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DE102016226194A1 - Microfluidic device, process for its production and injection-compression molding device - Google Patents

Microfluidic device, process for its production and injection-compression molding device Download PDF

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DE102016226194A1
DE102016226194A1 DE102016226194.0A DE102016226194A DE102016226194A1 DE 102016226194 A1 DE102016226194 A1 DE 102016226194A1 DE 102016226194 A DE102016226194 A DE 102016226194A DE 102016226194 A1 DE102016226194 A1 DE 102016226194A1
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DE
Germany
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intermediate layer
injection
cover plate
elastic intermediate
microfluidic device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102016226194.0A
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German (de)
Inventor
Stephan Geise
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Publication of DE102016226194A1 publication Critical patent/DE102016226194A1/en
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Abstract

Eine mikrofluidische Vorrichtung (400) umfasst wenigstens eine strukturierte Trägerplatte (100) und wenigstens eine Abdeckplatte (300), wobei zwischen der wenigstens einen Trägerplatte (100) und der wenigstens einen Abdeckplatte (300) eine funktionale elastische Zwischenschicht (200) angeordnet ist. Die Zwischenschicht (200) ist auf der Basis von Liquid Silikon Rubber (LSR) hergestellt.A microfluidic device (400) comprises at least one structured carrier plate (100) and at least one cover plate (300), wherein a functional elastic intermediate layer (200) is arranged between the at least one carrier plate (100) and the at least one cover plate (300). The intermediate layer (200) is made on the basis of liquid silicone rubber (LSR).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mikrofluidische Vorrichtung, beispielsweise einen Mikrofluidikchip, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie eine Spritzprägevorrichtung, die zur Herstellung der mikrofluidischen Vorrichtung eingerichtet ist.The present invention relates to a microfluidic device, for example a microfluidic chip, to a method for the production thereof, and to an injection-compression-molding device which is set up to produce the microfluidic device.

Stand der TechnikState of the art

Für verschiedene Anwendungsbereiche kommen mikrofluidische Vorrichtungen, wie beispielsweise Mikrofluidikchips, zum Einsatz. Derartige, in der Regel aus Kunststoff ausgebildete, fluidische Vorrichtungen können beispielsweise für analytische, präparative oder diagnostische Anwendungen in der Medizin eingesetzt werden. Die mikrofluidischen Vorrichtungen können beispielsweise in Form einen sogenannten Lab-on-Chip-Systems verwendet werden, wobei die Funktionalitäten eines Labors gewissermaßen im Scheckkartenformat zusammengefasst werden. In der Regel bestehen derartige mikrofluidische Vorrichtungen aus einer strukturierten Kunststoffträgerplatte, die die verschiedenen erforderlichen Reaktionskammern, Kanäle und andere funktionale Elemente integriert. Weiterhin kann eine Zwischenplatte oder gegebenenfalls mehrere Zwischenplatten vorgesehen sein. In der Regel ist weiterhin eine Abdeckplatte vorgesehen, um die mikrofluidische Vorrichtung abzudichten. Auf diese Weise können verschiedene Analysebauteile, Pumpen, Wärmequellen, Sensoren und anderes integriert werden, um komplexe biochemische Vorgänge oder Ähnliches in der fluidischen Vorrichtung ablaufen zu lassen. Derartige Systeme eignen sich in besonderer Weise für automatisierte Anwendungen, sodass sie beispielsweise für eine zeitnahe Diagnostik in Arztpraxen oder Krankenhäusern eingesetzt werden können.For various applications, microfluidic devices, such as microfluidic chips, are used. Such, typically made of plastic, fluidic devices can be used for example for analytical, preparative or diagnostic applications in medicine. The microfluidic devices can be used for example in the form of a so-called lab-on-chip system, wherein the functionalities of a laboratory are effectively combined in credit card format. In general, such microfluidic devices consist of a structured plastic carrier plate, which integrates the various required reaction chambers, channels and other functional elements. Furthermore, an intermediate plate or optionally a plurality of intermediate plates may be provided. In general, a cover plate is further provided to seal the microfluidic device. In this way, various analysis components, pumps, heat sources, sensors and others can be integrated to run complex biochemical processes or the like in the fluidic device. Such systems are particularly suitable for automated applications, so that they can be used, for example, for a timely diagnosis in medical practices or hospitals.

Die Herstellung erfolgt in der Regel durch eine separate Herstellung der einzelnen Kunststoffplatten in speziellen Spritzgieß- oder Prägewerkzeugen oder auf Heißprägeanlagen. Nach der Fertigung der einzelnen Elemente wird die mikrofluidische Vorrichtung mit Hilfe von aufwendigen Klebe- oder Schweißprozessen zusammengefügt und abgedichtet. Vor allem für medizinische Produkte ist die Keimfreiheit der Vorrichtung sehr wichtig. Weiterhin dürfen keine Verunreinigungen in die Vorrichtung gelangen, um beispielsweise spätere Analyseergebnisse nicht zu verfälschen. In der Regel werden daher alle Bauteile eines solchen Systems unter Reinraumbedingungen hergestellt, montiert und verpackt.The production is usually carried out by a separate production of the individual plastic plates in special injection molding or embossing tools or hot stamping systems. After the manufacture of the individual elements, the microfluidic device is assembled and sealed by means of complicated bonding or welding processes. Especially for medical products, the sterility of the device is very important. Furthermore, no impurities may enter the device in order not to falsify, for example, later analysis results. In general, therefore, all components of such a system are manufactured under clean room conditions, assembled and packaged.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 041 287 A1 beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung, bei dem eine strukturierte Trägerplatte und eine Abdeckplatte separat ausgeformt werden. Zwischen diesen Platten wird ein Funktionselement, beispielsweise eine Zwischenplatte, angeordnet. Anschließend wird die Anordnung mit einer Abdeckplatte abgedeckt und luftdicht verschlossen. Bei dem Funktionselement kann es sich um eine Pumpenmembran handeln, die aus Thermoplastischem Elastomer (TPE) oder Ähnlichem ausgebildet ist. Durch externe Luftventile kann diese Membran eine Pumpenfunktion übernehmen.The German patent application DE 10 2010 041 287 A1 describes, for example, a method for producing a microfluidic device in which a structured carrier plate and a cover plate are formed separately. Between these plates, a functional element, for example an intermediate plate, is arranged. Subsequently, the arrangement is covered with a cover plate and sealed airtight. The functional element may be a pumping membrane formed of thermoplastic elastomer (TPE) or the like. External air valves allow this membrane to perform a pump function.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung stellt eine mikrofluidische Vorrichtung bereit, die wenigstens eine strukturierte Trägerplatte und wenigstens eine Abdeckplatte umfasst. Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung eine funktionale elastische Zwischenschicht vorgesehen, die zwischen der wenigstens einen Trägerplatte und der wenigstens einen Abdeckplatte angeordnet ist. Die funktionale elastische Zwischenschicht ist erfindungsgemäß auf der Basis von Liquid Silikon Rubber (LSR) hergestellt. Im Unterschied zu elastischen Zwischenschichten oder Membranen, die bei derartigen Vorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt sind, handelt es sich bei der elastischen Zwischenschicht der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung um eine Elastomerschicht, die vernetzt ist. Dadurch ist diese Zwischenschicht wesentlich unempfindlicher gegenüber verschiedenen Bedingungen, beispielsweise gegenüber erhöhten Temperaturen. Die Zwischenschicht ist auch deutlich medienbeständiger im Vergleich mit herkömmlichen Zwischenschichten. Die Erfindung stellt damit eine mikrofluidische Vorrichtung mit integrierten Reaktionskammern, Kanälen und funktionalen Elementen (z. B. Pumpenfunktionen etc.) bereit, die sehr medienbeständig und robust ist und daher für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet ist. Beispielsweise kann die Vorrichtung als vielseitig anpassbarer Mikrofluidik-Analysechip eingesetzt werden. Darüber hinaus werden durch die erfindungsgemäße elastische Zwischenschicht auf der Basis von LSR die Fluidkanäle beispielsweise auch bei erhöhten Temperaturen und bei einer Vielzahl unterschiedlicher Medien dauerhaft abgedichtet. Damit wird auch bei Bedingungen, bei denen herkömmliche mikrofluidische Vorrichtungen nicht mehr einsetzbar sind, durch die mikrofluidische Vorrichtung ein System bereitgestellt, das beispielsweise auch bei erhöhten Reaktionstemperaturen und ganz unterschiedlichen Medien die Pump- und/oder Abdichtfunktion zwischen einzelnen Fluidkanälen durch die elastische Zwischenschicht gewährleistet.The invention provides a microfluidic device comprising at least one structured support plate and at least one cover plate. Furthermore, a functional elastic intermediate layer is provided in the microfluidic device according to the invention, which is arranged between the at least one support plate and the at least one cover plate. The functional elastic intermediate layer is produced according to the invention on the basis of liquid silicone rubber (LSR). In contrast to elastic intermediate layers or membranes, which are known in such devices from the prior art, the elastic intermediate layer of the microfluidic device according to the invention is an elastomer layer which is crosslinked. As a result, this intermediate layer is much less sensitive to various conditions, for example to elevated temperatures. The intermediate layer is also much more resistant to media compared to conventional intermediate layers. The invention thus provides a microfluidic device with integrated reaction chambers, channels, and functional elements (eg, pump functions, etc.) that is highly media-resistant, robust, and therefore suitable for a variety of applications. For example, the device can be used as a versatile adaptive microfluidic analysis chip. In addition, the fluid channels are permanently sealed by the inventive elastic intermediate layer based on LSR, for example, even at elevated temperatures and in a variety of different media. Thus, even under conditions in which conventional microfluidic devices can no longer be used, a system is provided by the microfluidic device which ensures the pumping and / or sealing function between individual fluid channels through the elastic intermediate layer, for example, even at elevated reaction temperatures and completely different media.

Herkömmlicherweise verwendetes Thermoplastisches Elastomer ist beispielsweise sehr empfindlich gegenüber erhöhten Temperaturen. So ist beispielsweise der Einsatz einer Wärmequelle in dem System unter Umständen kritisch, da dabei eine kritische Grenze für die Stabilität und Festigkeit der Elastomermembran schnell überschritten werden kann. Weiterhin ist bei der Verwendung von thermoplastischen Elastomermembranen eine Sterilisation, die üblicherweise bei hohen Temperaturen durchgeführt wird, nicht möglich. Alle diese Nachteile treten bei der erfindungsgemäßen Zwischenschicht aus LSR nicht auf.For example, conventionally used thermoplastic elastomer is very sensitive to elevated temperatures. For example, the use of a heat source in the System may be critical, as it can quickly exceed a critical limit for the stability and strength of the elastomeric membrane. Furthermore, with the use of thermoplastic elastomer membranes sterilization, which is usually carried out at high temperatures, not possible. All these disadvantages do not occur in the LSR intermediate layer according to the invention.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung ist die elastische Zwischenschicht optisch transparent. Die optische Transparenz von LSR ist in diesem Zusammenhang eine besonders vorteilhafte Eigenschaft. Eine optisch transparente elastische Zwischenschicht hat den besonderen Vorteil, dass direkt in die Zwischenschicht optische Elemente integriert werden können, beispielsweise Vergrößerungsoptiken und/oder Überwachungsfenster. In diesem Zusammenhang kann es bevorzugt sein, wenn auch die übrigen Bauteile der mikrofluidischen Vorrichtung, also insbesondere die Trägerplatte und/oder die Abdeckplatte, zumindest teilweise transparent sind. Vorzugsweise ist die gesamte Vorrichtung komplett transparent. In dieser Ausgestaltung kann zum einen eine Auswertung der ablaufenden Prozesse durch optische Methoden erfolgen, ohne dass Proben aus der Vorrichtung entnommen werden müssten. Zum anderen können die laufenden Vorgänge in den Fluidkanälen besonders gut überwacht werden.In a particularly preferred embodiment of the microfluidic device according to the invention, the elastic intermediate layer is optically transparent. The optical transparency of LSR is a particularly advantageous property in this context. An optically transparent elastic intermediate layer has the particular advantage that optical elements can be integrated directly into the intermediate layer, for example magnifying optics and / or monitoring windows. In this context, it may be preferred if the other components of the microfluidic device, ie in particular the carrier plate and / or the cover plate, are at least partially transparent. Preferably, the entire device is completely transparent. In this embodiment, on the one hand, an evaluation of the processes running can be carried out by optical methods, without having to remove samples from the device. On the other hand, the current processes in the fluid channels can be monitored very well.

Mit besonderem Vorteil sind die wenigstens eine Trägerplatte und die wenigstens eine Abdeckplatte der mikrofluidischen Vorrichtung formschlüssig und insbesondere auch mediendicht miteinander verbunden. Durch eine formschlüssige Verbindung, die insbesondere im Zuge des nachfolgend noch näher erläuterten Montagespritzgießverfahrens realisiert werden kann, können die einzelnen Bauteile unmittelbar bei der Ausformung der einzelnen Elemente miteinander verbunden und gewissermaßen verkapselt werden. Dadurch entfallen nachfolgende aufwändige Schweiß- oder Klebeprozesse. Durch die formschlüssige Verbindung können die verschiedenen Platten in einem Fertigungsschritt mediendicht verbunden und verkapselt werden, wodurch die Herstellung erheblich vereinfacht und vor allem auch verkürzt wird. Bei der mikrofluidischen Vorrichtung kann es weiterhin vorgesehen sein, dass direkt in die Abdeckplatte Zu- und Abführöffnungen für Medien oder allgemein für die Fluide, die durch die mikrofluidische Vorrichtung geführt werden, integriert sind.With particular advantage, the at least one support plate and the at least one cover plate of the microfluidic device are positively connected to each other and in particular also media-tight. By a positive connection, which can be realized in particular in the course of the assembly injection molding method to be explained in more detail below, the individual components can be connected to each other directly in the formation of the individual elements and encapsulated as it were. This eliminates subsequent elaborate welding or adhesive processes. Due to the positive connection, the various plates can be connected and encapsulated media-tight in one production step, whereby the production is considerably simplified and, above all, also shortened. In the case of the microfluidic device, it can further be provided that feed and discharge openings for media or, in general, for the fluids which are guided through the microfluidic device are integrated directly into the cover plate.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung, die wenigstens eine strukturierte Trägerplatte und wenigstens eine Abdeckplatte sowie eine funktionale elastische Zwischenschicht zwischen der Trägerplatte und der Abdeckplatte umfasst. Bei der Herstellung wird die funktionale elastische Zwischenschicht erfindungsgemäß unter Verwendung von LSR gefertigt, dessen Vorteile bereits oben erläutert wurden. Die erfindungsgemäße Herstellung der mikrofluidischen Vorrichtung erfolgt vorzugsweise in einem Montagespritzgießverfahren, bei dem die Trägerplatte und die Abdeckplatte sowie die elastische Zwischenschicht hergestellt und während des Fertigungsprozesses mediendicht miteinander verbunden werden. Es werden hierbei keine zusätzlichen Prozessschritte, wie z. B. Laserschweißen oder Kleben oder eine andere Verbindung der Einzelbauteile während der Montage benötigt. Die für eine Medien- bzw. Fluidführung erforderlichen Öffnungen nach außen können während des Fertigungsprozesses direkt in die Vorrichtung integriert werden. Mit diesem Verfahren können Fertigungszeiten verkürzt werden, da beispielsweise Transporte der einzelnen Bauteile zwischen verschiedenen Fertigungsorten entfallen und die Vorrichtung in einem einzigen Fertigungsprozess hergestellt werden kann. Weiterhin werden zusätzliche Werkzeuge, Maschinen und damit verschiedene Fehlerquellen eingespart bzw. vermieden. Wenn das Herstellungsverfahren in einem speziellen Reinraum durchgeführt wird und die eingesetzten Bauteile sauber und steril gehandhabt werden, gelangen keine Keime oder Verunreinigungen in das System, sodass derart hergestellte mikrofluidische Vorrichtungen in besonderer Weise für beispielsweise medizinische Anwendungen geeignet sind. Durch eine Reduzierung der Prozessschritte kann die mikrofluidische Vorrichtung in kurzer Zykluszeit und dabei sehr kostengünstig mit wenig Ausschuss hergestellt werden, da Fehlerquellen bei dem Herstellungsprozess vermieden werden.The invention further comprises a method for producing a microfluidic device which comprises at least one structured carrier plate and at least one cover plate as well as a functional elastic intermediate layer between the carrier plate and the cover plate. In the production, the functional elastic intermediate layer is manufactured according to the invention using LSR, the advantages of which have already been explained above. The inventive production of the microfluidic device is preferably carried out in a mounting injection molding, in which the carrier plate and the cover plate and the elastic intermediate layer are produced and connected to each other media-tight during the manufacturing process. There are no additional process steps, such. As laser welding or gluing or another connection of the individual components required during assembly. The openings required for media or fluid guidance to the outside can be integrated directly into the device during the manufacturing process. With this method, manufacturing times can be shortened, since, for example, transports of the individual components between different production locations are eliminated and the device can be manufactured in a single manufacturing process. Furthermore, additional tools, machines and thus various sources of error can be saved or avoided. If the manufacturing process is carried out in a special clean room and the components used are handled cleanly and sterile, no germs or impurities enter the system, so that microfluidic devices produced in this way are particularly suitable for, for example, medical applications. By reducing the process steps, the microfluidic device can be produced in a short cycle time and very cost-effectively with little waste, since sources of error in the production process are avoided.

Bei der Herstellung wird vorzugsweise zunächst die strukturierte Trägerplatte aus einem thermoplastischen Kunststoff mit entsprechenden Kanälen, Reaktionskammern etc. ausgeformt. Bei der Ausformung der Trägerplatte können weiterhin Elemente vorgesehen sein, die einen Fixierungsrahmen für die spätere Ausrichtung und Zusammenführung der verschiedenen Kunststoffschichten realisieren. Die elastische Zwischenschicht wird separat auf der Basis von LSR hergestellt. Das Material hierfür wird insbesondere in Form von zwei Komponenten bereitgestellt, die zusammengeführt werden und dann miteinander reagieren bzw. vernetzen. Die Vernetzung erfolgt vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur. Um eine vorzeitige Vernetzung zu vermeiden, ist es dabei vorteilhaft, wenn das entsprechende Werkzeug zunächst auf eine niedrigere Temperatur temperiert wird. Anschließend kann das Werkzeug beheizt werden, sodass die Vernetzung des LSR bei der erhöhten Temperatur sehr schnell erfolgen kann. Für die Vernetzung kann beispielsweise eine Temperatur zwischen 140 °C und 180 °C vorgesehen sein, abhängig von der konkreten Mischung des LSR. Besonders geeignet für die elastische Zwischenschicht ist ein LSR mit einer Shore A-Härte zwischen 40 und 80. Beispielsweise eignet sich hierfür das Produkt Silopren® des Unternehmens Momentive mit den Produktbezeichnungen 740 bis 780.In the production of the structured carrier plate is preferably first formed from a thermoplastic material with corresponding channels, reaction chambers, etc. In the formation of the support plate elements may further be provided, which realize a fixing frame for the subsequent alignment and merging of the different plastic layers. The elastic intermediate layer is produced separately on the basis of LSR. The material for this is provided in particular in the form of two components which are brought together and then react or crosslink with one another. The crosslinking is preferably carried out at an elevated temperature. In order to avoid premature crosslinking, it is advantageous if the corresponding tool is first tempered to a lower temperature. Subsequently, the tool can be heated, so that the crosslinking of the LSR can be done very quickly at the elevated temperature. For example, a temperature between 140 ° C and 180 ° C may be provided for the crosslinking, depending on the specific mixture of the LSR. Especially suitable for the elastic intermediate layer is an LSR with a Shore A hardness between 40 and 80. For example, the product Silopren ® from Momentive with the product designations 740 to 780 is suitable for this purpose.

Vorzugsweise werden bei der Fertigung der elastischen Zwischenschicht funktionale Elemente integriert, beispielsweise funktionale Pumpenmembranen und/oder optische Elemente. Beispielsweise kann ein Bereich der elastischen Zwischenschicht in Form einer Linse ausgebildet werden, sodass dieser Bereich entsprechende optische Eigenschaften hat. Weiterhin können bei der Fertigung der elastischen Zwischenschicht elastische Verbindungsstutzen ausgeformt werden, die später direkt mit den Schläuchen des fluidischen Systems, beispielsweise für eine Probenzuführung, verbunden werden können.Preferably, functional elements are integrated in the production of the elastic intermediate layer, for example functional pump membranes and / or optical elements. For example, a region of the elastic intermediate layer may be formed in the form of a lens, so that this region has corresponding optical properties. Furthermore, in the manufacture of the elastic intermediate layer, elastic connecting stubs can be formed, which can later be connected directly to the hoses of the fluidic system, for example for a sample feed.

Nach der Fertigung der elastischen Zwischenschicht wird die Zwischenschicht mit der ausgeformten strukturierten Trägerplatte zusammengesetzt. In einem entsprechenden Spritzprägewerkzeug wird die Abdeckplatte aus thermoplastischem Kunststoff ausgeformt. Bei der Fertigung der Trägerplatte und/oder der Abdeckplatte werden vorzugsweise formschlüssige Elemente für eine Verbindung der Abdeckplatte mit der Trägerplatte ausgeformt. Beispielsweise können bei der Trägerplatte Nuten vorgesehen sein, also Aussparungen in der Trägerplatte, die bei der späteren Herstellung der Abdeckplatte mit der Kunststoffschmelze für die Abdeckplatte ausgegossen werden, sodass eine formschlüssige Verbindung der einzelnen Platten der Vorrichtung und gleichzeitig eine mediendichte Verkapselung der mikrofluidischen Vorrichtung erreicht wird. Zu diesem Zweck befinden sich die formschlüssigen Elemente bei der Vorrichtung zweckmäßigerweise im äußeren Randbereich der Vorrichtung.After the production of the elastic intermediate layer, the intermediate layer is assembled with the shaped structured support plate. In a corresponding injection compression tool, the cover plate is formed from thermoplastic material. In the production of the carrier plate and / or the cover plate preferably positive-locking elements for a connection of the cover plate are formed with the carrier plate. For example, grooves may be provided in the support plate, ie recesses in the support plate, which are poured in the later production of the cover plate with the plastic melt for the cover, so that a positive connection of the individual plates of the device and simultaneously a media-tight encapsulation of the microfluidic device is achieved , For this purpose, the positive elements in the device are expediently in the outer edge region of the device.

Je nach der vorgesehenen Anwendung der mikrofluidischen Vorrichtung kann eine Biokompatibilität der einzelnen Elemente der Vorrichtung erforderlich sein. Daher werden vorzugsweise biokompatible Kunststoffkomponenten für die Trägerplatte und die Abdeckplatte verwendet, beispielsweise Cyclo-Olefin-Polymer (COP), Cyclo-Olefin-Copolymer (COC), Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA).Depending on the intended use of the microfluidic device, biocompatibility of the individual elements of the device may be required. Therefore, biocompatible plastic components are preferably used for the backing plate and the cover plate, for example cyclo-olefin polymer (COP), cyclo-olefin copolymer (COC), polycarbonate (PC) or polymethyl methacrylate (PMMA).

Die Erfindung umfasst schließlich eine Spritzprägevorrichtung zur Herstellung der beschriebenen mikrofluidischen Vorrichtung. Die Spritzprägevorrichtung umfasst dabei ein Zweikavitäten-Spritzprägewerkzeug mit entsprechenden Prägestempeln zur Ausformung der Trägerplatte und zur Ausformung der Abdeckplatte sowie ein Spritzgießwerkzeug zur Fertigung der elastischen Zwischenschicht. Für die Ausformung der strukturierten Trägerplatte ist vorzugsweise eine erste Spritzgießeinheit für einen thermoplastischen Kunststoff vorgesehen, mit dem die Trägerplatte ausgeformt wird. Weiterhin ist vorzugsweise eine zweite Spritzgießeinheit vorgesehen, mit der der LSR für die elastische Zwischenschicht in das entsprechende Spritzgießwerkzeug eingebracht wird. Da es sich bei dem LSR-Material vorzugsweise um eine Zweikomponenten-Mischung handelt, ist hierfür eine Misch- und Dosieranlage erforderlich, mit der das als getrennte Mischungen bereitgestellte Material getrennt gefördert und in einem geeigneten Verhältnis gemischt werden kann. Für diese Dosiereinrichtung kann eine Temperierung vorgesehen sein, um eine vorzeitige Vernetzung zu verhindern. Das Spritzgießwerkzeug zur Fertigung der elastischen Zwischenschicht ist dabei vorzugsweise auf eine erhöhte Temperatur erhitzbar, um eine schnelle und gezielte Vernetzung des Kunststoffes zu erleichtern. Weiterhin ist eine dritte Spritzgießeinheit für den thermoplastischen Kunststoff, aus dem die Abdeckplatte ausgeformt wird, vorgesehen. Diese dritte Spritzgießeinheit ist mit der ersten Spritzgießeinheit vergleichbar.Finally, the invention comprises an injection-compression molding device for producing the described microfluidic device. The injection-compression molding device comprises a two-cavity injection-compression molding tool with corresponding stamping dies for shaping the support plate and for forming the cover plate, as well as an injection mold for producing the elastic intermediate layer. For the formation of the structured carrier plate, a first injection molding unit for a thermoplastic material is preferably provided, with which the carrier plate is formed. Furthermore, a second injection molding unit is preferably provided, with which the LSR for the elastic intermediate layer is introduced into the corresponding injection molding tool. Since the LSR material is preferably a two-component mixture, this requires a mixing and metering system with which the material provided as separate mixtures can be conveyed separately and mixed in a suitable ratio. For this metering device, a temperature control can be provided to prevent premature crosslinking. The injection mold for producing the elastic intermediate layer is preferably heated to an elevated temperature in order to facilitate rapid and targeted crosslinking of the plastic. Furthermore, a third injection molding unit for the thermoplastic material, from which the cover plate is formed, is provided. This third injection molding unit is comparable to the first injection molding unit.

Das Zweikavitäten-Spritzprägewerkzeug ist mit geeigneten Prägestempeln zur Ausformung der Trägerplatte und zur Ausformung der Abdeckplatte ausgestattet. Hierbei werden durch den ersten Prägestempel die Strukturierungen der Trägerplatte vorgegeben. Neben verschiedenen Kanälen, die hierbei ausgeformt werden können, sind in der Regel verschiedene Vertiefungen hierbei vorgesehen, die beispielsweise als Reaktionsräume oder Reagenz- oder Pufferkammern (Reagenzriegel) vorgesehen sind. In dem ersten Prägestempel können darüber hinaus auch weitere Einsätze vorgesehen sein, mit denen weitere funktionale Strukturen auf der Trägerplatte realisiert werden. Beispielsweise kann der Prägestempel einen Tefloneinsatz aufweisen, mit dessen Hilfe beispielsweise eine Verbundfolie als Reagenzkammerfolie in eine Vertiefung der Trägerplatte eingebracht werden kann. Mit Hilfe dieser Verbundfolie kann nach der Entformung der abgekühlten Trägerplatte beispielsweise eine Reagenzkammer mediendicht verschweißt werden, nachdem diese Reagenzkammer mit entsprechenden Medien befüllt wurde.The two-cavity injection-compression molding tool is equipped with suitable stamping dies for shaping the carrier plate and for forming the cover plate. Here, the structuring of the carrier plate are predetermined by the first die. In addition to various channels that can be formed in this case, various depressions are generally provided here, which are provided for example as reaction chambers or reagent or buffer chambers (reagent bar). In addition, further inserts may be provided in the first die, with which further functional structures are realized on the carrier plate. For example, the embossing stamp may have a Teflon insert, with the aid of which, for example, a composite foil can be introduced as a reagent chamber foil into a depression of the carrier plate. With the aid of this composite foil, for example, a reagent chamber can be welded media-tight after demoulding the cooled carrier plate, after this reagent chamber has been filled with appropriate media.

Die Spritzprägevorrichtung ist vorzugsweise für die Durchführung des beschriebenen Herstellungsverfahrens eingerichtet. Bezüglich weiterer Elemente der Spritzprägevorrichtung wird daher auf die obige Beschreibung verwiesen. Allgemein kann die erfindungsgemäße Spritzprägevorrichtung und deren einzelne Elemente, beispielsweise die Ausgestaltung der Kavitäten und der Prägestempel, an das vorgesehene Design der mikrofluidischen Vorrichtung angepasst werden. Durch eine entsprechende Auslegung der Spritzprägevorrichtung können die optischen Elemente, beispielsweise die Linsen der elastischen Zwischenschicht und die verschiedenen Kammern der Trägerplatte so ausgelegt werden, dass beispielsweise ein externes Auswertegerät immer einen optimalen Fokus hat.The injection-compression molding device is preferably set up to carry out the described production process. With regard to further elements of the injection-compression molding device, reference is therefore made to the above description. In general, the injection-compression molding device according to the invention and its individual elements, for example the configuration of the cavities and the stamping die, can be adapted to the intended design of the microfluidic device. By an appropriate design of the injection-compression molding device, the optical elements, for example, the lenses of the elastic intermediate layer and the various chambers of the support plate can be designed so that For example, an external evaluation device always has an optimal focus.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Spritzprägevorrichtung sind für den Ausformungsschritt der Abdeckplatte bei dem Spritzprägewerkzeug Elemente vorgesehen, die eine Abgrenzung von funktionalen Elementen der elastischen Zwischenschicht während des Schrittes des Fertigung der Trägerplatte ermöglichen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um hohle Auswerferelemente (z. B. hohle Stifte), die auf die entsprechenden Bereiche der funktionalen Elemente der Zwischenschicht aufgesetzt werden, sodass während des Einspritzens der Kunststoffschmelze für die Abdeckplatte diese Bereiche ausgespart und nicht von der Kunststoffschmelze bedeckt werden. In diesen Bereichen bildet die Abdeckplatte gewissermaßen Aussparungen, sodass die funktionalen Elemente der elastischen Zwischenschicht, beispielsweise Pumpenmembranen oder optische Elemente, von außen zugänglich bleiben. Mit den Auswerferelementen kann nach dem Schließen des Spritzprägewerkzeugs zusätzlich ein leichter Anpressdruck ausgeübt werden, sodass das Schichtpaket, das von der strukturierten Trägerplatte und der darauf angeordneten elastischen Zwischenschicht gebildet wird, während des Spritzprägens der Abdeckplatte zusätzlich fixiert wird.In a preferred embodiment of the injection-compression molding device, elements are provided for the molding step of the cover plate in the injection-compression molding tool, which allow delimitation of functional elements of the elastic intermediate layer during the step of manufacturing the support plate. Preferably, these are hollow ejector elements (eg hollow pins) that are placed on the corresponding areas of the functional elements of the intermediate layer, so that during the injection of the plastic melt for the cover plate these areas are recessed and not covered by the plastic melt. In these areas, the cover plate so to speak recesses, so that the functional elements of the elastic intermediate layer, such as pump diaphragms or optical elements, remain accessible from the outside. With the ejector elements, a slight contact pressure can additionally be exerted after the injection-compression tool is closed, so that the layer package formed by the structured carrier plate and the elastic intermediate layer arranged thereon is additionally fixed during injection-compression of the cover plate.

Durch die konkrete Ausgestaltung der Spritzprägevorrichtung können die verschiedenen funktionalen Elemente der herzustellenden mikrofluidischen Vorrichtung genau eingestellt und an die vorgesehenen Anwendungen angepasst werden. Beispielsweise kann mit den Dimensionen der Pumpenmembranen und mit einem integrierten Folienstempel genau die Luft- und Reagenzmenge eingestellt werden, die für die Auswertung von definierten Probenmengen erforderlich ist. Bei der Verwendung der mikrofluidischen Vorrichtung, also bei der Durchführung von Analysen oder ähnlichem, bleibt das System auch nach dem Öffnen der verschweißten Reagenzkammern, das mittels der integrierten Folienstempel erfolgt, nach außen (mit Ausnahme der Verbindungsstutzen) komplett verschlossen.Due to the specific design of the injection-compression molding device, the various functional elements of the microfluidic device to be produced can be precisely adjusted and adapted to the intended applications. For example, with the dimensions of the pump diaphragms and with an integrated film stamp, it is possible to set exactly the quantity of air and reagent required for the evaluation of defined sample quantities. When using the microfluidic device, so when performing analyzes or the like, the system remains completely closed to the outside (with the exception of the connecting piece) after opening the welded reagent chambers, which takes place by means of the integrated film stamp.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings. In this case, the individual features can be implemented individually or in combination with each other.

Figurenlistelist of figures

  • 1 Prinzipskizze eines Spritzprägewerkzeugs der erfindungsgemäßen Spritzprägevorrichtung im Schnitt zur Fertigung einer strukturierten Trägerplatte; 1 Schematic diagram of an injection-compression tool of the injection-compression molding device according to the invention in section for producing a structured support plate;
  • 2 Prinzipskizze eines Spritzgießwerkzeugs der erfindungsgemäßen Spritzprägevorrichtung im Schnitt zur Fertigung der elastischen Zwischenschicht; 2 Schematic diagram of an injection mold of the injection-compression molding device according to the invention in section for the production of the elastic intermediate layer;
  • 3 Prinzipskizze eines Spritzprägewerkzeugs der Spritzprägevorrichtung im Schnitt zur Herstellung der Abdeckplatte und zur Verkapselung der mikrofluidischen Vorrichtung; 3 Schematic diagram of an injection-compression tool of the injection-compression molding device in section for producing the cover plate and for encapsulating the microfluidic device;
  • 4 schematische Aufsicht auf eine mikrofluidische Vorrichtung gemäß der Erfindung und 4 schematic plan view of a microfluidic device according to the invention and
  • 5 schematische Schnittansicht einer mikrofluidischen Vorrichtung gemäß der Erfindung. 5 schematic sectional view of a microfluidic device according to the invention.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

Die 1 bis 3 illustrieren die Werkzeuge, die für die Herstellung einer erfindungsgemäßen mikrofluidischen Vorrichtung in dem Montagespritzgießverfahren eingesetzt werden können. Die erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung umfasst dabei ein Zwei-Kavitäten-Spritzwerkzeug 10 (1 und 3) sowie ein Spritzgießwerkzeug 20 (2). In einer ersten Kavität des Zwei-Kavitäten-Spritzprägewerkzeugs 10 wird zunächst die strukturierte Trägerplatte 100 ausgeformt, wie es in 1 illustriert ist. Das Spritzprägewerkzeug 10 umfasst ein Bodenelement 11 und ein Deckelelement 12, die durch eine Trennebene 13 voneinander getrennt sind. Das Bodenelement 11 und das Deckelelement 12 bilden eine Kavität aus, in der die Trägerplatte 100 ausgeformt wird. Zur Strukturierung der Oberfläche der Trägerplatte 100 ist ein entsprechend strukturierter Prägestempel 14 mit Hydraulikzylindern 19 vorgesehen. Mit dem Prägestempel 14 werden Vertiefungen 101, 102 und hier nicht näher bezeichnete Kanalstrukturen in der Trägerplatte 100 ausgebildet. Für die Herstellung der Trägerplatte 100 wird eine Kunststoffschmelze über eine hier nicht näher dargestellte erste Spritzgießeinheit 30 in das Werkzeug 10 eingebracht. In dem auf 80 °C bis 140 °C temperierten Spritzwerkzeug 10 wird die Trägerplatte 100 abgeformt. Bei dem Prägestempel 16 kann ein Tefloneinsatz 17 vorgesehen sein, um eine vorgeformte Verbundfolie 103 in den Prägestempel 16 einzulegen. Diese Verbundfolie 103 bildet eine Reagenzkammerfolie für eine Auslegung der Vertiefung 101. Die Verbundfolie 103 wird durch die Ausdehnung des Tefloneinsatzes 17 bei der entsprechenden Werkzeugtemperatur fixiert und im Zuge des Spritzprägevorgangs von der Kunststoffschmelze, also dem vorzugsweise optischen thermoplastischen Kunststoff, hinterspritzt. Nachdem über die Spritzeinheit 30 die Kunststoffkomponente (z. B. COP, COC, PC, PMMA) in die Kavität des Spritzwerkzeugs 10 eingespritzt wurde, wird mit dem strukturierten Prägestempel 16 die Trägerplatte 100 verzugsarm in ihre Form geprägt. Das Bodenelement 11 und das Deckelelement 12 sind so ausgestaltet, dass bei der Spritzprägung der Trägerplatte 100 außerhalb der eigentlichen Strukturen (Kanäle und Vertiefungen bzw. Kammern 101, 102) Nuten 104 und ein Fixierungsrahmen 105 ausgeformt werden, die für eine spätere Ausrichtung und Zusammenführung der verschiedenen Bauteile der mikrofluidischen Vorrichtung genutzt werden.The 1 to 3 illustrate the tools that can be used to fabricate a microfluidic device according to the invention in the assembly injection molding process. The injection molding apparatus according to the invention comprises a two-cavity injection molding tool 10 ( 1 and 3 ) and an injection mold 20 ( 2 ). In a first cavity of the two-cavity injection-compression mold 10 First, the structured carrier plate 100 shaped as it is in 1 is illustrated. The injection compression tool 10 includes a floor element 11 and a lid member 12 passing through a parting plane 13 are separated from each other. The bottom element 11 and the cover element 12 form a cavity in which the carrier plate 100 is formed. For structuring the surface of the carrier plate 100 is a correspondingly structured die 14 with hydraulic cylinders 19 intended. With the stamp 14 become depressions 101 . 102 and here unspecified channel structures in the carrier plate 100 educated. For the production of the carrier plate 100 is a plastic melt via a first injection molding unit, not shown here 30 in the tool 10 brought in. In the heated to 80 ° C to 140 ° C injection mold 10 becomes the carrier plate 100 shaped. In the stamp 16 can be a teflon insert 17 be provided to a preformed composite film 103 in the die 16 appeal. This composite foil 103 forms a Reagenzkammerfolie for a design of the recess 101 , The composite foil 103 is formed by the expansion of the Teflon insert 17 fixed at the appropriate mold temperature and in the course of the injection-compression process of the plastic melt, so the preferably optical thermoplastic material, back-injected. After over the injection unit 30 the plastic component (eg COP, COC, PC, PMMA) into the cavity of the injection mold 10 was injected, is the carrier plate with the structured die 16 100 low-distortion shaped in their shape. The floor element 11 and the lid member 12 are designed so that during injection molding of the carrier plate 100 outside the actual structures (channels and Depressions or chambers 101 . 102 ) Grooves 104 and a fixation frame 105 be formed, which are used for later alignment and merging of the various components of the microfluidic device.

Nach der Entformung der abgekühlten Trägerplatte 100 kann die Vertiefung 101 als Reagenzkammern mit entsprechenden Lösungen oder Medien befüllt werden und die Verbundfolie 103 kann als Deckelschicht der Reagenzkammer 101 mediendicht verschweißt werden.After demolding the cooled support plate 100 can the depression 101 be filled as reagent chambers with appropriate solutions or media and the composite film 103 can be used as cover layer of the reagent chamber 101 sealed media-tight.

Die Herstellung der elastischen Zwischenschicht, die in einem separaten Fertigungsschritt erfolgt, wird anhand der 2 illustriert. Hierfür wird das Spritzgießwerkzeug 20 verwendet, das ein Bodenelement 21 und ein Deckelelement 22, die von einer Trennebene 23 getrennt werden, umfasst. Zur Ausformung von funktionalen Elementen in der Zwischenschicht weist das Deckelelement 22 einen Linsen-Formeinsatz 24 und einen Formeinsatz 25 für eine Pumpenmembran auf. Diese Einsätze 24, 25 können auch in Mehrzahl vorhanden sein. Das Bodenelement 21 weist einen entsprechenden Formeinsatz 26 zur Ausformung der Pumpenmembran 204 auf, wobei die Pumpenmembran 204 eine Aufwölbung der elastischen Zwischenschicht darstellt. Mit Hilfe des Formeinsatzes 26 kann weiterhin ein Folienstempel 201 in die elastische Zwischenschicht 200 im Bereich der Pumpenmembran 204 integriert werden. Zur Herstellung der elastischen Zwischenschicht wird LSR als Zweikomponentenmischung über die nicht näher dargestellte zweite Spritzgießeinheit 40 in die Kavität des Spritzgießwerkzeugs 20 eingespritzt. Vorzugsweise wird optisches LSR verwendet (z. B. Silopren® LSR 7060), mit dem auch optische Funktionalitäten der elastischen Zwischenschicht realisiert werden können. Mit Hilfe des Linsen-Formeinsatzes 24 kann eine linsenförmige Aufweitung 202 als optisches Element in der elastischen Zwischenschicht 200 realisiert werden. Vor dem Schießen des Spritzgießwerkzeugs 20 werden die stabilen Folienstempel 201 aus Thermoplast in das Werkzeug eingesetzt. Mit Hilfe dieser Folienstempel 201 können später die Reagenzkammerfolien 103 aufgerissen werden. Beim Einspritzen des sich bei entsprechender Temperatur vernetzenden Kunststoffs (LSR) in die Kavität des Spritzgießwerkzeugs 20 wird dann die elastische Zwischenschicht mit den funktionalen Elementen 201, 202 und den Pumpenmembranen 204 sowie mit einem Fixierungsrahmen 205 ausgeformt. Durch entsprechende Ausformungen des Spritzgießwerkzeugs 20 können darüber hinaus elastische Verbindungsstutzen 203 für die Schläuche der späteren Proben- und Fluidführung erzeugt werden. Anschließend wird der LSR bei einer Werkzeugtemperatur zwischen 140 °C und 180 °C chemisch vernetzt, sodass die resultierende elastische Zwischenschicht 200 sehr temperatur- und medienbeständig ist.The production of the elastic intermediate layer, which takes place in a separate manufacturing step, is based on the 2 illustrated. For this purpose, the injection mold 20 used that a floor element 21 and a lid member 22 coming from a dividing plane 23 be separated. For the formation of functional elements in the intermediate layer, the cover element 22 a lens mold insert 24 and a mold insert 25 for a pump diaphragm. These inserts 24 . 25 can also be present in majority. The floor element 21 has a corresponding mold insert 26 for forming the pump diaphragm 204 on, wherein the pump diaphragm 204 represents a bulge of the elastic intermediate layer. With the help of the mold insert 26 can still a foil stamp 201 in the elastic intermediate layer 200 in the area of the pump membrane 204 to get integrated. For the production of the elastic intermediate layer LSR is used as a two-component mixture via the second injection molding unit, not shown 40 into the cavity of the injection mold 20 injected. Preferably, optical LSR used (eg. As Silopren LSR ® 7060 ), with which also optical functionalities of the elastic intermediate layer can be realized. With the help of the lens mold insert 24 can be a lenticular widening 202 as an optical element in the elastic intermediate layer 200 will be realized. Before shooting the injection mold 20 become the stable film stamps 201 made of thermoplastic used in the tool. With the help of these film stamps 201 can later use the reagent chamber slides 103 be torn up. When injecting the crosslinking at appropriate temperature plastic (LSR) in the cavity of the injection mold 20 then becomes the elastic intermediate layer with the functional elements 201 . 202 and the pump diaphragms 204 as well as with a fixation frame 205 formed. By appropriate molding of the injection mold 20 In addition, elastic connecting pieces 203 be generated for the tubes of the later sample and fluid guide. Subsequently, the LSR is chemically crosslinked at a mold temperature between 140 ° C and 180 ° C, so that the resulting elastic intermediate layer 200 is very temperature and media resistant.

Im dritten Schritt wird die Trägerplatte 100 mit der/n verschlossenen bzw. verschweißten Reaktionskammer(n) 101 zusammen mit der elastischen Zwischenschicht 200 direkt über der strukturierten Oberfläche der Trägerplatte 100 in den vorgesehenen Fixierungsrahmen 105, 205 in eine zweite Kavität des Spritzwerkzeugs 10 eingelegt. Das Werkzeug wird mit einem zweiten Prägestempel 18 mit Hydraulikzylinder 19 geschlossen. Anschließend fahren hohle Auswerferelemente (Stifte) 31, 32, 33 mit leichtem Anpressdruck auf die Ränder der in der elastischen Zwischenschicht 200 ausgebildeten funktionalen Elemente, also über den Bereich der Pumpenmembran 204 mit dem Folienstempel 201, den Bereich des elastischen Verbindungsstutzens 203 und den Bereich des optischen Elements 202. Hierdurch wird das Schichtpaket zusätzlich fixiert. Als nächstes wird mit der Spritzgießeinheit 50 eine Schmelze eines vorzugsweise optischen thermoplastischen Kunststoffs in die leicht geöffnete Kavität eingespritzt. Mit dem Prägestempel 18 wird die Schmelze gegen die eingelegten Kunststoffschichten (Trägerplatte 100 und elastische Zwischenschicht 200) gepresst und auf diese Weise die Abdeckplatte 300 mit einem Fixierungsrahmen 305 und dem Anschnitt 306 ausgeformt. Dabei werden auch die Verbindungsnuten der Trägerplatte 100 mit Kunststoffschmelze befüllt, sodass ein Formschluss 304 zur Verbindung und zur Verkapselung der auf diese Weise hergestellten mikrofluidischen Vorrichtung realisiert wird. Durch die eingestellte Prägekraft wird die elastische Zwischenschicht 200 leicht zusammengedrückt und dichtet dabei die Fluidkanäle der strukturierten Trägerplatte 100 gegeneinander ab. Nach der Aushärtung des Kunststoffes kann die vorzugsweise komplett transparente und verkapselte mikrofluidische Vorrichtung entnommen und steril verpackt werden.In the third step, the carrier plate 100 with the sealed reaction chamber (s) 101 together with the elastic intermediate layer 200 directly over the structured surface of the carrier plate 100 in the intended fixing frame 105 . 205 in a second cavity of the injection mold 10 inserted. The tool comes with a second stamp 18 with hydraulic cylinder 19 closed. Then drive hollow ejector elements (pins) 31 . 32 . 33 with slight pressure on the edges of the in the elastic intermediate layer 200 trained functional elements, so over the area of the pump diaphragm 204 with the film temple 201 , the area of the elastic connecting piece 203 and the area of the optical element 202 , As a result, the layer package is additionally fixed. Next, with the injection molding unit 50 injected a melt of a preferably optical thermoplastic material in the slightly open cavity. With the stamp 18 the melt is pressed against the inserted plastic layers (carrier plate 100 and elastic intermediate layer 200 ) pressed and in this way the cover plate 300 with a fixation frame 305 and the bleed 306 formed. In this case, the connecting grooves of the support plate 100 filled with plastic melt, so that a positive connection 304 for the connection and encapsulation of the microfluidic device produced in this way. The set embossing force becomes the elastic intermediate layer 200 slightly compressed and thereby seals the fluid channels of the structured carrier plate 100 against each other. After curing of the plastic, the preferably completely transparent and encapsulated microfluidic device can be removed and packaged in sterile condition.

4 illustriert eine mikrofluidische Vorrichtung 400 in Aufsicht. 5 zeigt die mikrofluidische Vorrichtung 400 im Schnitt. Erkennbar ist die Trägerplatte 200 und die Abdeckplatte 300. Durch die Strukturierung der Trägerplatte 200 werden verschiedene Fluidkanäle 106 ausgebildet. Die Fluidkanäle 106 sind über die Verbindungsstutzen 203 von außen zugänglich. Die flexiblen Verbindungsstutzen 203 können dabei mit Schläuchen 501 für die Fluidführung verbunden werden. 4 illustrates a microfluidic device 400 in supervision. 5 shows the microfluidic device 400 on average. Visible is the support plate 200 and the cover plate 300 , By structuring the carrier plate 200 become different fluid channels 106 educated. The fluid channels 106 are over the connecting pieces 203 accessible from outside. The flexible connection piece 203 can be used with hoses 501 be connected for the fluid guide.

Die Fluidführung erfolgt über die Pumpenmembranen 204, die in die elastische Zwischenschicht 200 integriert sind. Die Pumpenmembranen 204 mit den Folienstempeln 201 befinden sich dabei oberhalb der Reaktions- oder Reagenz- oder Pufferkammern 101. Für eine Beobachtung und Auswertung der in der mikrofluidischen Vorrichtung ablaufenden Prozesse sind die optischen Elemente 202 der elastischen Zwischenschicht 200 von außen bzw. von oben zugänglich.The fluid is routed via the pump diaphragms 204 which are in the elastic intermediate layer 200 are integrated. The pump diaphragms 204 with the foil stamps 201 are located above the reaction or reagent or buffer chambers 101 , For observation and evaluation of the processes taking place in the microfluidic device, the optical elements 202 of the elastic intermediate layer are 200 accessible from outside or from above.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010041287 A1 [0004]DE 102010041287 A1 [0004]

Claims (12)

Mikrofluidische Vorrichtung (400) mit wenigstens einer strukturierten Trägerplatte (100) und wenigstens einer Abdeckplatte (300), wobei eine funktionale elastische Zwischenschicht (200) zwischen der wenigstens einen Trägerplatte (100) und der wenigstens einen Abdeckplatte (300) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale elastische Zwischenschicht (200) auf der Basis von Liquid Silikon Rubber (LSR) hergestellt ist.The microfluidic device (400) having at least one structured support plate (100) and at least one cover plate (300), wherein a functional elastic intermediate layer (200) between the at least one carrier plate (100) and the at least one cover plate (300) is arranged, characterized in that the functional elastic intermediate layer (200) is manufactured on the basis of liquid silicone rubber (LSR). Mikrofluidische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenschicht (200) optisch transparent ist.Microfluidic device according to Claim 1 , characterized in that the elastic intermediate layer (200) is optically transparent. Mikrofluidische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Trägerplatte (100) und die wenigstens eine Abdeckplatte (300) formschlüssig miteinander verbunden sind.Microfluidic device according to Claim 1 or Claim 2 , characterized in that the at least one support plate (100) and the at least one cover plate (300) are positively connected with each other. Verfahren zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung (400) mit wenigstens einer strukturierten Trägerplatte (100) und wenigstens einer Abdeckplatte (300) und einer funktionalen elastischen Zwischenschicht (200), dadurch gekennzeichnet, dass die funktionale elastische Zwischenschicht (200) unter Verwendung von Liquid Silikon Rubber (LSR) gefertigt wird.A method of manufacturing a microfluidic device (400) comprising at least one structured support plate (100) and at least one cover plate (300) and a functional elastic intermediate layer (200), characterized in that the functional elastic intermediate layer (200) is made using Liquid Silicone Rubber (LSR) is manufactured. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (100) und die Abdeckplatte (300) mit der funktionalen elastischen Zwischenschicht (200) in einem Montagespritzgießverfahren hergestellt und mediendicht verbunden werden.Method according to Claim 4 , characterized in that the carrier plate (100) and the cover plate (300) are produced with the functional elastic intermediate layer (200) in a mounting injection molding and media-tight. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzung des Liquid Silikon Rubber (LSR) bei einer erhöhten Temperatur erfolgt.Method according to Claim 4 or Claim 5 , characterized in that the crosslinking of the liquid silicone rubber (LSR) takes place at an elevated temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Fertigung der elastischen Zwischenschicht (200) funktionale Pumpmembranen (204) und/oder optische Elemente (202) integriert und/oder ausgeformt werden.Method according to one of Claims 4 to 6 , characterized in that in the production of the elastic intermediate layer (200) functional pumping membranes (204) and / or optical elements (202) are integrated and / or formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Fertigung der elastischen Zwischenschicht (200) elastische Verbindungsstutzen (203) ausgeformt werden.Method according to one of Claims 4 to 7 , characterized in that in the production of the elastic intermediate layer (200) elastic connecting piece (203) are formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Fertigung der Trägerplatte und/oder der Abdeckplatte formschlüssige Elemente (104, 304) für eine mediendichte Verbindung der Abdeckplatte (300) mit der Trägerplatte (100) ausgeformt werden.Method according to one of Claims 4 to 8th , characterized in that in the manufacture of the carrier plate and / or the cover plate form-fitting elements (104, 304) for a media-tight connection of the cover plate (300) with the carrier plate (100) are formed. Spritzprägevorrichtung zur Herstellung einer mikrofluidischen Vorrichtung (400) mit wenigstens einer strukturierten Trägerplatte (100) und wenigstens einer Abdeckplatte (300) und einer funktionalen elastischen Zwischenschicht (200), dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzprägevorrichtung ein Zweikavitäten-Spritzprägewerkzeug (10) mit Prägestempeln (16, 18) zur Ausformung der Trägerplatte (100) und zur Ausformung der Abdeckplatte (300) sowie ein Spritzgießwerkzeug (20) zur Fertigung der elastischen Zwischenschicht (200) auf der Basis von Liquid Silikon Rubber (LSR) umfasst.Injection-stamping device for producing a microfluidic device (400) with at least one structured carrier plate (100) and at least one cover plate (300) and a functional elastic intermediate layer (200), characterized in that the injection-compression device has a two-cavity injection-compression molding tool (10) with embossing dies (16 , 18) for forming the carrier plate (100) and for forming the cover plate (300) and an injection mold (20) for producing the elastic intermediate layer (200) on the basis of liquid silicone rubber (LSR). Spritzprägevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzprägevorrichtung für die Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 4 bis 9 eingerichtet ist.After injection molding device Claim 10 , characterized in that the injection-compression molding device for carrying out a method according to one of Claims 4 to 9 is set up. Spritzprägevorrichtung nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweikavitäten-Spritzprägewerkzeug (10) hohle Auswerferelemente (31, 32, 33) zur Abgrenzung von funktionalen Elementen (202, 203, 204) der elastischen Zwischenschicht (200) während des Schrittes der Ausformung der Abdeckplatte (300) aufweist.After injection molding device Claim 10 or Claim 11 characterized in that the dual cavity injection die (10) comprises hollow ejector elements (31, 32, 33) for defining functional elements (202, 203, 204) of the resilient intermediate layer (200) during the step of forming the cover plate (300) ,
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