Jahresbericht 2012 - Forschungszentrum caesar

ForschungsberichteDas Vorgehen kann man mit dem Farbenmischen vergleichen:Aus zwei gleich hoch gefüllten Eimern mit den Farben rot und gelbkann man drei gleich hoch gefüllte Eimer mit den Farben rot, gelbund der Mischfarbe orange erzeugen, indem man jeweils ein Drittelder roten und gelben Farbe in einen dritten Eimer füllt. Man mussden Eimer mit der Rot-Gelb-Mischung aber lange Zeit umrühren,bevor man einen gleichmäßigen Orangeton erhält. FeinereFarbnuancen erhält man dann durch Vermischen von Orange mitRot oder Gelb – und erneutes Umrühren. Wir vermischen in denMäandern die „Farben“ zu feineren Nuancen. Dann werden sie insogenannten Ausgleichskanälen zusammengeführt. Hier werdendie „Farben“ wiederum auf mehrere Mäander gleichmäßig verteilt.Die Funktion des Ausgleichskanals ist vergleichbar mit einem„Druckausgleichspanel“ in der Lüftungstechnik. Zu einer völligenVermischung aller Konzentrationen kommt es in den Ausgleichskanälennicht – dank der Mikrofluidik! Durch das Zusammenführenund das gleichmäßige Verteilen wird die Anzahl der Konzentrationsstufenerhöht.Das Ganze lässt sich so weiterführen und man erhält immer mehrVerzweigungen, also auch mehr Konzentrationsstufen. Die Flussgeschwindigkeitnimmt mit wachsender Anzahl an Verzweigungenab. Somit kann die Länge der Mäander reduziert werden, ohnedie Kontaktzeit zu verkleinern. Das spart viel Platz! Der dritteAbschnitt umfasst die Analysekammer. In die Analysekammermünden die Auslässe der Mäanderstrukturen. Es bildet sich dort einKonzentrationsgradient, in den die Spermien über einen weiterenKanal injiziert werden.Technologische UmsetzungDer Mikromischer wird mit Hilfe mikrotechnologischer Methodenhergestellt; Fotolithographie-, Oxidations-, Bond- und Ätzprozessewechseln sich ab. Die Herstellung lässt sich in vier grundlegendeSchritte einteilen (Abbildung 2).Während der Herstellung wird der Gradientenmischer auf Defekteund Fehlstellen kontrolliert. Abbildung 3 zeigt eine solche Kontrollaufnahme.Deutlich sind die geätzten Kanäle, Mäanderstrukturenund Ausgleichskanäle sowie die Auslässe zu sehen.34Jahresbericht 2012