DE102008006035B3

DE102008006035B3 - Micro-technical component for testing characteristics of fluid sample i.e. serum, in e.g. biological field, has protective layer arranged at substrate or cover such that functional element is shielded against incident radiation

Info

Publication number: DE102008006035B3
Application number: DE200810006035
Authority: DE
Inventors: Robert Faul; Christof STROHHÖFER; Anna Ohlander
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2028-01-26

Abstract

The component has a substrate (110) with a main surface (112) and a micro channel (120) formed in the substrate. A cover (130) is formed on the main surface and over the micro channel to separate the micro channel from surrounding and receive a fluid sample. A functional element (140) is arranged in the micro-channel to test characteristics of the fluid sample. A protective layer (150) made of metal is arranged at the substrate or the cover in such a manner that the functional element is shielded against incident radiation (160) e.g. infra red radiation. An independent claim is also included for a method for manufacturing a micro-technical component for testing characteristics of a fluid sample.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mikrotechnisches Bauelement zur Untersuchung einer Eigenschaft einer fluidischen Probe und insbesondere auf ein mikrotechnisches Bauelement und eine Anordnung zur Messung von biologischen, biochemischen oder chemischen Funktionen (Bio-BE). Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen mikrotechnischen Bauelements.The The present invention relates to a microtechnical device for investigating a property of a fluidic sample and in particular to a microtechnical device and an arrangement for measurement of biological, biochemical or chemical functions (Bio-BE). Further The present invention relates to a method of preparation such a microtechnical device.

Speziell im Anwendungsfeld der Diagnostik und Analyse von Seren oder allgemein zu testenden Probenmedien wie beispielsweise fluidische Proben in der Biologie, in der Biochemie oder in der Chemie werden zusehends miniaturisierte Komponenten entwickelt und eingesetzt. Die Miniaturisierung im Bereich biologischer, chemischer oder biochemischer Sensoren oder Analysemodule wird umso interessanter, je hochwertiger die zur Verarbeitung kommenden Reagenzien sind, so dass Einsparungen in dem Reagenzvolumen gleichzeitig auch signifikante Kosteneinsparungen mit sich bringen. Andererseits ist die Miniaturisierung in Fällen interessant, in denen nur kleine Mengen von Reaktionsseren zur Verwendung kommen sollen (Minimierung des benötigten Probenvolumens).specially in the field of application of diagnosis and analysis of sera or general Sample media to be tested, such as fluidic samples in Biology, biochemistry or chemistry are becoming increasingly common miniaturized components developed and used. The miniaturization in the field of biological, chemical or biochemical sensors or analysis modules becomes more interesting, the higher the quality are coming to processing reagents, making savings at the same time also significant cost savings in the reagent volume entail. On the other hand, miniaturization is interesting in cases in which only small amounts of reaction sera are used should (minimization of the required sample volume).

Ebenso von Bedeutung ist die Ausschaltung möglicher externer Kontaminationen durch ein vollständig abgeschlossenes System, sowie die Verminderung des Einflusses eines Operators auf den (bio-) chemischen Test und die Durchführung dieser Tests außerhalb von spezialisierten Laboratorien. Ein weiteres Ziel in der Diagnostik besteht darin, die Analysemodule kostengünstig zu realisieren, weshalb zuneh mend mikrotechnische Kunststoffbauelemente eingesetzt werden.As well Of importance is the elimination of possible external contamination through a complete completed system, as well as diminishing the influence of a Operators on the (bio) chemical test and the implementation of this Tests outside from specialized laboratories. Another goal in diagnostics is to realize the analysis modules cost-effectively, which is why Increasingly micro-technical plastic components are used.

Mikrofluidische Module mit Mikrokanälen und Funktionselementen, die der Analyse der fluidischen Proben oder Seren dienen, sind im Stand der Technik bekannt. In EP 0938660 B1 ist ein Beispiel für eine kleine Reaktionskammer mit einem Fluidkanal offenbart, die zur optischen Transmissionsmessung dient und einen integrierten optischen Detektionsmechanismus aufweist, wobei der optische Detektionsmechanismus zur Bestimmung einer optischen Absorption des Probenfluids dient.Microfluidic modules having microchannels and functional elements for analysis of the fluidic samples or sera are known in the art. In EP 0938660 B1 discloses an example of a small reaction chamber with a fluid channel serving for optical transmission measurement and having an integrated optical detection mechanism, the optical detection mechanism serving to determine an optical absorption of the sample fluid.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, dass der Fluidkanal, der die fluidische Probenflüssigkeit aufnehmen kann, optisch einsehbar ist, um beispielsweise Verstopfung oder ähnliche Fehlfunktionen festzustellen. Andererseits ist die in dem integrierten optischen Detektionsmechanismus verwendete Struktur häufig sensitiv hinsichtlich einwirkender elektromagnetischer Strahlung (z. B. Licht aber auch UV-Strahlung). Diese Sensitivität hinsichtlich äußerer Strahlung wirkt sich dabei nachteilig auf die Messgenauigkeit aus. Ferner ist es insbesondere bei der längeren Lagerung derartiger mikrotechnischer Bauelemente sinnvoll, die zur Detektion dienenden vorzugsweise biologisch-elektrischen Funktionselemente ausreichend im Hinblick auf elektromagnetische Strahlung zu schützen, um damit deren Lebensdauer zu erhöhen. Da außerdem häufig spezifische Strahlung genutzt wird, um eine Sterilisation beispielsweise der Außenflächen einer solchen Messanordnung vorzunehmen, besteht die Gefahr, dass eine solche Strahlung die messtechnische Funktion des Funktionselements schädigend beeinflussen kann.In many cases it is desirable that the fluid channel, which can receive the fluidic sample liquid, optically is visible, for example, constipation or similar Determine malfunctions. On the other hand, that is in the integrated The optical detection mechanism often used a sensitive structure with regard to acting electromagnetic radiation (eg light but also UV radiation). This sensitivity with regard to external radiation has a detrimental effect on the measurement accuracy. Further it is especially the longer one Storage of such microtechnical components makes sense, the Detection serving preferably biological-electrical functional elements sufficient to protect against electromagnetic radiation thus increasing their life. There as well often Specific radiation is used to sterilize, for example the outer surfaces of a make such a measuring arrangement, there is a risk that a Such radiation is the metrological function of the functional element harmful can influence.

Die Patentveröffentlichung DE 10 2005 062 174 B3 betrifft einen Messchip für die Durchführung von Messungen der Transmission und/oder Emission und/oder Streuung von Licht durch eine Fluidprobe in einem Betreibergerät, wobei der Messchip eine aus einem transparenten Polymermaterial hergestellte Grundplatte aufweist, in der Grundplatte wenigstens eine Messzelle für die Aufnahme einer Fluidprobe und Fluidkanäle für die Zuführung und Abführung von Fluid zu und von der Messzelle vorgesehen sind und in und/oder an der Grundplatte außerhalb der Messzelle Spiegelflächen vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass sie von einer Fluidprobe in der Messzelle emittiertes und/oder gestreutes Licht aus dem Messchip, in Richtung eines in einem Betreibergerät vorgesehenen Lichtdetektors lenken.The patent publication DE 10 2005 062 174 B3 relates to a measuring chip for carrying out measurements of the transmission and / or emission and / or scattering of light by a fluid sample in an operator device, wherein the measuring chip has a base plate made of a transparent polymer material, in the base plate at least one measuring cell for receiving a fluid sample and fluid channels are provided for the supply and discharge of fluid to and from the measuring cell and in and / or on the base plate outside the measuring cell mirror surfaces are provided which are arranged so that they emitted and / or scattered light from a fluid sample in the measuring cell from the measuring chip, in the direction of a light detector provided in an operator device.

Die Patentveröffentlichung US 7195036 B2 bezieht sich auf thermische Mikroventile für mikrointegrierte Bauelemente. Die Bewegung und das Mischen von Mikrotröpfchen durch Mikrokanäle wird unter Verwendung Silizium-basierter mikroskalierter Bauelemente durchgeführt. Solche mikroskalierten Bauelemente weisen Mikrotröpfchentransportkanäle, Reaktionsbereiche, Elektrophoresemodule und Strahlungsdetektoren auf. Die diskreten Tröpfchen werden differenziell erhitzt und gedreht durch geätzte Kanäle. Auf dem gleichen Substratmaterial werden elektronische Komponenten hergestellt, um zu ermöglichen, dass Sensoren und Steuerungsschaltungsanordnung in das gleiche Bauelement aufgenommen werden.The patent publication US 7195036 B2 refers to thermal micro valves for microintegrated devices. The movement and mixing of microdroplets through microchannels is performed using silicon-based microscale devices. Such microscale devices include microdroplet transport channels, reaction areas, electrophoresis modules, and radiation detectors. The discrete droplets are differentially heated and rotated through etched channels. Electronic components are fabricated on the same substrate material to enable sensors and control circuitry to be incorporated into the same device.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein mikrotechnisches Bauelement zu schaffen, das ein Funktionselement vor einwirkender, gerichteter Strahlung schützt.outgoing from this prior art, the object of the present Invention to provide a microtechnical device, the protects a functional element from acting, directed radiation.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 22 gelöst.These The object is achieved by a device according to claim 1 and a method solved according to claim 22.

Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine Schutzschicht derart an das mikrotechnische Bauelement angeordnet wird, um das Funktionselement gegenüber einer einfallenden, gerichteten Strahlung abzuschirmen. Dabei weist die Schutzschicht vorzugsweise ein Material auf, das eine hohe Absorptionsrate für elektromagnetische Strahlung zeigt, wie dies zum Beispiel durch die Verwendung eines Metalls als Schutzschicht möglich ist. Die laterale Ausdehnung der Schutzschicht kann dabei derart gewählt sein, dass die Schutzschicht das Funktionselement lateral überragt, dass das Funktionselement durch die Schutzschicht vor der einwirkenden Strahlung geschützt ist. Elektrische Leiterbahnenverbindungen zum Funktionselement können je nach Ausbildungsform der Gesamtanordnung von einer Überdeckung durch die Schutzschicht frei bleiben. Ebenso braucht, wie weiter unten noch genauer beschrieben wird, auch nur ein gewisser Anteil des Funktionselements durch die Schutzschicht abgeschirmt werden.The core idea of the present invention is that a protective layer is such is arranged on the microtechnical component to shield the functional element against an incident, directed radiation. In this case, the protective layer preferably comprises a material which exhibits a high absorption rate for electromagnetic radiation, as is possible, for example, by the use of a metal as protective layer. The lateral extent of the protective layer can be chosen such that the protective layer laterally projects beyond the functional element, that the functional element is protected by the protective layer from the acting radiation. Depending on the embodiment of the overall arrangement, electrical conductor track connections to the functional element can remain free from overlapping by the protective layer. Likewise, as will be described in more detail below, only a certain portion of the functional element needs to be screened by the protective layer.

Somit weisen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein mikrotechnisches Bauelement auf, welches zur Untersuchung einer Eigenschaft einer fluidischen Probe geeignet ist und ein Substrat mit einer Hauptoberfläche aufweist, wobei ausgehend von der Hauptoberfläche ein Mikrokanal in dem Substrat gebildet ist. Ferner weist das mikrotechnische Bauelement eine Abdeckung auf, die auf der Hauptoberfläche und über dem Mikrokanal ausgebildet ist, um den Mikrokanal von einer Umgebung abzutrennen und zu schützen. Das Funktionselement, das in dem Mikrokanal angeordnet ist, ist ausgebildet, die Eigenschaft einer in dem Mikrokanal eingebrachten fluidischen Probe zu untersuchen. Schließlich ist die Schutzschicht an dem Substrat und/oder der Abdeckung angeordnet, um das Funktionselement gegenüber einer einfallenden, gerichteten Strahlung abzuschirmen.Consequently exemplary embodiments the present invention, a microtechnical device, which for examining a property of a fluidic sample is suitable and has a substrate with a main surface, starting from the main surface, a microchannel in the substrate is formed. Furthermore, the microtechnical component has a cover on that on the main surface and over the microchannel is formed to separate the microchannel from an environment and protect. The functional element disposed in the microchannel is formed, the property of a introduced in the micro-channel to investigate fluidic sample. Finally, the protective layer disposed on the substrate and / or the cover to the functional element across from to shield an incident, directed radiation.

Als einfallende Strahlung kann dabei allgemein jede Form von Strahlung in beliebigen Frequenzbereichen auftreten. Beispielsweise umfasst die einfallende Strahlung optische, Infrarot-, UV-, elektromagnetische, Radar-, Mikrowellen-, α-, β-, γ-, Röntgen-, Protonen-, Neutronen- und/oder Ionen-Strahlung. Als spezielles Beispiel kann die einfallende Strahlung auch eine spezifische Strahlung umfassen, die für RFID-Schreib- und/oder -Lesegeräte (RFID = radio frequency identification) verwendet wird. Die Schutzschicht sollte eine entsprechende Abschirmung hinsichtlich dieser spezifischen Strahlung gewährleisten. Optional könnte nämlich die Folientechnologie, die für die Abdeckung verwendet wird, derart ergänzt werden, dass ohne einen wesentlichen gesamtprozesstechnischen Mehraufwand eine Integration eines RFID-Tags auf der Abdeckung ermöglicht wird. Eine entsprechende Anpassung der Folientechnologie ist möglich. Als Strahlung wird zumindest eine von den oben genannten spezifischen Strahlungen verstanden. Im Allgemeinen kann die Strahlung jedoch auch als eine Summe von Strahlungsanteilen verstanden werden.When In general, incident radiation can be any form of radiation occur in any frequency ranges. For example, the incident radiation optical, infrared, UV, electromagnetic, Radar, microwave, α, β, γ, X-ray, Proton, neutron and / or ion radiation. As a specific example can the incident radiation also comprise a specific radiation, the for RFID writing and / or reading devices (RFID = radio frequency identification) is used. The protective layer should provide adequate shielding for this specific radiation guarantee. Optional could namely the Film technology for The cover used is to be supplemented so that without one significant overall procedural overhead an integration an RFID tag on the cover allows becomes. A corresponding adaptation of the film technology is possible. When Radiation will be at least one of the above specific radiations Understood. In general, however, the radiation can also be used as a Sum of radiation components are understood.

Die „gerichtete" Strahlung weist dabei lediglich eine Vorzugsrichtung auf, wobei einzelne Strahlanteile (z. B. gestreute ungerichtete Anteile) von der Vorzugsrichtung abweichen können, so dass es nicht erforderlich ist, dass streng parallele Strahlen vorliegen. Die Gerichtetheit der Strahlung kann also dadurch spezifiziert werden, dass die Richtungsverteilung der Strahlung (Intensitätsverteilung) eine Vorzugsrichtung aufweist, in der beispielsweise zumindest die Hälfte der Strahlungsintensität der gesamten Strahlung abgestrahlt wird.The "directed" radiation points only a preferred direction, with individual beam components (eg scattered non-directional components) deviate from the preferred direction can, so it does not require that strictly parallel rays available. The directionality of the radiation can thus be specified be that the directional distribution of the radiation (intensity distribution) a preferred direction, in which, for example, at least the half the radiation intensity the entire radiation is emitted.

Darüber hinaus kann die Schutzschicht auch auf eine Strahlung unabhängig von der Einstrahlrichtung abschirmend wirken, wenn diese Strahlung niederenergetisch ist, wie z. B. gestreute Anteile von elektro-magnetischen Feldern von Kommunikationssignalen, wie von Radiowellen oder Mobilfunksignalen, und der Abstand zwischen der Schutzschicht und dem Funktionselement sehr klein ist. Der Grund dafür ist, dass die Oberfläche der Schutzschicht für solche Strahlung als Äquipotentialebene wirksam ist und so ein Umgebungsbereich zu der Schutzschicht, dessen Abmessungen u. a. von der Energie des Strahlungsfeldes abhängen, abgeschirmt werden kann, vorzugsweise wenn die Schutzschicht mit einem Bezugspotenzial, z. B. Masse, elektrisch verbunden ist.Furthermore The protective layer can also work on a radiation independent of the radiation direction shielding effect, if this radiation low energy is, such. B. scattered shares of electro-magnetic fields of communication signals, such as radio waves or mobile radio signals, and the distance between the protective layer and the functional element is very small. The reason for this is, that the surface the protective layer for such radiation as equipotential plane is effective and so a surrounding area to the protective layer, its dimensions u. a. depend on the energy of the radiation field, can be shielded, preferably when the protective layer is connected to a reference potential, e.g. B. ground, is electrically connected.

Schließlich kann ein Mikrokanal im Allgemeinen als ein Fluidkanal oder vorzugsweise ein Mikrofluidkanal verstanden werden, der vorzugsweise eine kleine Geometrie aufweist, wobei klein sich auf eine Kanalbreite und Kanaltiefe bezieht, die unterhalb von Maximalwerten liegt. Eine maximale Kanalbreite kann beispielsweise unterhalb 10 mm oder bei 2 mm und eine maximale Kanaltiefe bei 1 mm liegen. Dementsprechend können Mikrokanäle beispielsweise eine Kanalbreite von 300 μm und eine Kanaltiefe von ca. 200 μm aufweisen. Diese geometrische Eingrenzung kann bei anderen Ausführungsbeispielen jedoch variieren. Ferner ist es möglich, dass der Fluidkanal entlang seines Verlaufs hinsichtlich der Breite und/oder hinsichtlich der Tiefe variieren kann. Das hat beispielsweise den Vorteil, dass durch eine Variation der Querschnittsfläche (senkrecht zur Flussrichtung) des Fluidkanals eine Veränderung der Fließgeschwindigkeit des Fluids durch den Kanal erreicht werden kann. So kann beispielsweise die Fließgeschwindigkeit des Fluids in der Nähe des Funktionselements entweder erhöht oder verringert werden, indem an dieser Stelle der Kanalquerschnitt variiert wird.Finally, can a microchannel generally as a fluid channel, or preferably a microfluidic channel are understood, preferably a small Geometry, where small on a channel width and channel depth which is below maximum values. A maximum channel width can for example below 10 mm or at 2 mm and a maximum channel depth at 1 mm. Accordingly, microchannels may be for example a Channel width of 300 μm and a channel depth of about 200 microns exhibit. This geometric constraint may be in other embodiments however, they vary. Furthermore, it is possible that the fluid channel along its course in terms of width and / or in terms the depth can vary. This has the advantage, for example, that by a variation of the cross-sectional area (perpendicular to the flow direction) the fluid channel a change the flow rate of the fluid through the channel can be achieved. So, for example the flow rate of the fluid nearby the functional element can either be increased or decreased, by varying the channel cross-section at this point.

Die Schutzschicht kann derart ausgebildet sein, dass deren Projektion auf eine Fläche senkrecht zur einfallenden Strahlung die entsprechende Projektion des Funktionselements seitlich überragt oder allgemein jenen Bereich überragt, der von der einfallenden Strahlung abgeschirmt werden soll. Bei weiteren Ausführungsbeispielen schirmt die Schutzschicht zusätzlich zu dem Funktionselement ebenfalls die mikrofluidische Probe hinsichtlich der einfallenden Strahlung ab.The protective layer can be designed such that its projection on a surface perpendicular to the incident radiation projects laterally beyond the corresponding projection of the functional element or generally dominates the area to be shielded from the incident radiation. In further embodiments, the protective layer also shields the microfluidic sample with respect to the incident radiation in addition to the functional element.

Das Substrat (Grundkörper) mit dem Mikrokanal kann sowohl ein einstückiger als auch ein mehrstückiger, d. h. aus mehreren Teilen zusammengefügter, Körper sein. Das Substrat kann dabei beispielsweise Metall, Glas, Keramik, Silizium oder vorzugsweise auch einen Kunststoff aufweisen und in dem Substrat ist ein Linienzug einer Ausnehmung oder ein vertieftes Gebiet entlang der Hauptoberfläche des Substrats ausgebildet und die Ausnehmung wird nachfolgend als Fluidkanal bezeichnet. Der Fluidkanal weist zumindest eine Einlass- und eine Auslassstelle auf, oder anstelle der Einlass- oder Auslassstelle können optional ein oder mehrere Fluidreservoir-Gebiete ausgebildet sein, so dass durch den Fluidkanal ein Fluid strömen kann.The Substrate (basic body) with the microchannel can be both a one-piece and a multi-piece, d. H. be composed of several parts, body. The substrate can in this case, for example, metal, glass, ceramic, silicon or preferably also have a plastic and in the substrate is a polyline a recess or a recessed area along the main surface of the Substrate formed and the recess is subsequently as a fluid channel designated. The fluid channel has at least one inlet and one Outlet point on, or instead of the inlet or outlet point can optionally one or more fluid reservoir areas are formed, so that a fluid can flow through the fluid channel.

Entlang des Fluidkanals ist zumindest ein Funktionsgebiet ausgebildet, in dem das Funktionselement in einer festen Verbindung mit einem Anordnungsteil verbunden ist. Das Anordnungsteil kann dabei entweder die Abdeckung oder auch das Substrat sein. Die Abdeckung kann beispielsweise als eine Trägerfolie ausgebildet sein und vorzugsweise einen Kunststoff aufweisen, wobei jedoch auch andere Werkstoffe (z. B. Glas) verwendet werden können.Along the fluid channel is formed at least one functional area, in the functional element in a fixed connection with an assembly part connected is. The assembly part can either the cover or also the substrate. The cover can for example as a carrier film be formed and preferably comprise a plastic, wherein However, other materials (eg glass) can be used.

Die Trägerfolie (Abdeckung) kann mit dem Grundkörper (Substrat) mittels einer optionalen Verbindungsschicht verbunden werden. Die Verbindungsschicht (z. B. eine Klebschicht) verbindet den Grundkörper und die Trägerfolie fluiddicht. Das Funktionselement kann beispielsweise auf jener Hauptoberfläche der Trägerfolie ausgebildet sein, die dem Fluidkanal zugewandt ist.The support film (Cover) can with the main body (Substrate) connected by means of an optional bonding layer become. The bonding layer (eg, an adhesive layer) connects the main body and the carrier film fluid-tight. The functional element can, for example, on that main surface of the support film be formed, which faces the fluid channel.

Das Funktionselement kann ebenfalls als eine integrierte Struktur, die mehrere Elemente aufweist, die verschiedene Untersuchungen an der fluidischen Probe vornehmen können, mit mehreren Einzelgebieten ausgebildet sein. Insgesamt ist das Funktionselement ein Element mit sensorischer bzw. messtechnischer Funktion (oder mehrerer Funktionen). Dazu ist es vorteilhaft, dass zumindest Teile des Funktionselements in einem wechselwirkenden Kontakt mit dem Fluid oder der fluidischen Probe, die sich vorübergehend in dem Fluidkanal befinden kann oder durch den Fluidkanal fließt, steht. Der wechselwirkende Kontakt kann beispielsweise einen elektrotechnischen nicht-Ohm'schen Kontakt umfassen. Außerdem kann das Funktionselement in sich mehrere Schichten aufweisen, so z. B. eine leitfähige metallische Schicht, eine Isolationsschicht, die einen ohmschen Stromfluss von der metallischen Schicht in das Fluid verhindert, sowie immobilisierte biologische, biochemische und/oder chemische Schichten umfassen. Der wechselwirkende Kontakt ist allgemein derart ausgebildet, dass wenigstens eine Eigenschaft der fluidischen Probe mittels der sensorischen Eigenschaft des Funktionselements zu einem elektrotechnischen Nutzsignal führt.The Functional element can also be considered an integrated structure, the has several elements that different studies at the can perform a fluidic test, be formed with several individual areas. Overall, the functional element an element with sensory or metrological function (or several functions). For this it is advantageous that at least parts of the Functional element in an interactive contact with the fluid or the fluidic sample that is temporarily in the fluid channel can be located or flows through the fluid channel is. The interactive one For example, contact may comprise a non-ohmic electrical contact. Furthermore the functional element may have several layers in it, such z. B. a conductive metallic layer, an insulating layer that is an ohmic Current flow from the metallic layer into the fluid prevents as well as immobilized biological, biochemical and / or chemical Include layers. The interactive contact is generally so formed such that at least one property of the fluidic sample by means of the sensory property of the functional element to a electrotechnical useful signal leads.

Die Schutzschicht, die auch als eine Funktionsschicht bezeichnet werden kann, weist beispielsweise ein Metall oder verallgemeinert einen Werkstoff auf, der für Strahlung im erweiterten optischen Bereich oder für die oben beschriebenen spezifischen Strahlungen (z. B. ein bestimmtes Spektrum einer elektromagnetischen Strahlung) dicht (undurchlässig) und/oder elektrisch leitfähig ist. Als erweiterter optischer Bereich werden dabei Spektralbereiche bezeichnet, die über den menschlich sichtbaren Bereich hinausgehen, die menschlich sichtbaren Bereiche jedoch mit einschließen. Um eine Abschirmung hinsichtlich eines möglichst breiten Frequenzbereichs zu erreichen, kann die Schutzschicht eine innere Strukturierung aufweisen, die beispielsweise verschiedene Schichten umfasst, wobei jede der Schichten eine besonders effiziente Abschirmung hinsichtlich eines Frequenzbereichs sicherstellt. Es können ebenfalls Schichten als Korrosionsschutz oder als Haftungsschicht für die elektromagnetisch dichte Schicht ausgebildet sein. Die Abschirmung kann zum einen durch eine Absorption der elekt romagnetischen Strahlung bewirkt werden oder aber auch durch eine Reflexion der elektromagnetischen Strahlung. Letzterer Fall weist den Vorteil auf, dass es zu keiner oder nur zu einer geringen Erwärmung der Schutzschicht kommt.The Protective layer, which is also referred to as a functional layer can, for example, indicates a metal or generalizes one Material on, for Radiation in the extended optical range or for the above described specific radiations (eg a certain spectrum of a electromagnetic radiation) is dense (impermeable) and / or electrically conductive. As extended optical range thereby spectral ranges referred to above go beyond the human visible realm, the human visible realms however, include. To provide a shield in terms of the widest possible frequency range To achieve the protective layer can be an internal structuring having, for example, different layers, wherein each of the layers provides a particularly efficient shielding ensures a frequency range. It can also layers as Corrosion protection or as adhesion layer for the electromagnetic density Layer be formed. The shield can on the one hand by a Absorption of the electromagnetic radiation can be effected or but also by a reflection of the electromagnetic radiation. The latter case has the advantage that there is no or only to a slight warming of the Protective layer comes.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung hat eine Trägerfolie als Abdeckung integriert, die eine Schichtdicke von weniger als 1 mm oder beispielsweise weniger als 150 μm aufweist. Beispielhaft kann die Schichtdicke in einem Bereich zwischen 1 μm und 500 μm oder in einem Bereich zwischen 10 μm und 200 μm oder vorzugsweise in einem Bereich zwischen 25 μm und 125 μm liegen. Die Schutzschicht kann außerdem beispielsweise ein Polymermaterial aufweisen. Je nach Dicke kann die Abdeckung mehr oder weniger flexibel ausgebildet sein. Ebenso kann der Grundkörper aus einer Folie mit einer Schichtdicke von weniger als 2 mm oder weniger als 200 μm gebildet sein.A preferred embodiment the arrangement has a carrier foil integrated as a cover, which has a layer thickness of less than 1 mm or, for example, less than 150 microns. Exemplary the layer thickness in a range between 1 .mu.m and 500 .mu.m or in a range between 10 μm and 200 μm or preferably in a range between 25 microns and 125 microns. The protective layer can also for example, comprise a polymeric material. Depending on the thickness can the cover be designed more or less flexible. As well can the basic body from a film with a layer thickness of less than 2 mm or less as 200 μm be formed.

Ein wesentliches erfindungsgemäßes Merkmal aller Ausführungsbeispiele ist, dass die Schutzschicht zumindest wesentliche funktionale Teilgebiete des biologischen bzw. chemischen oder biochemischen Funktionselements überdeckt (hinsichtlich einer Projektionsfläche senkrecht zur Einstrahlrichtung der gerichteten Strahlung). Die wesentlichen funktionalen Teilgebiete des Funktionselements bezeichnen dabei zumindest jene Teilgebiete der geometrischen Ausdehnung des Funktionselements, in dem die für die sensorische bzw. messtechnische Funktion wesentliche Wechselwirkung zwischen dem Fluid und dem Funktionselement stattfindet.An essential feature of all embodiments according to the invention is that the protective layer covers at least essential functional subregions of the biological or chemical or biochemical functional element (with respect to a projection surface perpendicular to the irradiation direction of the directed radiation). The essential functional subregions of the functional element designate at least those subregions of the geometric ones Expansion of the functional element in which the interaction between the fluid and the functional element that is essential for the sensory or metrological function takes place.

Um eine Definition des Begriffs „überdecken" zu erhalten, sind zwei Gesichtspunkte zu berücksichtigen:

(A) Das Funktionselement enthält Gebiete, die für die biologisch-chemisch-elektrische Wechselwirkung mit der fluidischen Probe einen funktionalen Beitrag liefern und andere Gebiete, die zum Beispiel nur der Verdrahtung die nen, ohne jedoch einen nennenswerten Beitrag zum Nutzsignal zu liefern. Die Summe aller sensorisch wechselwirkenden Gebiete haben, projiziert auf eine Fläche senkrecht zur einfallenden Strahlung, eine Fläche A1 und die Summe aller als Schutzschicht wirkende Gebiete haben eine Fläche A2, wobei die Fläche A2 wiederum durch eine Projektion auf eine Fläche senkrecht zur einfallenden Strahlung gemessen wird. Die Relation zwischen der Fläche A1 und A2 sollte derart sein, dass A2 wenigstens 60%, wenigstens 80%, wenigstens 90% oder vorteilhafterweise jedoch mehr als 100% von der Fläche A1 beträgt, so dass die Fläche A1 vorzugsweise vollständig von der Fläche A2 abgeschirmt wird.
(B) Ein weiterer Aspekt, der bei der Überdeckung eine Rolle spielt, ist dadurch gegeben, dass die Abschirmung insbesondere bei einer Strahlung, die aus einem gegen 90° gehenden Winkel α erfolgt, um so besser abgeschirmt wird, je weniger Abstand zwischen dem Funktionselement und der Schutzschicht vorliegt. Beispielsweise haben Folien mit einer Schichtdicke von ca. 50 μm einen prinzipiellen Vorteil bei derart schräg einfallender Strahlung gegenüber Folien, die eine größere Schichtdicke aufweisen.

In order to obtain a definition of the term "cover", two aspects have to be considered:

(A) The functional element contains areas that provide a functional contribution to the biological-chemical-electrical interaction with the fluidic sample, and other areas that, for example, only provide the wiring without, however, making any appreciable contribution to the useful signal. The sum of all sensory interacting areas, projected onto a surface perpendicular to the incident radiation, has an area A1, and the sum of all areas acting as a protective layer have an area A2, the area A2 again being measured by a projection onto a surface perpendicular to the incident radiation , The relation between the area A1 and A2 should be such that A2 is at least 60%, at least 80%, at least 90% or advantageously more than 100% of the area A1, so that the area A1 is preferably completely shielded from the area A2 becomes.
(B) A further aspect which plays a role in the overlapping is that the shielding is shielded the better, in particular with radiation which occurs from an angle α of 90 °, the less distance between the functional element and the protective layer is present. For example, films with a layer thickness of about 50 microns have a principal advantage in such oblique incident radiation over films that have a greater layer thickness.

Somit kann beispielsweise der Begriff „Überdecken" beschreiben, dass die Geometrie der Schutzschicht, die beispielsweise auf der Trägerfolie ausgebildet ist, mindestens die Fläche des wesentlichen funktionalen Teilgebiets des Funktionselements umfasst, wobei die Schutzschicht beispielsweise auf der einen Seite und das Funktionselement auf der gegenüberliegenden Seite der Abdeckung angeordnet sein kann.Consequently For example, the term "cover" may describe that the geometry of the protective layer, for example, formed on the carrier film is, at least the area of the essential functional sub-area of the functional element, wherein the protective layer, for example, on one side and the Functional element on the opposite Side of the cover can be arranged.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:embodiments The present invention will be described below with reference to FIG the enclosed drawings closer explained. Show it:

1 eine Querschnittsansicht eines mikrotechnischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a cross-sectional view of a microtechnical device according to an embodiment of the present invention;

2 eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten mikrotechnischen Bauelements mit einer optionalen Verbindungsschicht; 2 a cross-sectional view of in 1 shown microtechnical device with an optional bonding layer;

3A, B Draufsichten auf die in 1 und 2 gezeigten mikrotechnischen Bauelemente; 3A , B top views of the in 1 and 2 shown microtechnical components;

4 eine Veranschaulichung der Abschirmung des Funktionselements vor einer einfallenden, gerichteten Strahlung; 4 an illustration of the shielding of the functional element from an incident, directed radiation;

5 ein mikrotechnisches Bauelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem die Schutzschicht an einer Unterseite angeordnet ist; 5 a microtechnical device according to another embodiment, wherein the protective layer is disposed on a lower side;

6 eine Querschnittsansicht eines mikrotechnischen Bauelements, bei dem die Schutzschicht in dem Mikrokanal ausgebildet ist; und 6 a cross-sectional view of a microtechnical device in which the protective layer is formed in the microchannel; and

7 eine Querschnittsansicht eines mikrotechnischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einer zusätzlichen Folienschicht. 7 a cross-sectional view of a microtechnical component according to another embodiment with an additional film layer.

Bezüglich der nachfolgenden Beschreibung sollte beachtet werden, dass bei den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gleiche oder gleichwirkende Funktionselemente gleiche Bezugszeichen aufweisen und somit die Beschreibung dieser Funktionselemente in den verschiedenen der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele untereinander austauschbar sind.Regarding the following description should be noted that in the different embodiments the same or equivalent functional elements have the same reference numerals and thus the description of these functional elements in the various the embodiments shown below interchangeable are.

1 zeigt eine Querschnittsansicht eines mikrotechnischen Bauelements, das ein Substrat 110 aufweist, wobei an einer Hauptoberfläche 112 zumindest ein Mikrokanal 120 in dem Substrat 110 ausgebildet ist. Auf der Hauptoberfläche 112 des Substrats 110 ist eine Abdeckung 130 derart ausgebildet, dass die Abdeckung 130 den Mikrokanal 120 überdeckt, so dass der Mikrokanal 120 durch die Abdeckung 130 von einer Umgebung getrennt ist – mit Ausnahme eventuell vorhandener Ein- und Auslassstellen des Mikrokanals 120, die jedoch von der Querschnittsebene entfernt angeordnet sind (siehe 3B unten). An zumindest einer der den Mikrokanal 120 umschließenden Oberfläche ist ein Funktionselement 140 angeordnet und das Funktionselement 140 ist ausgebildet, um Eigenschaften einer in dem Mikrokanal 120 eingebrachten fluidischen Probe zu untersuchen. Auf der Abdeckung 130 ist an zumindest einem Bereich eine Schutzschicht 150 auf der dem Mikrokanal 120 gegenüberliegenden Seite angeordnet, so dass das Funktionselement 140 vor einer einfallenden, gerichteten Strahlung 160 abschirmbar ist. 1 shows a cross-sectional view of a microtechnical device, which is a substrate 110 having, on a main surface 112 at least one microchannel 120 in the substrate 110 is trained. On the main surface 112 of the substrate 110 is a cover 130 designed such that the cover 130 the microchannel 120 covered so that the microchannel 120 through the cover 130 is separated from an environment - with the exception of any existing inlet and outlet of the microchannel 120 , however, which are located away from the cross-sectional plane (see 3B below). At least one of the microchannels 120 enclosing surface is a functional element 140 arranged and the functional element 140 is designed to have properties in the microchannel 120 to examine introduced fluidic sample. On the cover 130 is a protective layer on at least one area 150 on the microchannel 120 arranged opposite side, so that the functional element 140 against incident, directed radiation 160 is shieldable.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind also die Schutzschicht 150 und das Funktionselement 140 gegenüberliegend der Abdeckung 130 angeordnet (im Sinne von Vorder- und Rückseite bzw. erster und zweiter Hauptoberfläche der Abdeckung 130 oder Trägerfolie).At the in 1 Thus, the embodiment shown are the protective layer 150 and the functional element 140 opposite the cover 130 arranged (in the sense of front and back or first and second main surface of the cover 130 or carrier film).

2 zeigt eine Querschnittsansicht des mikrotechnischen Bauelements, wie es in der 1 gezeigt ist, welches jedoch eine optionale Verbindungsschicht 170 aufweist, die zwischen dem Substrat 110 und der Abdeckung 130 ausgebildet ist. Die Verbindungsschicht 170 kann beispielsweise dazu dienen, das Substrat 110 mit der Abdeckung 130 flüssigkeitsdicht zu verbinden, so dass eine in dem Mikrokanal 120 eingebrachte mikrofluidische Probe aus dem Kanal nicht entweichen kann. Die Verbindungsschicht 170 kann beispielsweise entlang der ersten Hauptoberfläche 112 in jenen Gebieten ausgebildet werden, in denen das Substrat 110 die Abdeckung 130 in der 1 kontaktiert. Bei den gezeigten Querschnittsansichten ist zu beachten, dass sich der Mikro kanal 120 beispielsweise senkrecht zur Zeichenebene erstrecken kann. 2 shows a cross-sectional view of the microtechnical device, as shown in the 1 however, which is an optional interconnect layer 170 that is between the substrate 110 and the cover 130 is trained. The connection layer 170 may serve, for example, the substrate 110 with the cover 130 liquid tight, so that one in the microchannel 120 introduced microfluidic sample from the channel can not escape. The connection layer 170 for example, along the first main surface 112 be formed in those areas where the substrate 110 the cover 130 in the 1 contacted. In the cross-sectional views shown, it should be noted that the micro channel 120 for example, can extend perpendicular to the plane.

Das Funktionselement 140 weist eine erste seitliche Ausdehnung l1 und die Schutzschicht 150 eine zweite seitliche Ausdehnung l2 auf, wobei die zweite seitliche Ausdehnung l2 größer ist als die erste seitliche Ausdehnung l1, um eine Abschirmung des Funktionselements 140 vor der einfallenden gerichteten Strahlung 160 zu erreichen. Die Differenz zwischen den seitlichen Ausdehnungen (l1–l2) ist beispielsweise derart gewählt, dass in Abhängigkeit von einem Einfallswinkel der einfallenden gerichteten Strahlung 160 das Funktionselement 140 geschützt ist. Die zweite seitliche Ausdehnung l2 der Schutzschicht 150 liegt beispielsweise in einem Bereich, der größer ist als l1 und kleiner als das Zehnfache oder Fünffache oder Zweifache der ersten seitlichen Ausdehnung l1 ist, so dass l1 < l2 < n·l1, wobei der Faktor n beispielsweise in dem Bereich zwischen 0,1 und 10 oder zwischen 1 und 10 oder zwischen 2 und 5 liegt oder n = 2, n = 5 oder n = 10 gilt. Optional kann 12 auch kleiner sein als 11 (z. B. ist l2 in einem Bereich von 0,3·l1 bis l1 oder 0,6·l1 bis l1), wobei zumindest eine teilweise Abschirmung der Funktionsschicht 140 gewährleistet bleibt. Ferner können die Schutzschicht 150 und die Funktionsschicht 140 derart ausgebildet sein, dass ihre Flächemittelpunkte bzgl. der Hauptoberfläche 112 übereinstimmen.The functional element 140 has a first lateral extent l1 and the protective layer 150 a second lateral extent l2, wherein the second lateral extent l2 is greater than the first lateral extent l1, to a shield of the functional element 140 in front of the incident directed radiation 160 to reach. The difference between the lateral dimensions (l1-l2) is selected, for example, such that depending on an angle of incidence of the incident directed radiation 160 the functional element 140 is protected. The second lateral extension 12 of the protective layer 150 is, for example, in a range that is greater than l1 and less than ten times or five times or twice the first lateral extent l1, so that l1 <l2 <n · l1, where the factor n, for example in the range between 0.1 and 10 or between 1 and 10 or between 2 and 5 or n = 2, n = 5 or n = 10 applies. Optionally, 12 may also be less than 11 (eg, l2 is in a range of 0.3 · l1 to l1 or 0.6 · l1 to l1), with at least a partial shielding of the functional layer 140 remains guaranteed. Furthermore, the protective layer 150 and the functional layer 140 be formed such that their surface center points with respect. The main surface 112 to match.

Die Abdeckung 130 weist eine Schichtdicke dA auf, die beispielsweise kleiner als 1 mm, kleiner 300 μm oder kleiner 150 μm ist oder dA liegt in dem Bereich zwischen 1 μm und 500 μm oder zwischen 20 μm und 200 μm oder bei ungefähr 25 μm oder 50 μm oder 125 μm. Das Substrat 110 weist eine Schichtdicke dS auf, wobei dS kleiner als 2 mm oder kleiner 500 μm oder kleiner 200 μm gewählt sein kann.The cover 130 has a layer thickness dA which is for example less than 1 mm, less than 300 μm or less than 150 μm or dA is in the range between 1 μm and 500 μm or between 20 μm and 200 μm or at approximately 25 μm or 50 μm or 125 microns. The substrate 110 has a layer thickness dS, wherein dS may be less than 2 mm or less than 500 microns or less than 200 microns.

Die 3A zeigt eine erste Draufsicht des mikrotechnischen Bauelements, wie es in den 1 und 2 gezeigt wurde, mit einer Blickrichtung auf die Hauptoberfläche 112.The 3A shows a first plan view of the microtechnical device, as shown in the 1 and 2 was shown, with a view of the main surface 112 ,

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Mikrokanal 120 eine längliche kanalförmige Form auf, die sich entlang des Substrats 110 erstreckt. In dieser Draufsicht auf die Hauptoberfläche 112 weist die Schutzschicht 150 eine Fläche auf, die die Fläche des Funktionselements 140 überdeckt, so dass das Funktionselement 140 bei einer auf die Hauptoberfläche senkrecht einfallenden Strahlung durch die Schutzschicht 150 abgeschirmt ist. Die erste seitliche Länge l1 des Funktionselements ist wiederum kleiner gewählt als die zweite seitliche Länge l2 der Schutzschicht 150. Das Funktionselement 140 weist ferner eine erste Breitenausdehnung b1 auf und die Schutzschicht 150 weist eine zweite Breitenausdehnung b2 auf. Wie bei der ersten und zweiten Längenausdehnung l1 und l2 ist ebenfalls die zweite Breitenausdehnung b2 größer gewählt als die erste Breitenausdehnung b1 (b2 > b1), so dass, wie oben bereits beschrieben, das Funktionselement 140 in dieser Draufsicht eine kleinere Fläche aufweist als die Schutzschicht 150. Die Breitenausdehnungen beispielsweise so gewählt werden, dass b1 < b2 < m·b1, wobei der Faktor m im Bereich zwischen 1 und 10 liegt oder beispielsweise m = 2, 5 oder 10 gilt.In this embodiment, the microchannel 120 an elongated channel-shaped shape extending along the substrate 110 extends. In this plan view of the main surface 112 has the protective layer 150 a surface on which the surface of the functional element 140 covered, so that the functional element 140 at a perpendicular to the main surface incident radiation through the protective layer 150 is shielded. The first lateral length l1 of the functional element is in turn chosen smaller than the second lateral length l2 of the protective layer 150 , The functional element 140 also has a first width dimension b1 and the protective layer 150 has a second width dimension b2. As with the first and second elongations l1 and l2, the second width extension b2 is also larger than the first width extension b1 (b2> b1), so that, as already described above, the functional element 140 in this plan view has a smaller area than the protective layer 150 , The width expansions are selected, for example, such that b1 <b2 <m · b1, where the factor m ranges between 1 and 10 or, for example, m = 2, 5 or 10.

Wie bereits beschrieben, braucht die Abdeckung auch nur teilweise realisiert zu werden, so dass der Prozentsatz von strahlungsgeschützten Anteilen zu ungeschützten Anteilen an der Gesamtfläche der sensorischen Gebiete des Funktionselements 140 möglichst groß, d. h. beispielsweise 60%, 80%, 90% oder vorteilhafterweise (wie zuvor beschrieben) mehr als 100% beträgt.As already described, the cover also needs to be partially realized, so that the percentage of radiation-protected portions to unprotected portions of the total area of the sensory areas of the functional element 140 as large as possible, ie, for example, 60%, 80%, 90% or advantageously (as described above) is more than 100%.

Ferner zeigt die 3A ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Mikrokanal 120 eine variable Kanalbreite aufweist. In Richtung eines Flusses einer mikrofluidischen Probe kann beispielsweise der Mikrokanal 120 sich vor und/oder nach dem Passieren des Funktionselements 140 verbreitern oder verkleinern – beispielsweise von einer ersten Kanalbreite k1 auf eine zweite Kanalbreite k2. Ähnlich wie die Kanalbreite ist es bei weiteren Ausführungsbeispielen ebenfalls möglich, dass die Kanaltiefe variabel ist, so dass sich für die mikrofluidische Probe (Serum) entlang des Mikrokanals 120 unterschiedliche Querschnittsflächen des Mikrokanals 120 ergeben. Die variable Kanalbreite und/oder variable Kanaltiefe kann dahingehend vorteilhaft sein, dass dadurch unterschiedliche Fließgeschwindigkeiten der fluidischen Probe durch den Mikrokanal 120 erreicht werden können, so dass beispielsweise eine geringere Fließgeschwindigkeit in der Nähe des Funktionselements 140 oder eine höhere Flussgeschwindigkeit in der Nähe des Funktionselements 140 erreicht werden kann. In Abhängigkeit der speziellen Messung durch das Funktionselement 140, kann somit die Fließgeschwindigkeit eines Fluids eingestellt werden.Furthermore, the shows 3A an embodiment in which the micro-channel 120 has a variable channel width. In the direction of a flow of a microfluidic sample, for example, the microchannel 120 before and / or after passing the functional element 140 widen or reduce - for example, from a first channel width k1 to a second channel width k2. Similar to the channel width, in further embodiments it is also possible that the channel depth is variable, so that for the microfluidic sample (serum) along the microchannel 120 different cross-sectional areas of the microchannel 120 result. The variable channel width and / or variable channel depth may be advantageous in that thereby different flow velocities of the fluidic sample through the microchannel 120 can be achieved, so that, for example, a lower flow velocity in the vicinity of the functional element 140 or a higher flow velocity near the functional element 140 can be achieved. Depending on the specific measurement by the functional element 140 , so can the Flow rate of a fluid can be adjusted.

Die gezeigten Formen stellen nur ein Beispiel dar, das einer Veranschaulichung dient und bei weiteren Ausführungsbeispielen ist die Form der Schutzschicht 150 und/oder des Funktionselements 140 anders gewählt, wobei jedoch immer noch sichergestellt ist, dass der Strahlengang der einfallenden Strahlung 160 das Funktionselement 140 nicht direkt treffen kann (d. h. das Funktionselement 140 bleibt unzugänglich für die Strahlung 160).The shapes shown are only an example that serves to illustrate, and in other embodiments, the shape of the protective layer 150 and / or the functional element 140 chosen differently, while still ensuring that the beam path of the incident radiation 160 the functional element 140 can not hit directly (ie the functional element 140 remains inaccessible to the radiation 160 ).

3B zeigt eine Draufsicht auf das Substrat 110 mit dem Fluidkanal (Mikrokanal) 120, der sich zwischen einer Fluid-Einlassstelle 122 und einer Fluid-Auslassstelle 124 erstreckt. Bei dem in 3B gezeigten Ausführungsbeispiel ist entlang des Fluidkanals 120 nahezu mittig das Funktionselement 140, das (teilweise) durch die Schutzschicht 150 überdeckt wird, angeordnet. An der Schutzschicht 150 ist optional eine elektrische Verbindung 153 angebracht, die beispielsweise als Erdung der Schutzschicht 150 dient. Ferner ist das Funktionselement 140 zwischen einer Eingangsverbindung 142 und einer Ausgangsverbindung 144 angeordnet und mit diesen elektrisch verbunden, um beispielsweise die Funktionsschicht anzusteuern bzw. Sensorsignale zu erhalten. Der Schnitt S gibt die Schnittebene an, entlang derer die 1 und 2 gezeigt sind. 3B shows a plan view of the substrate 110 with the fluid channel (microchannel) 120 that is between a fluid inlet point 122 and a fluid outlet 124 extends. At the in 3B shown embodiment is along the fluid channel 120 almost in the middle of the functional element 140 that (partially) through the protective layer 150 is covered, arranged. At the protective layer 150 is optional an electrical connection 153 attached, for example, as a grounding of the protective layer 150 serves. Furthermore, the functional element 140 between an input connection 142 and a parent compound 144 arranged and electrically connected to these, for example, to control the functional layer or to obtain sensor signals. The section S indicates the section plane along which the 1 and 2 are shown.

Die elektrische Zuleitung bzw. die elektrische Verbindung 153 zu der dann metallischen Schutzschicht kann je nach dem Spektrum der Strahlung u. U. sinnvoll sein. Dies gilt insbesondere für Strahlung, die elektrisch geladene Teilchen aufweist (z. B. Ionenstrahlung) oder ionisierend wirkt.The electrical supply or the electrical connection 153 to the then metallic protective layer may, depending on the spectrum of the radiation u. U. meaningful. This applies in particular to radiation which has electrically charged particles (for example ion radiation) or has an ionizing effect.

Die Form des Fluidkanals 120 kann (wie zuvor beschrieben) bei anderen Ausführungsbeispielen variabel gestaltet sein, das heißt, der Fluidkanal 120 kann zusätzlich zu den Variationen in der Kanalbreite oder Kanaltiefe auch hinsichtlich der Form anders gestaltet sein (z. B. sich meanderförmig erstrecken). Ebenfalls können weitere Funktionselemente entlang des Fluidkanals 120 angeordnet sein.The shape of the fluid channel 120 can (as described above) be designed variable in other embodiments, that is, the fluid channel 120 In addition to the variations in channel width or channel depth, the shape may also be different in shape (eg, extending in a meander shape). Also, other functional elements along the fluid channel 120 be arranged.

Die 4 zeigt wiederum eine Querschnittsansicht des mikrotechnischen Bauelements, wie es in der 1 gezeigt ist, wobei die 4 eine unterschiedliche Einstrahlrichtung der gerichteten Strahlung 160 veranschaulicht. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel, wie es in der 1 gezeigt ist, fällt die gerichtete Strahlung 160 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel unter einem Winkel α auf die erste Hauptoberfläche 112 des mikrotechnischen Bauelements ein. Ferner ist aus der 4 ersichtlich, dass die Schutzschicht 150 das Funktionselement 140 derart überragt, dass die gerichtete Strahlung 160 von der Schutzschicht 150 abgeschirmt wird, solange der Einfallswinkel α kleiner ist als ein erster seitlicher Begrenzungswinkel β1 (gemessen in der gleichen Weise, z. B. im Uhrzeigersinn von der Flächennormalen, wie α).The 4 again shows a cross-sectional view of the microtechnical device, as shown in the 1 is shown, wherein the 4 a different direction of irradiation of the directed radiation 160 illustrated. Notwithstanding the embodiment, as in the 1 is shown, the directional radiation falls 160 in the embodiment shown here at an angle α on the first main surface 112 of the microtechnical component. Furthermore, from the 4 see that the protective layer 150 the functional element 140 surmounted so that the directional radiation 160 from the protective layer 150 is shielded, as long as the angle of incidence α is smaller than a first lateral limiting angle β1 (measured in the same way, eg clockwise from the surface normal, such as α).

Die erfindungsgemäßen geometrischen Abmaße können auch wie folgt beschrieben werden. Bei einer Projektion auf einer Fläche senkrecht zur der einfallenden, gerichteten Strahlung 160 das Funktionselement 140 eine erste projizierte Fläche A1 und die Schutzschicht 150 eine zweite projizierte Fläche A2 ein. Bezogen auf diese projizierten Flächen A1 und A2, ist die Schutzschicht 150 derart ausge bildet, dass die erste projizierte Fläche A1 innerhalb der zweiten projizierten Fläche A2 liegt. Beispielsweise kann die zweite projizierte Fläche A2 die erste projizierte Fläche um 30% oder 50% oder 100% oder 500% übersteigen oder ein Verhältnis eines Flächeninhalts der zweiten projizierten Fläche A2 zu einem Flächeninhalt der ersten projizierten Fläche A1 liegt in einem Bereich zwischen 0,3 und 10 oder in einem Bereich zwischen 0,6 und 5 oder in einem Bereich zischen 1 und 2. Die Randkurven der ersten und zweiten projizierten Fläche A1 und A2 weisen beispielsweise einen minimalen Abstand auf, der zumindest 1%, 10%, 50% oder mehr als 100% eines Umfangs einer Randkurve der ersten projizierten Fläche A1 umfasst. Es ist dabei vorteilhaft, wenn die zweite projizierte Fläche A2 der Abschirmung 150 auch bei einer Variation des Einfallswinkels α um 30%, 50% oder 100% größer bleibt als die erste projizierte Fläche A1 des Funktionselements 140.The geometrical dimensions according to the invention can also be described as follows. In a projection on a surface perpendicular to the incident, directed radiation 160 the functional element 140 a first projected area A1 and the protective layer 150 a second projected area A2. Based on these projected areas A1 and A2, the protective layer is 150 is formed such that the first projected area A1 is within the second projected area A2. For example, the second projected area A2 may exceed the first projected area by 30% or 50%, or 100%, or 500%, or a ratio of a surface area of the second projected area A2 to an area of the first projected area A1 is in a range between 0.3 and 10 or in a range between 0.6 and 5 or in a range between 1 and 2. The edge curves of the first and second projected areas A1 and A2 have a minimum distance, for example, of at least 1%, 10%, 50% or comprises more than 100% of a circumference of an edge curve of the first projected area A1. It is advantageous if the second projected area A2 of the shield 150 Even with a variation of the angle of incidence α by 30%, 50% or 100% remains greater than the first projected area A1 of the functional element 140 ,

Bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel fällt die gerichtete Strahlung 160 in einem Winkel α ein, der in Uhrzeigerrichtung von einer Flächennormalen 190 der Hauptoberfläche 112 gemessen ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die gerichtete Strahlung 160 ebenfalls von einem Winkel entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung von der Flächennormalen 190 abweichen, in diesem Fall weist die Schutzschicht 150 eine ausreichende Abschirmung für das Funktionselement 140 auf, so lange der entgegen dem Uhrzeigersinn gemessene Winkel der einfallenden Strahlung 160 kleiner ist als ein seitlicher Begrenzungswinkel β2. Der erste und zweite seitliche Begrenzungswinkel β1, β2 ist, wie aus der 4 ersichtlich ist, dadurch einstellbar, dass die seitliche Ausdehnung l2 (siehe 2) der Schutzschicht entsprechend größer oder kleiner gewählt wird, so dass in Abhängigkeit von einem jeweiligen Anwendungsfall (Winkelbereich der zu erwartenden einfallenden, gerichteten Strahlung 160) ein ausreichender Schutz gewährleistet werden kann. Optional kann die Schutzschicht 160 auch ganzflächig über die erste Hauptoberfläche 112 ausgebildet sein. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Schutzschicht 160 nur über einen solchen Bereich auszubilden, der einen ausreichenden Schutz für die einfallende Strahlung (oder deren Winkelbereich) bietet – ansonsten aber ein möglichst großes Gebiet des Mikrokanals optisch einsehbar lässt (von der ersten Hauptoberfläche 112 aus).At the in 4 the embodiment shown, the directional radiation falls 160 at an angle α in the clockwise direction of a surface normal 190 the main surface 112 is measured. In a further embodiment, the directional radiation 160 also from an angle opposite the clockwise direction of the surface normal 190 deviate, in this case, the protective layer indicates 150 a sufficient shield for the functional element 140 on, as long as the counterclockwise measured angle of incident radiation 160 is smaller than a lateral limiting angle β2. The first and second lateral limiting angles β1, β2 are as shown in FIG 4 can be seen, thereby adjustable that the lateral extent l2 (see 2 ) of the protective layer is selected to be larger or smaller, so that, depending on a particular application (angular range of the expected incident, directed radiation 160 ) sufficient protection can be ensured. Optionally, the protective layer 160 also over the entire surface over the first main surface 112 be educated. However, it may be advantageous to the protective layer 160 form only over such an area, which provides sufficient protection for the incident radiation (or its angular range) - but otherwise the largest possible area of the microchannel optically visible (from the first main surface 112 out).

5 zeigt eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem die Schutzschicht 150 auf der der Hauptoberfläche 112 gegenüberliegenden Seite 114 ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum eine optionale Verbindungsschicht 170 zwischen dem Substrat 110 und der Abdeckung 130 ausgebildet. Das Funktionselement 140 ist an der dem Kanal 120 zugewandten Seite der Abdeckung 130 angeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel ist dahingehend vorteilhaft, dass die Schutzschicht 150 eine Abschirmung vor der einfallenden Strahlung 160 bewirkt, wobei die einfallende gerichtete Strahlung 160 von der gegenüberliegenden Seite 114 geschieht bzw. in diesem Fall zu erwarten ist. Die Ausbildung der Schutzschicht 150 auf der gegenüberliegenden Seite 114 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Substrat 110 hinsichtlich der einfallenden Strahlung 160 durchlässig (transparent) ist und somit die Gefahr gegeben ist, dass das Funktionselement 140 von der einfallenden gerichteten Strahlung 160 beeinträchtigt werden könnte. 5 shows a cross-sectional view of another embodiment of the present invention, in which the protective layer 150 on the main surface 112 opposite side 114 is trained. Again, in this embodiment, an optional interconnect layer 170 between the substrate 110 and the cover 130 educated. The functional element 140 is at the the canal 120 facing side of the cover 130 arranged. This embodiment is advantageous in that the protective layer 150 a shield from the incident radiation 160 causes the incident directed radiation 160 from the opposite side 114 happens or is to be expected in this case. The formation of the protective layer 150 on the opposite side 114 is particularly advantageous when the substrate 110 in terms of incident radiation 160 permeable (transparent) and thus there is the danger that the functional element 140 from the incident directed radiation 160 could be affected.

6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die gerichtete, einfallende Strahlung 160 von der gegenüberliegenden Seite 114 aus erfolgt. Zwischen dem Substrat 110 und der Abdeckung 130 ist wiederum eine optionale Verbindungsschicht 170 angeordnet und das Funktionselement 140 ist auf der dem Kanal 120 zugewandten Seite der Abdeckung 130 ausgebildet. Auf der dem Funktionselement 140 gegenüberliegenden Seite des Kanals 120 ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Schutzschicht 150 derart ausgebildet, dass sie eine Abschirmung hinsichtlich der einfallenden, gerichteten Strahlung 160 für das Funktionselement 140 bietet. Ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel, welches in der 4 gezeigt wurde, kann die einfallende, gerichtete Strahlung 160 unter einem Winkel α auf die gegenüberliegende Seite 114 einstrahlen, wobei der Winkel α dem Schnittwinkel entspricht, den die einfallende, gerichtete Strahlung 160 mit einer Flächennormalen 194 der gegenüberliegenden Seite 114 bildet. Die laterale Ausdehnung (parallel zur gegenüberliegenden Seite 114) der Schutzschicht 150 ist dabei derart gewählt, dass die Schutzschicht 150 das Funktionselement 140 abschirmt. Dies ist der Fall, wenn die projizierte Fläche des Funktionselements 140 innerhalb der projizierten Fläche der Abschirmung 150 liegt, wobei die projizierte Fläche sich auf eine Projektion auf eine Fläche senkrecht zur Einstrahlrichtung der einfallenden, gerichteten Strahlung 160 bezieht (siehe auch Erklärungen zu 4). Es ist dabei vorteilhaft, wenn die projizierte Fläche der Abschirmung 150 auch bei einer Variation des Einfallswinkels α um 30%, 50% oder 100% größer bleibt als die projizierte Fläche des Funktionselements 140. 6 shows a further embodiment in which the directional, incident radiation 160 from the opposite side 114 out. Between the substrate 110 and the cover 130 is again an optional link layer 170 arranged and the functional element 140 is on the channel 120 facing side of the cover 130 educated. On the functional element 140 opposite side of the channel 120 is the protective layer in this embodiment 150 formed so as to provide a shield with respect to the incident, directed radiation 160 for the functional element 140 offers. Similar to the embodiment shown in the 4 has been shown, the incident, directed radiation 160 at an angle α to the opposite side 114 irradiate, wherein the angle α corresponds to the intersection angle, which the incident, directed radiation 160 with a surface normal 194 the opposite side 114 forms. The lateral extent (parallel to the opposite side 114 ) of the protective layer 150 is chosen such that the protective layer 150 the functional element 140 shields. This is the case when the projected area of the functional element 140 within the projected area of the shield 150 wherein the projected area is a projection on a surface perpendicular to the direction of incidence of the incident, directed radiation 160 refers (see also explanations 4 ). It is advantageous if the projected area of the shield 150 Even with a variation of the angle of incidence α by 30%, 50% or 100% remains greater than the projected area of the functional element 140 ,

Die in der 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele sind in ihrer technischen Bedeutung vor allem dann sinnvoll, wenn das Substrat keinen Werkstoff (Material) aufweist, der gleiche oder äquivalente Eigenschaften wie die Schutzschicht 150 besitzt. Zum Beispiel könnte das Substrat 110 für jenen Spektralbereich der einfallenden, gerichteten Strahlung 160 durchlässig sein, so dass eine Beeinträchtigung des Funktionselements 140 auftreten könnte. In diesem Fall wäre das Ausbilden einer Schutzschicht 150 auf einer Oberfläche, die der einfallenden, gerichteten Strahlung 160 vom Funktionselement 140 aus gesehen zugewandt ist, sinnvoll.The in the 5 and 6 shown embodiments are useful in their technical meaning especially if the substrate has no material (material), the same or equivalent properties as the protective layer 150 has. For example, the substrate could 110 for that spectral region of the incident, directed radiation 160 be permeable, so that an impairment of the functional element 140 could occur. In this case, forming a protective layer would be 150 on a surface, that of incident, directed radiation 160 from the functional element 140 seen from, makes sense.

Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel bedeutet gegenüberliegend also eine geometrische Anordnung, so dass die Schutzschicht 150 auf einer zweiten Hauptoberfläche des Substrats 110 angebracht ist, wobei die zweite Hauptoberfläche des Substrats 110 (Grundkörper) der der ersten Hauptoberfläche 112 (mit dem Fluidkanal) gegenüberliegenden Oberfläche entspricht. Die zweite Hauptoberfläche entspricht dabei jener Oberfläche, die in Richtung der gegenüberliegenden Seite 114 erscheint und die erste Hauptoberfläche entspricht der der Hauptoberfläche 112 zugewandten Seite.At the in 5 Thus, the embodiment shown opposite means a geometric arrangement, so that the protective layer 150 on a second major surface of the substrate 110 is attached, wherein the second main surface of the substrate 110 (Basic body) of the first main surface 112 (with the fluid channel) opposite surface corresponds. The second main surface corresponds to that surface, which in the direction of the opposite side 114 appears and the first main surface is the same as the main surface 112 facing side.

In der in 6 gezeigten Ausführungsform bedeutet gegenüberliegend also eine geometrische Anordnung von Funktionselement 140 und Schutzschicht 150 im Sinne von erster Hauptoberfläche der Abdeckung 130 gegenüber einer auf dem Grund des Mikrokanals 120 (Fluidkanal) angebrachten Schutzschicht 150.In the in 6 shown embodiment means opposite a geometric arrangement of functional element 140 and protective layer 150 in the sense of the first main surface of the cover 130 opposite one at the bottom of the microchannel 120 (Fluid channel) attached protective layer 150 ,

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die einfallende, gerichtete Strahlung 160 von der Hauptoberfläche 112 auf das mikrotechnische Bauelement einstrahlt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist wiederum eine Verbindungsschicht 170 zwischen dem Substrat 110 und der Abdeckung 130 ausgebildet. Das Funktionselement 140 ist wiederum auf der dem Kanal 120 zugewandten Seite der Abdeckung 130 angeordnet, so dass es bei einer in dem Kanal 120 eingebrachten fluidischen Probe Untersuchungen vornehmen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schutzschicht 150 auf der dem Funktionselement 140 gegenüberliegenden Seite der Abdeckung 130 angeordnet, so dass die Schutzschicht 150 eine Abschirmung für das Funktionselement 140 vor der einfallenden, gerichteten Strahlung 160 bewirkt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schutzschicht 150 ferner durch eine Trägerschicht 135, die beispielsweise eine Trägerfolie aufweisen kann, von einer Umgebung getrennt. Die Schutzschicht 150 ist demnach zwischen der Trägerfolie 135 und der Abdeckung 130 ausgebildet, so dass die einfallende, gerichtete Strahlung 160 zunächst die Trägerschicht 135 passiert bevor sie auf die Schutzschicht 150 trifft, die dann die einfallende, gerichtete Strahlung 160 abschirmt (absorbiert oder reflektiert). 7 shows a further embodiment in which the incident, directed radiation 160 from the main surface 112 irradiated on the microtechnical component. In this embodiment, again, a connection layer 170 between the substrate 110 and the cover 130 educated. The functional element 140 is in turn on the channel 120 facing side of the cover 130 arranged so that it is one in the channel 120 introduced fluidic sample can make investigations. In this embodiment, the protective layer is 150 on the functional element 140 opposite side of the cover 130 arranged so that the protective layer 150 a shield for the functional element 140 in front of the incident, directed radiation 160 causes. In the embodiment shown here, the protective layer 150 further by a carrier layer 135 , which may for example have a carrier foil, separated from an environment. The protective layer 150 is therefore between the carrier film 135 and the cover 130 designed so that the incident, directed radiation 160 first the carrier layer 135 happened before they hit the protective layer 150 meets, then the incident, directed radiation 160 shields (absorbs or reflects).

Bei dieser Ausführungsform kann die Abdeckung 130, die wie gesagt eine Trägerfolie 135 aufweisen kann, einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen, wobei die Schutzschicht 150 von wenigstens einer zusätzlichen Folienschicht (Trägerschicht 135) eingeschlossen ist. Die Trägerschicht 135 kann insbesondere elektrisch isolierendes Material, wie beispielsweise ein Polymer, aufweisen.In this embodiment, the cover 130 , as I said a carrier film 135 may have a multilayer structure, wherein the protective layer 150 of at least one additional film layer (carrier layer 135 ) is included. The carrier layer 135 may in particular comprise electrically insulating material, such as a polymer.

Sofern die einfallende, gerichtete Strahlung 160 sowohl von der gegenüberliegenden Seite 114 als auch von der Hauptoberfläche 112 aus auftritt, kann bei einem weiteren Ausführungsbeispiel die Schutzschicht 150 unterhalb als auch oberhalb (der Hauptoberfläche 112) des Funktionselements 140 vorhanden sein. Somit ist eine Kombination der mit den 4, 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele ebenfalls eine erfinderische Anordnung, wobei die geometrische Abmaße der Schutzschicht 150 oder der verschiedenen Schutzschichten 150 (an der Ober- und Unterseite) verschieden sein können und dem jeweiligen Einfallswinkel der einfallenden, gerichteten Strahlung 160 angepasst werden.Unless the incident, directed radiation 160 both from the opposite side 114 as well as from the main surface 112 occurs in a further embodiment, the protective layer 150 below as well as above (the main surface 112 ) of the functional element 140 to be available. Thus, a combination of with the 4 . 5 and 6 Embodiments also shown an inventive arrangement, wherein the geometric dimensions of the protective layer 150 or the various protective layers 150 (at the top and bottom) may be different and the respective angle of incidence of the incident, directed radiation 160 be adjusted.

Bevorzugte Materialien für das Substrat 110 für die Abdeckung 130 und für die Trägerschicht 135 sind beispielsweise Kunststoffe oder Kunststoffverbindungen oder auch Kunststofffolien.Preferred materials for the substrate 110 for the cover 130 and for the carrier layer 135 are for example plastics or plastic compounds or plastic films.

Die Schutzschicht 150 ist zumindest bereichsweise entlang der Hauptoberfläche 112 der Abdeckung 130 ausgebildet. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann sie jedoch auch ganzflächig ausgebildet werden und kann beispielsweise durch ein Bedampfen aufgebracht werden.The protective layer 150 is at least partially along the main surface 112 the cover 130 educated. In further embodiments, however, it can also be formed over the entire surface and can be applied, for example, by vapor deposition.

Die in den 1 bis 7 gezeigte Anordnung des Funktionselements 140 in dem Mikrokanal 120 stellt lediglich eine Möglichkeit dar, so dass bei weiteren Ausführungsbeispielen das Funktionselement 140 auf einem Boden oder Grund (d. h. auf der in der 1 gezeigten gegenüberliegenden Seite des Kanals) des Mikrokanals 120 oder an einer Seitenwand angeordnet sein kann. Bei einem Wechsel der Position des Funktionselements 140 ändert sich gleichzeitig auch die Position der Schutzschicht 150, so dass immer noch eine Abschirmung vor der gerichteten Strahlung 160 gewährleistet bleibt.The in the 1 to 7 shown arrangement of the functional element 140 in the microchannel 120 represents only one possibility, so that in further embodiments, the functional element 140 on a ground or ground (ie on the ground in the 1 shown opposite side of the channel) of the microchannel 120 or may be arranged on a side wall. When changing the position of the functional element 140 At the same time the position of the protective layer changes 150 , so that still a shield from the directional radiation 160 remains guaranteed.

Die Schutzschicht 150 kann gleichzeitig mehrere Aufgaben erfüllen. Zum einen dient sie der elektromagnetischen Abschirmung, was beispielsweise durch ein Metall realisiert werden kann, und ist vorzugsweise optisch dicht. Ferner dient die Schutzschicht 150 zu einer Erhöhung der Sensitivität, da optische Strahlung aus der Umgebung nicht direkt auf das Funktionselement 140 einfallen kann, und somit können negative Einflüsse auf die Messung ausgeschlossen werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Nutzsignal bei einer elektrischen Messung sehr kleine Spannungswerte annimmt (z. B. μV oder nV) und folglich bereits von außen einfallende Strahlung die Messung störend beeinflussen kann. Bei Messungen im Nanovoltbereich können beispielsweise bereits kleinere von außen einfallende Lichtsignale die Messung negativ beeinflussen. Ferner kann die einfallende, gerichtete Strahlung 160, die auch hochenergetische Anteile aufweisen kann, die Biologie in der Funktionsschicht 140 beeinträchtigen oder die Lebensdauer des Funktionselements 140 deutlich verringern.The protective layer 150 can fulfill several tasks at the same time. First, it serves the electromagnetic shielding, which can be realized for example by a metal, and is preferably optically dense. Furthermore, the protective layer is used 150 to increase the sensitivity, since optical radiation from the environment is not directly on the functional element 140 and negative influences on the measurement can therefore be ruled out. This is advantageous in particular when the useful signal assumes very small voltage values during an electrical measurement (eg .mu.V or nV) and consequently radiation already incident from the outside can disturb the measurement. In the case of measurements in the nanovolt range, for example, even smaller externally incident light signals can adversely affect the measurement. Furthermore, the incident, directed radiation 160 , which may also have high-energy components, the biology in the functional layer 140 affect or the life of the functional element 140 decrease significantly.

Ferner ist die Schutzschicht 150 auch dahingehend vorteilhaft, dass eine mittels einer ultravioletten Strahlung erfolgte Sterilisation des Mikrokanals 120 nicht oder kaum das Funktionselement 140 beeinträchtigt, wodurch es möglich wird, die Sterilisation auch mit einer hochenergetischen UV-Strahlung bzw. intensiver durchzuführen. Somit bietet die Schutzschicht 150 neben einer Erhöhung der messtechnischen Genauigkeit und der optischen Abschirmung, so dass die Biologie nicht beeinträchtigt wird, ebenfalls den Vorteil, dass die biologischen Proben während einer Sterilisation geschützt werden. Außerdem wird durch die optische Abschirmung auch die Lagerstabilität des mikro technischen Bauelements verlängert, da die einwirkende Strahlung 160 zu einer deutlichen Verkürzung der Funktionsfähigkeit des Funktionselements 140 führt.Furthermore, the protective layer 150 Also advantageous in that a done by means of ultraviolet radiation sterilization of the microchannel 120 not or hardly the functional element 140 impaired, making it possible to perform the sterilization with a high-energy UV radiation or more intense. Thus, the protective layer provides 150 besides increasing metrological accuracy and optical shielding so that biology is not compromised, it also has the advantage of protecting the biological samples during sterilization. In addition, the storage stability of the micro-technical component is extended by the optical shield, since the acting radiation 160 to a significant reduction in the functionality of the functional element 140 leads.

Zusammenfassend, beschreibt die vorliegende Erfindung somit ein mikrotechnisches Bauelement und eine Anordnung zur Messung von biologischen, biochemischen und chemischen Funktionen bestehend aus einem Grundkörper (Substrat 110) mit einem in der Hauptoberfläche des Grundkörpers integrierten Fluidkanals (Mikrokanal 120), einer Verbindungsschicht 170 und einer Trägerfolie (Abdeckung 130), die auf ihrer ersten Hauptoberfläche ein Funktionselement 140 aufgebracht hat, das dem Mikrokanal 120 zugewandt ist und eine sensorische bzw. messtechnische Wechselwirkung mit dem Fluid aufweisen kann. Das mikrotechnische Bauelement ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsschicht (Schutzschicht 150) so angeordnet ist, dass die Schutzschicht 150 zumindest wesentliche funktionale Teilgebiete des biologischen bzw. chemischen oder biochemischen Funktionselements 140 (sensorische Gebiete) hinsichtlich ihrer geometrischen Lage und Ausdehnung gegenüberliegend zum Funktionselement 140 dieses Funktionselement 140 überdeckt.In summary, the present invention thus describes a microtechnical component and an arrangement for measuring biological, biochemical and chemical functions consisting of a base body (substrate 110 ) with a in the main surface of the body integrated fluid channel (microchannel 120 ), a connection layer 170 and a carrier foil (cover 130 ), which on its first main surface is a functional element 140 has applied that to the microchannel 120 facing and may have a sensory or metrological interaction with the fluid. The microtechnical component is characterized in that a functional layer (protective layer 150 ) is arranged so that the protective layer 150 at least essential functional subregions of the biological or chemical or biochemical functional element 140 (sensory areas) with respect to their geometric position and extension opposite to the functional element 140 this functional element 140 covered.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfassen ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen mikrotechnischen Bauelements. Dabei wird zunächst ein Substrat 110 mit einer Hauptoberfläche 112 bereitgestellt, wobei das Substrat 110 ausgehend von der Hauptoberfläche 112 einen Mikrokanal 120 aufweist. Ferner wird eine Abdeckung 130 auf die Hauptoberfläche 112 des Substrats 110 und über dem Mikrokanal 120 gebildet, um den Mikrokanal 120 von einer Umgebung abzutrennen. Bei dem Zusammenfügen des Substrats 110 und der Abdeckung 130 (inklusive des Funktionselements 140 und der Schutzschicht 150) kann im Herstellungsprozess eine Verbindungsschicht 170 verwendet werden. Enthält das Funktionselement 140 eine biologische Substanz (wie beispielsweise Antikörper), die durch Einwirkung einer Strahlung verändert oder zerstört werden würde, so bietet die Schutzschicht 150 ebenfalls eine Abschirmung. Das Herstellungsverfahren weist ebenfalls ein Anordnen eines Funktionselements 140 in dem Mikrokanal 120 auf, wobei das Anordnen derart geschieht, dass Eigenschaften einer in dem Mikrokanal 120 eingebrachten fluidischen Probe untersucht werden können. Schließlich weist das Verfahren ein Anordnen einer Schutzschicht 150 auf, die an dem Substrat 110 oder der Abdeckung 130 derart angeordnet wird, dass das Funktionselement 140 gegenüber einer einfallenden, gerichteten Strahlung 160 abgeschirmt wird.Embodiments of the present invention also include a method of manufacturing the previously described microtechnical device. First, a substrate 110 with a main surface 112 provided, wherein the substrate 110 starting from the main surface 112 a microchannel 120 having. Furthermore, a cover 130 on the main surface 112 of the substrate 110 and over the microchannel 120 formed around the microchannel 120 separate from an environment. When assembling the substrate 110 and the cover 130 (including the functional element 140 and the protective layer 150 ) can in the manufacturing process, a tie layer 170 be used. Contains the functional element 140 a biological substance (such as antibodies) that would be altered or destroyed by the action of radiation, so provides the protective layer 150 also a shield. The manufacturing method also includes arranging a functional element 140 in the microchannel 120 wherein the arranging occurs such that characteristics of one in the microchannel 120 introduced fluidic sample can be examined. Finally, the method comprises arranging a protective layer 150 on that on the substrate 110 or the cover 130 is arranged such that the functional element 140 against incident, directed radiation 160 is shielded.

Wenn das Funktionselement 140 eine metallische Leiterbahn (oder mehrere) aufweist, auf der die biologische Substanz immobilisiert ist und wenn eine messtechnische Erfassung der Wechselwirkung zwischen der fluidischen Probe und dem Funktionselement 140 über elektrische Signale erfolgt, so kann eine metallische Schutzschicht 150 auch als Abschirmung hinsichtlich elektrischer Störfelder genutzt werden. In diesem Hinblick kann auch eine Anordnung mit zwei Schutzschichten 150, die beispielsweise ober- und unterhalb des Funktionselements 140 angeordnet sind, von Vorteil sein. Ferner kann bei weiteren Ausführungsbeispielen die Schutzschicht 150 Materialien aufweisen, die andere physikalische Felder abschirmen, z. B. ein Magnetfeld, ein Wärmefeld etc.If the functional element 140 a metallic trace (or more) on which the biological substance is immobilized and if a metrological detection of the interaction between the fluidic sample and the functional element 140 takes place via electrical signals, so can a metallic protective layer 150 also be used as a shield with respect to electrical interference. In this regard, also an arrangement with two protective layers 150 , for example, above and below the functional element 140 are arranged, be beneficial. Furthermore, in further embodiments, the protective layer 150 Have materials that shield other physical fields, eg. B. a magnetic field, a heat field, etc.

Die Schutzschicht 140 kann beispielsweise auch dadurch ausgebildet sein, dass mikro-/nanostruktierte Muster auf der Oberfläche ausgebildet werden. Derartige Muster sind beispielsweise von Hologrammen oder diffraktiven optischen Elementen bekannt. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass die Schutzschicht für einen ersten Spektralbereich durchsichtig ist und für einen zweiten Spektralbereich Undurchsichtigkeit erzeugt werden kann. Ähnliches gilt z. B. auch für mehrschichtige Schutzschichten, die beispielsweise optische Filter aufweisen können.The protective layer 140 For example, it may also be formed by forming micro / nanostructured patterns on the surface. Such patterns are known, for example, from holograms or diffractive optical elements. This can be achieved, for example, that the protective layer is transparent for a first spectral range and opacity can be generated for a second spectral range. The same applies z. B. also for multi-layer protective layers, which may have, for example, optical filters.

Claims

Mikrotechnisches Bauelement zur Untersuchung einer Eigenschaft einer fluidischen Probe, mit folgenden Merkmalen: einem Substrat (110) mit einer Hauptoberfläche (112), wobei ausgehend von der Hauptoberfläche (112) ein Mikrokanal (120) in dem Substrat (110) gebildet ist; einer Abdeckung (130), die auf der Hauptoberfläche (112) und über dem Mikrokanal (120) gebildet ist, um den Mikrokanal (120) von einer Umgebung abzutrennen und die fluidische Probe aufzunehmen; einem Funktionselement (140), das in dem Mikrokanal (120) angeordnet ist, um die Eigenschaft einer in dem Mikrokanal (120) eingebrachten fluidischen Probe zu untersuchen; und einer Schutzschicht (150), die an dem Substrat (110) oder der Abdeckung (130) derart angeordnet ist, dass das Funktionselement (140) gegenüber einer einfallenden gerichteten Strahlung (160) abgeschirmt ist.Microtechnical component for investigating a property of a fluidic sample, comprising: a substrate ( 110 ) with a main surface ( 112 ), starting from the main surface ( 112 ) a microchannel ( 120 ) in the substrate ( 110 ) is formed; a cover ( 130 ), which are located on the main surface ( 112 ) and over the microchannel ( 120 ) is formed to the microchannel ( 120 ) to separate from an environment and to receive the fluidic sample; a functional element ( 140 ) contained in the microchannel ( 120 ) is arranged to determine the property of one in the microchannel ( 120 ) to examine introduced fluidic sample; and a protective layer ( 150 ) attached to the substrate ( 110 ) or the cover ( 130 ) is arranged such that the functional element ( 140 ) against an incident directed radiation ( 160 ) is shielded.

Mikrotechnisches Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das Funktionselement (140) an der Abdeckung (130) angeordnet ist.Microtechnical component according to Claim 1, in which the functional element ( 140 ) on the cover ( 130 ) is arranged.

Mikrotechnisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schutzschicht (150) an einer der Hauptoberfläche (112) gegenüberliegenden Seite (114) des Substrats (110) angeordnet ist.Microtechnical component according to Claim 1 or 2, in which the protective layer ( 150 ) on one of the main surfaces ( 112 ) opposite side ( 114 ) of the substrate ( 110 ) is arranged.

Mikrotechnisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Funktionselement (140) an einer Seite des Mikrokanals (120) angeordnet ist und bei dem die Schutzschicht (150) an einer dem Funktionselement (140) gegenüberliegenden Seite des Mikrokanals (120) angeordnet ist.Microtechnical component according to Claim 1 or 2, in which the functional element ( 140 ) on one side of the microchannel ( 120 ) and in which the protective layer ( 150 ) on a functional element ( 140 ) opposite side of the microchannel ( 120 ) is arranged.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Verbindungsschicht (170) aufweist, wobei die Verbindungsschicht (170) zwischen dem Substrat (110) und der Abdeckung (130) ausgebildet ist, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen Substrat (110) und Abdeckung (130) zu bewirken.Microtechnical component according to one of the preceding claims, further comprising a connecting layer ( 170 ), wherein the connection layer ( 170 ) between the substrate ( 110 ) and the cover ( 130 ) is designed to provide a liquid-tight connection between substrate ( 110 ) and cover ( 130 ) to effect.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Funktionselement (140) eine erste projizierte Fläche (A1) auf einer Ebene senkrecht zu einer Einstrahlrichtung der einfallenden gerichteten Strahlung (160) aufweist, wobei die erste projizierte Fläche (A1) eine sensorisch wechselwirkende Fläche des Funktionselements (140) umfasst und die Schutzschicht (150) eine zweite projizierte Fläche (A2) auf einer Ebene senkrecht zur Einstrahlrichtung der einfallenden gerichteten Strahlung (160) aufweist, und wobei die zweite projizierte Fläche (A2) die erste projizierte Fläche (A1) zu mehr als 60% oder mehr als 80% oder mehr als 90% oder mehr als 100% überdeckt. Microtechnical component according to one of the preceding claims, wherein the functional element ( 140 ) a first projected area (A1) on a plane perpendicular to a direction of incidence of the incident directed radiation ( 160 ), wherein the first projected area (A1) has a sensor-interacting surface of the functional element ( 140 ) and the protective layer ( 150 ) a second projected area (A2) on a plane perpendicular to the direction of incidence of the incident directed radiation ( 160 ), and wherein the second projected area (A2) covers the first projected area (A1) by more than 60% or more than 80% or more than 90% or more than 100%.

Mikrotechnisches Bauelement nach Anspruch 6, wobei das Verhältnis des Flächeninhalts der zweiten projizierten Fläche (A2) zu dem Flächeninhalt der ersten projizierten Fläche (A1) in einem Bereich zwischen 0,3 und 10 oder in einem Bereich zwischen 0,6 und 5 oder in einem Bereich zwischen 1 und 2 liegt.A microtechnical device according to claim 6, wherein The relationship of the area the second projected area (A2) to the area the first projected area (A1) in a range between 0.3 and 10 or in one range between 0.6 and 5 or in a range between 1 and 2.

Mikrotechnisches Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste projizierte Fläche (A1) eine erste Randkurve mit einem Umfang aufweist und die zweite projizierte Fläche (A2) eine zweite Randkurve aufweist, und wobei der minimale Abstand zwischen der ersten Randkurve und der zweiten Randkurve mindestens 10% oder 50% oder 100% des Umfangs der ersten Randkurve beträgt.Microtechnical component according to claim 6 or 7, wherein the first projected area (A1) has a first boundary curve having a perimeter and the second projected area (A2) has a second boundary curve, and wherein the minimum distance between the first boundary curve and the second boundary curve at least 10% or 50% or 100% of the circumference of the first edge curve.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (150) bereichsweise auf der Abdeckung (130) ausgebildet ist, so dass Teile des Mikrokanals (120) von der Hauptoberfläche (112) aus durch die Abdeckung (130) optisch zugänglich bleiben.Microtechnical component according to one of the preceding claims, wherein the protective layer ( 150 ) partially on the cover ( 130 ) is formed so that parts of the microchannel ( 120 ) from the main surface ( 112 ) through the cover ( 130 ) remain optically accessible.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem die Schutzschicht (150) einen Bereich auf der Hauptoberfläche (112), an dem die Verbindungsschicht (170) ausgebildet ist, frei lässt.Microtechnical component according to one of Claims 5 to 9, in which the protective layer ( 150 ) an area on the main surface ( 112 ) at which the connection layer ( 170 ), releases.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Mikrokanal (120) einen Eingang und einen Ausgang für die fluidische Probe aufweist, so dass die fluidische Probe bei einer Bewegung von dem Eingang zu dem Ausgang das Funktionselement (140) passiert.Microtechnical component according to one of the preceding claims, in which the microchannel ( 120 ) has an input and an output for the fluidic sample, so that the fluidic sample upon movement from the input to the output of the functional element ( 140 ) happens.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (150) ausgebildet ist, die einfallende gerichtete Strahlung (160) zu reflektieren.Microtechnical component according to one of the preceding claims, wherein the protective layer ( 150 ), the incident directed radiation ( 160 ) to reflect.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Funktionselement (140) mehrere Strukturen aufweist, wobei die mehreren Strukturen derart ausgebildet sind, mehrere unterschiedliche Untersuchungen an einer eingebrachten fluidischen Probe auszuführen.Microtechnical component according to one of the preceding claims, in which the functional element ( 140 ) has a plurality of structures, wherein the plurality of structures are configured to perform a plurality of different examinations on an introduced fluidic sample.

Mikrotechnisches Bauelement nach Anspruch 13, bei dem zumindest eine der mehreren Strukturen ein leitfähiges metallisches Material aufweist.A microengineered device according to claim 13, wherein the at least one of the plurality of structures a conductive metallic Material has.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Funktionselement (140) in einem wechselwirkenden Kontakt mit einer eingebrachten fluidischen Probe steht, wobei der wechselwirkende Kontakt derart ausgebildet ist, dass wenigstens eine Eigenschaft der fluidischen Probe mittels der sensorischen Eigenschaft des Funktionselements (140) zu einem elektrotechnischen Nutzsignal führt.Microtechnical component according to one of the preceding claims, in which the functional element ( 140 ) is in interactive contact with an introduced fluidic sample, wherein the interactive contact is configured such that at least one property of the fluidic sample is determined by means of the sensory characteristic of the functional element ( 140 ) leads to a useful electrical signal.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (150) eine Schichtstruktur mit verschiedenen Schichten aufweist und die verschiedenen Schichten ausgebildet sind, verschiedene Spektralbereiche der einfallenden gerichteten Strahlung (160) abzuschirmen.Microtechnical component according to one of the preceding claims, in which the protective layer ( 150 ) has a layer structure with different layers and the different layers are formed, different spectral regions of the incident directed radiation ( 160 ) shield.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schutzschicht (150) ein Metall aufweist.Microtechnical component according to one of the preceding claims, in which the protective layer ( 150 ) has a metal.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abdeckung (130) oder das Substrat (110) einen Kunststoff aufweist.Microtechnical component according to one of the preceding claims, in which the cover ( 130 ) or the substrate ( 110 ) comprises a plastic.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Funktionselement (140) eine biologisch aktive Substanz aufweist.Microtechnical component according to one of the preceding claims, in which the functional element ( 140 ) has a biologically active substance.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abdeckung (130) eine Schichtdicke (dA) und die Schutzschicht (150) eine weitere Schichtdicke aufweist, wobei die Schichtdicke (dA) dicker ist als die weitere Schichtdicke.Microtechnical component according to one of the preceding claims, in which the cover ( 130 ) a layer thickness (dA) and the protective layer ( 150 ) has a further layer thickness, wherein the layer thickness (dA) is thicker than the further layer thickness.

Mikrotechnisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckung (130) eine Schichtdicke (dA) von weniger als 150 μm und das Substrat (110) eine Dicke (dS) von weniger als 200 μm aufweisen.Microtechnical component according to one of the preceding claims, wherein the cover ( 130 ) has a layer thickness (dA) of less than 150 μm and the substrate ( 110 ) have a thickness (dS) of less than 200 μm.

Verfahren zur Herstellung eines mikrotechnischen Bauelements zur Untersuchung einer Eigenschaft einer fluidischen Probe, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Substrats (110) mit einer Hauptoberfläche (112), wobei das Substrat (110) ausgehend von der Hauptoberfläche (112) einen Mikrokanal (120) aufweist; Bilden einer Abdeckung (130) auf der Hauptoberfläche (112) und über dem Mikrokanal (120), um den Mikrokanal (120) von einer Umgebung abzutrennen; Bilden eines Funktionselements (140) in dem Mikrokanal (120), um die Eigenschaft einer in dem Mikrokanal (120) eingebrachten fluidischen Probe zu untersuchen; und Bilden einer Schutzschicht (150) an dem Substrat (110) oder der Abdeckung (130), um das Funktionselement (140) gegenüber einer einfallenden gerichteten Strahlung (160) abzuschirmen.Method for producing a microtechnical component for investigating a property of a fluidic sample, comprising the following steps: providing a substrate ( 110 ) with a main surface ( 112 ), the substrate ( 110 ) starting from the main surface ( 112 ) a microchannel ( 120 ) having; Forming a cover ( 130 ) on the main surface ( 112 ) and over the microchannel ( 120 ) to the microchannel ( 120 ) to be separated from an environment; Forming a functional element ( 140 ) in the microchannel ( 120 ) to the property of one in the microchannel ( 120 ) to examine introduced fluidic sample; and forming a protective layer ( 150 ) on the substrate ( 110 ) or the cover ( 130 ) to the functional element ( 140 ) against an incident directed radiation ( 160 ) shield.

Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Bildens der Schutzschicht (150) ein Verwenden eines Materials umfasst, so dass die einfallende gerichtete Strahlung (160) absorbiert oder reflektiert wird.The method of claim 22, wherein the step of forming the protective layer (16) 150 ) an Ver turning of a material so that the incident directed radiation ( 160 ) is absorbed or reflected.

Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei das Bilden der Schutzschicht (150) ein Strukturieren umfasst, wobei das Strukturieren derart ausgeführt wird, so dass eine zweite projizierte Fläche (A2) der Schutzschicht (150) auf eine Ebene senkrecht zur einfallenden gerichteten Strahlung (160) größer ist als eine erste projizierte Fläche (A1) des Funktionselements (140) auf die Ebene senkrecht zur Einfallsrichtung der einfallenden gerichteten Strahlung (160).A method according to claim 22 or 23, wherein the forming of the protective layer ( 150 ) comprises structuring, wherein structuring is carried out in such a way that a second projected area (A2) of the protective layer ( 150 ) on a plane perpendicular to the incident directed radiation ( 160 ) is greater than a first projected area (A1) of the functional element ( 140 ) to the plane perpendicular to the direction of incidence of the incident directed radiation ( 160 ).

Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei der Schritt des Bildens der Schutzschicht (150) derart ausgeführt wird, dass die laterale Ausdehnung der Schutzschicht (150) entlang der Hauptoberfläche (112) die laterale Ausdehnung des Funktionselements (140) übersteigt.A method according to any one of claims 22 to 24, wherein the step of forming the protective layer (16) 150 ) is carried out such that the lateral extent of the protective layer ( 150 ) along the main surface ( 112 ) the lateral extent of the functional element ( 140 ) exceeds.