MEMS - basierte Labs on a Chip

Unter dem Begriff mikroelektromechanisches System (MEMS) werden Funktionseinheiten bestehend aus Sensor, Aktor und Datenverarbeitung zusammengefasst, deren Abmessungen im Mikrometerbereich liegen. Beispielhaft seien hier Beschleunigungssensoren, Bildstabilisatoren und Aktoren für Mikrospiegel genannt. Die Herstellung von MEMS erfolgt mit Hilfe von etablierten Technologien aus der Halbleitertechnik. Dieses stabile produktionstechnologische Gerüst ermöglicht die Produktion großer Stückzahlen bei gleichzeitig geringen Kosten.

Die in unseren Mikrofluidiksystemen verwendeten MEMS basieren auf stimuli-sensitiven Polymermaterialien, sogenannten Hydrogelen. Sie bestehen aus einem dreidimensionalen Polymernetzwerk, das große Mengen Wasser speichern kann. Durch die Änderung bestimmter physikalischer Umgebungsvariablen, wie z. B. der Temperatur, wird das Wasser aus dem Netzwerk gedrängt und eine Schrumpfung des Gels verursacht. Diese Volumenänderung kann zum Verrichten mechanischer Arbeit genutzt werden. Hydrogele werden daher in Mikrofluidiksystemen als aktive Elemente also als Ventile oder Pumpen eingesetzt.