WO2011113630A2 - Verfahren zur herstellung einer mikrofluidischen vorrichtung - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a microfluidic device and microfluidic devices.
  • thermoplastic plastic component which has a depression acting as a microchannel
  • a laser absorber mixed with a laser absorber and welded by the action of a laser beam with another thermoplastic plastic component.
  • the volume of the recess can be changed when the weld extends directly along the recess opening.
  • a weld seam formed by a conventional method at a distance from the microfluidic chambers may cause capillaries to form between the substrates and optionally the mask layer in the region between the weld seam and the microchannels.
  • a capillary formation along a microchannel is problematic for many microfluidic applications.
  • the present invention is a method for producing a microfluidic device, in particular a microfluidic chip, for example a biochip, comprising the method steps
  • thermoplastic elastomer film a thermoplastic elastomer film between a base substrate and a cover substrate
  • At least one of the substrates that is to say the base substrate and / or the cover substrate, has at least one depression for forming a microfluidic space with a depression opening formed on the side of the substrate facing the elastomer foil,
  • Elastomeric film is compressed between the base substrate and the cover substrate to reduce the thickness of the elastomeric film
  • thermoplastic elastomer film forming by laser welding at least one weld joint joining the thermoplastic elastomer film, the base substrate and the cover substrate, and
  • the elastomer film When removing the pressing pressure in process step d), the elastomer film has the tendency to expand and again assume the original thickness from process step a). However, due to the weld, the base substrate and the cover substrate are fixed at a distance which corresponds essentially to the reduced film thickness from method step b), so that the elastomeric film can not expand to its original thickness. By this effect, the elastomeric film serves as a sealant, by which the formation of capillaries between the base substrate and the cover substrate can be advantageously avoided.
  • base substrate and “cover substrate” serve to distinguish the two substrates and to describe them the arrangement of the substrates to each other, and do not determine their orientation with respect to the direction of gravity.
  • a microfluidic space may, for example, be a microchamber, for example a reagent chamber, or a microchannel, for example a fluid channel.
  • the weld is formed at a distance from the depression opening. In this way, advantageously a deformation of the wall of the recess and a volume change associated therewith can be avoided.
  • the distance between the weld and the recess opening to the thickness of the elastomeric film in the uncompressed state in a ratio in a range of 2: 1 to 30: 1, for example from 2: 1 to 10: 1 This has proven advantageous for avoiding capillary formation.
  • the elastomeric film in the uncompressed state a thickness in a range of> 10 ⁇ to ⁇ 300 ⁇ , for example, from> 20 ⁇ to ⁇ 100 ⁇ , further for example from> 20 ⁇ to ⁇ 50 ⁇ and / or in the compressed state Thickness (d k ) in a range from> 2 ⁇ to ⁇ 100 ⁇ , for example, from> 10 ⁇ to ⁇ 30 ⁇ , and the distance between the weld and the recess opening a value in a range of> 10 ⁇ to ⁇ 500 ⁇ , For example, from> 50 ⁇ to ⁇ 150 ⁇ have.
  • the elastomeric film is compressible by at least 20 percent, in particular at least 50 percent, for example by at least 70 percent, based on the thickness of the elastomeric film in the uncompressed state. This has also proved to be advantageous for avoiding Kapillar tone.
  • the pressing pressure has a value in the range of > 5 N / mm 2 to ⁇ 500 N / mm 2 , for example from> 10 N / mm 2 to ⁇ 100 N / mm 2 or from> 10 N / mm 2 to ⁇ 50 N / mm 2 .
  • the elastomeric film, the base substrate and the cover substrate are preferably formed of a biocompatible material.
  • Biocompatible means that the material receives as few, in particular no, interactions with biochemical analytes and samples.
  • the base substrate and the cover substrate are preferably formed of a material which does not deform or not significantly deform when applying the pressing pressure.
  • the elastomeric film may be, for example, at least one thermoplastic elastomer selected from the group consisting of polyolefin elastomers (TPE-O), polyurethane elastomers (TPE-U), polyester elastomers (TPE-E), copolyester elastomers (TPC). ET), styrene elastomers (TPE-S), polyamide elastomers (TPE-A), elastomeric vulcanizates (TPE-V), rubber elastomers or mixtures thereof, include or be formed from.
  • TPE-O polyolefin elastomers
  • TPE-U polyurethane elastomers
  • TPE-E polyester elastomers
  • TPC copolyester elastomers
  • ET styrene elastomers
  • TPE-A polyamide elastomers
  • TPE-V elastomeric vulcanizates
  • the elastomeric film may comprise or be formed from a thermoplastic elastomer selected from the group consisting of polyester urethanes, polyether urethanes and rubber bends.
  • the polyester urethanes can be polyester urethanes which comprise diphenylmethane diisocyanate (MDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), dimethyldiphenyl isocyanate (TODI) or mixtures thereof and polyadipate glycols, polycaprolactone glycols, polyoxytetramethylene glycols, polycarbonate diols or mixtures thereof (as an elastic fraction) ,
  • the polyether urethanes may in particular be polyether urethanes which
  • Diphenyl methane diisocyanate (MDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), dimethyl diphenyl isocyanate (TODI) or mixtures thereof and polyoxypropylene diols, polyoxytetramethylene diols or mixtures thereof.
  • the rubber blends may in particular be ethylene-propylene copolymer-polypropylene blends (EPM-PP), ethylene-propylene-diene-polypropylene blends
  • the base substrate and / or the cover substrate may comprise or be formed from at least one thermoplastic material.
  • the base substrate and / or the cover substrate may comprise at least one thermoplastic selected from the group consisting of Polyolefins, in particular polypropylene (PP), polyethylene (PE) or polystyrene (PS), polycarbonates (PC), poly (meth) acrylates, in particular polymethyl methacrylate (PMMA), cyclo-olefin copolymers (COC) or cyclo-olefin Polymers (COP) or mixtures thereof, include or be formed from.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonates
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • COC cyclo-olefin copolymers
  • COP cyclo-olefin Polymers
  • the base substrate and / or the cover substrate may comprise at least one thermoplastic plastic selected from the group consisting of polycarbonates, polyolefins (PP, PE), cycloolefin polymers, polystyrenes (PS), polymethyl methacrylates (PMMA) and mixtures thereof, or thereof be educated.
  • thermoplastic plastic selected from the group consisting of polycarbonates, polyolefins (PP, PE), cycloolefin polymers, polystyrenes (PS), polymethyl methacrylates (PMMA) and mixtures thereof, or thereof be educated.
  • the base substrate and / or the cover substrate can be produced, for example, by an injection molding or hot stamping process.
  • the depression (s) can likewise be produced in the course of the injection molding or hot stamping process.
  • the base substrate and / or the cover substrate may be plate-shaped.
  • the base substrate and / or the cover substrate have a layer thickness of> 100 ⁇ to ⁇ 5 mm, in particular from> 300 ⁇ to ⁇ 2 mm, for example from> 700 ⁇ to ⁇ 1500 ⁇ have.
  • the depression opening or the depression openings may each have an area of less than or equal to 500 mm 2 .
  • a recess opening may have an area of> 0.1 mm 2 to ⁇ 400 mm 2 .
  • the elastomeric film, the base substrate and / or the cover substrate may be laser-absorbent.
  • the elastomeric film, the base substrate and / or the cover substrate may have a black dye and / or another laser absorber.
  • Substances which absorb a wavelength or a wavelength range which is used during laser welding are, for example, suitable as “other laser absorbers.” Examples of such substances are "Lumogen" from BASF and "Clearweld" from Clearweld. For example, you can
  • the base substrate and the cover substrate are laser-transparent and the elastomeric film is laser-absorbent, or
  • the elastomeric film and the base substrate are laser-transparent and the cover substrate is laser-absorbent, or
  • the elastomer film and the cover substrate are laser-transparent and the base substrate is laser-absorbent
  • the elastomeric film can partially or completely span the depression opening. However, the elastomeric film can not span the recess opening. This can be achieved, for example, by structuring or being the elastomer film.
  • the elastomeric film may be structured by one or more apertures.
  • the elastomeric film has at least one opening in the region of the recess opening.
  • the shape and position of the breakthrough of the elastomeric film may correspond to the shape and position of the depression opening, in particular of the base substrate and / or of the cover substrate.
  • the base substrate has at least one recess for forming a microfluidic space with a recess opening formed on the side of the substrate facing the elastomeric foil, wherein the
  • Cover substrate opposite to the recess opening of the base substrate has no recess. This has the advantage that a microfluidic device can be produced by the use of readily available components and with little process outlay, for example due to reduced adjustment requirements.
  • the base substrate and the cover substrate each have at least one depression for forming a microfluidic space with a depression opening formed on the side of the substrate facing the elastomer foil.
  • the recess opening of the base substrate may be formed opposite to the recess opening of the cover substrate.
  • the shape and position of the recess opening of the base substrate can correspond to the shape and position of the recess opening of the cover substrate and / or the shape and position of the break-through of the elastomeric film.
  • the arrangement can be advantageously used as a valve or as a pump.
  • a connection results between two microfluidic chambers, for example of two microchannels lying in different planes, whereby a material located in the overall space can be examined better optically or spectroscopically, since the material to be irradiated of the microfluidic device and so that its radiation absorption is reduced.
  • the weld can be formed or be in particular in the form of a weld.
  • the weld can be formed in particular in the form of a weld seam, which runs around the recess opening, in particular of the base substrate and / or of the cover substrate, partially or completely, in particular spaced apart.
  • a further subject of the present invention is a microfluidic device, in particular a microfluidic chip, for example a biochip, produced by a method according to the invention which comprises a thermoplastic elastomer foil, a base substrate and a cover substrate.
  • the substrates that is to say the base substrate and / or the cover substrate, has at least one depression for forming a microfluidic space with a depression opening formed on the side of the substrate facing the elastomer foil.
  • the elastomeric film is arranged, in particular sandwiched, between the base substrate and the cover substrate.
  • the thermoplastic elastomer sheet, the base substrate and the cover substrate are connected to each other by at least one welding point, in particular laser welding point.
  • the elastomeric film has at least one opening in the region of the depression opening.
  • the shape and position of the breakthrough of the elastomeric film may correspond to the shape and position of the depression opening, in particular of the base substrate and / or of the cover substrate.
  • the base substrate may include at least one recess for forming a microfluidic space having a recess opening formed on the elastomer foil side of the substrate, the cover substrate having no recess opposite to the recess opening of the base substrate.
  • both the base substrate and the cover substrate each have at least one recess for forming a microfluidic space with a depression opening formed on the side of the substrate facing the elastomeric film.
  • the recess opening of the base substrate may be formed opposite to the recess opening of the cover substrate.
  • the shape and position of the recess opening of the base substrate may correspond to the shape and position of the recess opening of the cover substrate and / or the shape and position of the opening of the elastomeric film.
  • an object of the present invention is a microfluidic device, in particular a microfluidic chip, for example a biochip, for example produced by a method according to the invention, comprising a thermoplastic elastomer foil, a base substrate and a cover substrate.
  • a microfluidic device in particular a microfluidic chip, for example a biochip, for example produced by a method according to the invention, comprising a thermoplastic elastomer foil, a base substrate and a cover substrate.
  • the substrates that is to say the base substrate and / or the cover substrate, has at least one depression for forming a microfluidic space with a side facing the elastomer foil of the substrate formed recess opening.
  • the elastomeric film is arranged, in particular sandwiched, between the base substrate and the cover substrate.
  • thermoplastic elastomer film, the base substrate and the cover substrate are connected to each other by at least one weld, in particular laser welding point.
  • the elastomeric film has at least one breakthrough in the region of the depression opening.
  • the shape and position of the breakthrough of the elastomeric film may correspond to the shape and position of the depression opening, in particular of the base substrate and / or of the cover substrate.
  • the base substrate may include at least one recess for forming a microfluidic space having a recess opening formed on the elastomer foil side of the substrate, the cover substrate having no recess opposite to the recess opening of the base substrate.
  • both the base substrate and the cover substrate each have at least one recess for forming a microfluidic space with a depression opening formed on the side of the substrate facing the elastomeric film.
  • the recess opening of the base substrate may be formed opposite to the recess opening of the cover substrate.
  • the shape and position of the recess opening of the base substrate may correspond to the shape and position of the recess opening of the cover substrate and / or the shape and position of the opening of the elastomeric film.
  • an object of the present invention is a microfluidic device, in particular a microfluidic chip, for example a biochip, for example produced by a method according to the invention, which comprises a thermoplastic elastomer foil, a base substrate and a cover substrate.
  • the base substrate has at least one recess for forming a microfluidic space with a recess opening formed on the side of the substrate facing the elastomer foil.
  • the cover substrate has no depression opposite to the depression opening of the base substrate.
  • the elastomeric film is arranged, in particular sandwiched, between the base substrate and the cover substrate.
  • the thermoplastic elastomer film, the base substrate and the cover substrate are connected to each other by at least one weld, in particular laser welding point.
  • the elastomeric film has at least one opening in the region of the depression opening.
  • the shape and position of the breakthrough of the elastomeric film may correspond to the shape and position of the recess opening of the base substrate.
  • FIG. 1 a is a schematic cross section illustrating the process step a);
  • Fig. 1 b is a schematic cross section illustrating the process step b);
  • 1 c shows a schematic cross-section to illustrate the method steps c) and d) as well as a first embodiment of a microfluidic device according to the invention
  • 1 d shows a schematic cross-section to illustrate a second embodiment of a microfluidic device according to the invention
  • FIG. 2a shows a schematic cross-section to illustrate a third embodiment of a microfluidic device according to the invention
  • FIG. 2b shows a schematic cross-section to illustrate a fourth embodiment of a microfluidic device according to the invention.
  • FIG. 1 a shows that in the course of process step a) a thermoplastic elastomer film 1 is sandwiched between a base substrate 2 and a cover substrate 3.
  • FIG. 1 a shows that the base substrate 2 and the cover substrate 3 each have a recess 4. 5 for forming a microfluidic space with a recess opening 4 a, 5 a formed on the side 2 a, 3 a of the substrate 2 3 facing the elastomeric film 1.
  • FIG. 1 a shows that in the course of process step a) a thermoplastic elastomer film 1 is sandwiched between a base substrate 2 and a cover substrate 3.
  • FIG. 1 a shows that the base substrate 2 and the cover substrate 3 each have a recess 4. 5 for forming a microfluidic space with a recess opening 4 a, 5 a formed on the side 2 a, 3 a of the substrate 2 3 facing the elastomeric film 1.
  • FIG. 1 a shows that the recess opening 4 a of the base substrate 2 is formed opposite to the recess opening 5 a of the cover substrate 5, the shape and position of the recess opening 4 a of the base substrate 2 corresponding to the shape and position of the recess opening 5 a of the cover substrate 3.
  • the shape and position of the recess opening 4a of the base substrate 2 is different from the shape and position of the recess opening 5a of the cover substrate 3 and the shape and position of an aperture 7 through the elastomeric film 1.
  • Figure 1 a illustrates that the elastomeric film in the uncompressed state has a thickness d 0 .
  • FIG. 1 b illustrates that, in the context of method step b), the arrangement shown in FIG. 1 a from method step a) is provided with a pressing pressure p is applied, that the elastomeric film 1 is compressed between the base substrate 2 and the cover substrate 3, wherein the thickness of the elastomeric film from the thickness d 0 in the uncompressed state from step a) to the thickness d k in the compressed state in step b) decreases.
  • FIG. 1 b further illustrates that the depressions 4, 5 from method step a) together with the
  • Elastomer film 1 now each form a microfluidic space.
  • FIG. 1 c shows that, in the course of method step b), two welds, in particular welds, have been formed by laser welding, which comprise the thermoplastic elastomer film 1, the base substrate 2 and the cover substrate
  • FIG. 1 c illustrates that the weld 6 has been formed spaced apart by the distance x from the depression opening 4 a, 5 a.
  • FIG. 1 c furthermore illustrates that, after the subsequent removal of the pressing pressure p in method step d), the base substrate and the cover substrate are fixed at a distance from one another by the weld 6, which essentially corresponds to the reduced film thickness d k from method step b), so that elastomeric film 1 can not expand to its original thickness d 0 in the uncompressed state from step a), which has the consequence that the elastomeric film 1 serves as a sealant and the formation of capillaries between the base substrate 2 and the cover substrate 3 is advantageously avoided.
  • microfluidic device can advantageously be used as a valve or pump.
  • FIG. 1 d shows a second embodiment of a microfluidic device according to the invention, which differs essentially from the first embodiment shown in FIG. 1 c in that the elastomeric foil 1 has an opening 7 in the region of the depression opening 4, wherein the shape and position the aperture 7 of the elastomeric film 1 corresponding to the shape and position of the recess opening 4a of the base substrate 2 and / or the shape and position of the recess opening 5b of the cover substrate 3.
  • a microfluidic device is particularly advantageous for the optical or spectroscopic analysis of substances contained therein.
  • FIG. 2 a shows a third embodiment of a microfluidic device according to the invention, which essentially differs from the first embodiment shown in FIG. 1 c in that the base substrate 2 Although a recess 4 for forming a microfluidic space with a on the elastomeric film 1 facing side 2a of the substrate 2 formed recess opening 4a, the cover substrate 3 opposite to the recess opening 4 of the base substrate 2, however, has no recess.
  • a microfluidic device is advantageously produced by simple and inexpensive means.
  • FIG. 2b shows a fourth embodiment of a microfluidic device according to the invention, which differs essentially from the third embodiment shown in FIG. 2a in that the elastomeric film 1 has an aperture 7 in the region of the depression opening 4, the shape and position of the aperture 7 being the same Elastomeric film 1, the shape and position of the recess opening 4a of the base substrate 2 and the shape and position of the recess opening 5b of the cover substrate 3 corresponds.
  • Such a microfluidic device combines the advantages of simple and inexpensive production with the advantages of improved optical or spectroscopic analysis capability.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung, welches die Verfahrensschritte: a) Anordnen einer thermoplastischen Elastomerfolie (1) zwischen einem Basis- substrat (2) und einem Decksubstrat (3), wobei zumindest eines der Substrate (2, 3) mindestens eine Vertiefung (4, 5) zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie (1) zugewandten Seite (2a, 3a) des Substrats (2, 3) ausgebildeten Vertiefungsöffnung (4a, 5a) aufweist, b) Beaufschlagen der Anordnung mit einem Pressdruck derart, dass die Elastomerfolie (1) zwischen dem Basissubstrat (2) und dem Decksubstrat (3) unter Verringerung der Dicke (d0) der Elastomerfolie (1) komprimiert wird, c) Ausbilden mindestens einer, die thermoplastische Elastomerfolie (1), das Basissubstrat (2) und das Decksubstrat (3) verbindenden Schweißstelle durch Laserschweißen, und d) Entfernen des Pressdrucks, umfasst, um das Ausbilden von Kapillaren zwischen dem Basissubstrat (2) und dem Decksubstrat (3) zu vermeiden.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung sowie mikrofluidische Vorrichtungen.
Stand der Technik
Seit einigen Jahren hat sich das Laserschweißen als attraktive Fügetechnik für mikrofluidische Vorrichtungen aus thermoplastischen Kunststoffen erwiesen.
Dabei wird beispielsweise ein thermoplastisches Kunststoffbauteil, welches eine als Mikrokanal fungierende Vertiefung aufweist, mit einem Laserabsorber versetzt und durch Einwirken eines Laserstrahls mit einem anderen thermoplastischen Kunststoffbauteil verschweißt. Aus Justagegründen ist es jedoch nicht möglich, die Schweißnaht exakt bündig an der Vertiefungsöffnung entlang zu führen. Zudem hin kann das Volumen der Vertiefung verändert werden, wenn die Schweißnaht direkt entlang der Vertiefungsöffnung verläuft.
Die Druckschrift US 2004/0053237 A1 beschreibt die Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung durch Anordnen einer Maskenschicht, welche Durchbrüche zum Ausbilden von Mikrokanälen aufweist, zwischen zwei Substraten und verbinden der Anordnung mittels Laserschweißens, wobei die Schweißnaht beabstandet zu den Mikrokanälen ausgebildet wird.
Eine durch ein herkömmliches Verfahren beabstandet zu den mikrofluidischen Räumen ausgebildete Schweißnaht kann jedoch dazu führen, dass sich zwischen den Substraten und gegebenenfalls der Maskenschicht im Bereich zwischen der Schweißnaht und den Mikrokanälen Kapillaren ausbilden. Eine Kapil- larbildung entlang eines Mikrokanals ist für viele mikrofluidische Anwendungen jedoch problematisch.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung, insbesondere eines mikrofluidischen Chips, beispielsweise eines Biochips, umfassend die Verfahrensschritte
a) Anordnen, insbesondere sandwichartiges Anordnen, einer thermoplastischen Elastomerfolie zwischen einem Basissubstrat und einem Decksubstrat,
wobei zumindest eines der Substrate, das heißt das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat, mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zugewandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertiefungsöffnung aufweist,
b) Beaufschlagen der Anordnung mit einem Pressdruck derart, dass die
Elastomerfolie zwischen dem Basissubstrat und dem Decksubstrat unter Verringerung der Dicke der Elastomerfolie komprimiert wird,
c) Ausbilden mindestens einer, die thermoplastische Elastomerfolie, das Basissubstrat und das Decksubstrat verbindenden Schweißstelle durch Laserschweißen, und
d) Entfernen des Pressdrucks.
Beim Entfernen des Pressdrucks in Verfahrensschritt d) hat die Elastomerfolie das Bestreben sich auszudehnen und wieder die ursprüngliche Dicke aus Verfahrensschritt a) einzunehmen. Durch die Schweißstelle werden jedoch das Basissubstrat und das Decksubstrat in einem Abstand zueinander fixiert, welcher im Wesentlichen der verringerten Foliendicke aus Verfahrensschritt b) entspricht, so dass sich die Elastomerfolie nicht auf ihre ursprüngliche Dicke ausdehnen kann. Durch diesen Effekt dient die Elastomerfolie als Dichtmittel, durch welches das Ausbilden von Kapillaren zwischen dem Basissubstrat und dem Decksubstrat vorteilhafterweise vermieden werden kann.
Im Sinn der vorliegenden Erfindung dienen die Begriffe„Basissubstrat" und „Decksubstrat" zur Unterscheidung der beiden Substrate sowie zur Beschreibung der Anordnung der Substrate zueinander, und legen nicht deren Ausrichtung bezüglich der Gravitationsrichtung fest.
Ein mikrofluidischer Raum kann beispielsweise eine Mikrokammer, zum Beispiel eine Reagenzienkammern, oder ein Mikrokanal, zum Beispiel ein Fluidkanal, sein.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schweißstelle beabstandet zu der Vertiefungsöffnung ausgebildet. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise eine Verformung der Wandung der Vertiefung und eine damit verbundenen Volumenänderung vermieden werden.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens steht der Abstand zwischen der Schweißstelle und der Vertiefungsöffnung zu der Dicke der Elastomerfolie im unkomprimierten Zustand in einem Verhältnis in einem Bereich von 2:1 bis 30:1 , beispielsweise von 2:1 bis 10:1 Dies hat sich zur Vermeidung einer Kapillarausbildung als vorteilhaft erwiesen.
Zum Beispiel kann die Elastomerfolie kann im unkomprimierten Zustand eine Dicke in einem Bereich von > 10 μιη bis < 300 μιη, beispielsweise von > 20 μιη bis < 100 μιη, weiterhin beispielsweise von > 20 μιη bis < 50 μιη und/oder im komprimierten Zustand eine Dicke (dk) in einem Bereich von > 2 μιη bis < 100 μιη, beispielsweise von > 10 μιη bis < 30 μιη, und der Abstand zwischen der Schweißnaht und der die Vertiefungsöffnung einen Wert in einem Bereich von > 10 μιη bis < 500 μιη, beispielsweise von > 50 μιη bis < 150 μιη, aufweisen.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Elastomerfolie um mindestens 20 Prozent, insbesondere mindestens 50 Prozent, beispielsweise um mindestens 70 Prozent, bezogen auf die Dicke der Elastomerfolie im unkomprimierten Zustand, komprimierbar. Dies hat sich ebenfalls zur Vermeidung einer Kapillarausbildung als vorteilhaft erwiesen.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Pressdruck einen Wert in einem Bereich von > 5 N/mm2 bis < 500 N/mm2, beispielsweise von > 10 N/mm2 bis < 100 N/mm2 oder von > 10 N/mm2 bis < 50 N/mm2, auf.
Die Elastomerfolie, das Basissubstrat und das Decksubstrat sind vorzugsweise aus einem biokompatiblen Material ausgebildet. Dabei bedeutet biokompatibel, dass das Material möglichst wenige, insbesondere keine, Wechselwirkungen mit biochemischen Analyten und Proben eingeht. Das Basissubstrat und das Decksubstrat sind vorzugsweise aus einem Material ausgebildet, welches sich beim Ausüben des Pressdrucks nicht oder nicht wesentlich verformt.
Die Elastomerfolie kann beispielsweise mindestens ein thermoplastisches Elastomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefin-Elastomeren (TPE- O), Polyurethan-Elastomeren (TPE-U), Polyester-Elastomeren (TPE-E), Copoly- ester-Elastomeren (TPC-ET), Styrol-Elastomeren (TPE-S), Polyamid- Elastomeren (TPE-A), Elastomer-Vulkanisaten (TPE-V), Kautschuk-Elastomeren oder Mischungen davon, umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein. Insbesondere kann die Elastomerfolie ein thermoplastisches Elastomer, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyesterurethanen, Polyetherurethanen und Kautschuk-Bends, umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein. Ins- besondere kann es sich bei den Polyesterurethanen um Polyesterurethane handeln, welche Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI), Dimethyldiphenylisocyanat (TODI) oder Mischungen davon und Polyadipatglyko- le, Polycaprolacetonglykole, Polyoxytetramethylenglykole, Polycarbonatdiolen oder Mischungen davon (als elastischen Anteil) umfassen. Bei den Polyetheru- rethanen kann es sich insbesondere um Polyetherurethane handeln, welche
Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Hexamethylendiisocyanat (HDI), Dimethyldiphenylisocyanat (TODI) oder Mischungen davon und Polyoxypropylendiole, Po- lyoxytetramethylendiole oder Mischungen davon, umfassen. Bei den Kautschuk Blends kann es sich insbesondere um Ethylen-Propylen-Copolymer- Polypropylen-Blends (EPM-PP), Ethylen-Propylendien-Polypropylen-Blends
(EPDM-PP) oder Mischungen davon, handeln.
Das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat können mindestens einen thermoplastischen Kunststoff umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein. Bei- spielsweise können das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat mindestens einen thermoplastischen Kunststoff, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyolefinen, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polystyrol (PS), Polycarbonaten (PC), Poly(meth)acrylaten, insbesondere Polymethyl- methacrylat (PMMA), Cyclo-Olefin-Copolymeren (COC) oder Cyclo-Olefin- Polymeren (COP) oder Mischungen davon, umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein. Insbesondere können das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat mindestens einen thermoplastischen Kunststoff, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polycarbonaten, Polyolefinen (PP, PE), Cycloolefinpoly- meren, Polystyrolen (PS), Polymethylmethacrylaten (PMMA) und Mischungen davon, umfassen beziehungsweise daraus ausgebildet sein.
Das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat können beispielsweise durch ein Spritzguss- oder Heißprägeverfahren hergestellt werden. Die Vertiefung/en können dabei ebenfalls im Zuge des Spritzguss- oder Heißprägeverfahren hergestellt werden. Es ist jedoch ebenso möglich die Vertiefung/en durch ein additives Verfahren, beispielsweise durch Photolithographie aus einem Basissubstrat, auszubilden.
Das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat können plattenförmig ausgebildet sein. Beispielsweise können das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat eine Schichtdicke von > 100 μιη bis < 5 mm, insbesondere von > 300 μιη bis < 2 mm, zum Beispiel von > 700 μιη bis < 1500 μιη, aufweisen.
Die Vertiefungsöffnung beziehungsweise die Vertiefungsöffnungen können jeweils eine Fläche von kleiner oder gleich 500 mm2 aufweisen. Beispielsweise kann eine Vertiefungsöffnung eine Fläche von > 0,1 mm2 bis < 400 mm2 aufweisen.
Grundsätzlich können die Elastomerfolie, das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat laserabsorbierend sein. Dazu können die Elastomerfolie, das Basissub- strat und/oder das Decksubstrat einen schwarzen Farbstoff und/oder einen anderen Laserabsorber aufweisen. Als„andere Laserabsorber" sind beispielsweise Substanzen geeignet, die eine Wellenlänge beziehungsweise einen Wellenlängenbereich absorbieren, welche/r beim Laserschweißen verwendet wird. Derartige Substanzen sind beispielsweise„Lumogen" der Firma BASF und„Clearweld" der Firma Clearweld. Zum Beispiel können
das Basissubstrat und das Decksubstrat lasertransparent und die Elastomerfolie laserabsorbierend, oder
die Elastomerfolie und das Basissubstrat lasertransparent und das Decksub- strat laserabsorbierend, oder
die Elastomerfolie und das Decksubstrat lasertransparent und das Basissubstrat laserabsorbierend,
sein. Die Elastomerfolie kann die Vertiefungsöffnung teilweise oder vollständig überspannen. Die Elastomerfolie kann die Vertiefungsöffnung jedoch auch nicht überspannen. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Elastomerfolie strukturiert wird oder ist. Beispielsweise kann die Elastomerfolie durch einen Durchbruch oder mehrerer Durchbrüche strukturiert sein.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Elastomerfolie mindestens einen Durchbruch im Bereich der Vertiefungsöffnung auf. Dies hat den Vorteil, dass ein in der Vertiefung befindliches Material besser optisch beziehungsweise spektroskopisch unter- sucht werden kann, da das zu durchstrahlende Material der mikrofluidischen Vorrichtung und damit dessen Strahlungsabsorption reduziert wird.
Dabei kann die Form und Position des Durchbruchs der Elastomerfolie der Form und Position der Vertiefungsöffnung, insbesondere des Basissubstrats und/oder des Decksubstrats, entsprechen.
Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Basissubstrat mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zuge- wandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertiefungsöffnung auf, wobei das
Decksubstrat gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung des Basissubstrats keine Vertiefung aufweist. Dies hat den Vorteil, dass eine mikrofluidische Vorrichtung durch den Einsatz von einfach erhältlichen Bauteilen und unter geringem Verfahrensaufwand, beispielsweise aufgrund verminderter Justageanforderun- gen, hergestellt werden kann. Im Rahmen einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen das Basissubstrat und das Decksubstrat jeweils mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zugewandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertie- fungsöffnung auf. Insbesondere kann dabei die Vertiefungsöffnung des Basissubstrats gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung des Decksubstrats ausgebildet sein. Darüber hinaus kann dabei insbesondere die Form und Position der Vertiefungsöffnung des Basissubstrats der Form und Position der Vertiefungsöffnung des Decksubstrats und/oder der Form und Position des Durch- bruchs der Elastomerfolie entsprechen. Insofern die Elastomerfolie dabei keinen
Durchbruch aufweist, kann die Anordnung vorteilhafterweise als Ventil oder als Pumpe eingesetzt werden. Insofern die Elastomerfolie einen Durchbruch aufweist, resultiert eine Verbindung zwischen zwei mikrofluidischen Räumen, beispielsweise von zwei in unterschiedlichen Ebenen liegenden Mikrokanälen, wo- bei ein in dem Gesamtraum befindliches Material besser optisch beziehungsweise spektroskopisch untersucht werden kann, da das zu durchstrahlende Material der mikrofluidischen Vorrichtung und damit dessen Strahlungsabsorption reduziert wird.
Die Schweißstelle kann insbesondere in Form einer Schweißnaht ausgebildet werden beziehungsweise sein. Zum Beispiel kann die Schweißstelle insbesondere in Form einer Schweißnaht ausgebildet werden beziehungsweise sein, welche die Vertiefungsöffnung, insbesondere des Basissubstrats und/oder des Decksubstrats, teilweise oder vollständig, insbesondere beabstandet, umläuft.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine mikrofluidische Vorrichtung, insbesondere ein mikrofluidischer Chip, beispielsweise ein Biochip, hergestellt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, welche eine thermoplastische Elastomerfolie, ein Basissubstrat und ein Decksubstrat, umfasst. Dabei weist zumindest eines der Substrate, das heißt das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat, mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zugewandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertiefungsöffnung auf. Die Elastomerfolie ist dabei, insbesondere sandwichartig, zwischen dem Basissubstrat und dem Decksubstrat angeordnet. Die thermoplastische Elastomerfolie, das Basissubstrat und das Decksubstrat sind dabei durch mindestens eine Schweißstelle, insbesondere Laserschweißstelle, miteinander verbunden.
Vorzugsweise weist die Elastomerfolie mindestens einen Durchbruch im Bereich der Vertiefungsöffnung auf. Dabei kann die Form und Position des Durchbruchs der Elastomerfolie der Form und Position der Vertiefungsöffnung, insbesondere des Basissubstrats und/oder des Decksubstrats, entsprechen.
Zum Beispiel kann das Basissubstrat mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zugewandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertiefungsöffnung aufweisen, wobei das Decksubstrat gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung des Basissubstrats keine Vertiefung aufweist.
Es ist jedoch ebenso möglich, dass sowohl das Basissubstrat als auch das Decksubstrat jeweils mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zugewandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertiefungsöffnung aufweisen. Insbesondere kann dabei die Vertiefungsöffnung des Basissubstrats gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung des Decksubstrats ausgebildet sein. Darüber hinaus kann dabei die Form und Position der Vertiefungsöffnung des Basissubstrats der Form und Position der Vertiefungsöffnung des Decksubstrats und/oder der Form und Position des Durchbruchs der Elastomerfolie entsprechen.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile dieser erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung wird hiermit explizit auf die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und Vorteile verwiesen.
Darüber hinaus ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine mikrofluidi- sche Vorrichtung, insbesondere ein mikrofluidischer Chip, beispielsweise ein Biochip, zum Beispiel hergestellt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, umfassend eine thermoplastische Elastomerfolie, ein Basissubstrat und ein Decksubstrat. Dabei weist zumindest eines der Substrate, das heißt das Basissubstrat und/oder das Decksubstrat, mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zugewandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertiefungsöffnung auf. Die Elastomerfolie ist dabei, insbesondere sandwichartig, zwischen dem Basissubstrat und dem Decksubstrat angeordnet. Die thermoplastische Elastomerfolie, das Basissubstrat und das Decksubstrat sind dabei durch mindestens eine Schweißstelle, insbesondere Laserschweißstelle, miteinander verbunden. Dabei weist die Elastomerfolie mindestens einen Durchbruch im Bereich der Vertiefungsöffnung auf. Dies hat den Vorteil, dass ein in der Vertiefung befindliches Material besser optisch beziehungsweise spektroskopisch untersucht werden kann, da das zu durchstrahlende Material der mikrofluidischen Vorrichtung und damit dessen Strahlungsabsorption reduziert wird.
Dabei kann die Form und Position des Durchbruchs der Elastomerfolie der Form und Position der Vertiefungsöffnung, insbesondere des Basissubstrats und/oder des Decksubstrats, entsprechen.
Zum Beispiel kann das Basissubstrat mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zugewandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertiefungsöffnung aufweisen, wobei das Decksubstrat gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung des Basissubstrats keine Vertiefung aufweist.
Es ist jedoch ebenso möglich, dass sowohl das Basissubstrat als auch das Decksubstrat jeweils mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zugewandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertiefungsöffnung aufweisen. Insbesondere kann dabei die Vertiefungsöffnung des Basissubstrats gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung des Decksubstrats ausgebildet sein. Darüber hinaus kann dabei die Form und Position der Vertiefungsöffnung des Basissubstrats der Form und Position der Vertiefungsöffnung des Decksubstrats und/oder der Form und Position des Durchbruchs der Elastomerfolie entsprechen.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile dieser erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung wird hiermit explizit auf die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und Vorteile verwiesen. Ferner ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine mikrofluidische Vorrichtung, insbesondere ein mikrofluidischer Chip, beispielsweise ein Biochip, zum Beispiel hergestellt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren, welche eine thermoplastische Elastomerfolie, ein Basissubstrat und ein Decksubstrat umfasst. Dabei weist das Basissubstrat mindestens eine Vertiefung zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie zugewandten Seite des Substrats ausgebildeten Vertiefungsöffnung auf. Dabei weist das Decksubstrat gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung des Basissubstrats keine Vertiefung auf. Die Elastomerfolie ist dabei, insbesondere sandwichartig, zwischen dem Basissubstrat und dem Decksubstrat angeordnet. Die thermoplastische Elastomerfolie, das Basissubstrat und das Decksubstrat sind dabei durch mindestens eine Schweißstelle, insbesondere Laserschweißstelle, miteinander verbunden. Dies hat den Vorteil, dass eine mikrofluidische Vorrichtung durch den Einsatz von einfach erhältlichen Bauteilen und unter geringem Verfahrensaufwand, beispielsweise aufgrund verminderter Justageanforderungen, hergestellt werden kann.
Vorzugsweise weist die Elastomerfolie mindestens einen Durchbruch im Bereich der Vertiefungsöffnung auf. Dabei kann die Form und Position des Durchbruchs der Elastomerfolie der Form und Position der Vertiefungsöffnung des Basissubstrats entsprechen.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile dieser erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung wird hiermit explizit auf die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale und Vorteile verwiesen.
Zeichnungen Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen Fig. 1 a einen schematischen Querschnitt zur Veranschaulichung des Verfahrensschrittes a);
Fig. 1 b einen schematischen Querschnitt zur Veranschaulichung des Verfahrensschrittes b);
Fig. 1 c einen schematischen Querschnitt zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte c) und d) sowie einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung;
Fig. 1 d einen schematischen Querschnitt zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung;
Fig. 2a einen schematischen Querschnitt zur Veranschaulichung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung; und
Fig. 2b einen schematischen Querschnitt zur Veranschaulichung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung.
Figur 1 a zeigt, dass im Rahmen von Verfahrensschritt a) eine thermoplastische Elastomerfolie 1 zwischen einem Basissubstrat 2 und einem Decksubstrat 3 sandwichartig angeordnet wird. Figur 1 a zeigt, dass dabei das Basissubstrat 2 und das Decksubstrat 3 jeweils eine Vertiefung 4,5 zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie 1 zugewandten Seite 2a, 3a des Substrats 2,3 ausgebildeten Vertiefungsöffnung 4a, 5a aufweisen. Weiterhin zeigt Figur 1 a, dass die Vertiefungsöffnung 4a des Basissubstrats 2 gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung 5a des Decksubstrats 5 ausgebildet ist, wobei die Form und Position der Vertiefungsöffnung 4a des Basissubstrats 2, der Form und Position der Vertiefungsöffnung 5a des Decksubstrats 3 entspricht. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch ebenso möglich, dass die Form und Position der Vertiefungsöffnung 4a des Basissubstrats 2 unterschiedlich zur Form und Position der Vertiefungsöffnung 5a des Decksubstrats 3 beziehungsweise zur Form und Position eines Durchbruchs 7 durch die Elastomerfolie 1 ist. Darüber hinaus veranschaulicht Figur 1 a, dass die Elastomerfolie im unkomprimierten Zustand eine Dicke d0 aufweist.
Figur 1 b veranschaulicht, dass im Rahmen von Verfahrensschritt b) die in Figur 1 a gezeigte Anordnung aus Verfahrensschritt a) derart mit einem Pressdruck p beaufschlagt wird, dass die Elastomerfolie 1 zwischen dem Basissubstrat 2 und dem Decksubstrat 3 komprimiert wird, wobei sich die Dicke der Elastomerfolie von der Dicke d0 im unkomprimierten Zustand aus Verfahrensschritt a) zur Dicke dk im komprimierten Zustand in Verfahrensschritt b) verringert. Figur 1 b illustriert weiterhin, dass die Vertiefungen 4,5 aus Verfahrensschritt a) zusammen mit der
Elastomerfolie 1 nun jeweils einen mikrofluidischen Raum ausbilden.
Figur 1 c zeigt, dass im Rahmen von Verfahrensschritt b) durch Laserschweißen zwei Schweißstellen, insbesondere Schweißnähte, ausgebildet wurden, welche die thermoplastische Elastomerfolie 1 , das Basissubstrat 2 und das Decksubstrat
3 verbinden. Figur 1 c illustriert, dass die Schweißstelle 6 beabstandet um den Abstand x zu der Vertiefungsöffnung 4a, 5a ausgebildet wurden. Figur 1 c veranschaulicht weiterhin, dass nach dem anschließenden Entfernen des Pressdrucks p in Verfahrensschritt d) durch die Schweißstelle 6 das Basissubstrat und das Decksubstrat in einem Abstand zueinander fixiert werden, welcher im Wesentlichen der verringerten Foliendicke dk aus Verfahrensschritt b) entspricht, so dass sich Elastomerfolie 1 nicht auf ihre ursprüngliche Dicke d0 im unkomprimierten Zustand aus Verfahrensschritt a) ausdehnen kann, was zur Folge hat, dass die Elastomerfolie 1 als Dichtmittel dient und das Ausbilden von Kapillaren zwischen dem Basissubstrat 2 und dem Decksubstrat 3 vorteilhafterweise vermieden wird.
Eine derartige mikrofluidische Vorrichtung ist vorteilhafterweise als Ventil oder Pumpe einsetzbar.
Figur 1 d zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mikroflui- dischen Vorrichtung, welche sich von der ersten, in Figur 1 c gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Elastomerfolie 1 einen Durchbruch 7 im Bereich der Vertiefungsöffnung 4 aufweist, wobei die Form und Position des Durchbruchs 7 der Elastomerfolie 1 , der Form und Position der Vertiefungsöffnung 4a des Basissubstrats 2 und/oder der Form und Position der Vertiefungsöffnung 5b des Decksubstrats 3 entspricht. Eine derartige mikrofluidische Vorrichtung ist besonders vorteilhaft zur optischen oder spektroskopischen Analyse von darin befindlichen Substanzen.
Figur 2a zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung, welche sich von der ersten, in Figur 1 c gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass das Basissubstrat 2 zwar eine Vertiefung 4 zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie 1 zugewandten Seite 2a des Substrats 2 ausgebildeten Vertiefungsöffnung 4a aufweist, das Decksubstrat 3 gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung 4 des Basissubstrats 2 jedoch keine Vertiefung aufweist. Eine derartige mikrofluidische Vorrichtung ist vorteilhafterweise mit einfachen und günstigen Mitteln herzustellen.
Figur 2b zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung, welche sich von der dritten, in Figur 2a gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass die Elastomerfolie 1 einen Durchbruch 7 im Bereich der Vertiefungsöffnung 4 aufweist, wobei die Form und Position des Durchbruchs 7 der Elastomerfolie 1 , der Form und Position der Vertiefungsöffnung 4a des Basissubstrats 2 und der Form und Position der Vertiefungsöffnung 5b des Decksubstrats 3 entspricht. Eine derartige mikrofluidische Vorrichtung vereint die Vorteile der einfachen und kostengünstigen Herstellung mit den Vorteilen einer verbesserten optischen oder spektroskopischen Analysefähigkeit.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung, umfassend die Verfahrensschritte
a) Anordnen einer thermoplastischen Elastomerfolie (1 ) zwischen einem Basissubstrat (2) und einem Decksubstrat (3),
wobei zumindest eines der Substrate (2,3) mindestens eine Vertiefung (4,5) zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie (1 ) zugewandten Seite (2a, 3a) des Substrats (2,3) ausgebildeten Vertiefungsöffnung (4a, 5a) aufweist,
b) Beaufschlagen der Anordnung mit einem Pressdruck (p) derart, dass die Elastomerfolie (1 ) zwischen dem Basissubstrat (2) und dem Decksubstrat (3) unter Verringerung der Dicke (d0,dk) der Elastomerfolie (1 ) komprimiert wird,
c) Ausbilden mindestens einer, die thermoplastische Elastomerfolie (1 ), das Basissubstrat (2) und das Decksubstrat (3) verbindenden Schweißstelle (6) durch Laserschweißen, und
d) Entfernen des Pressdrucks (p).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißstelle (6) beabstandet zu der Vertiefungsöffnung (4a, 5a) ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (x) zwischen der Schweißstelle (6) und der Vertiefungsöffnung (4a, 5a) zu der Dicke (d0) der Elastomerfolie (1 ) im unkomprimierten Zustand in einem Verhältnis in einem Bereich von 2:1 bis 30:1 steht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerfolie (1 ) um mindestens 20 Prozent, bezogen auf die Dicke (d0) der Elastomerfolie im unkomprimierten Zustand, komprimierbar ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck (p) einen Wert in einem Bereich von > 5 N/mm2 bis < 500 N/mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elastomerfolie (1 ) mindestens einen Durchbruch (7) im Bereich der Vertiefungsöffnung (4,5) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Basissubstrat (2) mindestens eine Vertiefung (4) zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie (1 ) zugewandten Seite (2a) des Substrats (2) ausgebildeten Vertiefungsöffnung (4a) aufweist, und
das Decksubstrat (3) gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung (4) des Basissubstrats (3) keine Vertiefung (4) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Basissubstrat (2) und das Decksubstrat (3) jeweils mindestens eine Vertiefung (4,5) zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie (1 ) zugewandten Seite (2a, 3a) des Substrats (2,3) ausgebildeten Vertiefungsöffnung (4a, 5a) aufweist,
wobei die Vertiefungsöffnung (4) des Basissubstrats (2) gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung (5) des Decksubstrats (3) ausgebildet ist, wobei die Form und Position der Vertiefungsöffnung (4) des Basissubstrats (2) der Form und Position der Vertiefungsöffnung (5) des Decksubstrats (3) und/oder der Form und Position des Durchbruchs (7) der Elastomerfolie (1 ) entspricht.
Mikrofluidische Vorrichtung, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend
eine thermoplastische Elastomerfolie (1 ),
ein Basissubstrat (2), und
ein Decksubstrat (3),
wobei zumindest eines der Substrate (2,3) mindestens eine Vertiefung (4,5) zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elasto- merfolie (1 ) zugewandten Seite (2a) des Substrats (2) ausgebildeten Vertiefungsöffnung (4a) aufweist,
wobei die Elastomerfolie (1 ) zwischen dem Basissubstrat (2) und dem Decksubstrat (3) angeordnet ist,
wobei die thermoplastische Elastomerfolie (1 ), das Basissubstrat (2) und das Decksubstrat (3) durch mindestens eine Schweißstelle (6) miteinander verbunden sind,
0. Mikrofluidische Vorrichtung, umfassend
eine thermoplastische Elastomerfolie (1 ),
ein Basissubstrat (2), und
ein Decksubstrat (3),
wobei zumindest eines der Substrate (2,3) mindestens eine Vertiefung (4,5) zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie (1 ) zugewandten Seite (2a) des Substrats (2) ausgebildeten Vertiefungsöffnung (4a) aufweist,
wobei die Elastomerfolie (1 ) zwischen dem Basissubstrat (2) und dem Decksubstrat (3) angeordnet ist,
wobei die thermoplastische Elastomerfolie (1 ), das Basissubstrat (2) und das Decksubstrat (3) durch mindestens eine Schweißstelle (6) miteinander verbunden sind,
wobei die Elastomerfolie (1 ) mindestens einen Durchbruch (7) im Bereich der Vertiefungsöffnung (4) aufweist.
1 . Mikrofluidische Vorrichtung, umfassend
eine thermoplastische Elastomerfolie (1 ),
ein Basissubstrat (2), und
ein Decksubstrat (3),
wobei das Basissubstrat (2) mindestens eine Vertiefung (4) zum Ausbilden eines mikrofluidischen Raums mit einer auf der, der Elastomerfolie (1 ) zugewandten Seite (2a) des Substrats (2) ausgebildeten Vertiefungsöffnung (4a) aufweist,
wobei das Decksubstrat (3) gegenüberliegend zu der Vertiefungsöffnung (4) des Basissubstrats (2) keine Vertiefung aufweist,
wobei die Elastomerfolie (1 ) zwischen dem Basissubstrat (2) und dem Decksubstrat (3) angeordnet ist, wobei die thermoplastische Elastomerfolie (1 ), das Basissubstrat (2) und das Decksubstrat (3) durch mindestens eine Schweißstelle (6) miteinander verbunden sind.
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