WO2010034584A1 - Flow sensor and uses thereof - Google Patents

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WO2010034584A1
WO2010034584A1 PCT/EP2009/061031 EP2009061031W WO2010034584A1 WO 2010034584 A1 WO2010034584 A1 WO 2010034584A1 EP 2009061031 W EP2009061031 W EP 2009061031W WO 2010034584 A1 WO2010034584 A1 WO 2010034584A1
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organic
photodiode
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Inventor
Oliver Hayden
Jiaye Huang
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Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708—Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/7086—Measuring the time taken to traverse a fixed distance using optical detecting arrangements

Definitions

  • the invention relates to a flow sensor for monitoring flow-carrying systems, in particular of capillaries and / or microfluidic channels.
  • ⁇ TAS Micrototal Analysis Systems
  • ⁇ -HPLC Micro-High-Performance Liquid Chromatography
  • organic synthesis on the smallest scale (eg preparation of contrast media) or exact metering in mixers or in flow injection analysis.
  • the simplest flow sensors work on the basis of optical determination methods. Usually it is measured there by the determination of the refractive indices or the change of the absorption. Critical is always the arrangement of the photodiodes, to measure the radiation, because the different layers between the interior of the capillary and the photodiode or the photodetector (capillary wall, air, etc ..) affect the measurement. Therefore, there remains a need to provide a flow sensor for a capillary that measures with high resolution and overcomes the disadvantages of the prior art.
  • the object and object of the present invention is therefore a flow sensor based on an organic photodetector comprising at least one organic photodiode with a substrate, a lower and an upper electrode layer and at least one photoactive layer therebetween, wherein the at least one photodiode in a flow-leading system is integrated so that any change in the current-carrying system causes a change in radiation incident on the photodiode radiation.
  • the capillary or the microfluidic channel As “integrated” the arrangement of the flow sensor in the wall of the flow-carrying system, so for example the capillary or the microfluidic channel is called, the capillary wall, the wall of the microfluidic channel and / or a coating of these surfaces serves as a substrate for the organic see photodiode such that the photodetector is part of the microfluidic channel or the capillary.
  • the organically based photodetector comprises at least one organically based photodiode.
  • An array is a series of several photodiodes connected together.
  • FIG. 1 shows an example of a layer structure of a photodiode.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of the structure of the organic photodiodes can be seen from FIG.
  • the structure is shown in the form of a stack consisting of top electrode 5, bottom electrode 3, the carrier substrate 1 and the organic photodiode layer 4.
  • Layer 6 shows a hole transporter, which can be present, but does not necessarily have to be present.
  • the layer 6 may be, for example, PEDOT, PANI, or a polyfluorene derivative.
  • the actual photoconductive or photoactive layer is designated by the reference numeral 4. In addition to the shown
  • the photoconductive organic layer 4 may be a so-called "bulk heterojunction", for example realized as a blend of a hole-transporting polythiophene and an electron-transporting fullerene derivative, for example of a poly-3-hexylthiophene and phenyl-C61-butyric acid methyl ester ,
  • the bottom electrode 3 may be indium tin oxide (ITO), gold, platinum or silver or another metal.
  • the top electrode 5 (cathode) may consist of calcium, aluminum, magnesium, silver, ITO or a combination of the materials mentioned, or for example also of a Ca / Ag layer system or also of LiF / Al.
  • the encapsulation 6 can be made rigid (glass) or flexible with barriers in an organic layer. For short-term (day) applications, barrier-type encapsulation (against oxygen and water) can be eliminated and the capillary wall material used directly as the top layer of the organic light sensor.
  • the support material or the substrate may, as stated, be directly the capillary wall or the wall of a microfluidic channel.
  • Typical materials for microfluidic channels are glass, PMMA, epoxies (SU-8), polyimide or polysiloxanes (PDMS).
  • the photodetector can also be constructed on a glass substrate, a polymer film or a thin metal and integrated as a finished component on or in the flow-guiding system.
  • the dimension (active area) of the OPDs can be determined, for example, by lithography of the contact electrodes. Active surfaces can range from a few square microns to Ratzentimeter be with variable aspect ratio.
  • the integration is very flexible as the process conditions do not require high temperatures Lithography or metal masks can make the arrangement and design of the sensors variable.
  • Figure 2 shows the diagram of an embodiment of a sensor according to the invention.
  • Two encapsulated photodiodes OPD 1 and OPD 2 with a lithographically defined distance lie beneath a PDMS microfluidic channel 3.
  • Ambient light is sufficient to detect the change in the light intensity as a function of the liquid column with OPD 1 and OPD 2.
  • a light source can also be arranged such that any change in the flow-carrying system also has the effect of altering the radiation striking an OPD. From the measured velocity of the liquid column 4, the defined distance between OPD 1 and OPD 2 and the defined cross section 5 of the PDMS channel, the flow rate is determined. Druchhneieriskyen can also be detected with an OPD, if the length of the liquid column is known.
  • Measurement signal “1” stands for liquid and "0” for air or oil, as can be seen from the diagram of measurement 6.
  • the change in refractive index between an aqueous and an oily phase is sufficient to detect changes in light intensity with OPDs 1 and 2 in ambient light.
  • FIG. 2 The structure explained in FIG. 2 enables a cost-effective non-invasive optical sensor solution.
  • the advantage over the prior art lies in the integration of Photodetectors, whereby external disturbing factors are optimally excluded.
  • the advantage lies in the independence from the alignment of two silicon photodiodes.
  • the OPDs can be very easily structured at a small distance ⁇ 100 ⁇ m to each other without complex process conditions. Due to the option to make the OPD setup on flexible substrates, a very simple adaptation to different surfaces and geometries is conceivable.
  • the OPDs can also be made in any size and matched to the spectral properties of the light source.
  • the glass-encapsulated OPDs can also be sterilized / autoclaved for biological or medical applications.
  • the rate of production of oil droplets in a microfluidic channel is evaluated with integrated OPDs as shown in FIG.
  • the signals of the OPD array comprising OPD 1 and OPD 2 are shown in FIG.
  • a low signal is detected in the presence of oil over an OPD.
  • FIGS. 3 and 4 show the signal detection of 4 OPDs, each with two diodes of the same active area as it flows through oil droplets through a microfluidic channel of 100 ⁇ m height.
  • Figure 3 shows the detection of a series of oil droplets.
  • FIG. 4 shows the enlargement of FIG. 3 and the time-shifted signal course of individual detector channels as it flows through a single oil droplet along an OPD array.
  • FIG. 5 shows the calculated-real-flow rates at differently set pump speeds from FIGS. 3 and 4.
  • the present invention introduces for the first time flow sensors of the highest resolution in the n.sub.l range, which are virtually unaffected by external conditions and represent the flow behavior in a flow-guiding system.
  • the integrated organic photodiodes shown here permit non-invasive flow rate measurements in the smallest field and thus the quantitative determination of flow rates.

Abstract

The present invention relates to flow sensors having the highest possible resolution in the nl region, which represent the flow behavior in a flow-conducting system in a manner nearly impossible to be influenced by outside conditions. In particular, the integrated organic photodiodes represented herein allow non-invasive flow speed measurements in the smallest of ranges, and thus the quantitative determination of flow rates.

Description

Beschreibungdescription
Durchflusssensor und Verwendungen dazuFlow sensor and uses for it
Die Erfindung betrifft einen Durchflusssensor zur Beobachtung von strömungsführenden Systemen, insbesondere von Kapillaren und/oder Mikrofluidikkanälen .The invention relates to a flow sensor for monitoring flow-carrying systems, in particular of capillaries and / or microfluidic channels.
Bekannt sind verschiedene Systeme zur Sichtbarmachung der Ab- laufe in einer Kapillare. Die Kontrolle von Durchflussraten kleiner Flüssigkeitsmengen (z.B. Milli- bis Pikoliter/min) , wie in Mikrofluidikchips oder Kapillaren im allgemeinen, ist wichtig für Micrototal Analysis Systems (μTAS) , Micro-High- Performance Liquid Chromatography (μ-HPLC) , organische Syn- these im Kleinstmaßstab (z.B. Kontrastmittelherstellung) oder exakte Dosierung in Mischern bzw. bei der Fließinjektionsanalyse .Various systems are known for visualizing the drains in a capillary. The control of flow rates of small amounts of fluid (eg, milli-liters to picoliters / min), as in microfluidic chips or capillaries in general, is important for Micrototal Analysis Systems (μTAS), Micro-High-Performance Liquid Chromatography (μ-HPLC), organic synthesis. on the smallest scale (eg preparation of contrast media) or exact metering in mixers or in flow injection analysis.
Deshalb wird versucht, Durchflusssensoren zu entwickeln, die eine möglichst hohe Auflösung bei hoher Zuverlässigkeit zeigen. Jedoch stößt man bisher immer auf Hindernisse, wenn elektrisch, mechanisch, magnetisch oder thermisch gemessen wird, weil dort immer die Messwerte von äußeren Einflüssen zu leicht beeinflussbar sind. Zudem gibt es einen Bedarf flexi- bei Arrays von Durchflusssensoren in Mikrofluidikchips zu integrieren .Therefore, an attempt is made to develop flow sensors that show the highest possible resolution with high reliability. However, hitherto obstacles have always been encountered when measuring electrically, mechanically, magnetically or thermally, because there the measured values are always too easily influenced by external influences. In addition, there is a need for flexible integration of arrays of flow sensors into microfluidic chips.
Die einfachsten Durchflusssensoren arbeiten auf der Basis von optischen Bestimmungsmethoden. Meistens wird dort über die Bestimmung der Brechungsindizes oder die Änderung der Absorption gemessen. Kritisch ist dabei immer die Anordnung der Photodioden, zur Messung der Strahlung, weil die verschiedenen Schichten zwischen dem Innenraum der Kapillare und der Photodiode oder dem Photodetektor (Kapillarenwand, Luft, etc..) die Messung beeinflussen. Deshalb besteht weiterhin der Bedarf einen Durchflusssensor für eine Kapillare zu schaffen, der mit hoher Auflösung misst und die Nachteile des Standes der Technik überwindet.The simplest flow sensors work on the basis of optical determination methods. Mostly it is measured there by the determination of the refractive indices or the change of the absorption. Critical is always the arrangement of the photodiodes, to measure the radiation, because the different layers between the interior of the capillary and the photodiode or the photodetector (capillary wall, air, etc ..) affect the measurement. Therefore, there remains a need to provide a flow sensor for a capillary that measures with high resolution and overcomes the disadvantages of the prior art.
Lösung der Aufgabe und Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Durchflusssensor auf Basis eines organischen Photodetektors, der zumindest eine organische Photodiode mit einem Substrat, einer unteren und einer oberen Elektrodenschicht und dazwischen zumindest einer photoaktiven Schicht umfasst, wobei die zumindest eine Photodiode in ein strömungsführende System so integriert ist, dass jede Änderung im stromführenden System eine Strahlungsänderung der auf die Photodiode auffallenden Strahlung bewirkt.The object and object of the present invention is therefore a flow sensor based on an organic photodetector comprising at least one organic photodiode with a substrate, a lower and an upper electrode layer and at least one photoactive layer therebetween, wherein the at least one photodiode in a flow-leading system is integrated so that any change in the current-carrying system causes a change in radiation incident on the photodiode radiation.
Als „integriert" wird die Anordnung des Durchflusssensors in der Wand des strömungsführenden Systems, also beispielsweise der Kapillare oder dem Mikrofluidikkanal bezeichnet, wobei die Kapillarenwand, die Wand des Mikrofluidikkanals und/oder eine Beschichtung dieser Flächen als Substrat für die organi- sehe Photodiode dient, so dass der Photodetektor ein Teil des Mikrofluidikkanals oder der Kapillare ist.As "integrated" the arrangement of the flow sensor in the wall of the flow-carrying system, so for example the capillary or the microfluidic channel is called, the capillary wall, the wall of the microfluidic channel and / or a coating of these surfaces serves as a substrate for the organic see photodiode such that the photodetector is part of the microfluidic channel or the capillary.
Der organisch basierte Photodetektor umfasst zumindest eine organisch basierte Photodiode. Ein Array ist eine Reihe meh- rerer zusammen geschalteter Photodioden.The organically based photodetector comprises at least one organically based photodiode. An array is a series of several photodiodes connected together.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für einen Schichtaufbau einer Photodiode .FIG. 1 shows an example of a layer structure of a photodiode.
Ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der organischen Photodioden ist aus Figur 1 ersichtlich. Der Aufbau ist in Form eines Stacks dargestellt, bestehend aus Topelektrode 5, Bottomelektrode 3, dem Trägersubstrat 1 sowie der organischen Photodiodenschicht 4.An exemplary embodiment of the structure of the organic photodiodes can be seen from FIG. The structure is shown in the form of a stack consisting of top electrode 5, bottom electrode 3, the carrier substrate 1 and the organic photodiode layer 4.
Es ist ein Beispiel für den Aufbau eines organischen Photodetektors im Schichtaufbau (Stack) mit zwei aktiven organischen Schichten 4 und 6 zu sehen. Die Schicht 6 zeigt einen Loch- transporter, der vorhanden sein kann, aber nicht unbedingt vorhanden sein muss. Die Schicht 6 kann beispielsweise aus PEDOT, PANI, oder einem Polyfluorenderivat sein. Die eigentliche photoleitfähige oder photoaktive Schicht ist mit der Bezugsziffer 4 bezeichnet. Zusätzlich zu den gezeigtenAn example of the construction of an organic photodetector in the stacked structure with two active organic layers 4 and 6 can be seen. Layer 6 shows a hole transporter, which can be present, but does not necessarily have to be present. The layer 6 may be, for example, PEDOT, PANI, or a polyfluorene derivative. The actual photoconductive or photoactive layer is designated by the reference numeral 4. In addition to the shown
Schichten 5, 3, 1, 4 und ggf. 6 ist noch der Schutz des Photodetektors mittels einer Verkapselung zweckmäßig. Die photo- leitfähige organische Schicht 4 kann eine so genannte „Bulk Heterojunction" sein, z. B. realisiert als Blend aus einem lochtransportierenden Polythiophen und einem Elektronen transportierenden Fulleren-Derivat, beispielsweise aus einem Poly-3-hexylthiophen und Phenyl-C61-buttersäuremethylester .Layers 5, 3, 1, 4 and optionally 6, the protection of the photodetector by means of encapsulation is still appropriate. The photoconductive organic layer 4 may be a so-called "bulk heterojunction", for example realized as a blend of a hole-transporting polythiophene and an electron-transporting fullerene derivative, for example of a poly-3-hexylthiophene and phenyl-C61-butyric acid methyl ester ,
Die Bottomelektrode 3 (Anode) kann aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) , Gold, Platin oder Silber oder aus einem anderen Metall bestehen. Die Topelektrode 5 (Kathode) kann aus Calcium, Aluminium, Magnesium, Silber, ITO oder einer Kombination der genannten Materialien, bestehen oder beispielsweise auch aus einem Ca/Ag-Schichtsystem oder auch aus LiF/Al. Die Verkapse- lung 6 kann starr (Glas) oder flexibel mit Barrieren in einer organischen Schicht ausgeführt werden. Für Anwendungen über kurze Zeit (Tage) kann eine Verkapselung mit Barrierewirkung (gegen Sauerstoff und Wasser) entfallen und das Material der Kapillarwand direkt als oberste Schicht des organischen Lichtsensors verwendet werden.The bottom electrode 3 (anode) may be indium tin oxide (ITO), gold, platinum or silver or another metal. The top electrode 5 (cathode) may consist of calcium, aluminum, magnesium, silver, ITO or a combination of the materials mentioned, or for example also of a Ca / Ag layer system or also of LiF / Al. The encapsulation 6 can be made rigid (glass) or flexible with barriers in an organic layer. For short-term (day) applications, barrier-type encapsulation (against oxygen and water) can be eliminated and the capillary wall material used directly as the top layer of the organic light sensor.
Das Trägermaterial oder das Substrat kann wie gesagt direkt die Kapillarenwand oder die Wand eines Mikrofluidikkanals sein. Typische Materialien für Mikrofludikkanälen sind Glas, PMMA, Epoxide (SU-8), Polyimid oder Polysiloxane (PDMS).The support material or the substrate may, as stated, be directly the capillary wall or the wall of a microfluidic channel. Typical materials for microfluidic channels are glass, PMMA, epoxies (SU-8), polyimide or polysiloxanes (PDMS).
Wahlweise kann der Photodetektor aber auch auf einem Glassubstrat, einer Polymerfolie oder einem dünnen Metall aufgebaut sein und als fertiges Bauelement auf oder in das strömungsführende System integriert werden.Optionally, however, the photodetector can also be constructed on a glass substrate, a polymer film or a thin metal and integrated as a finished component on or in the flow-guiding system.
Die Dimension (aktive Fläche) der OPDs kann beispielsweise durch Lithographie der Kontaktelektroden determiniert werden. Aktive Flächen können wenige Quadratmikrometer bis zu Quad- ratzentimeter sein mit variablem Aspektverhältnis. Die Integration ist sehr flexibel, da die Prozessbedingungen keine hohen Temperaturen erfordern Durch Lithographie oder Metallmasken kann die Anordnung und Ausführung der Sensoren variable gestaltet werden.The dimension (active area) of the OPDs can be determined, for example, by lithography of the contact electrodes. Active surfaces can range from a few square microns to Ratzentimeter be with variable aspect ratio. The integration is very flexible as the process conditions do not require high temperatures Lithography or metal masks can make the arrangement and design of the sensors variable.
Figur 2 zeigt das Schema eines Ausführungsbeispiels eines Sensors nach der Erfindung. Zwei verkapselte Photodioden OPD 1 und OPD 2 mit lithographisch definiertem Abstand liegen un- ter einem PDMS Mikrofluidikkanal 3. Umgebungslicht ist ausreichend um die Änderung der Lichtintensität in Abhängigkeit von der Flüssigkeitssäule mit OPD 1 und OPD 2 zu detektieren. Es kann aber auch eine Lichtquelle so angeordnet sein, dass jede Änderung im strömungsführenden System sich auch als Än- derung der auf einen OPD auffallenden Strahlung auswirkt. Aus der gemessenen Geschwindigkeit der Flüssigkeitssäule 4, dem definierten Abstand zwischen OPD 1 und OPD 2 sowie dem definierten Querschnitt 5 des PDMS Kanals wird die Flussrate bestimmt. Druchflussgeschwindigkeiten können auch mit einer OPD detektiert werden, wenn die Länge der Flüssigkeitssäule bekannt ist.Figure 2 shows the diagram of an embodiment of a sensor according to the invention. Two encapsulated photodiodes OPD 1 and OPD 2 with a lithographically defined distance lie beneath a PDMS microfluidic channel 3. Ambient light is sufficient to detect the change in the light intensity as a function of the liquid column with OPD 1 and OPD 2. However, a light source can also be arranged such that any change in the flow-carrying system also has the effect of altering the radiation striking an OPD. From the measured velocity of the liquid column 4, the defined distance between OPD 1 and OPD 2 and the defined cross section 5 of the PDMS channel, the flow rate is determined. Druchflussgeschwindigkeiten can also be detected with an OPD, if the length of the liquid column is known.
Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt des Mikrofluidikkanals 3 mit 2 integrierten OPDs sowie das Schema der Messung 6. Die Bewegung der Flüssigkeitssäule 4 im Kanal 3 wird durch die OPDs 1 und 2 zeitlich aufgelöst. Messsignal „1" steht für Flüssigkeit und „0" für Luft oder Öl, wie aus dem Schema der Messung 6 ersichtlich.2 shows a cross section of the microfluidic channel 3 with 2 integrated OPDs and the scheme of the measurement 6. The movement of the liquid column 4 in the channel 3 is temporally resolved by the OPDs 1 and 2. Measurement signal "1" stands for liquid and "0" for air or oil, as can be seen from the diagram of measurement 6.
Die Änderung des Brechungsindex zwischen einer wässrigen und einer öligen Phase ist ausreichend um bei Umgebungslicht Änderungen der Lichtintensität mit den OPDs 1 und 2 zu erfassen .The change in refractive index between an aqueous and an oily phase is sufficient to detect changes in light intensity with OPDs 1 and 2 in ambient light.
Der in der Figur 2 erläuterte Aufbau ermöglicht eine kostengünstig nicht-invasive optische Sensorlösung. Der Vorteil gegenüber dem Stand der Technik liegt in der Integration der Photodetektoren, wobei externe Störfaktoren optimal ausgeschlossen werden.The structure explained in FIG. 2 enables a cost-effective non-invasive optical sensor solution. The advantage over the prior art lies in the integration of Photodetectors, whereby external disturbing factors are optimally excluded.
In der besonders bevorzugten Ausführungsform gemäß Figur 2 liegt noch ein besonderer Vorteil in der Anordnung von mindestens zwei OPDs mit definiertem Abstand.In the particularly preferred embodiment according to FIG. 2, there is still a particular advantage in the arrangement of at least two OPDs with a defined spacing.
Gegenüber externen Photodioden liegt der Vorteil in der Unabhängigkeit von der Ausrichtung zweier Silizium Photodioden. Zudem können die OPDs sehr einfach in kleinem Abstand <100 μm zueinander strukturiert werden ohne aufwendigen Prozessbedingungen. Durch die Option den OPD Aufbau auf flexiblen Substraten vorzunehmen ist eine sehr einfache Anpassung an unterschiedliche Oberflächen und Geometrien denkbar. Die OPDs können zudem in beliebiger Größe hergestellt werden sowie auf die spektralen Eigenschaften der Lichtquelle abgestimmt werden. Die glasverkapselten OPDs können darüber hinaus für biologische oder medizinische Anwendungen sterili- siert/autoklaviert werden.Compared with external photodiodes, the advantage lies in the independence from the alignment of two silicon photodiodes. In addition, the OPDs can be very easily structured at a small distance <100 μm to each other without complex process conditions. Due to the option to make the OPD setup on flexible substrates, a very simple adaptation to different surfaces and geometries is conceivable. The OPDs can also be made in any size and matched to the spectral properties of the light source. The glass-encapsulated OPDs can also be sterilized / autoclaved for biological or medical applications.
Im Folgenden wird die Erfindung noch anhand einer Messung der Flussraten von Öltröpfchen in einem Mikrofluidikkanal mit einem OPD Array erläutert:In the following, the invention will be explained with reference to a measurement of the flow rates of oil droplets in a microfluidic channel with an OPD array:
Die Geschwindigkeit der Herstellung von Öltröpfchen in einem Mikrofluidikkanal wird mit integrierten OPDs, wie in Figur 2 gezeigt, ausgewertet. Die Signale des OPD Array, die OPD 1 und OPD 2 umfassend, ist in Figur 3 dargestellt. Ein niedriges Signal wird in Anwesenheit von Öl über einem OPD detek- tiert.The rate of production of oil droplets in a microfluidic channel is evaluated with integrated OPDs as shown in FIG. The signals of the OPD array comprising OPD 1 and OPD 2 are shown in FIG. A low signal is detected in the presence of oil over an OPD.
Die zeitlich aufgelöste Änderung der Signale wird ausgewertet und die errechneten Flussraten sind in Figur 5 gezeigtThe temporally resolved change of the signals is evaluated and the calculated flow rates are shown in FIG
Figuren 3 und 4 zeigen die Signalerfassung von 4 OPDs mit je zwei Dioden gleicher aktiver Fläche beim Durchströmen von Öltröpfchen durch einen Mikrofluidikkanal von 100 μm Höhe. Figur 3 zeigt die Erfassung einer Reihe von Öltröpfchen. Figur 4 zeigt die Vergrößerung von Figur 3 und den zeitlich verschobenen Signalverlauf einzelner Detektorkanäle beim Durchströmen eines einzelnen Öltröpfchens entlang eines OPD Array.FIGS. 3 and 4 show the signal detection of 4 OPDs, each with two diodes of the same active area as it flows through oil droplets through a microfluidic channel of 100 μm height. Figure 3 shows the detection of a series of oil droplets. figure FIG. 4 shows the enlargement of FIG. 3 and the time-shifted signal course of individual detector channels as it flows through a single oil droplet along an OPD array.
Figur 5 zeigt die errechneten - echten - Durchflussraten bei unterschiedlich eingestellten Pumpgeschwindigkeiten aus den Figuren 3 und 4.FIG. 5 shows the calculated-real-flow rates at differently set pump speeds from FIGS. 3 and 4.
Weitere online Anwendungen zur Bestimmung von Flussraten in miniaturisierten Systemen:Further online applications for the determination of flow rates in miniaturized systems:
Kontrolle von Dosierungen in Mikrofluidikansätzen Druchflusskontrolle zur Steuerung der Synthesezeiten von Kontrastmittel oder anderer organischer/anorganischer Synthese- produkteControlling doses in microfluidics Druchflusskontrolle for controlling the synthesis times of contrast media or other organic / inorganic synthetic products
Chromatographiechromatography
Fließinj ektionsanalysenFlow injection analyzes
Durchflusskontrolle bei Kristallisationen im Mikrofluidik- maßstab .Flow control in crystallizations in microfluidic scale.
Durch die hier vorgestellte Erfindung werden erstmals Durchflusssensoren mit höchster Auflösung im nl-Bereich vorgestellt, die nahezu unbeeinflussbar durch äußere Bedingungen das Strömungsverhalten in einem strömungsführenden System darstellen. Insbesondere erlauben die hier dargestellten integrierten organischen Photodioden auf kleinstem Bereich nicht-invasiv Durchflussgeschwindigkeitsmessungen und damit die quantitative Bestimmung von Flussraten. The present invention introduces for the first time flow sensors of the highest resolution in the n.sub.l range, which are virtually unaffected by external conditions and represent the flow behavior in a flow-guiding system. In particular, the integrated organic photodiodes shown here permit non-invasive flow rate measurements in the smallest field and thus the quantitative determination of flow rates.

Claims

Patentansprüche claims
1. Durchflusssensor auf Basis eines organischen Photodetektors, der zumindest eine organische Photodiode mit einem Substrat, einer unteren und einer oberen Elektrodenschicht und dazwischen zumindest einer photaktiven Schicht umfasst, wobei die zumindest eine Photodiode in ein strömungsführende System so integriert ist, dass jede Änderung im stromführenden System eine Strahlungsänderung der auf die Photodiode auffallenden Strahlung bewirkt.A flow sensor based on an organic photodetector comprising at least one organic photodiode with a substrate, a lower and an upper electrode layer and at least one photactive layer therebetween, wherein the at least one photodiode is integrated into a flow-guiding system so that any change in the current-carrying System causes a change in radiation incident on the photodiode radiation.
2. Durchflusssensor nach Anspruch 1, wobei zumindest zwei organische Photodetektoren in ein strömungsführendes System integriert sind.Second flow sensor according to claim 1, wherein at least two organic photodetectors are integrated into a flow-leading system.
3. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, der an eine Auswerteelektronik angeschlossen ist, die aus den Signalen der Photodioden die Durchflussraten im strömungsführenden System errechnen und visualisieren kann.3. Flow sensor according to one of claims 1 or 2, which is connected to an evaluation, which can calculate and visualize the flow rates in the flow-leading system from the signals of the photodiodes.
4. Verwendung eines Durchflusssensors nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Kontrolle von Dosierungen in Mikrofluidi- kansätzen .4. Use of a flow sensor according to one of claims 1 to 3 for the control of dosages in Mikrofluidi- kansätzen.
5. Verwendung eines Durchflusssensors nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Chromatographie.5. Use of a flow sensor according to any one of claims 1 to 3 for chromatography.
6. Verwendung eines Durchflusssensors nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zu Fließinjektionsanalysen.6. Use of a flow sensor according to one of claims 1 to 3 for flow injection analysis.
7. Verwendung eines Durchflusssensors nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Durchflusskontrolle bei Kristallisationen im Mikrofluidikmaßstab und/oder bei der Steuerung der Synthesezeiten von Kontrastmittel oder anderer organi- scher/anorganischer Syntheseprodukte. 7. Use of a flow sensor according to any one of claims 1 to 3 for flow control in crystallization microfluidic scale and / or in the control of the synthesis times of contrast agent or other organic / inorganic synthesis products.
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