Lab-on-a-Chip-Devices prüfen anhand von Formparametern
Mikrofluidische Lab-on-a-Chip-Systeme, kurz LOC genannt, realisieren Prozessanalytik auf engem Raum. Lab-on-a-Chip ermöglichen es, Flüssigkeiten auf einem kompakten Chip zu analysieren, also zur Prozessanalytik und Online-Diagnostik biologischer, chemischer oder physikalischer Vorgänge. Dabei nutzen Lab-on-a-Chip-Geräte die Kapillarwirkung oder Kapillarkraft zum Fluidtransport kleinster Mengen im Bereich weniger Pikoliter (pL) oder Mikroliter (mL) eines Fluids. Mit berührungsfreier Messtechnik wie den 3D-Oberflächenmessinstrumenten der TopMap Reihe überprüfen Sie beispielsweise die Maßhaltigkeit des Mikrofluidkanals eines Lab-on-Chip, werten hochgenau die Kanaltiefe oder Kanalbreite aus, bestimmen das Volumen oder messen die Ebenheit flächenhaft auf dem gesamten Chip. Sind Parallelität, Stufenhöhe oder Ebenheit des Lab-on-Chip außerhalb der engen Toleranzen, hat dies Auswirkungen auf die Performance und Zuverlässigkeit der Lab-on-Chip-Analytik.
Prozesskontrolle in der Lab-on-Chip-Fertigung
Der Forschungs- und Entwicklungsdienstleister Hahn-Schickard entwickelt intelligente Produkte mit Mikrosystemtechnik, von der Idee bis zur Fertigung. Zusammen mit Industriepartnern realisiert Hahn-Schickard innovative Produkte und Technologien in den Bereichen Sensorik, intelligente eingebettete Systeme für das Internet der Dinge, künstliche Intelligenz, Lab-on-a-Chip und Analytik sowie Aufbau- und Verbindungstechnik und elektrochemische Energiesysteme. Bei deren Lab-on-Chip-Design für Turberkulose-Tests bestehen die Herausforderungen im Fertigungsprozess unter anderem darin, die Siegelwerkzeuge in ihren Höhenabstufungen ganz genau auf die Kartusche abzustimmen. Bei zu geringer Höhe ist die Siegelkraft zu gering, die Kartuschen sind dann nicht dicht. Ist die Höhe zu groß, gibt es Druckspritzen und Schmelze kann die feinen Kanäle verstopfen.
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Raimund Rother, Prozessingenieur bei Hahn-Schickard:
Das Aufbringen der Siegelfolie auf den Kartuschen ist anspruchsvoll. Es gibt beim Siegeln gleich zwei Herausforderungen: zum einen eine hohe Siegelfestigkeit, ohne die feinen Kanäle der Kartusche beim Bonden zu verschließen. Zum anderen lassen sich bei den Spritzgussstärken fertigungstechnische Toleranzen nie ganz vermeiden, was wir beim Siegeln ausgleichen müssen. Damit wir das Siegelwerkzeug genau anpassen können, vermessen wir die Höhenstufen der Kartusche mit einem Weißlichtinterferometer. Diese Daten bilden dann die Basis für die Auslegung des Siegelwerkzeugs.
Welche Formparameter sind bei Ihren Chiplabors kritisch?
Stufenhöhe, Kanaltiefe und Ebenheit am Chiplabor messen
Mit großem Sichtfeld (field of view, FoV) und dank hoher Auflösung entlang der z-Achse erfassen 3D-Profilometer der TopMap Serie die Kanaltiefen eines gesamten Chiplabors (engl.: lab on a chip, LOC) flächenhaft und direkt mit nur einer Messung. Der telezentrische optische Aufbau des Weißlichtinterferometers weist einen parallelen Strahlengang auf, weshalb der Kanalboden ohne Abschattungen und Messlücken erfassbar wird. Die Messmikroskopserie innerhalb der TopMap Reihe fokussieren auf Mikrosysteme, Strukturdetails und erlauben es, die laterale Auflösung bei gleichbleibender z-Auflösung schnell und einfach durch Objektivwechsel anzupassen, wenn die Messaufgaben dies erfordern.
Zugehörige Produkte
TopMap Micro.View+
Micro.View®+ ist die neue Generation optischer 3D-Profilometer. Die modulare Messstation bietet Konfigurationsmöglichkeiten für die verlässliche, hochgenaue Prüfung feinster Oberflächendetails wie Rauheit, Textur und Mikrostrukturen. Focus Finder und Focus Tracker halten den optimalen Fokuspunkt, während es die vollmotorisierte Positioniereinheit ermöglicht auch automatisch und in-line Bauteile zu prüfen.
TopMap Micro.View
Micro.View® ist das Kompaktsystem der TopMap-Profilometer Serie als Einstieg in die optische Messung von Rauheit und Mikrostrukturen - für die kosteneffiziente Qualitätskontrolle von Toleranzen und Oberflächendetails an Präzisionsbauteilen.
TopMap Pro.Surf
Die schnelle und professionelle 3D-Charakterisierung Ihrer Oberflächen. Flächenhaft 2Mio Messpunkte binnen Sekunden erfassen, um kein Detail zu übersehen. Pro.Surf meistert anspruchsvolle Taktungen in der Produktion danke sehr kurzen Messzeiten. Es besticht durch sein großes Einzelbildfeld bis 33x44 mm, kann gleich mehrere Prüflinge auf einal aufnehmen, mit Stitching sogar bis 230x220 mm und 70 mm Z Achse.
Weitere Anwendungen in Biologie und Medizin
- Implantate
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