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WO2004046563A1 - Variabler flusswiderstand - Google Patents

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Publication number
WO2004046563A1
WO2004046563A1 PCT/EP2003/013120 EP0313120W WO2004046563A1 WO 2004046563 A1 WO2004046563 A1 WO 2004046563A1 EP 0313120 W EP0313120 W EP 0313120W WO 2004046563 A1 WO2004046563 A1 WO 2004046563A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
fluid line
section
flow resistance
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2003/013120
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Göttsche
Jörg Kohnle
Herbert Ernst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Original Assignee
Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV filed Critical Hann-Schickard-Gesellschaft fuer Angewandte Forschung eV
Priority to AU2003288145A priority Critical patent/AU2003288145A1/en
Publication of WO2004046563A1 publication Critical patent/WO2004046563A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K99/0001—Microvalves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C5/00—Manufacture of fluid circuit elements; Manufacture of assemblages of such elements integrated circuits
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    • F16K99/0003—Constructional types of microvalves; Details of the cutting-off member
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    • F16K99/0042—Electric operating means therefor
    • F16K99/0046—Electric operating means therefor using magnets
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    • F16K99/0042—Electric operating means therefor
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0082—Microvalves adapted for a particular use
    • F16K2099/0086—Medical applications

Definitions

  • the present invention relates to a variable flow resistance and in particular to a variable flow resistance which is suitable for use as a control component in a fluid system.
  • Valves of this type generally have an open state and a closed state, but do not allow the flow resistance supplied by them to be adjusted.
  • the flow regulator includes one in one membrane formed through the first substrate, through which an inlet opening is provided in the center, a fluid chamber having an outlet opening is formed in a second substrate, a spiral, upwardly open, capillary channel is formed in the underside of the fluid chamber, the two substrates are connected to one another in such a way that the membrane closes off the fluid chamber formed in the second substrate If pressure is exerted on the membrane, it is first deflected in the center until it hits the bottom of the fluid chamber in the center the inlet opening through the membrane with the inner end of the channel formed in the bottom, so that di e inlet opening and the channel are fluidly connected. With increasing deflection of the membrane, the membrane forms together with the channel a flow resistance, the length of which increases with increasing deflection of
  • capillaries produced with the aid of microsystem technology serve as fluidic resistors in microfluidics and are used for generating pressure-controlled, low flows. Relevant applications are found primarily in medical technology, but also in analytics.
  • DE 60000109 T2 relates to elastomeric micro- and microvalve systems, in which two intersecting channels with a membrane arranged between them define a valve.
  • EP 1215426 A2 discloses an electrostrictive valve for modulating a fluid flow, which comprises a valve body in the form of a cannula, in which a valve element in the form of a viscoelastic material is arranged.
  • DE 69415683 T2 discloses a flow regulator which has a channel formed in a substrate which, together with a membrane, defines a fluid line which connects an inlet opening to an outlet opening.
  • a liquid acts on the membrane from both sides, so that the fluid line is closed with increasing pressure.
  • the object of the present invention is to provide a flow resistance, the flow resistance of which can be varied continuously to be suitable as a control component for a fluid system, and which has a simple structure, and a method for controlling a fluid flow. This object is achieved by a variable flow resistance according to claim 1 and a method according to claim 13.
  • the present invention provides a variable flow resistance with the following features:
  • the present invention further provides a method of controlling fluid flow using a variable flow resistance having a fluid inlet, a fluid outlet, and a fixed length closed fluid conduit that fluidly connects the fluid inlet to the fluid outlet, the method comprising the step of:
  • the ratio of predetermined length of the fluid line to its characteristic diameter is> 500.
  • the present invention is based on the finding that fluidic resistors based on fluid lines, which can be produced, for example, with the aid of microsystem technology, can be constructed in such a way that they can be varied continuously in a defined range and thus as a control component, for example as Control valve can be used by the fluid line is formed such that the cross section thereof between a fluid inlet and a fluid outlet is variable over a predetermined length.
  • Such a fluid line has a defined fluidic resistance for liquids of a defined viscosity, which is characterized by the ratio of channel length to characteristic channel diameter.
  • the fluidic resistance can be adjusted by the flow cross-section, and thus the characteristic diameter, being adjustable over a predetermined length, the ratio of the predetermined length to the characteristic diameter being> 500 (in the initial state in which the flow cross-section is not varied).
  • an adjustable resistance according to the invention can also have sections with a fixed flow cross section.
  • the predetermined length with variable flow cross section can be provided by a plurality of sections with variable flow cross section.
  • a plurality of sections with a fixed flow cross section can be provided. The total resistance results from the sum of the partial resistances defined by the respective sections.
  • the ratio of predetermined length to characteristic diameter can be higher than> 500, and for example> 1000, in order to be able to implement a desired fluid resistance.
  • characteristic diameter is used in fluid technology to denote the diameter that a fluid channel with a round flow cross section should have in order to provide a flow cross section which is equivalent to a fluid line of any flow cross section under consideration. The determination of this characteristic diameter for any flow cross sections is known in the art.
  • variable flow resistance in that the fluid line is formed by a channel formed in the surface of a substrate and a membrane covering the channel. By deflecting the membrane, the flow cross-section of the fluid line and thus the flow resistance supplied by the same can be varied.
  • variable flow resistance in order to use the variable flow resistance according to the invention as a control component, a system can be used in which a defined pressure is specified via the fluid line forming the flow resistance, which pressure results in a flow dependent on the viscosity of the fluid and the fluidic resistance of the fluid line.
  • the flow area that can be covered is defined by the system geometry, i.e. the cross section and the length of the fluid line, and the viscosity of the fluid used.
  • the present invention can be used in all areas of microfluidics and is also particularly suitable for applications in medical technology or analysis. With a sufficient reduction in the flow cross-section of the fluid line, for example to 30% of the original flow cross-section, it can have such a high flow resistance that the invented flow resistance according to the invention represents a closed valve. In such a case, the leakage behavior is comparable to that of conventional microvalves, for example those in which an opening is closed by a membrane.
  • Known micro valves of this type have a leakage of a few ⁇ l per day due to trapped particles, leaks, etc.
  • the structure according to the invention has an increased particle tolerance compared to known micro valves, since known micro valves typically do not allow particles that are larger than about 500 nm , Due to the simple structure, the fluidic resistance according to the invention is extremely durable. Furthermore, the fluidic resistance according to the invention allows a valve and a throttle, ie a fluid resistance, to be combined in one component. Defined flows can be realized by means of the variable flow resistance according to the invention using analog controls.
  • Figure 1 is an exploded schematic view of an embodiment of a variable flow resistance according to the invention.
  • FIGS. 2 and 3 are schematic cross-sectional views for explaining the variable flow resistance according to the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a system for flow control using a variable flow resistance according to the invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the flow rate versus pressure on the fluid line.
  • an embodiment of a variable flow resistance according to the invention comprises a substrate 10, a holding element 12 and a membrane element 14.
  • a channel 16 is formed in the upper surface of the substrate 10, which in the embodiment shown shows a channel for space-saving reasons has a meandering course.
  • the holding element 12 has an essentially frame-shaped structure which defines a recess 18 over an essential area of the channel 16. Furthermore, a fluid inlet opening 20 and a fluid outlet opening 22 are formed in the holding element 12.
  • the recess 18 is preferably formed such that the membrane element 14 can be introduced into it and thus covers the upper side of the channel 16 which is formed in the substrate 10, with the exception of a first and a second end 24 and 26 of the channel which are arranged below the frame structure.
  • a closed fluid line of a predetermined length is thus defined by the channel 16 and the membrane element 14 applied to the upper side of the substrate 10, the holding element 12 being used to fix the position of the membrane element.
  • the fluid inlet opening 20 of the holding element 12 is in fluid communication with the first end 24 of the channel 16, while the fluid outlet opening 22 is in fluid communication with the second end 26 of the channel 16.
  • the substrate 10 can consist of any suitable carrier material, for example silicon, plastics or metals.
  • the channel 16 can be formed by any suitable method in the upper side of the substrate 10, for example by etching methods, chip processing, laser ablation methods, injection molding methods, stamping techniques, eroding or lithography methods etc. This channel 16 which is open at the top is capped by applying the membrane element 14, the membrane element 14 can be an elastomer membrane, a metal membrane or the like.
  • the membrane 14 can also consist of silicon and bonded to substrate 10 using known methods, such as silicone fusion bonding.
  • the membrane element 14 can be attached to the substrate 10 by another method, for example welding, gluing and the like, the frame element shown in FIG. 1 being optional.
  • a capillary structure can be formed by the channel 16 and the membrane 14 closing it off at the top.
  • a capillary structure is defined by the fact that capillary forces dominate in the same, whereby capillaries, depending on the surface tensions involved, which in turn depend on the fluids used, can fill under ambient conditions due to capillary forces without the introduction of additional forces.
  • Flow cross sections of fluid lines used according to the invention can lie, for example, in a range between 50 ⁇ 2 and 1500 ⁇ 2 , a typical value for the duct cross section being 820 ⁇ m 2 , for example.
  • the length of the fluid line 16 can be, for example, in a range between 0.05 m and 1.5 m, typically around 1 m, in order, for example, to set a suitable flow resistance of the fluid line assuming a viscosity of water at room temperature.
  • the actual dimensions can deviate from the dimensions mentioned and depend on the flow resistance to be implemented and the fluid for which the same is to be implemented.
  • this membrane element by applying a defined force to the side of the membrane element 14 facing away from the channel 16, this membrane element can be pressed into the channel, for example by 2-38 ⁇ m, so that the cross section of the channel changes, whereby it however, it is usually not closed completely.
  • a complete closing can be realized by matching the cross-sectional shape of the channel to the shape of the membrane is adjusted in the deflected state.
  • Pneumatic systems are particularly suitable for applying a defined force to the side of the membrane element 14 facing away from the channel.
  • other drives are also conceivable by means of which the membrane can be deflected accordingly, for example electrostatic, piezoelectric or electromagnetic drives.
  • the closed fluid line with an adjustable flow cross section can be formed by a channel formed in a flexible substrate, which is covered by a rigid or likewise flexible cover.
  • pneumatic systems can preferably be provided in order to exert pressure on the flexible substrate or the flexible substrate and the flexible cover from the outside in order to reduce the flow cross section.
  • the arrangement can be arranged in a pressure chamber, for example.
  • FIGS. 2 and 3 Two schematic cross-sectional views, which represent flow cross sections of two exemplary embodiments of channels formed in a silicon substrate 30, are shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 2 shows a fluid line cross section 32 etched in dry chemical chemistry in silicon
  • FIG. 3 shows a fluid line cross section 34 etched in wet chemical chemistry in silicon.
  • FIGS. 2 and 3 each show an elastic cover 36, which is preferably supplied by a respective membrane element.
  • the depth of the respective channel is D, while the width facing the elastic cover 36, ie maximum width, of the respective channel is w.
  • a state is shown in each case in which the elastic cover has penetrated by the depth d into the channel cross section 32 or 34 formed in the substrate 30.
  • the flow resistance in the initial state has a triangular cross section, so that the following equations refer to such a triangular cross section.
  • the fluid resistance of the element can be changed by reducing the effective channel height, i.e. by using an elastic cover material 36 which is pressed into the channel of depth D by a depth of, for example, d.
  • the fluid resistance of a channel with a triangular flow cross section, as shown in FIG. 3 results in a flow q, which is defined by the following equation 1:
  • ⁇ p represents the pressure gradient across the fluid line
  • ⁇ represents the viscosity of the fluid whose flow is to be controlled
  • L is the length of the fluid line
  • w is the maximum width thereof, ie the width thereof in the region of the surface of the substrate 30.
  • the width w is defined by the depths d and D according to the following equation 2:
  • the deflection d is achieved by applying a force F to the elastic material that is used as the channel cover 36.
  • the local deflection d (x) where x is the position over the deflectable membrane area can be described approximately as follows:
  • p is the pressure exerted on the side of the cover 36 facing away from the channel
  • E the modulus of elasticity of the membrane
  • I y the surface moment perpendicular to x.
  • the area torque I y is defined by the channel length L and the membrane thickness H M :
  • the present invention is therefore suitable for realizing flow control mechanisms using an analog variation of the flow cross section of a fluid line.
  • FIG. 4 An exemplary embodiment for carrying out an analog control of continuous flows in a fluid line 50 using a variable flow resistance 52 according to the invention, which has a fluid line with a variable flow cross section, is shown in FIG. 4.
  • the fluid line of the variable flow resistance according to the invention is connected into the fluid line 50, for example by connecting the fluid inlet opening and fluid outlet opening shown in FIG. 1 to respective connections of the fluid line 50.
  • a flow meter 54 is located in the fluid line 50 can act any conventional fluid flow meter.
  • FIG. 4 shows a device 56 for applying a predetermined pressure to the fluid line, ie for generating a defined pressure difference between the inlet and outlet of the fluid line, this device 56 being a pump, for example.
  • the device 56 can be formed by a pressure reservoir.
  • the pressure on the pressure in the fluid line 50 Sensitive fluid can only be caused by gravitational forces.
  • the output signal of the flow meter 54 is fed to a control device 60 which compares the output signal with a predetermined value.
  • the control device 60 is also connected to a pressurization device 62, by means of which, for example, the membrane element 14 shown in FIG. 1 can be subjected to a force in order to vary the flow cross section of the fluid line of the variable flow resistance 52.
  • the controller 60 controls the pressurization device 62 in order to provide a flow resistance of the variable flow resistance 52 required for a desired flow.
  • the present invention thus enables analog control of continuous flows in a microfluidic system using a variable flow resistance which has a fluid line with a variable flow cross section.
  • variable flow resistor 52 Although the flow meter 54 is shown in FIG. 4 in front of the variable flow resistor 52, it is clear that this is not limited to this position, but can also be arranged behind the variable flow resistor, for example.
  • variable flow resistance according to the invention can also be used as a valve, since with a sufficient reduction in the flow cross section of the fluid line, the same acts as a closed valve.
  • a fluid inlet 20 and a fluid outlet 22 are formed in the holding element 12.
  • a fluid inlet and a fluid outlet could each be in the sub- Strat 10 may be provided, for example penetrating the same to the rear.
  • the membrane element 14 could completely cover the substrate 10, wherein a fluid inlet or a fluid outlet could be formed in the membrane 14 opposite the first or the second end 24 or 26 of the channel 16.
  • a variable flow resistance according to the invention could have a tubular fluid line with elastic walls, which is arranged in a pressure chamber, so that the flow cross section thereof can be varied by varying the pressure in the pressure chamber.
  • the fluid line used according to the invention can have any cross-sectional shapes, for example a round cross-section, a polygonal cross-section, a polygonal cross-section with rounded corners, etc.
  • the flow rate decreases with increasing pressure acting on the fluid line or the channel from the outside.

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Abstract

Variabler FlusswiderstandZusammenfassungEin variabler Flusswiderstand umfasst einen Fluideinlass (20), einen Fluidauslass (22) und eine geschlossene Fluidleitung (16) fester Länge, die den Fluideinlass (20) mit dem Fluidauslass (22) fluidmässig verbindet. Ferner ist eine Einrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung (16) über eine vorbestimmte Länge derselben vorgesehen, um den durch die Fluidleitung definierten Flusswiderstand einzustellen. Das Verhältnis von vorbestimmter Länge der Fluidleitung (16) zu charakteristischem Durchmesser derselben ist > 500, wobei die Einrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts ausgebildet ist, um von aussen auf Wandabschnitte der Fluidleitung einen Druck auszuüben, der unabhängig vom Druck eines Mediums in der Fluidleitung ist.

Description

Variabler Flußwiderstand
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen variablen Flußwiderstand und insbesondere einen variablen Flußwiderstand, der zum Einsatz als Regelkomponente in einem Flu- idsystem geeignet ist.
Aus dem Stand der Techni sind aktive Fluidventile bekannt, bei denen eine elastische Membran mittels einer geeigneten Betätigungseinrichtung auslenkbar ist, um eine Ventilöffnung zu öffnen oder zu schließen. Derartige Ventile besit- zen im Regelfall einen geöffneten Zustand und einen geschlossenen Zustand, ermöglichen jedoch nicht eine Einstellung des Flußwiderstandes, der durch dieselben geliefert wird.
P. Cousseau, et al., „Improved Micro-Flow Regulator For Drug Delivery Systems", 2001 IEEE, Seiten 527-530, offenbaren einen Flußregler, der innerhalb eines vorbestimmten Betriebsdruckbereichs eine konstante Flußrate trotz Druckdifferenz liefert. Der Flußregler umfaßt eine in einem ersten Substrat gebildete Membran, durch die mittig eine Einlaßöffnung vorgesehen ist. In einem zweiten Substrat ist eine Fluidkammer gebildet, die eine Auslaßöffnung besitzt. In der Unterseite der Fluidkammer ist ein spiralförmiger, nach oben offener, kapillarer Kanal gebildet. Die beiden Sub- strate sind derart miteinander verbunden, daß die Membran, die in dem zweiten Substrat gebildete Fluidkammer nach oben abschließt. Wird ein Druck auf die Membran ausgeübt, so wird diese zunächst mittig abgelenkt, bis dieselbe mittig auf den Boden der Fluidkammer trifft. In diesem Zustand ü- berlappt die Einlaßöffnung durch die Membran mit dem inneren Ende des in dem Boden gebildeten Kanals, so daß die Einlaßöffnung und der Kanal fluidmäßig verbunden sind. Mit zunehmender Auslenkung der Membran bildet dieselbe zusammen mit dem Kanal einen Flußwiderstand, dessen Länge mit zunehmender Auslenkung der Membran zunimmt. Somit kann trotz Druckdifferenzunterschieden aufgrund des zunehmenden Fluid- widerstands eine gleichmäßige Flußrate beibehalten werden.
Ferner dienen gemäß dem Stand der Technik mit Hilfe der Mikrosystemtechnik hergestellte Kapillare in der Mikroflui- dik als fluidische Widerstände und werden zur Erzeugung von druckgeregelten, geringen Flüssen verwendet. Diesbezügliche Anwendungen finden sich vornehmlich in der Medizintechnik, aber auch in der Analytik.
Die DE 60000109 T2 bezieht sich auf elastomerische Mikro- pu pen- und Mikroventilsysteme, bei denen zwei sich kreu- zende Kanäle mit einer zwischen denselben angeordneten Membran ein Ventil definieren.
Aus der EP 1215426 A2 ist ein elektrostriktives Ventil zum Modulieren eines Fluidflusses, das einen Ventilkörper in der Form einer Kanüle umfasst, in der ein Ventilelement in der Form eines viskoelastischen Materials angeordnet ist.
Die DE 69415683 T2 offenbart einen Strömungsregler, der einen in einem Substrat gebildeten Kanal aufweist, der zusam- men mit einer Membran eine Fluidleitung, die eine Einlassöffnung mit einer Auslassöffnung verbindet, definiert. Eine Flüssigkeit, deren Strom durch den Kanal geregelt werden soll, wirkt von beiden Seiten auf die Membran ein, so dass die Fluidleitung mit zunehmendem Druck geschlossen wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Flußwiderstand, dessen Flußwiderstand stufenlos variiert werden kann, um als Regelkomponente für ein Fluidsystem geeignet zu sein, und der einen einfachen Aufbau aufweist, und ein Verfahren zum Steuern eines Fluidflusses zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch einen variablen Flußwiderstand nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 13gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft einen variablen Flußwi- derstand mit folgenden Merkmalen:
einem Fluideinlaß;
einem Fluidauslaß;
einer geschlossenen Fluidleitung fester Länge, die den Fluideinlaß mit dem Fluidauslaß fluid äßig verbindet; und
einer Einrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung über eine vorbestimmte Länge derselben zum Einstellen des durch die Fluidleitung definierten Flußwiderstands, wobei das Verhältnis von vorbestimmter Länge der Fluidleitung zu charakteristischem Durchmesser derselben > 500 ist, wobei die Einrichtung zum Variieren des Strömungs- querschnitts ausgebildet ist, um von außen auf Wandabschnitte der Fluidleitung einen Druck auszuüben, der unabhängig vom Druck eines Mediums in der Fluidleitung ist.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Steuern eines Fluidflusses unter Verwendung eines variablen Flußwiderstands, der einen Fluideinlaß, einen Fluidauslaß und eine geschlossene Fluidleitung fester Länge, die den Fluideinlaß mit dem Fluidauslaß fluidmäßig verbindet, aufweist, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfaßt:
Ausüben eines Drucks, der unabhängig vom Druck eines Mediums in der Fluidleitung ist, von außen auf Wandabschnitte der Fluidleitung und dadurch Variieren des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung über eine vorbestimmte Länge der- selben zum Einstellen des durch die Fluidleitung definierten Flusswiderstands, um dadurch während das Anliegens eines definierten Drucks an der Fluidleitung den Fluidfluß durch die Fluidleitung zu steuern, wobei das Verhältnis von vorbestimmter Länge der Fluidleitung zu charakteristischem Durchmesser derselben > 500 ist.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß fluidische Widerstände auf der Basis von Fluidleitungen, die beispielsweise mit Hilfe der Mikrosyste technik hergestellt sein können, so aufgebaut werden können, daß diese in einem definierten Bereich stufenlos variiert werden können und somit als Regelkomponente, beispielsweise als Re~ gelventil, eingesetzt werden können, indem die Fluidleitung derart ausgebildet wird, daß der Querschnitt derselben zwischen einem Fluideinlaß und einem Fluidauslaß über eine vorbestimmte Länge variabel ist.
Eine solche Fluidleitung weist für Flüssigkeiten definierter Viskosität einen definierten fluidischen Widerstand auf, der sich durch das Verhältnis von Kanallänge zu charakteristischem Kanaldurchmesser auszeichnet. Erfindungsgemäß ist der fluidische Widerstand einstellbar, indem der Strömungsquerschnitt, und damit der charakteristische Durchmesser, über eine vorbestimmte Länge einstellbar ist, wobei (im Ausgangszustand, bei dem der Strömungsquerschnitt nicht variiert ist) das Verhältnis von vorbestimmter Länge zu charakteristischem Durchmesser > 500 ist.
Ein erfindungsgemäßer einstellbarer Widerstand kann neben der vorbestimmten Länge eines variablen Strömungsquerschnitts auch Abschnitte mit festem Strömungsquerschnitt aufweisen. Ferner kann die vorbestimmte Länge mit variablem Strömungsquerschnitt durch eine Mehrzahl von Abschnitten mit variablem Strömungsquerschnitt geliefert werden. Ferner kann eine Mehrzahl von Abschnitten mit festem Strömungsquerschnitt vorgesehen sein. Der Gesamtwiderstand ergibt sich jeweils durch die Summe der durch die jeweiligen Ab- schnitte definierten Teilwiderstände.
Anwendungsabhängig kann das Verhältnis von vorbestimmter Länge zu charakteristischem Durchmesser höher sein als > 500, und beispielsweise > 1000 sein, um einen gewünschten Fluidwiderstand realisieren zu können.
Der Begriff charakteristischer Durchmesser wird in der Flu- idtechnik verwendet, um den Durchmesser zu bezeichnen, den ein Fluidkanal mit rundem Strömungsquerschnitt haben müßte, um einen zu einer betrachteten Fluidleitung eines beliebigen Strömungsquerschnitts äquivalenten Strömungsquerschnitt zu liefern. Die Ermittlung dieses charakteristischen Durch- messers für beliebige Strömungsquerschnitte ist in der Technik bekannt.
Gemäß einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen variablen Flußwiderstands kann dies erreicht wer- den, indem die Fluidleitung durch einen in der Oberfläche eines Substrats gebildeten Kanal und eine den Kanal abdeckende Membran gebildet ist. Durch Auslenken der Membran kann somit der Strömungsquerschnitt der Fluidleitung und damit der durch dieselbe gelieferte Flußwiderstand variiert werden.
Um den erfindungsgemäßen variablen Flußwiderstand als Regelkomponente einzusetzen, kann ein System verwendet werden, bei dem über die den Flußwiderstand bildende Fluidlei- tung ein definierter Druck vorgegeben wird, der eine von der Viskosität des Fluids und dem fluidischen Widerstand der Fluidleitung abhängige Strömung zur Folge hat. Der abdeckbare Strömungsbereich wird durch die Systemgeometrie, also den Querschnitt und die Länge der Fluidleitung, sowie die Viskosität des verwendeten Fluids definiert.
Die vorliegende Erfindung kann in sämtlichen Gebieten der Mikrofluidik eingesetzt werden und eignet sich insbesondere auch für Anwendungen in der Medizintechnik oder der Analy- tik. Bei einer ausreichenden Verringerung des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung, beispielsweise auf 30% des ursprünglichen Strömungsquerschnitts, kann diese einen derart hohen Strömungswiderstand aufweisen, daß der erfin- dungsgemäße Flußwiderstand ein geschlossenes Ventil darstellt. In einem solchen Fall ist das Leckageverhalten vergleichbar mit dem herkömmlicher Mikroventile, beispielsweise solchen, bei denen eine Öffnung durch eine Membran ver- schlössen wird. Derartige bekannte Mikroventile besitzen eine Leckage von einigen μl pro Tag aufgrund von gefangenen Partikeln, Undichtigkeiten usw. Gegenüber bekannten Mikro- ventilen weist die erfindungsgemäße Struktur jedoch eine erhöhte Partikeltoleranz auf, nachdem bekannte Mikroventile typischerweise keine Partikel, die größer als etwa 500 nm sind, erlauben. Aufgrund des einfachen Aufbaus ist der erfindungsgemäße fluidische Widerstand äußerst langlebig. Ferner kann durch den erfindungsgemäßen fluidischen Widerstand ein Ventil und eine Drossel, d.h. ein Fluidwi- derstand, in einem Bauteil kombiniert werden. Definierte Strömungen können mittels des erfindungsgemäßen variablen Flußwiderstands unter Verwendung analoger Steuerungen realisiert werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend und Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine auseinandergezogene schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen variablen Flußwiderstands;
Fig. 2 und 3 schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung des erfindungsgemäßen variablen Flußwi- derstands;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Systems zur Flußregelung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen variablen Flusswiderstands; und
Fig. 5 ein Diagramm, das die Flussrate über dem Druck auf die Fluidleitung zeigt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen variablen Flußwiderstands ein Substrat 10, ein Halteelement 12 und ein Membranelement 14. In der oberen Oberfläche des Substrats 10 ist ein Kanal 16 ge- bildet, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus Platzspargründen einen mäanderförmigen Verlauf aufweist.
Das Halteelement 12 besitzt eine im wesentlichen rahmenför- mige Struktur, die über einem wesentlichen Bereich des Kanals 16 eine Ausnehmung 18 definiert. Ferner sind in dem Halteelement 12 eine Fluideinlaßöffnung 20 und eine Fluidauslaßöffnung 22 gebildet. Die Ausnehmung 18 ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß das Membranelement 14 in dieselbe eingebracht werden kann und somit die Oberseite des Kanals 16, der in dem Substrat 10 gebildet ist, abdeckt, mit Ausnahme eines ersten und eines zweiten Endes 24 und 26 des Kanals, die unterhalb der Rahmenstruktur angeordnet sind. Durch den Kanal 16 und das auf die Oberseite des Substrats 10 aufgebrachte Membranelement 14 wird somit eine geschlossene Fluidleitung einer vorbestimmten Länge definiert, wobei das Halteelement 12 verwendet ist, um die Position des Membranelements festzulegen. Im fertiggestellten Zustand ist die Fluideinlaßöffnung 20 des Halteelements 12 in Fluidverbindung zu dem ersten Ende 24 des Kanals 16, während die Fluidauslaßöffnung 22 in Fluidverbindung mit dem zweiten Ende 26 des Kanals 16 ist.
Das Substrat 10 kann aus einem beliebigen geeigneten Trägermaterial, beispielsweise Silizium, Kunststoffen oder Me- tallen, bestehen. Der Kanal 16 kann durch beliebige geeignete Verfahren in der Oberseite des Substrats 10 gebildet sein, beispielsweise durch Ätzverfahren, Spanverfahren, La- serablationsverfahren, Spritzgussverfahren, Prägetechniken, Erodieren oder Litographieverfahren usw. Dieser nach oben offene Kanal 16 wird durch Aufbringen des Membranelements 14 gedeckelt, wobei das Membranelement 14 eine Elastomermembran, eine Metallmembran oder dergleichen sein kann. Ferner kann auch die Membran 14 aus Silizium bestehen und unter Verwendung bekannter Verfahren, beispielsweise dem Silicon-Fusion-Bonding, mit dem Substrat 10 verbunden sein. Alternativ kann das Membranelement 14 durch ein anderes Verfahren an dem Substrat 10 angebracht sein, beispielswei- se Schweißen, Kleben und dergleichen, wobei das in Fig. 1 gezeigte Rahmenelement optional ist.
Durch den Kanal 16 und die denselben nach oben abschließende Membran 14 kann eine Kapillarstruktur gebildet sein. Ei- ne Kapillarstruktur definiert sich dadurch, dass in derselben Kapillarkräfte dominieren, wobei sich Kapillare abhängig von involvierten Oberflächenspannungen, die wiederum von den verwendeten Fluiden abhängen, bei Umgebungsbedingungen auf Grund von Kapillarkräften ohne die Einleitung zusätzlicher Kräfte füllen können.
Strömungsquerschnitte erfindungsgemäß verwendeter Fluidlei- tungen können beispielsweise in einem Bereich zwischen 50 μ 2 und 1500 μ 2 liegen, wobei ein typischer Wert für den Kanalquerschnitt beispielsweise 820 μm2 betragen kann. Die Länge der Fluidleitung 16 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,05 m und 1,5 m, typischerweise bei etwa 1 m liegen, um beispielsweise unter der Annahme einer Viskosität von Wasser bei Raumtemperatur einen geeigneten Fluß- widerstand der Fluidleitung einzustellen. Die tatsächlichen Abmessungen können jedoch von den genannten Abmessungen abweichen und hängen von dem zu realisierenden Flusswiderstand und dem Fluid, für das derselbe realisiert werden soll, ab.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann durch Aufbringen einer definierten Kraft auf die dem Kanal 16 abgewandte Seite des Membranelements 14 dieses Membranelement in den Kanal eingepreßt werden, beispielsweise um 2-38 μm, so daß sich der Querschnitt des Kanals verändert, wobei er jedoch in der Regel nicht vollkommen geschlossen wird. Ein vollständiges Schließen kann jedoch realisiert werden, indem die Querschnittform des Kanals an die Form der Membran im ausgelenkten Zustand angepasst ist. Durch Regelung der Kraft läßt sich der Querschnitt, und somit der durch die Fluidleitung gelieferte Flußwiderstand innerhalb definierter Grenzen variieren. Zum Aufbringen einer definierten Kraft auf die dem Kanal abgewandte Seite des Membranelements 14 eignen sich insbesondere pneumatische Systeme. Alternativ sind jedoch auch andere Antriebe denkbar, durch die die Membran entsprechend ausgelenkt werden kann, beispielsweise elektrostatische, piezoelektrische oder elekt- romagnetische Antriebe.
Alternativ zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die geschlossene Fluidleitung mit einstellbarem Strömungsquerschnitt durch einen in einem flexiblen Sub- strat gebildeten Kanal gebildet sein, der durch eine starre oder ebenfalls flexible Abdeckung gedeckelt ist. Auch in einem solchen Fall können vorzugsweise pneumatische Systeme, vorgesehen sein, um von außen einen Druck auf das flexible Substrat oder das flexible Substrat und den flexiblen Deckel auszuüben, um den Strömungsquerschnitt zu verringern. Zu diesem Zweck kann die Anordnung beispielsweise in einer Druckkammer angeordnet werden.
Zwei schematische Querschnittsansichten, die Strömungsquer- schnitte zweier Ausführungsbeispiele von in einem Siliziumsubstrat 30 gebildeten Kanälen darstellen, sind in den Figuren 2 und 3 gezeigt. Fig. 2 zeigt dabei einen in Silizium trockenchemisch geätzten Fluidleitungsquerschnitt 32, während Fig. 3 einen in Silizium naßchemisch geätzten Fluid- leitungsquerschnitt 34 zeigt. Ferner ist in den Figuren 2 und 3 jeweils eine elastische Deckelung 36, die vorzugsweise durch ein jeweiliges Membranelement geliefert wird, gezeigt.
Wie den Figuren 2 und 3 ferner zu entnehmen ist, beträgt die Tiefe des jeweiligen Kanals D, während die der elastischen Deckelung 36 zugewandte Breite, d.h. maximale Breite, des jeweiligen Kanals w beträgt. In den Figuren 2 und 3 ist ferner jeweils ein Zustand gezeigt, bei dem die elastische Deckelung um die Tiefe d in den in dem Substrat 30 gebildeten Kanalquerschnitt 32 bzw. 34 eingedrungen ist.
Bezug nehmend auf Fig. 3 wird nachfolgend erläutert, wie bei einem Flußwiderstand, der eine solche Fluidleitung mit variablem Flußquerschnitt aufweist, der Strömungswiderstand eingestellt werden kann. Bei dem im folgenden lediglich als Veranschaulichung beschriebenen Beispiel weist der Flusswi- derstand im Ausgangszustand einen dreieckigen Querschnitt auf, so daß sich die folgenden Gleichungen auf einen solchen dreieckigen Querschnitt beziehen.
Wie bereits ausgeführt wurde, kann bei einem Fluidleitungs- system, das einen anisotrop geätzten Kanal in 110-Silizium, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, aufweist, der Fluidwiderstand des Elements geändert werden, indem die effektive Kanalhöhe reduziert wird, d.h. indem ein elastisches Deckelungsmaterial 36 verwendet wird, das um eine Tiefe von beispielswei- se d in den Kanal der Tiefe D gedrückt wird. Der Fluidwiderstand eines Kanals mit dreieckigem Flußquerschnitt, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, hat einen Fluß q zur Folge, der durch folgende Gleichung 1 definiert ist:
Figure imgf000012_0001
wobei Δp den Druckgradienten über die Fluidleitung darstellt, η die Viskosität des Fluids, dessen Strömung gesteuert werden soll, darstellt, ξ ein Korrekturfaktor ist, der sich aus dem Verhältnis von Kanaltiefe zu Kanalbreite bestimmt, den Geometrie-Einfluß eines nicht-kreisförmigen Querschnitts berücksichtigt und experimentell beschrieben ist, wobei hier ξ = 0,84 gilt, L die Länge der Fluidleitung ist und w die maximale Breite derselben, d.h. die Breite derselben im Bereich der Oberfläche des Substrats 30 ist. Die Breite w ist durch die Tiefen d und D gemäß folgender Gleichung 2 definiert:
w (d) = tan(54.7) • (D - d) * -v/2 • (D - d) G1.2
Folglich ergibt sich für den Fluß als Funktion von d gemäß Gleichung 3:
Figure imgf000013_0001
Die Auslenkung der elastischen Deckelung 36, um einen gegebenen Fluß zu erhalten, kann somit wie folgt berechnet werden:
Figure imgf000013_0002
Die Ablenkung d wird durch das Anlegen einer Kraft F auf das elastische Material, das als Kanalabdeckung 36 verwendet ist, erreicht. Die lokale Ablenkung d(x) wobei x die Position über dem ablenkbaren Membranbereich ist, läßt sich näherungsweise wie folgt beschreiben:
Figure imgf000013_0003
Dabei ist p der auf die dem Kanal abgewandte Seite des Deckels 36 ausgeübte Druck, E das Elastizitätsmodul der Membran und Iy das Flächenmoment senkrecht zu x. Das Flächenmoment Iy ist durch die Kanallänge L und die Membrandicke HM definiert:
H:
G1.6
12 Somit kann durch ein entsprechendes Ausüben einer Kraft auf das elastische Material, bzw. durch ein entsprechendes Anlegen eines Drucks an dieselbe, eine bestimmte Ablenkung in den Kanal und somit eine Einstellung des Flußwiderstands bewirkt werden. Wird der Strömungsquerschnitt der Fluidleitung mit dreieckigem Querschnitt bei einem vorgegebenen Druck um einen Prozentsatz von beispielsweise 70% reduziert, so wird der Flußwiderstand der Fluidleitung derart erhöht, daß der Flußwiderstand wie ein geschlossenes Ventil wirkt, d.h. mit Leckageraten, die unter dem Bereich herkömmlicher Mikroventile liegen, d.h. im Bereich von einigen nl pro Tag.
Die vorliegende Erfindung eignet sich somit zur Realisie- rung von Strömungs-Regelmechanismen unter Verwendung einer analogen Variation des Strömungsquerschnitts einer Fluidleitung.
Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung einer analogen Re- gelung kontinuierlicher Strömungen in einer Fluidleitung 50 unter Verwendung eines erfindungsgemäßen variablen Flußwiderstands 52, der eine Fluidleitung mit variablem Strömungsquerschnitt aufweist, ist in Fig. 4 gezeigt. Dabei ist die Fluidleitung des erfindungsgemäßen variablen Flußwi- derstands in die Fluidleitung 50 geschaltet, beispielsweise durch Verbinden der in Fig. 1 gezeigten Fluideinlaßöffnung und Fluidauslaßöffnung mit jeweiligen Anschlüssen der Fluidleitung 50. Ferner ist in die Fluidleitung 50 ein Durchflußmesser 54, bei dem es sich um einen beliebigen herkömm- liehen Fluiddurchflußmesser handeln kann, geschaltet. Ferner ist in Fig. 4 eine Einrichtung 56 zum Beaufschlagen der Fluidleitung mit einem vorgegebenen Druck, d.h. zum Erzeugen einer definierten Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang der Fluidleitung, gezeigt, wobei es sich bei dieser Einrichtung 56 beispielsweise um eine Pumpe handeln kann. Alternativ kann die Einrichtung 56 durch ein Druckreservoir gebildet sein. Der Druck auf das in der Fluidleitung 50 be- findliche Fluid kann auch lediglich durch Gravitationskräfte bewirkt werden.
Das Ausgangssignal des Durchflußmessers 54 wird einer Steu- ereinrichtung 60 zugeführt, die das Ausgangssignal mit einem vorgegebenen Wert vergleicht. Die Steuereinrichtung 60 ist ferner mit einer Druckbeaufschlagungseinrichtung 62 verbunden, durch die beispielsweise das in Fig. 1 gezeigte Membranelement 14 mit einer Kraft beaufschlagbar ist, um den Strömungsquerschnitt der Fluidleitung des variablen Flußwiderstands 52 zu variieren. Abhängig von dem Vergleich des erfaßten Durchflusses steuert die Steuerung 60 die Druckbeaufschlagungseinrichtung 62, um einen für einen gewünschten Durchfluß erforderlichen Flußwiderstand des vari- ablen Flußwiderstandes 52 zu liefern. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung eine analoge Regelung kontinuierlicher Strömungen in einem mikrofluidischen System unter Verwendung eines variablen Flußwiderstands, der eine Fluidleitung veränderlichen Strömungsquerschnitts aufweist.
Obwohl der Flußmesser 54 in Fig. 4 vor dem variablen Flußwiderstand 52 gezeigt ist, ist es klar, daß dieser nicht auf diese Position beschränkt ist, sondern beispielsweise auch hinter dem variablen Flußwiderstand angeordnet sein kann.
Die vorliegende Erfindung eignet sich aufgrund ihres einfachen Aufbaus insbesondere auch für den Einsatz in einem Me- dikamentendosiersystem. Dabei kann der erfindungsgemäße va- riable Flußwiderstand auch als Ventil eingesetzt werden, da bei ausreichender Verringerung des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung dieselbe wie ein geschlossenes Ventil wirkt.
Gemäß dem Bezug nehmend auf Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind ein Fluideinlaß 20 bzw. ein Fluidauslaß 22 in dem Halteelement 12 gebildet. In gleicher Weise könnten ein Fluideinlaß und ein Fluidauslaß jeweils in dem Sub- strat 10 vorgesehen sein, beispielsweise dasselbe durchdringend bis zur Rückseite. Wiederum alternativ könnte das Membranelement 14 das Substrat 10 vollständig bedecken wobei ein Fluideinlaß bzw. ein Fluidauslaß gegenüberliegend dem ersten bzw. dem zweiten Ende 24 bzw. 26 des Kanals 16 in der Membran 14 gebildet sein könnten.
Obwohl oben Bezug nehmend auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eine Fluidleitung beschrieben wurde, die durch ei- nen Kanal in einem Substrat und eine elastische Deckelung gebildet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen solchen Fall begrenzt. Beispielsweise könnte ein erfindungsgemäßer variabler Flußwiderstand eine schlauchförmige Fluidleitung mit elastischen Wänden aufweisen, die in einer Druckkammer angeordnet ist, so daß der Strömungsquerschnitt derselben durch Variieren des Drucks in der Druckkammer veränderlich ist. Neben den oben angegebenen Querschnittformen kann die erfindungsgemäß verwendete Fluidleitung beliebige Querschnittformen aufweisen, beispielweise einen runden Querschnitt, einen mehreckigen Querschnitt, einen mehreckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken, usw.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, nimmt erfindungsgemäß die Flussrate mit zunehmendem von außen auf die Fluidleitung bzw. den Kanal wirkenden Druck ab.

Claims

Patentansprüche
1. Variabler Flußwiderstand (52) mit folgenden Merkmalen:
einem Fluideinlaß (20) ;
einem Fluidauslaß (22) ;
einer geschlossenen Fluidleitung (16) fester Länge, die den Fluideinlaß (20) mit dem Fluidauslaß (22) fluidmäßig verbindet; und
einer Einrichtung (62) zum Variieren des Strömungs- querschnitts der Fluidleitung (16) über eine vorbestimmte Länge derselben zum Einstellen des durch die Fluidleitung definierten Flußwiderstands, wobei das Verhältnis von vorbestimmter Länge der Fluidleitung (16) zu charakteristischem Durchmesser derselben > 500 ist, wobei die Einrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts ausgebildet ist, um von außen auf Wandabschnitte der Fluidleitung einen Druck auszuüben, der unabhängig vom Druck eines Mediums in der Fluidleitung ist.
2. Variabler Flußwiderstand nach Anspruch 1, bei dem die Fluidleitung durch einen in der Oberfläche eines Substrats (10; 30) gebildeten Kanal (16, 32; 34) und eine den Kanal abdeckende Membran (14; 36) gebildet ist.
3. Variabler Flußwiderstand nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtung (62) zum Variieren des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung eine Einrichtung zum Aus- lenken der Membran (14; 36) aufweist.
4. Variabler Flußwiderstand nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtung zum Auslenken der Membran eine Einrich- tung zum Beaufschlagen der Membran mit einem Druck aufweist.
5. Variabler Flußwiderstand nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Substrat (10; 30) aus Silizium o- der Kunststoff besteht.
6. Variabler Flußwiderstand nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem der Kanal durch isotropes oder an- isotropes Ätzen, in Spritzgußtechnik, Prägetechnik oder durch Lithographietechnik geformt ist.
7. Variabler Flußwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der ferner eine Regeleinrichtung (54; 60) auf- weist, um die Einrichtung (62) zum Variieren des Strömungsquerschnitts zu steuern, um eine vorbestimmte Strömung durch die Fluidleitung zu erzeugen.
8. Variabler Flußwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der ferner ein Fluidkontaktierungsbauglied
(12) aufweist, in dem eine Einlaßöffnung (20) , die mit einem ersten Abschnitt (24) der Fluidleitung fluidmäßig verbunden ist, und eine Auslaßöffnung (22), die mit einem zweiten, von dem ersten Abschnitt beabstandeten Abschnitt (26) der Fluidleitung fluidmäßig verbunden ist, gebildet sind.
9. Variabler Flußwiderstand nach Anspruch 8, bei dem das Fluidkontaktierungsbauglied (12) ferner ausgebildet ist, um ein Membranelement (14) auf dem Substrat (10) positionsmäßig festzulegen.
10. Variabler Flußwiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Einrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts ausgebildet ist, um eine solche Verringerung des Strömungsquerschnitts zu bewirken, daß die Fluidleitung einen solchen Flußwiderstand darstellt, daß bei einem gegebenen Druck, mit dem ein Fluid in der Fluidleitung beaufschlagt wird, im wesentlichen keine Strömung durch die Fluidleitung stattfindet.
11. Variabler Flusswiderstand nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem durch die Einrichtung zum Variieren des Strömungsquerschnitts über die gesamte Länge im wesentlichen gleichmäßig der Querschnitt variiert.
12. Verwendung eines variablen Flußwiderstands nach Anspruch 10 als Ventil.
13. Verfahren zum Steuern eines Fluidflusses unter Verwendung eines variablen Flußwiderstands (52) , der ei- nen Fluideinlaß (20) , einen Fluidauslaß (22) und eine geschlossene Fluidleitung (16) fester Länge, die den Fluideinlaß (20) mit dem Fluidauslaß (22) fluidmäßig verbindet, aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritt umfaßt:
Ausüben eines Drucks, der unabhängig vom Druck eines Mediums in der Fluidleitung ist, von außen auf Wandabschnitte der Fluidleitung und dadurch Variieren des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung über eine vor- bestimmte Länge derselben zum Einstellen des durch die Fluidleitung (16) definierten Flusswiderstands, um dadurch während das Anliegens eines definierten Drucks an der Fluidleitung den Fluidfluß durch die Fluidleitung zu steuern, wobei das Verhältnis von vorbestimmter Länge der Fluidleitung und charakteristischem Durchmesser derselben > 500 ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem durch das Ausüben des Drucks der Strömungsquerschnitt über die gesamte Länge im wesentlichen gleichmäßig variiert wird.
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