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DE102009025073A1 - Optical sensor - Google Patents

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DE102009025073A1
DE102009025073A1 DE102009025073A DE102009025073A DE102009025073A1 DE 102009025073 A1 DE102009025073 A1 DE 102009025073A1 DE 102009025073 A DE102009025073 A DE 102009025073A DE 102009025073 A DE102009025073 A DE 102009025073A DE 102009025073 A1 DE102009025073 A1 DE 102009025073A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
channel
optical sensor
waveguide
optical
light
Prior art date
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Ceased
Application number
DE102009025073A
Other languages
German (de)
Inventor
Dieter Bollmann
Christof Dr. Strohhöfer
Michael Feil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE102009025073A priority Critical patent/DE102009025073A1/en
Publication of DE102009025073A1 publication Critical patent/DE102009025073A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Abstract

Ein optischer Sensor weist einen Kanal (110) und einen Lichtwellenleiter (120) auf. Der Kanal (110) weist gegenüberliegenden Seitenwänden (112a, 112b), die durch einen Boden (114) verbunden sind, auf. Der Lichtwellenleiter (120) ist entlang der gegenüberliegenden Seitenwände (112a, 112b) und entlang des Bodens (114) ausgebildet, so dass Licht (130) beim Passieren des Lichtwellenleiters (120) ein evaneszentes Feld (132) im Kanal (110) erzeugt und Moleküle (140) im Kanal (110) durch eine Wechselwirkung mit dem evaneszenten Feld (132) detektierbar sind.An optical sensor has a channel (110) and an optical waveguide (120). The channel (110) has opposite side walls (112a, 112b) connected by a bottom (114). The optical waveguide (120) is formed along the opposite sidewalls (112a, 112b) and along the bottom (114) such that light (130) creates an evanescent field (132) in the channel (110) as it passes the optical waveguide (120) Molecules (140) in the channel (110) are detectable by an interaction with the evanescent field (132).

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Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen Sensor und auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Lichtwellenleiters für einen optischen Sensor und insbesondere auf eine Anordnung zur Lichtführung.The The present invention relates to an optical sensor and to a method for producing an optical waveguide for an optical sensor and in particular an arrangement for guiding light.

Speziell im Anwendungsfeld der Diagnostik und Analyse von Seren oder allgemein zu testenden Probenmedien in der Biologie, in der Biochemie oder in der Chemie werden zusehends miniaturisierte Komponenten entwickelt bzw. eingesetzt, die eine Kombination von funktionellen Elementen beinhalten.specially in the field of application of diagnosis and analysis of sera or general sample media to be tested in biology, in biochemistry or in In chemistry, increasingly miniaturized components are being developed or used, which is a combination of functional elements include.

Die Miniaturisierung im Bereich biologischer, chemischer, biochemischer oder Umwelt-Sensoren bzw. Analysemodule wird umso interessanter, je hochwertiger die zur Verarbeitung kommenden Reagenzien sind oder je weniger Reaktionsseren zur Verwendung kommen sollen. Für hochwertige Reagenzien lassen sich damit Einsparungen hinsichtlich des Reagenzvolumens realisieren. Wenn nur wenig Reaktionsseren zum Einsatz kommen, ist durch die Miniaturisierung ferner eine Minimierung des benötigten Probenvolumens erreichbar. Ebenso von Bedeutung ist die Ausschaltung von externen Kontaminationen, beispielsweise durch ein vollständig abgeschlossenes System, sowie die Verminderung potentieller Fehlerquellen und des Einflusses des Operators auf den (bio)chemischen Test. Dadurch können die Tests außerhalb von spezialisierten Laboratorien durchgeführt werden, was wiederum zu Kosteneinsparungen führt. Des Weiteren sollen die Analysemodule auch kostengünstig herstellbar sein.The Miniaturization in the field of biological, chemical, biochemical or environmental sensors or analysis modules becomes all the more interesting, the higher the quality of the reagents to be processed, or the fewer reaction sera to use. For High quality reagents can be used to save money realize the reagent volume. If only little reaction sera to In addition, miniaturization is a minimization reach the required sample volume. Also important is the elimination of external contamination, for example through a completely self-contained system, as well as the Reduction of potential sources of error and the influence of the operator on the (bio) chemical test. This will allow the tests performed outside of specialized laboratories which in turn leads to cost savings. Furthermore should the analysis modules also inexpensive to produce be.

Einen großen Beitrag zur Miniaturisierung kann dabei die Integration von Funktionalitäten auf einem Substrat, das weiter in ein System eingebaut wird, leisten. Derartige Systeme sind beispielsweise als Mikroanalysesystem oder Lab-on-chip-Anordnungen bekannt. Hier können z. B. elektro nische, optische und mikrofluidische Elemente integriert werden.a Great contribution to miniaturization can be the integration of functionalities on a substrate that continues in a system is installed. Such systems are for example as Microanalysis system or lab-on-chip arrangements known. here we can z. As integrated electro nic, optical and microfluidic elements become.

Verschiedene mikrofluidische Module mit Mikrokanälen und Funktionselementen sind im Stand der Technik bekannt. EP 0938660 beschriebt ein Beispiel für eine kleine Reaktionskammer mit einem Fluidkanal, bei der das Licht direkt durch den Reaktionskanal geführt wird. Ebenfalls bekannt sind Biosensoren, die mittels optischer Wellenleiter (Lichtwellenleiter) die Absorption von Biomolekülen oder Markermolekülen messen oder alternativ deren Fluoreszenz anregen. Weitere konventionelle Sensoren werden für die Umwelttechnik genutzt, indem Schadstoffe wie gelöste Ionen, Salze, organische Stoffe oder Metalle auf einer reaktiven Oberfläche einen Farbumschlag bewirken und dadurch detektierbar sind. Bei den sogenannten Evaneszentfeldtechniken wird das Licht durchgängig in einem Lichtwellenleiter geführt und tritt nur über sein evanszentes Feld mit den Biomolekülen in Wechselwirkung. Das evaneszente Feld entspricht dabei jenen Komponenten des elektrischen Feldes der Lichtwelle, die aus dem Wellenleiter herausragt. Die Biomoleküle können dabei beispielsweise in einem mikrofluidischen Kanal immobilisiert sein und dort mit Reagenzien in Kontakt gebracht werden. Ein Beispiel für ein solches System ist in DE 10350526 A1 beschrieben. Das Prinzip evaneszente optische Felder in Immuno-Assay-Sensoren zu verwenden, wird beispielsweise in DE 69429262 und EP 0959343 beschrieben.Various microfluidic modules with microchannels and functional elements are known in the art. EP 0938660 describes an example of a small reaction chamber with a fluid channel in which the light is passed directly through the reaction channel. Biosensors are also known which measure the absorption of biomolecules or marker molecules by means of optical waveguides (optical waveguides) or, alternatively, excite their fluorescence. Other conventional sensors are used for environmental technology by causing pollutants such as dissolved ions, salts, organic substances or metals on a reactive surface, a color change and thus are detectable. In so-called evanescent field techniques, the light is continuously guided in an optical waveguide and only interacts with the biomolecules via its evanscent field. The evanescent field corresponds to those components of the electric field of the light wave, which protrudes from the waveguide. The biomolecules can be immobilized, for example, in a microfluidic channel and brought into contact there with reagents. An example of such a system is in DE 10350526 A1 described. The principle to use evanescent optical fields in immunoassay sensors, for example, in DE 69429262 and EP 0959343 described.

Eine der Schwierigkeiten bei der Realisierung der Integration eines optischen Wellenleiters mit einem Fluidkanal und der daraus abgeleiteten Konstruktion eines optischen Evaneszentfeldsensors zur Detektion von Biomolekülen liegt darin, das Licht in möglichst effizienter Weise mit den Biomolekülen in Wechselwirkung zu bringen. Bei den konventionellen Systemen wird dazu häufig ein planarer Wellenleiter verwendet, auf den ein (eckiger) mikrofluidischer Kanal aufgesetzt wird. Die Biomoleküle werden einerseits im Fluidkanal meist auf allen Seiten immobilisiert, das Licht o der das evaneszente Feld tritt andererseits jedoch nur auf einer Seite des Fluidkanals mit den immobilisierten Biomolekülen in Wechselwirkung, so dass eine Reihe von potentiellen immobilisierten Biomoleküle nicht in die Messung einbezogen werden. Dies beschränkt seinerseits die Sensitivität des Sensors.A the difficulty in realizing the integration of an optical Waveguide with a fluid channel and the derived construction an evanescent field optical sensor for the detection of biomolecules lies in bringing the light in as efficiently as possible to interact with the biomolecules. Both Conventional systems often become planar Waveguide used on the one (angular) microfluidic channel is put on. The biomolecules are on the one hand in the fluid channel Mostly immobilized on all sides, the light o the evanescent On the other hand, field occurs only on one side of the fluid channel interact with the immobilized biomolecules, leaving a number of potential immobilized biomolecules not included in the measurement. This is limited in turn, the sensitivity of the sensor.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Biosensor zu schaffen, bei dem die Wechselwirkung des Lichts mit den immobilisierten Biomolekülen deutlich erhöht wird.outgoing from this prior art, the present invention is the Task is to create a biosensor in which the interaction the light with the immobilized biomolecules clearly is increased.

Diese Aufgabe wird durch den optischen Sensor nach Anspruch 1 und einem Verfahren zur Ausbildung eines Lichtwellenleiters nach Anspruch 11 gelöst.These The object is achieved by the optical sensor according to claim 1 and a A method of forming an optical waveguide according to claim 11 solved.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein optischer Sensor einen Wellenleiter aufweist, der nicht nur entlang eines Bodens des Mikrofluidkanals ausgebildet ist, sondern gleichzeitig sich entlang der gegenüberliegenden Seitenwände erstreckt. Dadurch wird eine hohe Wechselwirkungsintensität des evaneszenten Feldes mit den immobilisierten Molekülen erreicht, da das durch den Wellenleiter sich ausbreitende Licht sowohl über die Seitenwände als auch über den Boden mit immobilisierten Molekülen in dem Kanal Wechselwirken kann. Als Fluid kommt beispielsweise ein flüssiger oder ein gasförmiger Stoff in Frage, der in einem Kanal an der reaktiven Oberfläche vorbeigeführt werden kann und der den zu detektierenden Stoff mit sich führt.Of the The present invention is based on the finding that an optical Sensor has a waveguide, not only along a Bottom of the microfluidic channel is formed, but at the same time along the opposite side walls extends. This becomes a high interaction intensity evanescent field with immobilized molecules achieved because the light propagating through the waveguide both over the side walls and over interact with the soil with immobilized molecules in the channel can. As fluid comes, for example, a liquid or a gaseous substance in question, which in a channel at the reactive Surface can be passed and the the carries with it the substance to be detected.

Ein weiterer Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Wellenleiter, der sich um den Kanal erstreckt, durch eine Strahlungsbehandlung eines Substrats erzeugt werden kann. Beispielsweise kann mittels einer (UV-)Bestrahlung der Oberfläche des Substrats ein Wellenleiter entlang der Oberfläche ausgebildet werden. Die Bestrahlung kann beispielsweise mittels eines UV-Lasers oder auch eines CO2-Lasers erfolgen. Gleichzeitig kann der Laser auch benutzt werden, um den Kanal in dem Substrat auszubilden (z. B. durch Ablation), indem Parameter des beispielhaften Lasers geändert werden.One Another core idea of the present invention is that the waveguide extending around the channel by a radiation treatment a substrate can be generated. For example, by means of a (UV) irradiation of the surface of the substrate Waveguide can be formed along the surface. The irradiation can, for example, by means of a UV laser or a CO2 laser. At the same time, the laser can also be used to form the channel in the substrate (e.g., by ablation), by changing parameters of the exemplary laser.

Ein wichtiger Aspekt besteht in der geeigneten Materialwahl für das Substrat, so dass die Bestrahlung zu einer Änderung des Brechungsindex führt. Beispielsweise kann Polykarbonat zum Einsatz kommen, welches bei einer geeignet gewählten Bestrahlung einen Bereich mit einem höheren Brechungsindex ausbildet. Die Region mit dem erhöhten Brechungsindex dient dann als Wellenleiter, da es zu Totalreflexionen an der Grenzfläche zwischen der Region und dem verbleibenden Substratteil kommt. Die vorliegende Erfindung nutzt insbesondere den Synergieeffekt, dass durch eine Änderung der Bestrahlung (z. B. Variation der Laserparameter) zum einen der Kanal selbst ausgebildet werden kann (durch Ablation von Substratmaterial) und zum anderen der Wellenleiter in einem Oberflächenbereich ausgebildet wird.One important aspect is the appropriate choice of material for the substrate, making the irradiation a change the refractive index leads. For example, polycarbonate be used, which in a suitably chosen Irradiation a region with a higher refractive index formed. The region with the increased refractive index serves then as a waveguide, as it leads to total reflections at the interface comes between the region and the remaining substrate part. The The present invention particularly utilizes the synergy effect that by a change in the irradiation (eg variation of the irradiation) Laser parameters) on the one hand, the channel itself can be formed (by Ablation of substrate material) and on the other hand, the waveguide is formed in a surface area.

Ausführungsbeispiele befassen sich somit mit der oben beschriebenen Integration von mikrofluidischen Kanälen und optischen Wellenleitern. Um die gewünschte Wechselwirkung des Lichts mit einer größeren Anzahl von Biomolekülen zu ermöglichen, wird wie gesagt der Fluidkanal in einer Querschnittsebene senkrecht zur Flussrichtung von drei Seiten von einem Material umgeben, das sowohl einen höheren Brechungsindex als die Flüssigkeit im Fluidkanal als auch einen höheren Brechungsindex als das Substratmaterial, in welchem der Kanal eingebettet ist, aufweist. Die hochbrechende Schicht fungiert somit als optischer Wellenleiter, so dass mit deren Hilfe das evaneszente Feld des Lichts in Wechselwirkung mit den an (zumindest) drei Seiten des Fluidkanals immobilisierten Biomolekülen gebracht werden kann. Zur Immobilisierung der Biomoleküle kann beispielsweise eine Oberflächenbehandlung des Fluidkanals geschehen bzw. eine Oberflächenschicht ausgebildet werden.embodiments thus deal with the above-described integration of microfluidic Channels and optical waveguides. To the desired Interaction of light with a larger number to allow biomolecules, as I said the fluid channel in a cross-sectional plane perpendicular to the flow direction surrounded on three sides by a material that is both a higher Refractive index as the liquid in the fluid channel as well a higher refractive index than the substrate material, in which the channel is embedded has. The high-breaking Layer thus acts as an optical waveguide, so that with their Help the evanescent field of light interact with the at (at least) three sides of the fluid channel immobilized biomolecules can be brought. For immobilization of biomolecules For example, a surface treatment of the fluid channel happen or a surface layer can be formed.

Die Deckelung des Fluidkanals kann beispielsweise durch eine plane Platte oder bei weiteren Ausführungsbeispielen auch mit Hilfe eines strukturierten Deckels, der einen weiteren Kanal- und/oder Wellenleiter enthält, erfolgen. Alternativ können anstatt des Deckels zwei Kanalstrukturen spiegelsymmetrisch übereinander angeordnet werden, so dass der resultierende Fluidkanal von allen Seiten (senkrecht zur Flussrichtung des Mediums) von dem Wellenleiter umgeben ist. Der Kanal verläuft somit durch den Wellenleiter hindurch.The Covering the fluid channel can, for example, by a flat plate or in other embodiments also with the help a structured lid, the another channel and / or waveguide contains. Alternatively, instead of the Cover two channel structures mirror-symmetrical one above the other be arranged so that the resulting fluid channel of all Sides (perpendicular to the flow direction of the medium) of the waveguide is surrounded. The channel thus passes through the waveguide therethrough.

Die Eindringtiefe des evaneszenten Feldes in das mikrofluidische Medium ist abhängig von der Wellenlänge und dem Unterschied der Brechungsindices von Wellenleiter und Fluid. Typischerweise beträgt die Eindringtiefe einige 100 nm. Die Eindringtiefe des evaneszenten Feldes ist damit etwas höher als die typische Dicke immobilisierter (biomolekularer) Sensorschichten, die beispielsweise einige 10 nm betragen.The Penetration depth of the evanescent field into the microfluidic medium depends on the wavelength and the difference refractive indices of waveguide and fluid. typically, the penetration depth is some 100 nm. The penetration depth the evanescent field is slightly higher than the typical one Thickness of immobilized (biomolecular) sensor layers, for example some 10 nm.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird der Wellenleiter dazu verwendet, im Fluidkanal (vornehmlich nahe der Kanalwände) entstandenes Lumineszenzlicht oder Fluoreszenzlicht mit Hilfe des evaneszenten Feldes in den Wellenleiter einzukoppeln und zu einem Photodetektor zu transportieren. Auf diese Weise kann die Emission eines zu detektierenden Stoffes gemessen werden.at Further embodiments, the waveguide is to used in the fluid channel (especially near the canal walls) Arisen luminescence or fluorescent light using the evanescent field into the waveguide and to one Photodetector to transport. In this way, the emission of a substance to be detected are measured.

Die Ausbildung des Wellenleiters in dem Substrat wird bei weiteren Ausführungsbeispielen unter Nutzung einer Maske durchgeführt. Dazu definiert die Maske die Gestalt des Wellenleiters entlang einer Oberfläche des Substrats und Bestrahlung der Oberfläche mittels Laser oder einer anderen Strahlungsquelle kann dann beispielsweise ganzflächig geschehen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird die Strukturierung des Kanals nicht durch einen Laser durchgeführt, sondern beispielsweise durch eine Kombination von diesen Prozessen mit anderen Prozessen wie beispielsweise eine lokale Dotierung des Substratmaterials zur Erzeugung von Wel lenleitern. Alternativ können die Kanäle auch mittels Heissprägen oder Fräsen ausgebildet werden. In diesen Kanälen kann beispielsweise eine höher brechende Schicht als Wellenleiter abgeschieden werden. Ein Vorteil der Ausführungsbeispiele, welche ein Laserschreiben nutzen, ist jedoch die Erzeugung von Kanälen für mikrofluidische Anwendungen, bei denen der Kanalquerschnitt abgerundete Ecken aufweist.The Formation of the waveguide in the substrate is in further embodiments below Using a mask performed. This is defined by the mask the shape of the waveguide along a surface of the substrate and irradiation of the surface by means of laser or another radiation source can then be done over the entire area, for example. In further embodiments, the structuring of the channel is not performed by a laser, but for example, by a combination of these processes with others Processes such as a local doping of the substrate material for the production of waveguides. Alternatively, the Channels also by hot stamping or milling be formed. For example, in these channels a higher refractive layer deposited as a waveguide become. An advantage of the embodiments, which a Laser writing, however, is the generation of channels for microfluidic applications, where the channel cross-section has rounded corners.

Die Vorteile von Ausführungsbeispielen lassen sich wie folgt zusammenfassen. Zum einen führt das direkte Schreiben von Wellenleitern zu einer sehr einfachen Prozessführung, da keine zusätzlichen Materialien auf oder in das Substrat eingebracht werden, um den Wellenleiter herzustellen. Letzteres geschieht beispielsweise bei konventionellen Sensoren, bei denen Wellenleiter in zuvor ausgebildete Kanäle eingelegt werden. Zum anderen kann der Wellenleiter ebenfalls durch Einwirkung des Schreiblasers aufgrund von Veränderungen des Brechungsindex des Substratmaterials entstehen. Vorteilhaft sind die dadurch mögliche berührungslose Bearbeitung des Substrats, sowie die Unabhängigkeit von speziellen Geometrien oder Topographien. So können dadurch beispielsweise Wellenleiter unter topographischen Strukturen hindurchgeführt werden oder sogar an schrägen Flächen hergestellt werden. Ausführungsbeispiele nutzen somit insbesondere die Synergie, die sich aus der Kombination der beiden oben beschriebenen Möglichkeiten, nämlich der Laserablation zur Herstellung von Kanälen und dem direkten Laserschreiben von Wellenleitern ergeben. Opto-fluidische Systeme können somit in einer einheitlichen Prozessierung hergestellt werden, wobei die Lichtführung um eine Kanalstruktur z. B. eines Opto-Sensor erfolgt.The advantages of embodiments can be summarized as follows. First, the direct writing of waveguides results in a very simple process because no additional materials are placed on or in the substrate to make the waveguide. The latter happens, for example, in conventional sensors in which waveguides are inserted into previously formed channels. On the other hand, the waveguide can also be caused by the action of the write laser due to changes in the refractive index of the substrate material. Advantageous are the possible contactless processing of the substrate, as well as the independence of speci ellen geometries or topographies. Thus, for example, waveguides can be guided under topographical structures or even be produced on sloping surfaces. Embodiments thus exploit in particular the synergy resulting from the combination of the two possibilities described above, namely the laser ablation for the production of channels and the direct laser writing of waveguides. Opto-fluidic systems can thus be produced in a uniform processing, wherein the light guide to a channel structure z. B. an opto-sensor.

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 accompanying drawings explained in more detail. Show it:

1 eine Querschnittsansicht durch einen Fluidkanal für einen Biosensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a cross-sectional view through a fluid channel for a biosensor according to an embodiment of the present invention;

2 eine weitere Querschnittsansicht für eine Kombination von Wellenleiter und Fluidkanal gemäß Ausführungsbeispielen; 2 a further cross-sectional view of a combination of waveguide and fluid channel according to embodiments;

3 eine schematische Darstellung für die Einwirkung des evaneszenten Feldes auf immobilisierte Moleküle entlang der Kanalwände; 3 a schematic representation of the effect of the evanescent field on immobilized molecules along the channel walls;

4 eine Querschnittsansicht für zwei übereinander angeordnete Kanalstrukturen; und 4 a cross-sectional view of two superimposed channel structures; and

5 eine Querschnittsansicht für ein Substrat aus Polykarbonat mit einem ausgebildeten Wellenleiter. 5 a cross-sectional view of a substrate made of polycarbonate with a trained waveguide.

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 Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar ist.In terms of the following description should be noted that at the same embodiments or the same functionally identical functional elements have the same reference numerals and thus the description of these functional elements in the various Embodiments is interchangeable.

1 zeigt eine Querschnittsansicht für einen optischen Sensor mit einem Kanal 110 mit gegenüber liegenden Seitenwänden 112a, 112b, die durch einen Boden 114 verbunden sind. Ferner ist ein Wellenleiter 120 entlang der gegenüberliegenden Seitenwände 112 und entlang des Bodens 114 ausgebildet, so dass Licht 130 beim Passieren des Wellenleiters 120 ein evaneszentes Feld 132 im Kanal 110 erzeugt. Moleküle 140 sind im Kanal 110 durch eine Wechselwirkung mit dem evaneszenten Feld 132 detektierbar. Die Moleküle 140 können beispielsweise in einem Medium 150 gelöst sein, wobei das Medium 150 beispielsweise Blutserum oder Wasser oder eine andere organische Flüssigkeit umfassen kann. Alternativ kann das Medium 150 auch ein gasförmiger Stoff sein, so dass der optische Sensor beispielsweise Umweltanalysen durchführen kann. Im ersten Fall sind die zu detektierenden Moleküle 140 beispielsweise Biomoleküle (oder spezielle Proteine) und im letzteren Fall umfassen die Moleküle beispielsweise Umweltverschmutzungen in Gewässern, in der Luft oder in Abgasen von Industrieanlagen. 1 shows a cross-sectional view of an optical sensor with a channel 110 with opposite side walls 112a . 112b passing through a floor 114 are connected. Further, a waveguide 120 along the opposite side walls 112 and along the floor 114 trained so that light 130 when passing the waveguide 120 an evanescent field 132 in the canal 110 generated. molecules 140 are in the channel 110 through an interaction with the evanescent field 132 detectable. The molecules 140 For example, in a medium 150 be solved, the medium 150 For example, blood serum or water or other organic liquid may be included. Alternatively, the medium 150 also be a gaseous substance, so that the optical sensor can perform environmental analyzes, for example. In the first case, the molecules to be detected are 140 For example, biomolecules (or specific proteins), and in the latter case, the molecules include, for example, environmental pollutants in the aquatic environment, in the air or in exhaust gases from industrial plants.

Da der Wellenleiter 120 den Kanal 110 großflächig umschließt, können mit der gezeigten Geometrie eine größere Anzahl von Biomolekülen 140 mit dem Licht 130 Wechselwirken. Im Vergleich zu konventionellen Sensoren, bei denen der Wellenleiter mit dem Kanal nur von einer Seite her Kontakt hat, ist damit die Detektionssensitivität erhöht.Because the waveguide 120 the channel 110 encloses a large area, can with the geometry shown a larger number of biomolecules 140 with the light 130 Interact. Compared to conventional sensors, where the waveguide is in contact with the channel from one side only, the detection sensitivity is increased.

Die in der 1 gezeigte Lichtführung (in der Querschnittsebene) ist lediglich ein Beispiel. Alternativ kann das Licht 130 auch senkrecht zur Schnittebene (Zeichenebene) geführt werden. Auch in diesem Fall bildet sich das evaneszente Feld 132 an den Kanalwänden heraus.The in the 1 shown light guide (in the cross-sectional plane) is just one example. Alternatively, the light can 130 also perpendicular to the cutting plane (drawing plane) are performed. In this case, too, the evanescent field is formed 132 at the canal walls.

Wie bereits beschrieben, kann eine derartige Struktur mit dem Kanal 110 und dem Wellenleiter 120 auch durch ein direktes Laserschreiben (beispielsweise in Polykarbonat) realisiert werden. Dabei kommt es, ausgehend von einem planaren Substrat aus Polykarbonat, unter Bestrahlung (z. B. Einwirkung von ultraviolettem Laserlicht) sowohl zu einem Abtrag von Material und somit zum Ausbilden des Fluidkanals, als auch zu einer Erhöhung des Brechungsindexes des Polykarbonats an der bearbeiteten Grenzschicht. Die Region mit erhöhtem Brechungsindex führt somit zur Ausbildung eines optischen Wellenleiters an der Grenzfläche zwischen Kanal und Substrat. Durch Wahl von optimalen Parametern bei der Laserbearbeitung kann somit entweder der Abtrag durch Ablation oder die Umwandlung im Brechungsindex ohne Abtrag bevorzugt werden. Als wählbarer Parameter des beispielhaften Lasers stehen dabei beispielsweise die Wellenlänge, die Pulsdauer, die Pulswiederholraten, die Pulsenergie oder mittels Fokussierung die Pulsenergiedichte, die mittlere Leistung und Leistungsdichte zur Verfügung. Auf Seiten der Materialparameter können die Absorption, die Wärmeleitung, die Wärmekapazität, die Verdampfungswärme und die Effektivität für die Umwandlung des Brechungsindexes optimiert werden. Neben Polykarbonat können bei weiteren Ausführungsbeispielen weitere Kunststoffe verwendet werden. Prinzipiell ist jeder Kunststoff, der eine Veränderung des Brechungsindex bei Bestrahlung zeigt und für einen Wellenleiter ausreichend transparent ist, geeignet. Dieser Effekt ist ebenfalls für PMMA (Polymethylmetacrylat, Plexiglas) bekannt, so dass alternativ auch PMMA, dotierte Gläser oder weitere Materialien als Substratmaterial verwendet werden können.As already described, such a structure with the channel 110 and the waveguide 120 also be realized by a direct laser writing (for example in polycarbonate). Starting from a planar substrate of polycarbonate, under irradiation (eg exposure to ultraviolet laser light), both material is removed and thus the fluid channel is formed, as well as an increase in the refractive index of the polycarbonate at the processed boundary layer , The region of increased refractive index thus results in the formation of an optical waveguide at the interface between channel and substrate. Thus, by choosing optimal parameters in laser processing, either ablation ablation or refractive index conversion without erosion can be preferred. For example, the wavelength, the pulse duration, the pulse repetition rates, the pulse energy or by focusing the pulse energy density, the average power and the power density are available as selectable parameters of the exemplary laser. On the part of the material parameters, the absorption, the heat conduction, the heat capacity, the heat of vaporization and the effectiveness for the conversion of the refractive index can be optimized. In addition to polycarbonate other plastics can be used in further embodiments. In principle, any plastic which shows a change in the refractive index upon irradiation and is sufficiently transparent to a waveguide is suitable. This effect is also known for PMMA (polymethyl methacrylate, Plexiglas), so that alternatively PMMA, doped glasses or other materials can be used as substrate material.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Kombination von Wellenleiter 120 und Fluidkanäle 110 zu einem mikro-opto-fluidischen System, wobei die gezeigte Schnittansicht entlang eines Fluidkanals 110 dargestellt ist. Das mikro-opto-fluidische System weist ein Substrat 160 auf, in dem der Fluidkanal 110 als eine Ausnehmung ausgebildet ist und der Wellenleiter 120 den Fluidkanal 110 sowohl entlang des Bodens 114 als auch entlang der gegenüberliegenden Seitenwände 112a, 112b begrenzt. Außerdem zeigt die 2, dass der Fluidkanal 110 durch einen Deckel 170 geschlossen ist, so dass der Fluidkanal 110 einen Hohlraum bildet, in dem sich das Medium 150 mit den Molekülen 140 ausbreiten kann. 2 shows an embodiment of a combination of waveguides 120 and fluid channels 110 to a micro-opto-fluidic system, wherein the sectional view shown along a fluid channel 110 is shown. The micro-opto-fluidic system has a substrate 160 on, in which the fluid channel 110 is formed as a recess and the waveguide 120 the fluid channel 110 both along the ground 114 as well as along the opposite side walls 112a . 112b limited. In addition, the shows 2 that the fluid channel 110 through a lid 170 is closed, leaving the fluid channel 110 forms a cavity in which the medium 150 with the molecules 140 can spread.

Das Licht 130 wird beispielsweise über einen optischen Eingang 131 in das mikro-fluidische System eingekoppelt und über einen optischen Ausgang 133 ausgekoppelt, wobei die Lichtzuführung/-abführung mittels eines weiteren Wellenleiters (nicht gezeigt) geschehen kann. Das zugeführte Licht 130a gelangt dann entlang des Wellenleiters 120 zu dem Kanal 110, wobei sich in dem Kanal 110 das evaneszente Feld 132 entlang der Kanalwände 112 und des Bodens 114 herausbildet. Das evaneszente Feld 132 kann dann beispielsweise mit den Molekülen 140, die beispielsweise an der Kanalwand immobilisiert sind, Wechselwirken, so dass das abgeführte Licht 130b eine andere Charakteristik aufweist als das zugeführte Licht 130a. Aus der Änderung zwischen dem zugeführten Licht 130a und dem abgeführten Licht 130b ist es möglich, eine Wechselwirkung mit den immobilisierten Molekülen 140 zu detektieren. Um die Lichtführung entlang des Wellenleiters 120 zu erleichtern, können die gegenüberliegenden Seitenwände 112a, 112b schräg verlaufen, so dass sie keinen rechten Winkel mit dem Boden 114 bilden, sondern in einem spitzen Winkel (z. B. weniger als 45° oder weniger als 60°) zu diesem verlaufen. Damit wird es möglich, dass das Licht infolge der Totalreflexion von dem Boden 114 in die Seitenwand 112 geleitet wird. Dafür ist es vorteilhaft, wenn der Unterschied der Brechungsindices zwischen dem Substrat 160 und dem Wellenleiter 120 möglichst groß ist. Das Substrat 160 kann beispielsweise Polycarbonat oder PMMA aufweisen.The light 130 is for example via an optical input 131 coupled into the micro-fluidic system and via an optical output 133 decoupled, wherein the light supply / discharge can be done by means of another waveguide (not shown). The supplied light 130a then passes along the waveguide 120 to the channel 110 , where in the channel 110 the evanescent field 132 along the canal walls 112 and the soil 114 out forms. The evanescent field 132 can then, for example, with the molecules 140 , For example, which are immobilized on the channel wall, interact, so that the dissipated light 130b has a different characteristic than the supplied light 130a , From the change between the supplied light 130a and the discharged light 130b It is possible to interact with the immobilized molecules 140 to detect. To the light guide along the waveguide 120 To facilitate, the opposite side walls can 112a . 112b sloping so that they are not right angles with the ground 114 but at an acute angle (eg, less than 45 ° or less than 60 °) to this run. This makes it possible for the light to come out of the ground as a result of total reflection 114 in the sidewall 112 is directed. For this it is advantageous if the difference of the refractive indices between the substrate 160 and the waveguide 120 as big as possible. The substrate 160 may for example comprise polycarbonate or PMMA.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird der Wellenleiter 120 dazu verwendet, im Fluidkanal 120 (vornehmlich nahe der Kanalwände) entstandenes Lumineszenzlicht 130c (Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzlicht) in den Wellenleiter 120 einzukoppeln und zu einem Photodetektor (nicht gezeigt) zu transportieren. Die Einkopplung kann wiederum mit Hilfe des evaneszenten Feldes 132 geschehen. Auf diese Weise kann die Emission eines zu detektierenden Stoffes gemessen werden. Um die Lumineszenz anzuregen, kann beispielweise das Medium 150 durch eine externe Strahlungsquelle (nicht gezeigt) angeregt werden, wobei die Anregungsstrahlung beispielsweise eine andere Wellenlänge aufweist als die Lumineszenzstrahlung und somit herausgefiltert werden kann.In further embodiments, the waveguide 120 used in the fluid channel 120 (Especially near the channel walls) incurred luminescence 130c (Fluorescent or phosphorescent light) in the waveguide 120 to be coupled in and transported to a photodetector (not shown). The coupling can in turn with the help of the evanescent field 132 happen. In this way, the emission of a substance to be detected can be measured. To stimulate the luminescence, for example, the medium 150 be excited by an external radiation source (not shown), wherein the excitation radiation, for example, a different wavelength than the luminescence and thus can be filtered out.

3 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Fluidkanal 110 entlang der Schnittlinie 2-2', der von dem optischen Wellenleiter 120 umgeben ist. In dem Fluidkanal 110 sind zu detektierende Moleküle 142 (z. B. Analytmoleküle) in dem Fluid 150 gelöst. Entlang der Seitenwände 112 befinden sich die immobilisierten Analytmoleküle 140, die mit dem evaneszenten Feld 132 der Wellenleitermodi (die Normal komponente bzgl. der Wellenleiteroberfläche) Wechselwirken. Diese Wechselwirkung kann beispielsweise eine Absorption der evaneszenten Wellenleitermodi 132 umfassen und die dadurch verursachte „Leckrate” kann anhand des durchgeleiteten Lichtes detektiert werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Lichtausbreitung beispielsweise senkrecht zur Zeichenebene (siehe Schnittlinie 2-2' in 2). 3 shows a cross-sectional view through a fluid channel 110 along the section line 2-2 'of the optical waveguide 120 is surrounded. In the fluid channel 110 are molecules to be detected 142 (eg, analyte molecules) in the fluid 150 solved. Along the side walls 112 are the immobilized analyte molecules 140 that with the evanescent field 132 the waveguide modes (the normal component with respect to the waveguide surface) interact. This interaction can, for example, be an absorption of the evanescent waveguide modes 132 and the "leak rate" caused thereby can be detected from the transmitted light. In the exemplary embodiment shown, the light propagation takes place, for example, perpendicular to the plane of the drawing (see section line 2-2 'in FIG 2 ).

Die besagte Änderung zwischen dem zugeführten Licht 130a und dem abgeführten Licht 130b infolge der Wechselwirkung des evaneszenten Feldes 132 mit den immobilisierten Molekülen 140 kann beispielsweise eine Farbänderung umfassen, wenn die immobilisierten Analytmoleküle 140 einen bestimmten Frequenzanteil des durchgeleiteten Lichtes 130 absorbieren. Im einfachsten Fall wird jedoch lediglich die Intensität des durchgeleiteten Lichtes 130 infolge der Absorption des evaneszenten Feldes sich ändern. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass die Moleküle 140 zu Fluoreszenz angeregt werden und selbst Licht emittieren, welches detektiert werden kann. Das durchgeleitete Licht 130 kann beispielsweise monochromatisches Licht, das durch einen Laser erzeugt wird, sein. Die Wellenlänge des genutzten Lichts kann dazu an die zu detektierenden Moleküle 140 angepasst werden, so dass während des Betriebs auch Licht 130 unterschiedlicher Wellenlänge (nacheinander) zur Detektion unterschiedlicher Moleküle 140 genutzt werden kann.The said change between the supplied light 130a and the discharged light 130b as a result of the interaction of the evanescent field 132 with the immobilized molecules 140 may include, for example, a color change when the immobilized analyte molecules 140 a certain frequency component of the transmitted light 130 absorb. In the simplest case, however, only the intensity of the transmitted light 130 as a result of the absorption of the evanescent field change. However, it is also possible that the molecules 140 be excited to fluorescence and even emit light which can be detected. The transmitted light 130 For example, monochromatic light generated by a laser may be. The wavelength of the light used can to the molecules to be detected 140 be adjusted so that during operation also light 130 different wavelength (successively) for the detection of different molecules 140 can be used.

Um die Analytmoleküle 140 an der Kanalwand 112 zu immobilisieren, kann optional eine Immobilisierungsschicht 240 (Sensorschicht) an der Kanalwand 112 und/oder Boden 114 ausgebildet sein. Die Immobilisierungsschicht 240 kann beispielsweise Reagenzien aufweisen, die sensitiv für bestimmte Analytmoleküle 140 sind, so dass diese bestimmten Analytmoleküle 140 bevorzugt an der Kanalwand 112 und/oder Boden 114 immobilisiert werden bzw. leicht andocken können. Durch diese Reaktion mit den Reagenzien können sich optische Eigenschaften der Immobilisierungsschicht 240 ändern, die dann gezielt mittels des evaneszenten Feldes 132 detektiert werden können. Damit ist es beispielsweise möglich, ganz gezielt die Sensitivität für bestimmte Analytmoleküle, die beispielsweise nur in einer sehr geringen Konzentration vorkommen, zu erhöhen. Die Immobilisierungsschicht 240 kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die immobilisierten Analytmoleküle 140 eine Schichtdicke aufweisen, die der Eindringtiefe des evaneszenten Feldes 132 in den Kanal 110 entspricht. Wie bereits oben erwähnt, beträgt die Eindringtiefe des evaneszenten Feldes beispielsweise einige 100 nm (z. B. in dem Bereich zwischen 50 nm und 1 mm oder in dem Bereich zwischen 100 nm und 400 nm). Um eine möglichst effiziente Durchdringung der immobilisierten Analytmoleküle 140 zu erreichen, kann die beschriebene Sensorschicht 240 beispielsweise eine Dicke d aufweisen von 10 nm oder in einem Bereich zwischen 1 nm und 100 nm oder zwischen 5 nm und 100 nm oder in einem Bereich zwischen 10 nm und 50 nm liegen. Die Ausdehnung des Kanals 110 senkrecht zur Flussrichtung (= transversale Ausdehnung) des Fluids 150 kann beispielsweise so gewählt sein, dass das Fluid 150 infolge von Kapillarkräften in den Kanal 110 hineinströmt, z. B. kann die maximale transversale Ausdehnung weniger als 3 mm oder weniger als 1 mm betragen (oder < 50 μm, < 100 μm, < 500 μm sein).To the analyte molecules 140 on the canal wall 112 to immobilize, optionally an immobilization layer 240 (Sensor layer) on the channel wall 112 and / or soil 114 be educated. The immobilization layer 240 For example, it may contain reagents that are sensitive to certain analyte molecules 140 are, so these particular analyte molecules 140 preferably on the channel wall 112 and / or soil 114 be immobilized or dock easily. This reaction with the reagents can cause optical properties of the immobilization layer 240 change, then targeted by means of the evanescent field 132 can be detected. Thus, it is possible, for example, specifically the sensitivity for certain analyte molecules that occur, for example, only in a very low concentration to increase. The immobilization layer 240 For example, it may be designed such that the immobilized analyte molecules 140 have a layer thickness, the penetration depth of the evanescent field 132 in the channel 110 equivalent. As already mentioned above, the penetration depth of the evanescent field is for example a few 100 nm (for example in the range between 50 nm and 1 mm or in the range between 100 nm and 400 nm). To ensure the most efficient penetration of the immobilized analyte molecules 140 can reach the described sensor layer 240 for example, have a thickness d of 10 nm or in a range between 1 nm and 100 nm or between 5 nm and 100 nm or in a range between 10 nm and 50 nm. The extent of the canal 110 perpendicular to the flow direction (= transverse expansion) of the fluid 150 For example, it may be chosen such that the fluid 150 due to capillary forces in the canal 110 flows in, for. For example, the maximum transverse extent may be less than 3 mm or less than 1 mm (or <50 μm, <100 μm, <500 μm).

Das Medium 150 kann durch den Kanal 110 entweder fließen oder auch in Ruhe sein, so dass ausreichend Zeit zur Verfügung steht, damit die zu detektierenden Moleküle 140 sich an der Kanalwand 112 niederschlagen können. Die Flussgeschwindigkeit kann ebenfalls derart gewählt sein, dass möglichst viele Analytmoleküle 140 an der Kanalwand 112 andocken können.The medium 150 can through the channel 110 either flow or be at rest, so that sufficient time is available to allow the molecules to be detected 140 on the canal wall 112 can knock down. The flow rate may also be selected such that as many analyte molecules as possible 140 on the canal wall 112 can dock.

Entlang der Linie 3-3' kann beispielsweise der Deckel 170 aus der 2 oder eine Platte angeordnet werden, wobei der Deckel 170 beispielsweise eine Glasplatte sein kann. Alternativ kann der Deckel 170 strukturiert sein, so dass der Deckel 170 ebenfalls einen Lichtleiter an seiner dem Kanal 110 zugewandten Seite aufweist. Optional ist es jedoch ebenfalls möglich, zwei Kanalstrukturen, wie sie in der 3 gezeigt sind, entlang der Linie 3-3' miteinander spiegelsymmetrisch zu verbinden.For example, along the line 3-3 ', the lid 170 from the 2 or a plate can be arranged, the lid 170 for example, a glass plate can be. Alternatively, the lid 170 be structured so that the lid 170 also a light guide at its the channel 110 facing side has. Optionally, however, it is also possible to use two channel structures as shown in FIG 3 are shown along the line 3-3 'mirror-symmetrical to each other.

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem wie gesagt zwei Kanalstrukturen, wie sie in der 3 gezeigt sind, entlang der Linie 3-3' miteinander verbunden wurden. Dementsprechend ist bei dem Ausführungsbeispiel in der 4 der Kanal 110 einerseits durch einen ersten Lichtleiter 120a und auf der gegenüber liegenden Seite durch einen zweiten Lichtleiter 120b seitlich begrenzt. Der erste Lichtleiter 120a ist dabei in einem ersten Substrat 160a und der zweite Lichtleiter 120b in einem zweiten Substrat 160b ausgebildet. Das erste Substrat 160a weist dazu eine Ausnehmung auf, die Teil des Kanals 110a bildet und an dessen Oberfläche der erste Lichtleiter 120a ausgebildet ist, so dass der erste Lichtleiter 120a den ersten Kanalteil 110a begrenzt. In gleicher Weise weist das zweite Substrat 160b eine Ausnehmung auf, die den zweiten Teil des Kanals 110b bildet, wobei wiederum zwischen dem zweiten Teil des Kanals 110b und dem zweiten Substrat 160b der zweite Lichtleiter 120b ausgebildet ist. Der erste und zweite Teil des Kanals 110a, b werden zum Kanal 110 kombiniert, der beispielsweise rundum durch den Wellenleiter 120 (d. h. dem ersten und dem zweiten Lichtwellenleiter 120a, b) umrandet ist. 4 shows an embodiment in which as mentioned two channel structures, as shown in the 3 are connected together along the line 3-3 '. Accordingly, in the embodiment in the 4 the channel 110 on the one hand by a first light guide 120a and on the opposite side by a second optical fiber 120b laterally limited. The first light guide 120a is in a first substrate 160a and the second light guide 120b in a second substrate 160b educated. The first substrate 160a has a recess on the part of the channel 110a forms and on the surface of the first light guide 120a is formed, so that the first light guide 120a the first channel part 110a limited. In the same way, the second substrate 160b a recess on which the second part of the channel 110b forms, again between the second part of the channel 110b and the second substrate 160b the second light guide 120b is trained. The first and second part of the canal 110a , b become the channel 110 combined, for example, all the way through the waveguide 120 (ie, the first and second optical fibers 120a , b) is bordered.

Die Lichtführung bei dem Ausführungsbeispiel, wie es in 4 gezeigt ist, kann beispielsweise parallel zu der Flussrichtung in dem Kanal 110 erfolgen (z. B. senkrecht zur Zeichenebene), wobei wiederum das Fluid 150 in dem Kanal 110 die Analytmoleküle 140 aufweist, die sich jetzt an Kanalwänden 112 beider Lichtleiter 120a, b niederschlagen können. Alternativ ist es ebenfalls möglich, die Lichtführung derart zu wählen, dass das Licht 130 sich senkrecht zur Flussrichtung in dem Kanal 110 ausbreitet. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Zu- und Ableitun gen für das Licht entlang der Linie 3-3' ausgebildet werden (wie beispielsweise in der 1 gezeigt).The light guide in the embodiment, as it is in 4 For example, it may be parallel to the direction of flow in the channel 110 take place (for example, perpendicular to the plane), in turn, the fluid 150 in the channel 110 the analyte molecules 140 which now has channel walls 112 both light guides 120a , b can knock down. Alternatively, it is also possible to choose the light guide such that the light 130 perpendicular to the flow direction in the channel 110 spreads. This can be achieved, for example, in that feeds and discharges for the light are formed along the line 3-3 '(as in FIG 1 shown).

Indem der Kanal 110 vollständig durch den Wellenleiter 120 umschlossen wird, wie es in dem Ausführungsbeispiel der 4 der Fall ist, werden alle an den Kanaloberflächen immobilisierten Biomoleküle mit dem evaneszenten Feld in Kontakt kommen. Somit werden gleichzeitig die Wechselwirkungsmöglichkeiten mit den immobilisierten Analytmolekülen 140 entlang der Kanalwände 112 und damit die Sensitivität maximiert. Der Durchmesser des Kanals 110 bzw. die maximale Ausdehnung des Kanals 110 kann beispielsweise so klein gewählt werden, dass das evaneszente Feld 132 den Kanalquerschnitt (in der Schnittebene der 4) vollkommen durchsetzt, so dass alle Analytmoleküle in dem Medium 150 mit dem evaneszenten Feld 132 in Wechselwirkung treten können. Um jedoch die vorteilhafte Wirkung des optischen Sensors zu erreichen, ist es häufig ausreichend, wenn nur die an der Kanalwand gebundenen Moleküle erfasst werden. Der Querschnitt des Kanals 110 kann beispielsweise oval oder ellipsenförmig, kreisförmig oder auch quadratisch oder rechteckig sein. Um jedoch eine effiziente Lichtführung mit möglichst wenig Verlusten (z. B. durch Streuungen in das Substrat 160) entlang des Wellenleiters 120 zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Wellenleiter 120 entlang der Lichtführung oder der Lichtausbreitung möglichst keine oder nur schwache Neigungen oder Krümmungen aufweist. Daher kann es vorteilhaft sein, wenn die Lichtführung parallel zur Flussrichtung des Mediums 150 gewählt wird. Wie zuvor beschrieben, kann aus einem Vergleich des zugeleiteten Lichtes 130a und des abgeleiteten Lichtes 130b auf die Absorption des evaneszenten Feldes 132 geschlossen werden, wobei wiederum entweder Farbänderungen oder auch Intensitätsänderungen detektierbar sind.By the channel 110 completely through the waveguide 120 is enclosed, as it is in the embodiment of 4 If this is the case, all biomolecules immobilized on the channel surfaces will come into contact with the evanescent field. Thus, at the same time, the interaction possibilities with the immobilized analyte molecules 140 along the canal walls 112 and maximize sensitivity. The diameter of the channel 110 or the maximum extent of the channel 110 For example, it can be chosen so small that the evanescent field 132 the channel cross section (in the sectional plane of the 4 ), so that all the analyte molecules in the medium 150 with the evanescent field 132 can interact. However, in order to achieve the advantageous effect of the optical sensor, it is often sufficient if only the molecules bound to the channel wall are detected. The cross section of the canal 110 may for example be oval or elliptical, circular or square or rectangular. However, in order to achieve efficient light guidance with as few losses as possible (eg due to scattering in the substrate 160 ) along the waveguide 120 To achieve it is advantageous if the waveguide 120 has as little or no inclinations or curvatures along the light guide or the light propagation. Therefore, it may be advantageous if the light guide parallel to the flow direction of the medium 150 is selected. As described above, from a comparison of the supplied light 130a and the derived light 130b on the absorption of the evanescent field 132 be closed, again either color changes or intensity changes are detectable.

Das erste und zweite Substrat 160a, b und der erste und zweite Lichtleiter 120a, b können beispielsweise ursprünglich aus einem gleichen Material geformt sein, wobei der erste und zweite Lichtleiter 120a, b beispielsweise durch eine Laserbehandlung an der Oberfläche des Substrats 160 gebildet werden kann. Alternativ kann der Wellenleiter 120 auch durch eine Einstrahlung mit Licht einer bestimmten Wellenlänge (z. B. UV-Licht) erzeugt werden, wobei die Intensität und die Wellenlänge des genutzten Lichts so gewählt sind, dass der Brechungsindex des Materials sich in dem Einstrahlbereich ändert. Beispielsweise kann dieses Material Polycarbonat oder PMMA umfassen. Durch die Änderung des Brechungsindexes mittels Bestrahlung innerhalb der Wellenleiterregion 120 ändert das Material somit im Vergleich zum Substrat 160 sein optisches Verhalten.The first and second substrate 160a , b and the first and second light guides 120a For example, b may initially be formed of a same material, with the first and second light guides 120a , b, for example, by a laser treatment on the surface of the substrate 160 can be formed. Alternatively, the waveguide 120 also be generated by an irradiation with light of a specific wavelength (eg UV light), wherein the intensity and the wavelength of the light used are chosen so that the refractive index of the material changes in the Einstrahlbereich. For example, this material may comprise polycarbonate or PMMA. By changing the refractive index by means of irradiation within the waveguide region 120 changes the material compared to the substrate 160 his optical behavior.

Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, wie ein Lichtleiter 120 an einer Oberfläche eines Substrats 160 ausgebildet werden kann. Dazu wird das Substrat 160 beispielsweise mit Licht einer bestimmten Wellenlänge bestrahlt, wobei die Wellenlängen im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen können. Alternativ kann auch eine Bestrahlung z. B. mittels eines Lasers zur Wellenleitererzeugung genutzt werden. Wenn das Substratmaterial geeignet gewählt ist, führt das dazu, dass in der bestrahlten Region durch Absorption der elektromagnetischen Energie der Brechungsindex des Materials sich ändert. Da diese Änderung lediglich lokal in der bestrahlten Region passiert, wird ein Wellenleiter 120 in der bestrahlten Region ausgebildet. Es wird keine extra Wellenleiterschicht aufgebracht – der Wellenleiter entsteht vielmehr aus dem Substratmaterial.The 5 shows an embodiment, such as a light guide 120 on a surface of a substrate 160 can be trained. This is the substrate 160 For example, irradiated with light of a certain wavelength, wherein the wavelengths in the ultraviolet, visible or infrared spectral range may be. Alternatively, an irradiation z. B. be used by a laser for waveguide generation. If the substrate material is chosen properly, this will cause the refractive index of the material in the irradiated region to change as a result of absorption of the electromagnetic energy. As this change only happens locally in the irradiated region, it becomes a waveguide 120 trained in the irradiated region. There is no extra waveguide layer applied - the waveguide is formed rather from the substrate material.

Der erzeugte Wellenleiter kann grundsätzlich dadurch charakterisiert werden, dass er einen im Vergleich zu seiner Umgebung (nichtbestrahltes Substratmaterial) verschiedenen Brechungsindex aufweist, so dass Licht, welches möglichst parallel zur Längsausdehnung des Wellenleiters in den Wellenleiter hineingekoppelt wird, infolge von Totalreflexionen am Rand des Wellenleiters im Wellenleiter verbleibt und nicht an das umgebende Medium abgestrahlt wird. Dies ist grundsätzlich dann der Fall, wenn der Wellenleiter ein optisch dichteres Medium aufweist als die Umgebung und ferner, wenn der Übergangsbereich eine Reflexionsebene für Licht darstellt, so dass das Licht sich bevorzugt in dem Wellenleiter ausbreitet. Der Vorteil der beschriebenen Materialien, wie beispielsweise Polycarbonat oder PMMA besteht gerade darin, dass sie zum einen lichtdurchlässig sind und zum anderen ihren Brechungsindex bei einer geeignet gewählten Bestrahlung erhöhen. Wie in der 5 gezeigt, kann dazu ein Oberflächenbereich eines Substrats 160 entsprechend als Wellenleiter 120 umgewandelt werden. Dieses Verfahren ist aber nicht nur für die Ausbildung von Wellenleitern entlang von Kanalstrukturen, wie beispielsweise bei den oben beschriebenen Biosensoren nutzvoll einsetzbar, sondern kann ebenfalls dazu benutzt werden, um beispielsweise optische Verbindungen für Foliensysteme oder für SmartCards oder für andere opto-elektronische Bauelemente herauszubilden.The generated waveguide can basically be characterized in that it has a different refractive index compared to its surroundings (non-irradiated substrate material), so that light which is coupled into the waveguide as parallel to the longitudinal extent of the waveguide as possible due to total reflections at the edge of the waveguide in Waveguide remains and is not emitted to the surrounding medium. This is basically the case when the waveguide has a more dense optical medium than the environment and further when the transition region is a reflection plane for light so that the light preferably propagates in the waveguide. The advantage of the described materials, such as polycarbonate or PMMA is precisely that they are both transparent and on the other hand increase their refractive index at a suitably selected irradiation. Like in the 5 As shown, this may be a surface area of a substrate 160 correspondingly as a waveguide 120 being transformed. However, this method is not only useful for forming waveguides along channel structures, such as the biosensors described above, but can also be used to form, for example, optical interconnects for film systems or for smart cards or other opto-electronic devices.

Polycarbonat (PC) zeigt im Vergleich zu PMMA bei der Bearbeitung mit einem Laser ein anderes Verhalten. Beispielsweise ist es möglich, mit einem UV-Laser die Ablation (= schlagartiges Verdampfen) zum Ausbilden von Vertiefungen und Gräben zu nutzen, wobei die Wände bei der Verwendung von Polycarbonat eine glatte Struktur aufweisen. Im Gegensatz dazu weisen die Wände von PMMA bei der Verwendung von Laserstrahlung beispielsweise Blasen im Inneren des Materials auf, was zu einer schaumartigen Oberfläche führt. Die Stärke dieses Effektes hängt jedoch von der verwendeten Wellenlänge ab. Das führt beispielsweise dazu, dass bei PMMA die Oberfläche nicht mehr eben ist, sondern die bestrahlte Region sich aus dem Substrat heraushebt. Diese Effekt tritt bei Polycarbonat nicht oder weitaus geringer auf. Auch wenn dieses Verhalten durch Steuerung der einwirkenden Strahlung steuerbar ist, so dass sich der Grad der schaumartigen Oberfläche regulieren lässt, so besteht ein wesentlicher Vorteil des Polycarbonats darin, dass dieses Material nicht zu der besagten Blasenbildung neigt. Die Un terschiede zwischen Polycarbonat und PMMA liegen außerdem in den verschiedenen Materialkonstanten wie beispielsweise Absorptionskoeffizienten und Eindringtiefe bei der verwendeten Laserwellenlänge, Wärmeleistung, Wärmekapazität, Schmelzwärme und Verdampfungswärme des Materials. Dabei verhält sich jede Material-Wellenlänge-Kombination anders. Polycarbonat zeichnet sich ferner durch ein günstiges chemisches Verhalten gegenüber flüssigen, biologischen Proben aus und ist daher bevorzugt. Auch bei der Alterungsbeständigkeit und der mechanischen Stabilität ist Polycarbonat gegenüber PMMA im Vorteil.polycarbonate (PC) shows when compared to PMMA when working with a laser a different behavior. For example, it is possible with a UV laser ablation (= sudden evaporation) to form use of depressions and trenches, taking the walls have a smooth structure when using polycarbonate. By contrast, the walls of PMMA exhibit in use of laser radiation, for example, bubbles in the interior of the material resulting in a foamy surface. The strength of this effect, however, depends on the used wavelength. This leads, for example to the fact that in PMMA the surface is no longer flat, but the irradiated region stands out from the substrate. This effect does not occur in polycarbonate or much less on. Even if this behavior by controlling the acting Radiation is controllable, so that the degree of foamy surface regulates, there is an essential advantage of the Polycarbonate in that this material is not to the said Blistering tends. The differences between polycarbonate and PMMA are also in the different material constants such as absorption coefficient and penetration depth the laser wavelength used, thermal output, Heat capacity, heat of fusion and heat of vaporization of the material. Here, each material-wavelength combination behaves different. Polycarbonate is also characterized by a favorable chemical behavior towards liquid, biological Samples and is therefore preferred. Also in the aging resistance and the mechanical stability is polycarbonate over PMMA in advantage.

Zur Bestrahlung kann beispielsweise ein Laser verwendet werden, der beispielsweise ein UV-Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 355 nm ausstrahlt. Dieser Laser kann sowohl zur Ablation und damit zur Ausbildung des Kanals 110 als auch zur Umwandlung des Oberflächenbereichs in einen Wellenleiter genutzt werden. Alternativ zu dem UV-Laser mit ca. 355 nm ist es ebenfalls möglich, ein CO2-Laser mit einer Wellenlänge von ca. 10,6 μm zu verwenden, der ebenfalls den gewünschten Effekt liefert. Daher ist bei der Verwendung von Polycarbonat eine Bestrahlung mit Licht (oder allgemeinen einer elektromagnetischen Strahlung) in einem breiten Wellenlängenbereich möglich (von 200 nm bis beispielsweise 20 μm). Um die Stoffeigenschaften zu ändern ist hauptsächlich die absorbierte Energiemenge entscheidend, und wenn diese einen bestimmten Schwellenwert übersteigt, funktioniert die Umwandlung in einen Wellenleiter innerhalb eines sehr breiten Frequenzspektrums. Daher ist kann in Abhängigkeit des Substratmaterials auch die genutzte Strahlung optimiert werden. Wie gesagt, ist es ebenfalls möglich, den Wellenleiter in einem inneren Substratbereich (in der Tiefe des Substrats) zu erzeugen, beispielsweise durch sich kreuzende Strahlen oder durch eine Fokussierung im Inneren mit hoher Apertur.For example, a laser may be used for the irradiation which, for example, emits UV light having a wavelength of approximately 355 nm. This laser can be used both for ablation and thus for the formation of the canal 110 as well as to convert the surface area into a waveguide. As an alternative to the UV laser with about 355 nm, it is also possible to use a CO 2 laser with a wavelength of about 10.6 microns, which also provides the desired effect. Therefore, when using polycarbonate, irradiation with light (or general electromagnetic radiation) in a wide wavelength range is possible (from 200 nm to, for example, 20 μm). To change the material properties is mainly the amount of absorbed energy, and if this be a be exceeds threshold, the conversion to a waveguide will work within a very broad frequency spectrum. Therefore, depending on the substrate material and the radiation used can be optimized. As mentioned, it is also possible to produce the waveguide in an inner substrate region (in the depth of the substrate), for example, by intersecting rays or by high-aperture interior focusing.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung lassen sich somit wie folgt zusammenfassen. Sie umfassen einen opti schen Sensor mit einem Kanal 110, der zumindest teilweise mit einem optischen Wellenleiter 120 umhüllt ist. Der optische Sensor kann optional mit an der Oberfläche 112 immobilisierten biologischen oder chemischen Molekülen eine Veränderung des Lichts im angrenzenden Wellenleiter 120 bewirken. Bei weiteren Ausführungsbeispielen erfolgt die Veränderung des Lichts 130 im Wellenleiter 120 durch eine Absorption des evaneszenten Feldes 132 des Wellenleiters 120 oder durch eine Einkopplung von Fluoreszenzlicht in den Wellenleiter. Der optische Sensor ist dabei ausgebildet, um entweder die Absorption des evaneszenten Feldes 132 oder aber das eingekoppelte Fluoreszenzlicht 130c in den Wellenleiter 120 zu detektieren. Optional kann das evaneszente Feld auch die Fluoreszenz der Biomoleküle anregen, wobei das Fluoreszenzlicht dann anderweitig detektiert wird. Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird der Sensor für die Detektion von chemischen oder biologischen Stoffen in einem flüssigen oder gasförmigen Fluid 150 verwendet. Weitere Ausführungsbeispiele umfassen ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des Sensors mittels eines Lasers oder mittels UV-Licht.Embodiments of the present invention can thus be summarized as follows. They include an optical sensor with a channel 110 at least partially with an optical waveguide 120 is wrapped. The optical sensor can optionally be on the surface 112 immobilized biological or chemical molecules, a change in the light in the adjacent waveguide 120 cause. In further embodiments, the change of the light takes place 130 in the waveguide 120 by absorption of the evanescent field 132 of the waveguide 120 or by a coupling of fluorescent light into the waveguide. The optical sensor is designed to either the absorption of the evanescent field 132 or the coupled fluorescent light 130c in the waveguide 120 to detect. Optionally, the evanescent field can also excite the fluorescence of the biomolecules, the fluorescent light then being otherwise detected. In further embodiments, the sensor for the detection of chemical or biological substances in a liquid or gaseous fluid 150 used. Further exemplary embodiments likewise include a method for producing the sensor by means of a laser or by means of UV light.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen wird das Licht 130 am Rand des Lab-on-Chip mittels einer Glasfaser in einen Wellenleiter 120 eingekoppelt und von diesem zum Fluidkanal 110 weitergeführt. Dort wird das Licht 130 aufgrund der Verteilung des Brechungsindex um den Kanal 110 herum geführt, wobei das evaneszente Feld 132 der geführten Wellenleitermodi mit der Flüssigkeit 150 (oder dem Gas) im Fluidkanal 110 mit an den Kanalwänden 112 immobilisierten (Bio-)Molekülen 140 in Wechselwirkung tritt. Das verbleibende Licht 130b kann mit Hilfe einer ähnlichen Konstruktion auf der anderen Seite entnommen und analysiert werden.In further embodiments, the light 130 at the edge of the lab-on-chip by means of a glass fiber into a waveguide 120 coupled and from this to the fluid channel 110 continued. There is the light 130 due to the distribution of refractive index around the channel 110 guided around, with the evanescent field 132 the guided waveguide modes with the liquid 150 (or the gas) in the fluid channel 110 with at the canal walls 112 immobilized (bio) molecules 140 interacts. The remaining light 130b can be taken and analyzed using a similar construction on the other side.

Da das Medium 150 entweder flüssig oder gasförmig ist, sind ebenfalls Verunreinigungen beispielsweise in der Luft oder in Abgasen oder in Abwässer feststellbar. Der Sensor ist daher für die Messung der Luftverschmutzung innerhalb von Stadtgebieten nutzbar. Andere Bestandteile wie beispielsweise Pollen können ebenfalls in der Luft detektiert werden. Ebenso ist es möglich, den Sensor für biologische Untersuchungen zu nutzen, um beispielsweise spezielle Analytmoleküle oder Proteine, die einen Hinweis auf bestimmte Krankheiten liefern können (z. B. Marker) in hoher Präzision zu messen.Because the medium 150 is either liquid or gaseous, impurities are also detectable for example in the air or in exhaust gases or wastewater. The sensor can therefore be used to measure air pollution within urban areas. Other components such as pollen can also be detected in the air. It is also possible to use the sensor for biological investigations in order to measure, for example, specific analyte molecules or proteins which can provide an indication of specific diseases (eg markers) with high precision.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen werden Wellenleiter in Polykarbonat durch ein Direktschreiben mit Hilfe einer UV-Bestrahlung (z. B. Laserbestrahlung) unabhängig von einem Biosensor genutzt. Derartige Wellenleiter besitzen ein breites potenzielles Anwendungsspektrum, wie beispielsweise das optische Verbinden in Foliensystemen oder Smart-Cards.at Further embodiments are waveguides in polycarbonate by direct writing using UV radiation (eg Laser irradiation) independently of a biosensor used. such Waveguides have a wide potential range of applications, such as the optical connection in film systems or smart cards.

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Claims (14)

Optischer Sensor mit: einem Kanal (110) mit gegenüberliegenden Seitenwänden (112a, 112b), die durch einen Boden (114) verbunden sind; und einem Lichtwellenleiter (120), der entlang der gegenüberliegenden Seitenwände (112a, 112b) und entlang des Bodens (114) ausgebildet ist, so dass Licht (130) beim Passieren des Lichtwellenleiters (120) ein evaneszentes Feld (132) im Kanal (110) erzeugt und Moleküle (140) im Kanal (110) durch eine Wechselwirkung mit dem evaneszenten Feld (132) detektierbar sind.Optical sensor with: a channel ( 110 ) with opposite side walls ( 112a . 112b ) passing through a floor ( 114 ) are connected; and an optical fiber ( 120 ), along the opposite side walls ( 112a . 112b ) and along the ground ( 114 ), so that light ( 130 ) when passing the optical waveguide ( 120 ) an evanescent field ( 132 ) in the channel ( 110 ) and molecules ( 140 ) in the channel ( 110 ) by an interaction with the evanescent field ( 132 ) are detectable. Optischer Sensor nach Anspruch 1, bei dem die gegenüberliegenden Seitenwände (112a, 112b) eine Immobilisierungsschicht (240) aufweisen und die Immobilisierungsschicht (240) ausgebildet ist, um die Moleküle (140) durch Wechselwirkung mit Reagenzien zu immobilisieren.An optical sensor according to claim 1, wherein the opposite side walls ( 112a . 112b ) an immobilization layer ( 240 ) and the immobilization layer ( 240 ) is adapted to the molecules ( 140 ) by interaction with reagents. Optischer Sensor nach Anspruch 2, bei dem das evaneszente Feld (132) in den Kanal (110) bis zu einer Eindringtiefe messbar ist und bei dem die Immobilisierungsschicht (140) eine Schichtdicke (d), die kleiner als die Eindringtiefe ist, aufweist.An optical sensor according to claim 2, wherein the evanescent field ( 132 ) into the channel ( 110 ) is measurable to a penetration depth and in which the immobilization layer ( 140 ) has a layer thickness (d) smaller than the penetration depth. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kanal (110) ausgebildet ist, ein Medium (150) in Flussrichtung zu transportieren und bei dem der Lichtwellenleiter (120) senkrecht zur Flussrichtung des Mediums (150) um den Kanal (110) herum ausgebildet ist.Optical sensor according to one of the preceding claims, in which the channel ( 110 ), a medium ( 150 ) in the flow direction and in which the optical waveguide ( 120 ) perpendicular to the flow direction of the medium ( 150 ) around the canal ( 110 ) is formed around. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner eine Abdeckung (170) aufweist und die Abdeckung eine Begrenzung entlang der gegenüber dem Boden (114) liegenden Seite darstellt.An optical sensor according to any one of the preceding claims, further comprising a cover ( 170 ) and the cover has a boundary along the opposite ( 114 ). Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Lichtwellenleiter (120) einen transparenten Kunststoff, der bei Bestrahlung seinen Brechungsindex ändert, aufweist.Optical sensor according to one of the preceding claims, in which the optical waveguide ( 120 ) has a transparent plastic which changes its refractive index when irradiated. Optischer Sensor nach Anspruch 6, der ferner ein Substrat (160) aus dem transparenten Kunststoff aufweist, wobei der Lichtwellenleiter (120) infolge einer Bestrahlung einen höheren Brechungsindex aufweist als das Substrat (160).An optical sensor according to claim 6, further comprising a substrate ( 160 ) of the transparent plastic, wherein the optical waveguide ( 120 ) has a higher refractive index as a result of irradiation than the substrate ( 160 ). Optischer Sensor nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei dem der transparente Kunststoff Polycarbonat oder PMMA aufweist.An optical sensor according to claim 6 or claim 7, wherein the transparent plastic comprises polycarbonate or PMMA. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kanal (110) und der Lichtwellenleiter (120) ausgebildet sind, so dass das evaneszente Feld (132) in den Kanal in einem Winkelbereich von mehr als 150° hineinläuft.Optical sensor according to one of the preceding claims, in which the channel ( 110 ) and the optical fiber ( 120 ) are formed so that the evanescent field ( 132 ) enters the channel in an angular range of more than 150 °. Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, der ferner einen Photodetektor aufweist, wobei der Photodetektor ausgebildet ist, um eine Änderung in der Intensität oder spektralen Zusammensetzung des Lichts (130) beim Passieren des Lichtwellenleiters (120) zu detektieren.An optical sensor according to any one of the preceding claims, further comprising a photodetector, the photodetector being adapted to detect a change in the intensity or spectral composition of the light ( 130 ) when passing the optical waveguide ( 120 ) to detect. Verfahren zur Herstellung eines optischen Sensors, mit: Bereitstellen eines Substrats (160) aus Glas oder einem transparenten Kunststoff, der bei Bestrahlung seinen Brechungsindex ändert; Ausbilden eines Kanals (110) mit gegenüberliegenden Seitenwänden (112a, 112b), die durch einen Boden (114) verbunden sind; und Erzeugen eines Lichtwellenleiters (120) entlang der gegenüberliegenden Seitenwände (112a, 112b) und entlang des Bodens (114), so dass Licht (130) beim Passieren des Lichtwellenleiters (120) ein evaneszentes Feld (132) im Kanal (110) erzeugt und Moleküle (140) im Kanal (110) durch eine Wechselwirkung mit dem evaneszenten Feld (132) detektierbar sind, wobei der Lichtwellenleiter (120) mittels einer Bestrahlung oder einer Dotierung, die den Brechungsindex des Substrats (160) ändert, erzeugt wird.Method for producing an optical sensor, comprising: providing a substrate ( 160 ) made of glass or a transparent plastic, which changes its refractive index when irradiated; Forming a channel ( 110 ) with opposite side walls ( 112a . 112b ) passing through a floor ( 114 ) are connected; and generating an optical waveguide ( 120 ) along the opposite side walls ( 112a . 112b ) and along the ground ( 114 ), so that light ( 130 ) when passing the optical waveguide ( 120 ) an evanescent field ( 132 ) in the channel ( 110 ) and molecules ( 140 ) in the channel ( 110 ) by an interaction with the evanescent field ( 132 ) are detectable, wherein the optical waveguide ( 120 ) by means of an irradiation or a doping which determines the refractive index of the substrate ( 160 ) is generated. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Ausbilden des Kanals (110) durch eine Ablation mittels einer weiteren Bestrahlung durchgeführt wird, wobei die weitere Bestrahlung sich von der Bestrahlung hinsichtlich der Intensität, Wellenlänge, Pulsfrequenz oder Pulslänge unterscheidet.Method according to claim 11, wherein the forming of the channel ( 110 ) is performed by ablation by means of a further irradiation, wherein the further irradiation differs from the irradiation in terms of intensity, wavelength, pulse rate or pulse length. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, bei dem die Schritte des Ausbildens des Kanals (110) oder der Schritt des Erzeugens des Lichtwellenleiters (120) eine Verwendung einer Maske, die die Form des Kanals (110) definiert, umfasst.Method according to one of claims 11 to 12, wherein the steps of forming the channel ( 110 ) or the step of generating the optical waveguide ( 120 ) a use of a mask that matches the shape of the channel ( 110 ). Verfahren zur Herstellung einer optischen Sensorstruktur, mit folgenden Schritten: Herstellen eines ersten optischen Sensors nach einem der Ansprüche 11 bis 13 mit einem ersten Lichtwellenleiter (120a), der einen erste Kanalteil (110a) begrenzt; Herstellen eines zweiten optischen Sensors nach einem der Ansprüche 11 bis 13 mit einem zweiten Lichtwellenleiter (120b), der einen zweiten Kanalteil (110b) begrenzt; und Anordnen des ersten und zweiten optischen Sensors derart übereinander, dass der erste und zweite Kanalteil (110a, 110b) zu einem Kanal (110) kombiniert werden und der erste und zweite Lichtwellenleiter (120a, 120b) einander gegenüberliegen.Method for producing an optical sensor structure, comprising the following steps: producing a first optical sensor according to one of Claims 11 to 13 with a first optical waveguide ( 120a ), which has a first channel part ( 110a ) limited; Producing a second optical sensor according to one of Claims 11 to 13 with a second optical waveguide ( 120b ), which has a second channel part ( 110b ) limited; and arranging the first and second optical sensors one above the other such that the first and second channel parts ( 110a . 110b ) to a channel ( 110 ) and the first and second optical fibers ( 120a . 120b ) face each other.
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