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WO2009052805A2 - Nozzle element, filter element and/or positioning element - Google Patents

Nozzle element, filter element and/or positioning element Download PDF

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WO2009052805A2
WO2009052805A2 PCT/DE2008/001732 DE2008001732W WO2009052805A2 WO 2009052805 A2 WO2009052805 A2 WO 2009052805A2 DE 2008001732 W DE2008001732 W DE 2008001732W WO 2009052805 A2 WO2009052805 A2 WO 2009052805A2
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WO
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opening
coating
nozzle
element according
base body
Prior art date
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PCT/DE2008/001732
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Lutz Weber
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Thinxxs Microtechnology GmbH
Original Assignee
Thinxxs Microtechnology GmbH
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Publication date
Application filed by Thinxxs Microtechnology GmbH filed Critical Thinxxs Microtechnology GmbH
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Publication of WO2009052805A3 publication Critical patent/WO2009052805A3/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0638—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced by discharging the liquid or other fluent material through a plate comprising a plurality of orifices
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    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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    • B41J2/01—Ink jet
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    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening

Definitions

  • the invention relates to an element having an opening or a plurality of such openings, which serves as a nozzle, as a filter or for positioning e.g. can serve in the openings of recorded biological cells.
  • the invention relates to such a nozzle, filter or / and positioning, whose opening or openings have a diameter between 1 and 100 microns and smaller.
  • a nozzle such elements are mainly used in dispensing and atomizing liquids, e.g. in the laboratory and pharmaceutical industry, or in the dosage of inhaled drugs, as well as in the generation of electrospray for the identification of molecules by mass spectrometry.
  • Known application examples are also nozzles of inkjet printers.
  • Applications as a positioning element are mainly found in electrophysiology (patch clamping). Especially for fine atomization of drugs nozzle diameter of a few micrometers are required.
  • the invention further relates to a method for producing such an element.
  • US 2006 0103051 A1 discloses the production of nozzle elements by injection molding in combination with laser processing. Nozzle diameters can be produced reproducibly down to about 10 ⁇ m. For smaller nozzle diameter requires complex lithography or plasma etching. Microholes having nozzle elements made of silicon can be produced only with great effort.
  • the invention is based on the object, the cost of producing
  • a nozzle, filter or / and positioning element which is characterized in that the inner wall of the opening formed by a deposited on a base body coating and the size of the opening cross section through the thickness of this coating is determined.
  • a base body having an opening preform corresponding to the opening is produced and the desired size of the opening cross section is set by depositing a coating on the inner wall of the opening preforming.
  • Such coatings formed by deposition can be with high Ge. produce accuracy in desired thicknesses.
  • the applied layer thickness is only of the order of the tolerance variations of the opening diameter of the preform and the layer thickness is e.g. may be only 5% of the final opening diameter
  • significantly greater layer thicknesses are applied, which even exceed the diameter of the opening formed.
  • the diameter of the preform can then be substantially larger than the final diameter of the opening and have a size such that it can be reproducibly produced with high accuracy. Then the much smaller end diameter can be adjusted accordingly.
  • the layer thickness of the coating can be adjusted by supplying the coating material in a specific amount or in a specific concentration over a specific time, the layer thickness can also be controlled by continuous measurement of the thickness of the deposited layer or of the respective opening diameter during the deposition and the deposition is terminated when the desired cross-sectional size is reached.
  • the deposition of the coating it is possible to use a mandrel which delimits the inner diameter of the opening and which has a surface to which the coating does not adhere. The coating does not stress the mandrel, which therefore may have a very small diameter. Irrespective of fluctuations in the diameter Do of the opening preform, constant opening diameters can be achieved.
  • the main body may be formed by a flat or curved plate and having a plurality of through-going through the plate or, in the case of a positioning element, within the plate ending openings.
  • the main body can be further formed by a film or membrane whose dimensions and mechanical properties can be adjusted so that when pressure is applied, a defined curvature occurs, so that droplets produced by such a perforated membrane emerge in a defined solid angle.
  • the coating may cover the surface of the body in whole or in part beyond the inner wall of the opening preforming. In the former case, during the deposition process of material on the base body, there is no need to cover the base body in certain areas.
  • the surface of the base body is partially or completely wet-chemically or otherwise physically conditioned before coating in order to improve adhesion between the base body and the layer.
  • the main body can be made of a plastic, a possibly piezoelectric ceramic or a metal, while the coating, e.g. made of a plastic, a metal or glass.
  • the base body is made of a plastic by injection molding and the coating consists of parylene.
  • Parylene is a trade name of a polymer resulting from the deposition of para-xylylene from the gas phase to polymerize this compound.
  • the element according to the invention may have further structures whose function goes beyond the nozzle, filter and / or positioning function of the element.
  • the element may be part of a vibration system, for example a bending transducer, wherein, for example, nozzle openings may be formed in a piezoelectric disk of a piezoactuator itself.
  • the opening may be cylindrical or / and conical or deviating therefrom.
  • an edge elevation is formed on the opening, e.g. to produce a possible output beam.
  • the opening can form a channel in a microfluidic, single-part or multi-part flow cell.
  • Fig. 1 is a nozzle and / or filter element according to the invention with cylindrical through holes
  • Fig. 2 is a nozzle and / or filter element according to the invention with conical
  • FIG. 3 shows a nozzle and / or filter element according to the invention with conical through holes, on which a ridge elevation is formed
  • FIG. 4 shows a nozzle and / or filter element according to the invention with a coating extending over only a part of the surface of a base body
  • FIG. 5 shows a disk-shaped nozzle and / or filter element according to the invention
  • FIG. 6 shows an arc-shaped nozzle and / or filter element according to the invention
  • FIGS. 7-10 show nozzle elements according to the invention, which have structures which fulfill functions exceeding nozzle functions
  • FIG. 11 further exemplary embodiments of elements according to the invention
  • Fig. 12 is an illustrative of the preparation of elements according to the invention.
  • a nozzle and / or filter element in the form of a plate shown in FIGS. 1 and 5 has a base body 1 made of plastic produced by injection molding and a coating 2 of parylene applied by deposition onto the base body.
  • the coating 2 is formed continuously on the entire surface of the base body 1.
  • the element further points through the entire Pl ⁇ ttendicke continuous, arranged in a Arr ⁇ y 6 of rows and columns openings 3.
  • the cylindrical openings 3 correspond to cylindrical preforms in the base body 1 with a diameter Do.
  • D Do - 2d, where d is the thickness of the parylene layer.
  • d the thickness of the parylene layer.
  • the layer thickness d in the relevant embodiment is almost as large as the diameter D of the opening 3.
  • the openings 3 of the element are not cylindrical but approximately conical. As FIG. 3 shows, the opening 3 can have a raised edge 4, which serves for the better alignment of an outlet jet.
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment in which the coating 2 covers only one side of the main body beyond the insides of the preforms in the main body 1.
  • the elements according to FIGS. 2 to 4 may also have the basic shape shown in FIG. 5.
  • a nozzle element shown in FIG. 6 is not like the element of FIG. 5 plate-shaped but made as a curved plate, wherein the axes 5 of the openings 3 are spread like a fan. In appropriate geometry, a spray with a wide defined opening angle can be generated.
  • Fig. 7 shows a nozzle plate with a central array 6 of through holes 3 and with other structures whose function goes beyond the nozzle function of the plate. Notches 7 and 8 allow vibrations of the plate area having the openings. Edge graduations 9 and 10 serve to hold the element.
  • FIG. 8 shows a nozzle plate which has recesses 11 in regions of hole arrays.
  • the otherwise thicker plate has a high mechanical stability, in particular pressure stability.
  • the opening passages which are short compared to the plate thickness can be produced with particularly small opening diameters.
  • Fig. 9 shows a nozzle plate of piezoelectric ceramic with a hole array 6 in combination with an annular counter bearing made of plastic or metal.
  • the a bending transformer forming arrangement is suitable as a drive for a nebulizer / dispenser.
  • a nozzle plate of plastic or metal for an atomizer / dispenser shown in FIG. 10 is connected to an annular piezoelectric ceramic disk 13.
  • Fig. 1 1 a shows in plan view an element with an opening 3, wherein the
  • Layer thickness d is significantly smaller than the opening diameter D.
  • the layer thickness d is in the order of magnitude of the maximum tolerance fluctuation of the diameter D of the hole preforming in the main body 1.
  • the layer thickness d is significantly greater than the opening diameter D.
  • the much larger diameter Do of the preforming in the base body 1 can be produced with high accuracy by injection molding and / or laser processing.
  • the diameter D of the opening 3 can be produced by depositing the layer 2.
  • an opening diameter limiting mandrel 14 with a coating 2 repellent surface can be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Nozzles (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to a nozzle element, filter element and/or positioning element with at least one opening (3) serving as a nozzle opening, filter opening or positioning opening, and to a method for producing such an element. According to the invention, the inner wall of the opening (3) is formed by a coating (2) on a basic body (1) and the size of the opening cross section is determined by the thickness (d) of said coating.

Description

Beschreibung: Description:

„Düsen-, Filter- oder/und Positionierelement""Nozzle, filter and / or positioning element"

Die Erfindung betrifft ein Element mit einer Öffnung oder einer Vielzahl solcher Öffnungen, das als Düse, als Filter oder zur Positionierung z.B. in den Öffnungen aufge- nommener biologischer Zellen dienen kann. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Düsen-, Filter- oder/und Positionierelement, dessen Öffnung bzw. Öffnungen einen Durchmesserzwischen 1 und 100 μm und kleiner aufweisen. Zur Anwendung als Düse kommen solche Elemente hauptsächlich beim Dispensieren und Zerstäuben von Flüssigkeiten, z.B. in der Labor- und Pharmatechnik, oder bei der Dosierung zu inhalierender Medikamente, sowie auch bei der Erzeugung von Elektrospray zur Identifizierung von Molekülen mittels Massenspektroskopie. Bekannte Anwendungsbeispiele sind ferner Düsen von Tintenstrahldruckern. Anwendungen als Positionierelement ergeben sich hauptsächlich in der Elektrophysio- logie (Patch Clamping). Vor allem zur Feinzerstäubung von Medikamenten sind Düsendurchmesser von wenigen Mikrometern erforderlich.The invention relates to an element having an opening or a plurality of such openings, which serves as a nozzle, as a filter or for positioning e.g. can serve in the openings of recorded biological cells. In particular, the invention relates to such a nozzle, filter or / and positioning, whose opening or openings have a diameter between 1 and 100 microns and smaller. For use as a nozzle, such elements are mainly used in dispensing and atomizing liquids, e.g. in the laboratory and pharmaceutical industry, or in the dosage of inhaled drugs, as well as in the generation of electrospray for the identification of molecules by mass spectrometry. Known application examples are also nozzles of inkjet printers. Applications as a positioning element are mainly found in electrophysiology (patch clamping). Especially for fine atomization of drugs nozzle diameter of a few micrometers are required.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Elements.The invention further relates to a method for producing such an element.

Die maßgenaue Herstellung insbesondere sehr kleine Öffnungen aufweisender EIe- mente ist schwierig. Die US 6,969,850 B2 beschreibt das Spritzgießen von Düsenelementen mit Öffnungsdurchmessern größer 10 μm, bei dem die Standzeit die Düsenöffnungen bildender Dorne wegen der unter hohem Druck eingespritzten Kunststoffschmelze begrenzt ist.The dimensionally accurate production, in particular very small openings having EIe- elements is difficult. The US 6,969,850 B2 describes the injection molding of nozzle elements with opening diameters greater than 10 microns, in which the service life of the nozzle openings forming mandrels is limited because of injected under high pressure plastic melt.

Aus der US 2006 0103051 Al ist die Herstellung von Düsenelementen durch Spritz- gießen in Kombination mit einer Laserbearbeitung bekannt. Düsendurchmesser lassen sich reproduzierbar bis hinunter zu etwa 10 μm herstellen. Für kleinere Düsendurchmesser bedarf es aufwendiger Lithographie- oder Plasmaätzverfahren. Mikrolöcher aufweisende Düsenelemente aus Silizium lassen sich nur mit hohem Aufwand herstellen.US 2006 0103051 A1 discloses the production of nozzle elements by injection molding in combination with laser processing. Nozzle diameters can be produced reproducibly down to about 10 μm. For smaller nozzle diameter requires complex lithography or plasma etching. Microholes having nozzle elements made of silicon can be produced only with great effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand zur Herstellung vonThe invention is based on the object, the cost of producing

Düsen-, Filter- oder/und Positionierelementen der eingangs genannten Art zu verringern.To reduce nozzle, filter and / or positioning of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird durch ein Düsen-, Filter- oder/und Positionierelement gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Innenwand der Öffnung durch eine auf einem Grundkörper abgeschiedene Beschichtung gebildet und die Größe des Öffnungsquerschnitts durch die Dicke dieser Beschichtung bestimmt ist.This object is achieved by a nozzle, filter or / and positioning element, which is characterized in that the inner wall of the opening formed by a deposited on a base body coating and the size of the opening cross section through the thickness of this coating is determined.

Gemäß der Erfindung wird also ein Grundkörper mit einer der Öffnung ent- sprechenden Öffnungsvorformung hergestellt und die gewünschte Größe des Öffnungsquerschnitts wird durch Abscheiden einer Beschichtung auf der Innenwand der Öffnungsvorformung eingestellt.According to the invention, therefore, a base body having an opening preform corresponding to the opening is produced and the desired size of the opening cross section is set by depositing a coating on the inner wall of the opening preforming.

Solche durch Abscheidung gebildeten Beschichtungen lassen sich mit hoher Ge-. nauigkeit in gewünschten Dicken erzeugen.Such coatings formed by deposition can be with high Ge. produce accuracy in desired thicknesses.

Während die aufgetragene Schichtdicke lediglich in der Größenordnung der Toleranzschwankungen des Öffnungsdurchmessers der Vorformung liegen und die Schichtdicke z.B. nur 5% des endgültigen Öffnungsdurchmessers betragen kann, werden in einer Ausführungsform der Erfindung erheblich größere Schichtdicken aufgetragen, die den Durchmesser der gebildeten Öffnung sogar übersteigen. Der Durchmesser der Vorformung kann dann wesentlich größer als der Enddurchmesser der Öffnung sein und eine solche Größe aufweisen, dass er sich reproduzierbar mit hoher Genauigkeit herstellen lässt. Dann kann auch der wesentlich kleinere Enddurchmesser entsprechend genau eingestellt werden.While the applied layer thickness is only of the order of the tolerance variations of the opening diameter of the preform and the layer thickness is e.g. may be only 5% of the final opening diameter, in one embodiment of the invention, significantly greater layer thicknesses are applied, which even exceed the diameter of the opening formed. The diameter of the preform can then be substantially larger than the final diameter of the opening and have a size such that it can be reproducibly produced with high accuracy. Then the much smaller end diameter can be adjusted accordingly.

Während die Dicke der Beschichtung durch Zufuhr des Beschichtungsmaterials in einer bestimmten Menge oder in einer bestimmten Konzentration über eine bestimmte Zeit einstellbar ist, kann eine Steuerung der Schichtdicke auch durch stän- dige Messung der Dicke der abgeschiedenen Schicht bzw. des jeweiligen Öffnungsdurchmessers während der Abscheidung erfolgen und die Abscheidung abgebrochen werden, wenn die gewünschte Querschnittsgröße erreicht ist. Bei der Abscheidung der Beschichtung lässt sich ein den Innendurchmesser der Öffnung begrenzender Dorn verwenden, der eine Oberfläche aufweist, an welcher die Beschichtung nicht anhaftet. Durch die Beschichtung wird der Dorn nicht beansprucht, der daher einen sehr geringen Durchmesser haben kann. Un- abhängig von Schwankungen des Durchmessers Do der Öffnungsvorform lassen sich konstante Öffnungsdurchmesser erzielen.While the thickness of the coating can be adjusted by supplying the coating material in a specific amount or in a specific concentration over a specific time, the layer thickness can also be controlled by continuous measurement of the thickness of the deposited layer or of the respective opening diameter during the deposition and the deposition is terminated when the desired cross-sectional size is reached. In the deposition of the coating, it is possible to use a mandrel which delimits the inner diameter of the opening and which has a surface to which the coating does not adhere. The coating does not stress the mandrel, which therefore may have a very small diameter. Irrespective of fluctuations in the diameter Do of the opening preform, constant opening diameters can be achieved.

Der Grundkörper kann durch eine ebene oder gebogene Platte gebildet sein und eine Vielzahl durch die Platte durchgehender oder, bei einem Positionierelement, innerhalb der Platte endender Öffnungen aufweisen.The main body may be formed by a flat or curved plate and having a plurality of through-going through the plate or, in the case of a positioning element, within the plate ending openings.

Der Grundkörper lässt sich ferner durch eine Folie oder Membran bilden, deren Abmessungen und mechanischen Eigenschaften so eingestellt werden können, dass bei einer Druckbeaufschlagung eine definierte Wölbung eintritt, sodass durch eine solche Lochmembran erzeugte Tröpfchen in einem definierten Raumwinkel austreten.The main body can be further formed by a film or membrane whose dimensions and mechanical properties can be adjusted so that when pressure is applied, a defined curvature occurs, so that droplets produced by such a perforated membrane emerge in a defined solid angle.

Die Beschichtung kann über die Innenwand der Öffnungsvorformung hinaus die Oberfläche des Grundkörpers ganz oder teilweise bedecken. In ersterem Fall be- darf es beim Abscheidungsprozess von Material auf dem Grundkörper keinerlei Abdeckung des Grundkörpers in bestimmten Bereichen.The coating may cover the surface of the body in whole or in part beyond the inner wall of the opening preforming. In the former case, during the deposition process of material on the base body, there is no need to cover the base body in certain areas.

Ggf. wird die Oberfläche des Grundkörpers vor der Beschichtung teilweise oder vollständig nasschemisch oder anderweitig physikalisch konditioniert, um die Haftung zwischen Grundkörper und Schicht zu verbessern.Possibly. For example, the surface of the base body is partially or completely wet-chemically or otherwise physically conditioned before coating in order to improve adhesion between the base body and the layer.

Der Grundkörper lässt sich aus einem Kunststoff, einer ggf. piezoelektrischen Keramik oder einem Metall herstellen, während die Beschichtung z.B. aus einem Kunststoff, einem Metall oder Glas besteht.The main body can be made of a plastic, a possibly piezoelectric ceramic or a metal, while the coating, e.g. made of a plastic, a metal or glass.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Grundkörper aus einem Kunststoff durch Spritzgießen hergestellt und die Beschichtung besteht aus Parylene. Parylene ist ein Handelsname eines Polymers, das durch Abscheidung von Para-Xylylen aus der Gasphase unter Polymerisation dieser Verbindung ent- steht.In a particularly preferred embodiment, the base body is made of a plastic by injection molding and the coating consists of parylene. Parylene is a trade name of a polymer resulting from the deposition of para-xylylene from the gas phase to polymerize this compound.

Das Element nach der Erfindung kann weitere Strukturen aufweisen, deren Funktion über die Düsen-, Filter- oder/und Positionierfunktion des Elements hinausgeht. Insbesondere kann das Element Teil eines Schwingungssystems, z.B. eines Biegewandlers sein, wobei z.B. in einer Piezoscheibe eines Piezoaktors selbst Düsenöffnungen gebildet sein können.The element according to the invention may have further structures whose function goes beyond the nozzle, filter and / or positioning function of the element. In particular, the element may be part of a vibration system, for example a bending transducer, wherein, for example, nozzle openings may be formed in a piezoelectric disk of a piezoactuator itself.

Die Öffnung kann zylindrisch oder/und konisch oder davon abweichend ausgebildet sein. In einer Ausführungsform der Erfindung ist an die Öffnung eine Randerhöhung angeformt, z.B. um einen möglichst gerichteten Ausgangsstrahl zu erzeugen. Die Öffnung kann einen Kanal in einer mikrofluidischen, ein- oder mehrteilig aufgebauten Flusszelle bilden.The opening may be cylindrical or / and conical or deviating therefrom. In one embodiment of the invention, an edge elevation is formed on the opening, e.g. to produce a possible output beam. The opening can form a channel in a microfluidic, single-part or multi-part flow cell.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to embodiments and the accompanying, relating to these embodiments drawings. Show it:

Fig. 1 ein Düsen- oder/und Filterelement nach der Erfindung mit zylindrischen Durchgangsöffnungen, Fig. 2 ein Düsen- oder/und Filterelement nach der Erfindung mit konischenFig. 1 is a nozzle and / or filter element according to the invention with cylindrical through holes, Fig. 2 is a nozzle and / or filter element according to the invention with conical

Durchgangsöffnungen,Through openings

Fig. 3 ein Düsen- oder/und Filterelement nach der Erfindung mit konischen Durchgangsöffnungen, an denen eine Randerhöhung gebildet ist,3 shows a nozzle and / or filter element according to the invention with conical through holes, on which a ridge elevation is formed,

Fig. 4 ein Düsen- oder/und Filterelement nach der Erfindung mit einer sich nur über einen Teil der Oberfläche eines Grundkörpers erstreckenden Beschichtung,4 shows a nozzle and / or filter element according to the invention with a coating extending over only a part of the surface of a base body,

Fig. 5 ein scheibenförmiges Düsen- oder/und Filterelement nach der Erfin- düng,5 shows a disk-shaped nozzle and / or filter element according to the invention, FIG.

Fig. 6 ein bogenförmig ausgebildetes Düsen- oder/und Filterelement nach der Erfindung, Fig. 7 - 10 Düsenelemente nach der Erfindung, welche Strukturen aufweisen, die über Düsenfunktionen hinausgehende Funktionen erfüllen, Fig. 1 1 weitere Ausführungsbeispiele für Elemente nach der Erfindung, und6 shows an arc-shaped nozzle and / or filter element according to the invention; FIGS. 7-10 show nozzle elements according to the invention, which have structures which fulfill functions exceeding nozzle functions, FIG. 11 further exemplary embodiments of elements according to the invention;

Fig. 12 eine die Herstellung von Elementen nach der Erfindung erläuterndeFig. 12 is an illustrative of the preparation of elements according to the invention

Darstellung.Presentation.

Ein in den Fig. 1 und 5 gezeigtes Düsen- oder/und Filterelement in der Form einer Platte weist einen im Spritzgießverfahren hergestellten Grundkörper 1 aus Kunststoff sowie eine durch Abscheidung auf den Grundkörper aufgebrachte Beschichtung 2 aus Parylene auf. Die Beschichtung 2 ist durchgehend auf der gesamten Oberfläche des Grundkörpers 1 gebildet. Das Element weist ferner durch die gesamte Plαttendicke durchgehende, in einem Arrαy 6 aus Reihen und Spalten angeordnete Öffnungen 3 auf.A nozzle and / or filter element in the form of a plate shown in FIGS. 1 and 5 has a base body 1 made of plastic produced by injection molding and a coating 2 of parylene applied by deposition onto the base body. The coating 2 is formed continuously on the entire surface of the base body 1. The element further points through the entire Plαttendicke continuous, arranged in a Arrαy 6 of rows and columns openings 3.

Den zylindrischen Öffnungen 3 entsprechen zylindrische Vorformungen in dem Grundkörper 1 mit einem Durchmesser Do. Für den Durchmesser D der Öffnungen 3 gilt: D = Do - 2d, wobei d die Dicke der Paryleneschicht ist. Wie Fig. 1 erkennen lässt, ist die Schichtdicke d in dem betreffenden Ausführungsbeispiel nahezu so groß wie der Durchmesser D der Öffnung 3.The cylindrical openings 3 correspond to cylindrical preforms in the base body 1 with a diameter Do. For the diameter D of the openings 3: D = Do - 2d, where d is the thickness of the parylene layer. As can be seen in FIG. 1, the layer thickness d in the relevant embodiment is almost as large as the diameter D of the opening 3.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 sind die Öffnungen 3 des Elements nicht zylindrisch sondern etwa konisch ausgebildet. Wie Fig. 3 zeigt, kann die Öffnung 3 eine Randerhöhung 4 aufweisen, welche der besseren Ausrichtung eines Austrittstrahls dient.In the embodiment of Fig. 2, the openings 3 of the element are not cylindrical but approximately conical. As FIG. 3 shows, the opening 3 can have a raised edge 4, which serves for the better alignment of an outlet jet.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Beschichtung 2 über die Innenseiten der Vorformungen im Grundkörper 1 hinaus nur eine Seite des Grundkörpers bedeckt. Auch die Elemente nach Fig. 2 bis 4 können die in Fig. 5 gezeigte Grundform aufweisen.4 shows an exemplary embodiment in which the coating 2 covers only one side of the main body beyond the insides of the preforms in the main body 1. The elements according to FIGS. 2 to 4 may also have the basic shape shown in FIG. 5.

Ein in Fig. 6 dargestelltes Düsenelement ist nicht wie das Element von Fig. 5 platten- förmig sondern als gebogene Platte hergestellt, wobei die Achsen 5 der Öffnungen 3 fächerartig aufgespreizt sind. In entsprechender Geometrie lässt sich ein Sprühstrahl mit einem breiten definierten Öffnungswinkel erzeugen.A nozzle element shown in FIG. 6 is not like the element of FIG. 5 plate-shaped but made as a curved plate, wherein the axes 5 of the openings 3 are spread like a fan. In appropriate geometry, a spray with a wide defined opening angle can be generated.

Fig. 7 zeigt eine Düsenplatte mit einem zentralen Array 6 von Durchgangsöffnungen 3 und mit weiteren Strukturen, deren Funktion über die Düsenfunktion der Platte hinausgeht. Einkerbungen 7 und 8 ermöglichen Schwingungen des die Öffnungen aufweisenden Plattenbereichs. Randabstufungen 9 und 10 dienen der Halterung des Elements.Fig. 7 shows a nozzle plate with a central array 6 of through holes 3 and with other structures whose function goes beyond the nozzle function of the plate. Notches 7 and 8 allow vibrations of the plate area having the openings. Edge graduations 9 and 10 serve to hold the element.

Aus Fig. 8 geht eine Düsenplatte hervor, die in Bereichen von Locharrays 6 Ausnehmungen 1 1 aufweist. Die im Übrigen dickere Platte weist eine große mechanische Stabilität auf, insbesondere Druckstabilität. Die gegenüber der Plattendicke kurzen Öffnungsdurchgänge lassen sich mit besonders kleinen Öffnungsdurchmessern her- stellen.FIG. 8 shows a nozzle plate which has recesses 11 in regions of hole arrays. The otherwise thicker plate has a high mechanical stability, in particular pressure stability. The opening passages which are short compared to the plate thickness can be produced with particularly small opening diameters.

Fig. 9 zeigt eine Düsenplatte aus piezoelektrischer Keramik mit einem Locharray 6 im Verbund mit einem ringförmigen Gegenlager aus Kunststoff oder Metall. Die einen Biegewαndler bildende Anordnung eignet sich als Antrieb für einen Zerstäuber/ Dispenser.Fig. 9 shows a nozzle plate of piezoelectric ceramic with a hole array 6 in combination with an annular counter bearing made of plastic or metal. The a bending transformer forming arrangement is suitable as a drive for a nebulizer / dispenser.

Eine in Fig. 10 gezeigte Düsenplatte aus Kunststoff oder Metall für einen Zerstäuber/ Dispenser ist mit einer ringförmigen piezoelektrischen Keramikscheibe 13 verbunden.A nozzle plate of plastic or metal for an atomizer / dispenser shown in FIG. 10 is connected to an annular piezoelectric ceramic disk 13.

Während bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 bis 4 die Schichtdicke d eine mit dem Öffnungsdurchmesser D der Öffnungen 3 vergleichbare Größe aufweist, zeigt Fig. 1 1 a in Draufsicht ein Element mit einer Öffnung 3, bei welchem dieWhile in the embodiments of FIGS. 1 to 4, the layer thickness d has a size comparable to the opening diameter D of the openings 3, Fig. 1 1 a shows in plan view an element with an opening 3, wherein the

Schichtdicke d deutlich kleiner als der Öffnungsdurchmesser D ist. Die Schichtdicke d liegt in der Größenordnung der maximalen Toleranzschwankung des Durchmesser D der Lochvorformung im Grundkörper 1.Layer thickness d is significantly smaller than the opening diameter D. The layer thickness d is in the order of magnitude of the maximum tolerance fluctuation of the diameter D of the hole preforming in the main body 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 1 b ist dagegen die Schichtdicke d deutlich größer als der Öffnungsdurchmesser D. Der wesentlich größere Durchmesser Do der Vorformung im Grundkörper 1 lässt sich mit hoher Genauigkeit durch Spritzgießen oder/und Laserbearbeitung herstellen. Entsprechend genau ist dann der Durchmesser D der Öffnung 3 durch Abscheiden der Schicht 2 herstellbar.In contrast, in the embodiment of FIG. 11 b, the layer thickness d is significantly greater than the opening diameter D. The much larger diameter Do of the preforming in the base body 1 can be produced with high accuracy by injection molding and / or laser processing. Correspondingly accurate then the diameter D of the opening 3 can be produced by depositing the layer 2.

Wie aus Fig. 12 hervorgeht, kann bei der Bildung der Schicht 2 ein den Öffnungsdurchmesser begrenzender Dorn 14 mit einer die Beschichtung 2 abweisenden Oberfläche verwendet werden. As is apparent from Fig. 12, in the formation of the layer 2, an opening diameter limiting mandrel 14 with a coating 2 repellent surface can be used.

Claims

Patentansprüche: claims: 1 . Düsen-, Filter- oder/und Positionierelement mit wenigstens einer als Düsen-,1 . Nozzle, filter or / and positioning element with at least one nozzle, Filter- bzw. Positionieröffnung dienenden Öffnung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand der Öffnung (3) durch eine auf einem Grundkörper (1 ) abgeschiedene Beschichtung (2) gebildet und die Größe des Öffnungsquerschnitts durch die Dicke dieser Beschichtung (2) bestimmt ist.Filtering or positioning opening serving opening (3), characterized in that the inner wall of the opening (3) formed by a on a base body (1) deposited coating (2) and determines the size of the opening cross-section through the thickness of this coating (2) is. 2. Element nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) der Beschichtung (2) wenigstens 5% des Öffnungsdurchmessers (D) beträgt.2. Element according to claim 1, characterized in that the thickness (d) of the coating (2) is at least 5% of the opening diameter (D). 3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (d) größer als der Öffnungsdurchmesser (D) ist.3. Element according to claim 2, characterized in that the layer thickness (d) is greater than the opening diameter (D). 4. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) eine ebene, gebogene oder biegbare Platte mit einer Anordnung (6) durch die Platte durchgehender oder/und innerhalb der Platte endender Öffnungsvorformungen umfasst.4. Element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the base body (1) comprises a flat, curved or bendable plate with an arrangement (6) through the plate continuous and / or within the plate endender Öffnungsvorformungen. 5. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung über die Innenseite der Öffnungsvorformung hinaus die Oberfläche des Grundkörpers (1 ) ganz oder teilweise bedeckt.5. Element according to claim 4, characterized in that the coating over the inside of the opening preforming the surface of the base body (1) completely or partially covered. 6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) einen Kunststoff, eine, ggf. piezoelektrische, Keramik oder ein Metall umfasst.6. Element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the base body (1) comprises a plastic, one, possibly piezoelectric, ceramic or a metal. 7. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) einen Kunststoff, ein Metall oder/und Glas umfasst. 7. Element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coating (2) comprises a plastic, a metal and / or glass. 8. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet dass der Grundkörper aus einem Kunststoff und die Beschichtung aus Parylene besteht.8. Element according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the base body consists of a plastic and the coating of parylene. 9. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element Strukturen (7-1 1 ) aufweist, deren Funktion über die Düsen- Filter- oder Positionierfunktion des Elements hinausgeht.9. Element according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the element has structures (7-1 1) whose function goes beyond the nozzle filtering or positioning function of the element. 10. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Element Teil eines Schwingungssystems ist, insbesondere eines Biegewandlers.10. Element according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the element is part of a vibration system, in particular a bending transducer. 11. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (3) zylindrisch oder/und konisch ausgebildet ist.11. Element according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the opening (3) is cylindrical or / and conical. 12. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (3), insbesondere ausgangsseitig, eine Randerhöhung (4) aufweist.12. Element according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that the opening (3), in particular on the output side, a Randerhöhung (4). 13. Verfahren zur Herstellung eines Düsen-, Filter- oder/und Positionierelements, das wenigstens eine als Düsen-, Filter- bzw. Positionieröffnung dienende Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grundkörper (1 ) mit einer der Öffnung (2) entsprechenden Öffnungsvorformung hergestellt und die gewünschte Größe des Öffnungsquerschnitts durch Abscheiden einer Beschichtung (2) auf der Innenwand der Öffnungsvorformung hergestellt wird.13. A method for producing a nozzle, filter and / or positioning element, which has at least one serving as a nozzle, filter or positioning opening, characterized in that a base body (1) with one of the opening (2) corresponding opening preforming and the desired size of the opening cross-section is made by depositing a coating (2) on the inner wall of the orifice preform. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1 ) als Kunststoff teil durch Spritzgießen oder/und Laserbearbeitung hergestellt wird. 14. The method according to claim 13, characterized in that the base body (1) is made as a plastic part by injection molding and / or laser machining. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) durch Abscheidung von Parylene hergestellt wird.15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the coating (2) is produced by deposition of parylene. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass über die Innenwand der Öffnungsverformung hinaus der Grundkörper (1 ) ganz oder teilweise beschichtet wird.16. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that over the inner wall of the opening deformation of the base body (1) is completely or partially coated. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) der Beschichtung durch Zufuhr des Beschichtungs- materials in einer bestimmten Menge oder/und Konzentration über eine bestimmte Zeit eingestellt wird.17. The method according to any one of claims 13 to 16, characterized in that the thickness (d) of the coating is adjusted by supplying the coating material in a certain amount and / or concentration over a certain time. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass während des Auftragens der Beschichtung die Schichtdicke (d) oder der Öffnungsdurchmesser (D) ständig gemessen und die Abscheidung ab- gebrochen wird, wenn die gewünschte Größe der Öffnung erreicht ist.18. The method according to any one of claims 13 to 17, characterized in that during the application of the coating, the layer thickness (d) or the opening diameter (D) is continuously measured and the deposition is stopped when the desired size of the opening is reached. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abscheidung ein den Öffnungsdurchmesser (D) begrenzender Dorn (14) verwendet wird.19. The method according to any one of claims 13 to 18, characterized in that in the deposition of the opening diameter (D) limiting mandrel (14) is used. 20. Mikrofluidisches System zum Gewinnen, Manipulieren, Transportieren, Analysieren oder/und Freisetzen kleiner Fluidmengen mit einem Element nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bzw. einem nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19 hergestellten Element. 20. A microfluidic system for obtaining, manipulating, transporting, analyzing or / and releasing small quantities of fluid with an element according to one of claims 1 to 12 or an element produced by the process according to any one of claims 13 to 19.
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