Forschung

Low-Cost-Herstellung mikro-elastofluidischer Systeme mit dreidimensional geformten Elektroden

Im Rahmen des renommierten MikroSystemTechnik-Kongresses 2021 konnten die Ergebnisse aktueller Forschungstätigkeiten auf dem Gebiet der Mikro- und Nanotechnologie vorgestellt sowie die nachstehende Publikation veröffentlicht werden:

Philippin, N.,  Frey, A. & Kuehne, I.: Low-Cost Fabrication of Micro Elastofluidic Systems with Integrated 3D-Shaped Electrodes for Particle-Based Separation Processes, MikroSystemTechnik-Kongress, Ludwigsburg, S. 582-585, November 2021.

Mikro-elastofluidische Systeme stellen eine neuartige Kategorie mikrofluidischer Systeme dar, die perspektivisch gesehen insbesondere für biomedizinische Applikationen von Interesse sind. Aufgrund der Loslösung von konventionellen, starren LOC-Plattformen und der Verwendung biokompatibler, flexibler Materialien wie bspw. TPU, sind sie besonders für körpernahe Anwendungen prädestiniert. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die kosteneffiziente Fertigung derartiger Systeme abseits von Reinraumumgebungen auf Basis dehnbarer Leiterplatten sowie einer thermoplastischen Verformung der biokompatiblen Polymere mittels Thermoforming. Dies ermöglicht die simultane Integration dreidimensional geformter Elektroden und eröffnet gänzlich neue Möglichkeiten bei der Realisierung elektrokinetischer Effekte für Mikrofluidik-Systeme, die einer etwaigen Dehnung oder Torsionsbeanspruchung unterliegen.

Ein großer Dank gebührt  in diesem Zusammenhang im Speziellen der Stiftung zur Förderung der Reinhold-Würth-Hochschule der Hochschule Heilbronn sowie der Würth Elektronik GmbH & Co. KG Circuit Board Technology, Research & Innovation Center, für die freundliche Unterstützung.

Poster MikroSystemTechnik-Kongress 2021 in Ludwigsburg.

Entwicklung eines mikrofluidischen Chipsystems zur dielektrophoretischen Separation von Kolloiden

FEM-Simulation eines dielektrophoretischen Separationsprozesses.

Im Rahmen der Bachelorarbeit im D2P-Labor der Reinhold-Würth-Hochschule Künzelsau wurde ein additiv gefertigtes, mikrofluidisches Chipsystem entwickelt.

Mikrofluidische Analysesysteme, auch unter der Bezeichnung Lab-on-Chip-Systeme (LOC) oder Micro-Total-Analysis-Systems (µTAS) bekannt, revolutionieren seit geraumer Zeit den Sektor der Medizintechnik und werden zum Zwecke dezentraler Diagnostik eingesetzt. Dabei dienen filigrane Kanalsysteme, welche in einen winzigen Chip eingebettet werden, zur Katalyse, Synthese und Analyse geringster Probenvolumina. Diesbezüglich ist die Realisierung gewisser mikrofluidischer Basisoperationen notwendig, um derartige Prozesse gezielt steuern und reproduzierbare Ergebnisse gewährleisten zu können. Mikroskalierte Anwendungen unterliegen dabei jedoch gänzlich anderen physikalischen Phänomenen und Gesetzmäßigkeiten als auf makroskopischer Ebene, was bei der Auslegung neuer Komponenten eine große Herausforderung darstellt.

Poster COMSOL-Conference 2018 in Lausanne, Schweiz.

In diesem Kontext wurden dielektrophoretische Prozesse mittels der Finiten-Elemente-Methode (FEM) numerisch untersucht und deren physikalische Umsetzbarkeit in einem additiv gefertigten Chipsystem nachgewiesen.

Die erzielten Forschungsergebnisse wurden auf der COMSOL-Conference 2018 in Lausanne (Schweiz) vorgestellt. Das korrespondierende Poster und Paper können bei Interesse hier eingesehen werden.

Betreuer der Bachelorarbeit:

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