Das Ziel der Mikrofluidik besteht darin, alle Komponenten der mikrofluidischen Plattform so weit wie möglich zu miniaturisieren, was die Verwendung und Handhabung sehr geringer Volumen (als internes Volumen bezeichnet) im Bereich von zehn Nanolitern bis zu hundert Mikrolitern voraussetzt.
Es versteht sich von selbst, dass der Flüssigkeitstransport durch verschiedene Komponenten nicht gänzlich ohne einen geringen Volumenverlust (das sogenannte Totvolumen) erfolgen kann. Die Herausforderung heutzutage besteht darin, Chips und Elemente mit einem möglichst geringen Totvolumen zu entwerfen.
In diesem Übersichtsartikel definieren wir die verschiedenen in der Mikrofluidik auftretenden Volumen und zeigen, wie diese reduziert werden können.
Volumen in der Mikrofluidik
Internes Volumen
Im Allgemeinen ist das interne Volumen als die Summe aus Totvolumen und dem vom Fluss durchströmten Volumen innerhalb einer Komponente oder eines Systems definiert.
Totvolumen
Das Totvolumen ist der Teil des internen Volumens, der nicht zum Strömungspfad gehört. Das bedeutet, dass dieser Teil der Flüssigkeit nach der Diffusion des Flusses nicht mehr oder erst später wiederhergestellt werden kann. Wie in der Einleitung erwähnt, besteht die Herausforderung für Hersteller mikrofluidischer Komponenten darin, Totvolumina in ihren Produkten zu minimieren. Tatsächlich kann dies problematisch sein, wenn mehrere Proben durch denselben Pfad geleitet werden müssen, sich dabei jedoch nicht gegenseitig kontaminieren dürfen.
Durchströmtes Volumen
Das durchströmte Volumen ist der Teil des internen Volumens, der sich direkt im Strömungspfad befindet: Flüssigkeiten müssen dieses Volumen passieren, wenn sie durch das Fitting fließen. Wie bei den zuvor genannten Volumentypen ist es vorteilhaft, dieses durchströmte Volumen so gering wie möglich zu halten.
Wie lassen sich Volumina in der Mikrofluidik reduzieren?
Jede Komponente eines mikrofluidischen Systems (tube, Connector, Kanal, Ventile) weist ein internes Volumen auf. Grundsätzlich besteht das Bestreben, das Totvolumen sowie das benetzte Volumen so gering wie möglich zu halten. Dies ist insbesondere dann von entscheidender Bedeutung, wenn mit Proben gearbeitet wird, die nur in sehr begrenzten Mengen verfügbar sind.
Wir empfehlen Ihnen, einige Tipps zu beachten, die dabei helfen können, diese Volumina zu reduzieren.
Um das interne Volumen eines mikrofluidischen Systems zu minimieren, liegt es nahe – ganz ohne mühsame mathematische Gleichungen –, an das Volumen der Kanäle des mikrofluidischen Chips zu denken. Man neigt daher schnell zu einem neuen, recht effizienten Chip-Design, das diese Volumina verringern soll. Häufig stellen Sie jedoch fest, dass der Großteil der internen Volumina gar nicht auf die mikrofluidischen Kanäle entfällt, sondern vielmehr auf andere Elemente wie Connector, tube, Ventile oder Pumpen.
Wie kann Darwin Microfluidics Ihnen helfen?
Der Schlüssel liegt darin, auf Elemente zurückzugreifen (die über das Design des Chips hinausgehen), die speziell für die Mikrofluidik entwickelt wurden und vor allem das interne Volumen deutlich reduzieren. Darwin Microfluidics bietet einen umfassenden Katalog an Fittings & Connectors sowie an tube für anspruchsvollste Anwendungen.
Setzen Sie sich mit unserem Team in Verbindung, wir helfen Ihnen gerne weiter!
