstellung B der Umlenkung, der Adsorption oder Transmission von Lichtstrahlen. 9 zeigt beispielhaft drei Lichtstrahlen 23 bis 25. Während Lichtstrahl 24 unbeeinflusst den Arraybereich wieder verlässt, wird Lichtstrahl 23 durch die Kapillarschalter einfach und Lichtstrahl 25 mehrfach umgelenkt. Es bietet sich zudem an, je nach Aufgabe eine transparente Flüssigkeit (für Brechung), eine opake (für Adsorption) oder eine Flüssigkeit mit metallisch spiegelnder Oberfläche (Umlenkung) einzusetzen. Im letzteren Fall bietet sich insbesondere Quecksilber an, welche zudem eine ausgesprochen hohe Oberflächenspannung aufweist, allerdings als elektrisch leitfähig nicht elektroosmotisch sondern über die vorgenannten Druckimpulse zu beeinflussen ist.An optical light switch according to 9 is based on the same design of the array as the aforementioned transport device. It also makes sense to make the capillary so that only the switching and a persistence in switching position A requires a control and an energy supply. Only the upper drops of liquid individual capillary switch in switching position B serve the deflection, the adsorption or transmission of light rays. 9 shows by way of example three light beams 23 to 25 , During light beam 24 unaffected leaving the array area, becomes light beam 23 through the capillary switch easy and light beam 25 redirected several times. It is also advisable, depending on the task, to use a transparent liquid (for refraction), an opaque (for adsorption) or a liquid with a metallic reflecting surface (deflection). In the latter case, mercury is particularly suitable, which also has a very high surface tension, but is not to be influenced as electroconductive electroosmotically but via the aforementioned pressure pulses.

In einer optischen Anwendung, würde etwa ein justierter (Laser)-Strahl entweder durch den große Tropfen abgelenkt oder abgeblockt werden, während er nach Umschalten am nun kleinen Tropfen anders umgelenkt oder durchgelassen wird. So kann der Pfad des Lichtes durch den Schalter kontrolliert werden, entsprechende parallele Anordnung vieler Mikro-Kapillarschalter erlaubt die Kontrolle vieler Lichtstrahlen oder gar den Aufbau einer diskreten Linse, beispielsweise auch mit verstellbarer Brennweite. In letzten Fall müsste die Möglichkeit der kontinuierlichen Verstellbarkeit oder eine Schaltung in Schaltstellung B in verschiedene Stufen, eine des eingesetzten Kapillarschalters vorgesehen werden, beispielsweise über eine einseitige kontinuierliche Druckregelung auf einem Flüssigkeitstropfen wirkend.In an optical application would such as an adjusted (laser) beam either by the big one Drop distracted or blocked while switching over after switching on now small drops are diverted otherwise or let through. So the path of the light can be controlled by the switch, corresponding parallel arrangement of many micro capillary switches allows the control of many beams of light or even the construction of a discrete lens, for example, with adjustable focal length. In the last case would have the possibility the continuous adjustability or a circuit in switching position B in different stages, one of the capillary switch used be provided, for example via a one-sided continuous pressure control on a drop of liquid acting.

Prinzipiell kann man das vorgeschlagene System verallgemeinert als einen flexiblen Behälter auffassen, welcher zwei (bistabil) oder mehrere mögliche Formen (multistabil, mit mehr als zwei Schaltstellungen und/oder mit mehr als zwei Öffnungsbereiche 2 und Flüssigkeitstropfen 3) annehmen kann. Die Oberflächenspannung wirkt grundsätzlich wie eine flexible Behälterwand, die elektroosmotische Pumpe bewegt die Flüssigkeit (Arbeitsfluid) in einen anderen Bereich und ermöglicht so das Umschalten zwischen den verschiedenen Formen. Systeme mit realen Membranen oder auch Folien (anstatt der natürlichen Oberflächenspannung) sind in diesem Sinne von gleicher Art und sind Teil der Erfindung.In principle, the proposed system can be generalized as a flexible container which two (bistable) or several possible shapes (multistable, with more than two switch positions and / or with more than two opening ranges 2 and drops of liquid 3 ). The surface tension basically acts like a flexible container wall, the electro-osmotic pump moves the liquid (working fluid) into another area and thus allows the switching between the different forms. Systems with real membranes or films (instead of the natural surface tension) are in this sense of the same kind and are part of the invention.

Literaturliterature

• [1] Boys, C.V.: Soap bubbles and the forces which mold them, Doubleday Anchor Books (1890)[1] Boys, C.V .: Soap bubbles and the forces which mold them, Doubleday Anchor Books (1890)

11

Kapillarecapillary

22

Öffnungsbereichopening area

33

Flüssigkeitstropfenliquid drops

44

Energieniveauenergy level

55

Einzelkapillaresingle capillary

66

Ringelektrodering electrode

77

Spannungsquellevoltage source

88th

Anschlussleitungconnecting cable

99

Kapillarenmaterialcapillary material

1010

Flüssigkeitsströmungliquid flow

1111

Frittefrit

1212

Druckkammerpressure chamber

1313

Zuleitungsupply

1414

Flüssigkeitsquelleliquid source

1515

Verbindungsleitungconnecting line

1616

Substratsubstratum

1717

Elektrodeelectrode

1818

KapillarschalterKapillarschalter

1919

Platteplate

2020

Gegenstandobject

2121

Abstandshalterspacer

2222

Absenkunglowering

23 – 2523 - 25

Lichtstrahlenlight rays

Claims (18)

Kapillarschalter mit mindestens zwei Schaltstellungen, umfassend a) ein Kapillarsystem mit je einem Öffnungsbereich pro Schaltstellung, b) eine Flüssigkeit im Kapillarsystem, dessen Volumen das Innenvolumen des Kapillarsystem unter Bildung von Flüssigkeitstropfen um die Öffnungsbereiche übersteigt, wobei die Flüssigkeitstropfen fluidisch durch das Kapillarsystem untereinander verbunden sind sowie c) Mittel zum Aufbringen einer Kraft mit einer Vorzugsrichtung auf die Flüssigkeit im Kapillarsystem wirkend, wobei jeder Öffnungsbereich jeweils eine Vorzugsrichtung definiert die Vorzugsrichtung eine Schaltstellung vorbestimmt und zwischen den Schaltstellungen hin- und herschaltbar ist.Capillary switch with at least two switching positions, full a) a capillary system, each with an opening area per Switching position, b) a liquid in the capillary system, whose volume is the internal volume of the capillary system with the formation of liquid drops around the opening areas, the liquid drops fluidly interconnected by the capillary system such as c) means for applying a force with a preferred direction on the liquid acting in the capillary system, each opening region in each case a preferred direction defines the preferred direction a switching position predetermined and can be switched back and forth between the switching positions. Kapillarschalter nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitstropfen ohne Ummantelung durch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit gebildet sind.Capillary switch according to claim 1, wherein the liquid drops without sheathing due to the surface tension of the liquid are formed. Kapillarschalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnungsbereiche Materialoberflächenbereiche umfassen, die durch die Flüssigkeit schlecht benetzbar sind.Capillary switch according to claim 1 or 2, wherein the opening areas Material surface areas include that through the liquid are poorly wettable. Kapillarschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Öffnungsbereiche zwei Materialoberflächenbereiche mit unterschiedlicher Benetzbarkeit für die Flüssigkeit umfassen.Capillary switch according to one of claims 1 to 3, the opening areas two material surface areas comprising different wettability for the liquid. Kapillarschalter nach Anspruch 4, wobei der Materialoberflächenbereich mit besserer Benetzbarkeit von dem Bereich mit schlechterer Benetzbarkeit umgeben ist.Capillary switch according to claim 4, wherein the material surface area surrounded with better wettability from the area with poorer wettability is. Kapillarschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Mittel zwei Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes im Kapillarsystem umfassen, wobei das elektrische Feld eine elektrokinetische Kraft auf die Flüssigkeit ausübt und das Kapillarsystem ein Dielektrikum bildet.Capillary switch according to one of the preceding claims, wherein the means two electrodes for generating an electric field in the capillary system, wherein the electric field is an electrokinetic Force on the liquid exerts and the capillary system forms a dielectric. Kapillarschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Mittel eine Vorrichtung zur Erzeugung von Differenzdrucksignale umfasst, in der die Flüssigkeitstropfen jeweils unterschiedlichen Druckverläufen aussetzbar sind.Capillary switch according to one of the preceding claims, wherein the means comprise a device for generating differential pressure signals includes, in which the liquid drops each different pressure gradients are interchangeable. Kapillarschalter nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Elektroden beidseitig eines Strömungswiderstandes im Kapillarsystem angeordnet sind.Capillary switch according to claim 6 or 7, wherein the Electrodes on both sides of a flow resistance are arranged in the capillary system. Kapillarschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Kapillarsystem eine Einzelkapillare oder ein Kapillarenbündel zwischen mindestens zwei Öffnungsbereichen oder einem Bereich mit offener Porosität umfasst.Capillary switch according to one of the preceding claims, wherein the capillary system a single capillary or a capillary bundle between at least two opening areas or an open porosity region. Kapillarschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei sich die Öffnungsbereiche in Geometrie und Benetzungsverhalten zur Flüssigkeit untereinander gleichen.Capillary switch according to one of the preceding claims, wherein the opening areas in geometry and wetting behavior to the same liquid. Kapillarschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Flüssigkeit Wasser, eine wässrige Suspension oder eine wässrige Lösung istCapillary switch according to one of the preceding claims, wherein the liquid Water, an aqueous Suspension or an aqueous solution is Kapillarschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Kapillarsystem durch mindestens einen Durchbruch in ein plattenförmiges Bauteil mit je einem Öffnungsbereich pro Plattenseite gebildet ist.Capillary switch according to one of the preceding claims, wherein the capillary system by at least one breakthrough in a plate-shaped component each with an opening area is formed per plate side. Kapillarschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Kapillarsystem eine Verbindungsleitung umfasst, welche zwei auf einer Oberfläche nebeneinander angeordnete Öffnungsbereiche verbindet.Capillary switch according to one of claims 1 to 11, wherein the capillary system comprises a connecting line, which two on a surface juxtaposed opening areas combines. Kapillarschalterarray, umfassend eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Kapillarschalter nach einem der vorgenannten Ansprüche.Capillary switch array comprising a plurality of side by side arranged capillary switch according to one of the preceding claims. Transportvorrichtung zur Förderung von Mikrokomponenten oder anderen flüssigen oder festen Gegenständen, umfassend ein Kapillaraschalterarray nach Anspruch 14, wobei die Kapillarschalter einzeln ansteuerbar sind und die Flüssigkeit eine schlechte Benetzbarkeit auf den Oberflächen der Gegenstände aufweist bzw. nicht mischbar ist.Transport device for conveying micro components or other liquid or solid objects, comprising a capillary array according to claim 14, wherein the Capillary switches are individually controllable and the liquid has poor wettability on the surfaces of the articles or immiscible. Haltevorrichtung zum adhäsiven Halten und wieder Loslassen von Gegenständen, umfassend ein Kapillaraschalterarray nach Anspruch 14, wobei die Kapillarschalter einzeln oder parallel gemeinsam ansteuerbar sind und die Flüssigkeit eine gute Benetzbarkeit auf den Oberflächen der Gegenstände aufweist.Holding device for adhesive holding and releasing again of objects, comprising a Kapillaraschalterarray according to claim 14, wherein the capillary individually or in parallel can be controlled together and the liquid has a good wettability on the surfaces of the objects. Optischer Lichtschalter für einen Lichtstrahl, umfassend mindestens einen Kapillarschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder ein Kapillarschalterarray nach Anspruch 14, wobei der Lichtstrahl in einer Schaltstellung auf ein Flüssigkeitstropfen auftrifft, während er denselben Flüssigkeitstropfen in einer weiteren Schaltstellung nicht berührt.Optical light switch for a light beam, comprising at least one capillary switch according to one of claims 1 to 13 or a capillary switch array according to claim 14, wherein the light beam impinges on a drop of liquid in a switching position, while he the same drop of liquid not touched in a further switching position. Optischer Lichtschalter nach Anspruch 17, wobei die Flüssigkeit durch flüssiges Quecksilber gebildet ist.An optical light switch according to claim 17, wherein the liquid by liquid Mercury is formed.