Mikrofluidik und spektroskopische Analyse

Kapillare mikrofluidische Chips mit integrierten Pumpen- und Ventilaktoren

Schema des Funktionsprinzips: (a) kapillares Befüllen, (b) quellen des Hydrogels, (c) Bildung des Rückschlagventils, (d) pumpen.

Am Beispiel eines Technologiedemonstrators für die Detektion von glykiertem Hämoglobin wurde eine mikrofluidische Lösung entwickelt, welche neben einer kapillaren Befüllung von Kanälen auch aktive Ventile sowie einen aktiven, zeitgesteuerten Probentransport erlaubt. Dabei wird zunächst ein Messkanal bis zu einem Kapillarstopp mit Probe gefüllt. Die flüssige Probe dient gleichzeitig dazu, einen Superabsorber anschwellen zu lassen. Das entstandene Gel dient nun als Rückschlagventil, so dass der kapillar-befüllte Kanal eingangsseitig verschlossen wird. In der Folge kann die Probe nun zeitgesteuert weiter transportiert werden, indem mittels Elektrolyse in der Probenflüssigkeit ein Gasdruck erzeugt wird. Um die Probe nicht zu verfälschen, geschieht dieser Vorgang in einem Kanalabschnitt, dessen Inhalt später nicht den Messbereich erreicht.

 

Das Fraunhofer ENAS forscht bereits seit etwa zehn Jahren an integrierbaren Aktoren, wie sie z.B. für Systeme in der vor Ort-Diagnostik zum Einsatz kommen. Ein wesentlicher Schwerpunkt der Aktivitäten liegt dabei auf Einwegsystemen.

CAD-Modell des Chips.
Die Chips wurden durch Laserablation, Laserschweißen, Dosierung und Heißprägung hergestellt.