MIT VENTIL

Die Erfindung betrifft ein Ventil mit wenigstens zwei relativ zueinander bewegbaren Ventileiementen, eine Vorrichtung mit einem solchen Ventil, eine Verwendung eines solchen Ventils in einer Vorrichtung, eine Mikropumpe mit einem solchen Ventil, ein Vernebiersystem mit einem solchen Ventil und eine Dosier- /Mischvorrichtung mit einem solchen Ventil,

Die Erfindung kann dabei für unterschiedliche Bereiche mit Fluidanwendursgen verwendet werden, wie Schaltung, Regelung, Analyse, Diagnose, Therapie, Messen, Transport, Mischen, Reinigen, Dosierung und dergleichen. Dabei sind zahlreiche Anwendungsbereiche denkbar in der Industrie und Forschung, wie Pharma-, Medizin-, Mess-, Analyse-, Diagnose-, Labor-, Fluid- und Mikrofluidtechnik.

Aus der Technik sind Dreh- und Schiebeventile mit zwei Ventilkomponenten bekannt, bei denen durch Verdrehen bzw. Verschieben der beiden Komponenten relativ zueinander das Ventil geöffnet bzw. geschlossen werden kann, Um eine dichte fluidische Verbindung zwischen den Komponenten zu gewährleisten, werden bei solchen Ventilen Dichtungselemente aus Silikon, Teflon oder Gummi verwendet. Jedoch werden diese Elemente häufig bei unsachgemäßer Betätigung des Ventils beschädigt. Überdies unterliegen solche Elemente einem hohen Verschleiß, was zu einer verkürzten Lebensdauer des Ventils führt. Um ohne zusätzliche Dichtungselemente eine dichte fluidische Verbindung zwischen den Ventilkomponenten auch bei erhöhter Beanspruchung des Ventils zu erreichen, müssen die Verbindungsfiächen zwischen den Komponenten ein sehr hohes Maß an Ebenheit, eine geringe Rauhigkeit und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen.

Die DE 103 14 387 offenbart ein Ventil für die Mikrotechnik zum Öffnen und Schließen von

Mikrokanälen. Das Ventil umfasst eine Verschlussplatte und eine Ventiiplafte, die mit einem Zufiuss und einem Abfluss versehen ist. Der Zufiuss und der Abfluss können über einen Kanal miteinander verbunden werden, der in der Verschlussplatte ausgebildet ist. Die Verschiussplatte ist gleitfähig auf der Ventiiplatte gelagert. Sowohl die Ventilplatte als auch die Verschiusspiatte sind aus Silizium gefertigt und zudem poliert.

Die US 4,647,013 offenbart ein Siliziumrückschlagventil zum Steuern eines Fiuidfiusses unter Verwendung eines ersten und eines zweiten Siisziumeiements. Das erste Siliziumelement ist im Wesentlichen flächig ausgebildet und weist eine Öffnung zum Durchtreten des Fluids auf. Das zweite Siliziumelement weist eine flächige Siliziumoberfläche auf, die relativ zu der Öffnung bewegt werden kann, um so die Öffnung zum Steuern des Fiuidfiusses zu öffnen bzw. zu schiie&en. Die beiden Siiiziumeiemente werden durch eine Feder aufeinander gedrückt.

Überdies ist aus der DE 36 33483 ein Steuerscheibenventil bekannt, das ein Gehäuse mit einer ersten feststehenden Steuerscheibe, die mindestens eine Einlassöffnung für die zu steuernde Flüssigkeit aufweist, und eine zweite Steuerscheibe umfasst, die gegenüber der ersten Steuerscheibe linear verschiebbar ist und mindestens eine Regelausnehmung aufweist, die mit der oder den Einlassöffnung(en) der feststehenden Steuerscheibe zusammenwirkt. Die zweite Steuerscheibe äst aus einer unteren

Keramikscheibe und einem oberen, aus Kunststoff bestehenden Mitnahmeteil zusammengesetzt. Die Keramikscheibe und der Mitnahmeteil begrenzen gemeinsam einen als Regelausnehmung dienenden Umlenkkanal, über welchen je nach der Relativstellung der beiden Steuerscheiben Wasser von den

Einlassöffnungen zu einer Auslassöffnung der feststehenden Steuerscheibe fließen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verschleißfestes und kostengünstig herstellbares Ventil, sowie eine Vorrichtung, eine Mikropumpe, ein Verneblersystem und eine Dosier-ZMischvorrichtung, die ein solches Veniii verwenden, und eine Verwendung eines solchen Ventils in einer Vorrichtung

bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmaien des Anspruchs 1 , eine Vorrichtung mit den Merkmaien des Anspruchs 13, eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 15, eine Mikropumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 16, ein Vernebiersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 19 und eine Dosier-ZMischvorrichtung mit den Merkmaien des Anspruchs 20 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen folgen aus den übrigen Ansprüchen.

Das Ventil gemäß der Erfindung umfasst ein erstes Ventilelement und ein zweites Ventilelement, wobei das erste Ventiieiement ein erstes Trägerteil aus Kunststoff und ein erstes Flächenelement aus Silizium oder Siliziumoxid (Glas, S1O2), das an dem ersten Trägerteil befestigt ist, umfasst und das zweite

Ventilelement ein zweites Trägerteil aus Kunststoff und ein zweites Flächenelement aus Silizium oder Silizsumoxid (Glas, S1O2), das an dem zweiten Trägerteil befestigt ist, umfasst. Die Ventilelemente sind so angeordnet, dass das erste und das zweite Fiächenelement entlang einer Anlagefläche zumindest teilweise flächig aneinander anliegen, wobei die Ventilelemente in wenigstens einer Richtung parallel zu der

Anlagefläche der Flächenelemente relativ zueinander bewegbar sind. Das erste Fiächeneiement weist wenigstens eine erste Öffnung auf und das zweite Flächenelement weist wenigstens eine zweite Öffnung auf. Die Ventilelemente sind relativ zueinander in der wenigstens einen Richtung parallel zu der Anlagefläche in wenigstens eine erste (geöffnete) Position, in der die wenigstens eine erste Öffnung und die wenigstens eine zweite Öffnung miteinander in Fluidverbindung stehen und wenigstens eine zweite (geschlossene) Position, in der die wenigstens eine erste Öffnung und die wenigstens eine zweite Öffnung nicht miteinander in

Fluidverbindung stehen, bewegbar.

Vorzugsweise ist das Ventil geöffnet, wenn die wenigstens eine erste Öffnung und die wenigstens eine zweite Öffnung miteinander in Fluidverbindung stehen und das Ventil geschlossen, wenn die wenigstens eine erste Öffnung und die wenigstens eine zweite Öffnung nicht miteinander in Fluidverbindung stehen.

Die Bewegbarkeit der Ventilelemente relativ zueinander in wenigstens einer Richtung parallel zu der Anlagefläche der Flächenelemente ist hierbei so definiert, dass sich die Ventilelemente entlang dieser Richtung (iranslatorisch und/oder rotatorisch) hin und her, also in positiver und negativer vektorieiler Richtung, bewegen können. Auf diese Weise können die Ventilelemente reversibel in zumindest zwei unterschiedliche Positionen relativ zueinander gebracht werden, nämlich eine erste (geöffnete) Position, in der das Ventil geöffnet ist, und eine zweite (geschlossene) Position, in der das Ventil geschlossen ist.

Vorzugsweise werden die beiden Ventilelemente durch Aufbringen einer definierten äußeren Kraft entlang einer Richtung senkrecht zu der Anlagefläche zwischen den Flächenelementen aneinander gedrückt, um so die fluidische Dichtheit (Dichtigkeit) an der Anlagefläche weiter zu erhöhen. Da Silizium und

Siliziumoxid Materialien mit geringer Oberflächen rauhig keit und hoher Ebenheit sind, kann bereits bei geringen äußeren Kräften eine fluidisch dichte Verbindung zwischen den beiden Ventilelementen erreicht werden. Außerdem besteht an einer Anlagefläche zwischen solchen Materialien eine geringe Reibung, insbesondere eine geringe Gleitreibung, so dass keine hohen Kräfte zum Schalten des Ventils erforderlich sind. Des Weiteren wird durch eine solche Verringerung der Reibungskräfte auch der Verschleiß der Ventilelemente reduziert. Silizium und Siliziumoxid sind überdies verschleißfeste Materialien, die auch einer erhöhten mechanischen Beanspruchung (z. B. Reibung) standhalten, eine hohe chemische, biologische, medizinische und/oder pharmazeutische Stabilität aufweisen sowie korrosionsfest und biokompatibel sind. Somit kann ein leichtgängiges und langlebiges Ventil bereitgestellt werden, das insbesondere sehr gut für die Verwendung in einer Vorrichtung für die Analyse (das Messen) von Flüssigkeiten geeignet ist, da unter anderem durch die hohe Stabilität der Fiächenelemente eine Verunreinigung der zu messenden Flüssigkeit zuverlässig verhindert wird.

Silizium und Siliziumoxid weisen bereits im unbearbeiteten Rohzustand, beispielsweise als Wafer, eine sehr geringe Rauhigkeit und hohe Ebenheit auf und können somit auch ohne weitere Bearbeitung in dem erfindungsgemäßen Ventil eingesetzt werden, was zu einer erheblichen Verringerung der Herstellungskosten führt, jedoch besteht auch die Möglichkeit, die Oberfläche wenigstens eines der Flächenelemente zu polieren, um somit dessen (bzw. deren) Ebenheit weiter zu erhöhen. Vorzugsweise wird monokristallines Silizium als Material für das erste und/oder das zweite Fiächenelement verwendet.

Da bei dem erfindungsgemäßen Ventil nur jeweils ein Teil der veniiieiemente aus Silizium oder Siliziumoxid besteht und die Ventilelemente ansonsten aus einem Kunststoff-Trägerteil aufgebaut sind, können die Materialkosten verglichen mit einem Ventil, bei dem die Ventiielemente vollständig aus Silizium oder Siliziumoxid hergestellt sind, erheblich gesenkt werden. Außerdem ermöglicht ein solcher Aufbau eine einfache und präzise Ausbildung von Fluidkanaistrukturen in den Ventilelementen, wie nachfolgend eingehend dargelegt wird, wodurch auch die Herstellungskosten gesenkt werden können. Überdies entstehen auf Grund des einfachen Aufbaus des erfindungsgemäßen Ventils geringere Reparatur- und Wartungskosten.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventil kann eines der Ventiielemente ortsfest und das andere Ventileiement relativ zu diesem bewegbar angeordnet sein. Jedoch können, je nach Einsatzgebiet des Ventils, auch beide Ventiielemente relativ zueinander bewegbar ausgebildet sein. Die Reiativbewegung der Ventiielemente zueinander erfolgt vorzugsweise durch einen Aktuator, wie z. B. manuell mit einer mechanischen Bewegung, einen Elektromotor mit oder ohne Verstärkung der mechanischen Bewegung (Hebelarm oder Getriebe), einen elektrostatischen Aktuator, ein Piezoelement, einen Magnet-Linearaktor, einen Magnet-Aktuator, einen Pneumatik-Aktuator oder dergleichen. Auf diese Weise kann der Ventilschaltvorgang auf einfache Weise z. B. durch eine entsprechende Schaltung gesteuert, geregelt und automatisiert werden.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Ventil als ein Mehrwege-Ventil ausgebildet, bei dem das erste Flächenelement mehrere erste Öffnungen aufweist und/oder das zweite Flächenelement mehrere zweite Öffnungen aufweist, wobei die Ventilelemente relativ zueinander in der wenigstens einen Richtung parallel zu der Anlagefiäche in mehrere unterschiedliche erste (geöffnete) Positionen bewegbar sind, in denen jeweils wenigstens eine der ersten Öffnungen mit wenigstens einer der zweiten Öffnungen in Fiuidverbindung steht. Dabei kann das Ventilelement eine oder mehrere zweite (geschlossene) Positionen aufweisen, bei denen keine Fiuidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Öffnung besteht.

Falls das erste Flächenelement mehrere erste Öffnungen aufweist und das zweite Fiächenelement mehrere zweite Öffnungen aufweist, können in einer oder mehreren der unterschiedlichen ersten Positionen auch mehrere der ersten Öffnungen mit jeweils einer der zweiten Öffnungen in Fiuidverbindung stehen. Auf diese Weise weist das Ventil mehrere offene Stellungen, in denen ein Fluidfluss durch das Ventil möglich ist, auf, wobei die Fluidflüsse jeweils über unterschiedliche Öffnungen in den Flächenelementen verlaufen können.

Ein solcher Aufbau ermöglicht ein präzises Steuern des Fluidflusses über mehrere verschiedene Füe&wege und somit ein breites Einsatzgebiet des Ventils. Insbesondere gestatten in diesem Fall die durch die geringen an der Anlagefläche auftretenden Reibungskräfte bedingten geringen erforderlichen

Ventilsteilkräfte ein besonders präzises Schalten des Ventils.

Des Weiteren ermöglichen es in der Siliziumtechnologie bekannte Bearbeitungsverfahren, die Öffnungen (bzw. Aussparungen, wie z.B. eine Nut ohne Abdeckung) in den Fiächenelementen wohldefiniert mit geringen Abmessungen und nahe zueinander, also mit geringen Absfänden zueinander, auszubilden. Somit können die Abmessungen des Ventils verringert werden, wodurch das Ventil insbesondere für die Verwendung in mikrofluidischen Komponenten oder Einrichtungen, wie beispielsweise in ikropumpen oder im MEMS-Bereich, gut geeignet ist. Das Ventil kann vorzugsweise in der Messtechnik, Analysetechnik, Mediziniechnik (wie Vernebiersystemen und implantatstechnik) zum Einsatz kommen.

Ein solches Mehrwege-Ventil gemäß der Erfindung kann besonders vorteilhaft in einer Vorrichtung zum Messen der Eigenschaften oder Analyse eines Fluids (Flüssigkeit, Gas) eingesetzt werden, insbesondere um den Transport unterschiedlicher Fluide, wie z. B. der zu messenden Flüssigkeit, einer Kalibrierflüssigkeit, einer Trägerflüssigkeit, eines Markers, einer Reinigungsflüssigkeit und/oder einer Spiilflüssigkeit usw., zu ermöglichen. Abhängig von dem zu transportierenden Fluid kann in diesem Fall das Ventil zwischen den mehreren unterschiedlichen ersten Positionen umgeschaltet werden.

Vorzugsweise weist das erste Trägertei! wenigstens einen Fluidkanal auf, der mit einer oder mehreren der ersten Öffnungen in Fiuidverbindung steht und/oder weist das zweite Trägerteil wenigstens einen Fluidkanal auf, der mit einer oder mehreren der zweiten Öffnungen in Fiuidverbindung steht. Es können auch sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Trägerteil jeweils mehrere Fluidkanäle vorgesehen sein. Hierbei können die Fluidkanäle jeweils zwei oder mehrere erste Öffnungen bzw. zwei oder mehrere zweite Öffnungen miteinander verbinden oder eine Fiuidverbindung einer ersten Öffnungen oder einer zweiten Öffnung mit einer Außenseite des entsprechenden Ventile!ements ermögiichen. Auf diese Weise kann das Ventil einfach an die gewünschte Anwendung, beispielsweise in einer Vorrichtung für zu messende oder zu analysierende Flüssigkeiten, angepasst werden.

Die Fluidkanäle können in dem aus Silizium oder Siliziumoxid bestehenden Flächenelement ausgebildet sein, oder insbesondere auf einfache und präzise Weise in den aus Kunststoff bestehenden Trägerteilen vorgesehen werden, da sich Kunststoff erheblich leichter bearbeiten lässt als Silizium oder Siiiziumoxid. Zum Beispiel können die Kanäle bereits bei der Herstellung der Trägerteiie, beispielsweise durch Vorsehen geeigneter Formeinsätze in einem Spritzgieß- oder Formpressverfahren, in den Trägerteilen ausgebildet werden, wodurch die Hersteilung des Ventils erheblich vereinfacht und die Herstellungskosten gesenkt werden. Außerdem können die Fluidkanäle auch nachträglich, z. B. durch ein Fräs-, Bohr-, Dreh-, Stoß-, Laser-, Ätz-, Zerspan-, oder Schneideverfahren vorgesehen werden.

Bei einer vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Ventils weist das erste

Fiächenelement zwei erste Öffnungen auf, die über einen Fluidkanal in dem ersten Trägerteil miteinander in Fiuidverbindung stehen. Durch einen solchen Aufbau kann beispielsweise in einfacher Form ein Fluideinlass des zweiten Ventilelements mit einem Fluidauslass des zweiten Ventilelemente in Fiuidverbindung gebracht werden, indem die Veniiielemente relativ zueinander so bewegt werden, dass die eine der ersten Öffnungen mit dem Fluidauslass und die andere der ersten Öffnungen mit dem Fluideinlass des zweiten Ventilelements in Fiuidverbindung kommt. Vorzugsweise kann ein solcher Fluidkanal als eine Aussparung ausgebildet sein, die durch das erste Flächenelement vollständig abgedeckt ist, wobei die zwei ersten Öffnungen über die Aussparung miteinander in Fiuidverbindung stehen. Eine solche Aussparung kann in einfacher Weise bei der Herstellung des Trägerteils durch eine geeignete Form oder einen geeigneten Formeinsatz, z. B bei einem Spritzgieß-, Formpress-, Umform-, Blas-, Präge-, Tiefzieh-, oder Vakuumverformungsverfahren, ausgebildet werden und ermöglicht somit eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Ventils. Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Ventils als Mehrwege-Ventil, können auch mehr als zwei Öffnungen, beispielsweise mit unterschiedlichen Abständen voneinander, in dem ersten Flächenelement vorgesehen sein.

Insbesondere kann bei einem solchen Aufbau des ersten Fiächeneiements das zweite

Fiächenelement drei zweite Öffnungen aufweisen, wobei die Ventilelemente relativ zueinander in der wenigstens einen Richtung parallel zu der Anlagefiäche in wenigstens zwei unterschiedliche erste Positionen bewegbar sind, in denen jeweils zwei der drei zweiten Öffnungen miteinander über den Fluidkanal in dem ersten Trägerteil in Fiuidverbindung stehen. Auf diese Weise können z. B. zwei unterschiedliche Fluideinlässe des zweiten Ventilelements je nach Position der Ventilelemente mit einem Fluidauslass des zweiten Ventileiements in Fiuidverbindung gebracht werden oder kann ein Fluideinlass des zweiten Ventileiements je nach Position der Venttlelemente relativ zueinander mit zwei unterschiedlichen Fluidauslässen des zweiten Ventilelements in Fiuidverbindung gebracht werden. Ein solcher Aufbau ist z. B. bei der Verwendung des Ventils als ehnwege-Ventil in einer Vorrichtung für Flüssigkeiten vorteilhaft, insbesondere wenn mehrere unterschiedliche Flüssigkeiten, wie z. B. die zu messende Flüssigkeit, eine Kalibrierflüssigkeit und/oder eine Spülflüssigkeit usw., durch das Ventil transportiert werden müssen. Der Aufbau des Mehrwege- Ventils kann ebenfalls mehrere Positionen aufweisen, in denen eine Fluidverbindung besteht bzw. nicht besteht. Dafür können z.B. zwei der vier, drei der vier oder drei der fünf oder mehr der zweiten Öffnungen miteinander über den Fluidkanal in dem ersten Trägerteii in Fluidverbindung stehen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils weist das erste FiächeneSement drei erste Öffnungen auf, wobei zwei dieser Öffnungen über einen Fluidkanal in dem ersten Trägerteii miteinander in Fiutdverbindung stehen und die dritte dieser Öffnungen über einen Fluidkanal in dem ersten Trägerteil mit einer Außenseite des ersten Ventilelements in Fluidverbindung steht. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Fluid, wie z. ß. eine Kalibrier-, Träger-, Puffer-, Indikator-, Marker-,

Reinigungsflüssigkeit und/oder Spülflüssigkeit für eine Vorrichtung, bzw. für das Verfahren/die Vorrichtung notwendige weitere Fluide, über das erste Ventileiement zu- oder abgeführt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemälien Ventils umfasst das Ventii ein drittes Ventilelement, wobei das dritte Ventilelement ein drittes Trägerteil aus Kunststoff und ein drittes Flächenelement aus Silizium oder Siliziumoxid (Glas, SiC^), das an dem dritten Trägerteil befestigt ist, umfasst. Das zweite Ventilelement umfasst in diesem Fall zwei zweite Flächenelemente aus Silizium oder Siiiziumoxid (Glas, SiC ), die an dem zweiten Trägerteil befestigt sind. Die ersten bis dritten Ventileiemente sind so angeordnet, dass das erste und das eine der zweiten Flächeneiemente entSang einer ersten Anlagefläche zumindest teilweise flächig aneinander anliegen und das dritte und das andere der zweiten Flächenelemente entlang einer zweiten Aniagefläche, die parallel zu der ersten Anlagefiäche ist, zumindest teilweise flächig aneinander anliegen, wobei das zweite Ventilelement in wenigstens einer Richtung parallel zu den Anlagenfiächen der Flächenelemente relativ zu dem ersten und dem dritten Ventilelement bewegbar ist. Das dritte Flächenelement weist wenigstens eine dritte Öffnung auf, wobei das zweite Ventilelement in der wenigstens einen Richtung parallel zu den Aniagefiächen relativ zu dem ersten und dem dritten Ventilelement in wenigstens eine erste Position, in der die wenigstens eine erste Öffnung und die wenigstens eine dritte Öffnung über die wenigstens eine zweite Öffnung miteinander in Fluidverbindung stehen, und wenigstens eine zweite Position, in der die wenigstens eine erste Öffnung und die wenigstens eine dritte Öffnung nicht miteinander in Fluidverbindung stehen, bewegbar ist.

Die Bewegbarkeit des zweiten Ventileiements in wenigstens einer Richtung parallei zu den Anlagenflächen der Flächenelemente ist hierbei so definiert, dass sich das zweite Veniiielement entlang dieser Richtung hin und her, also in positiver und negativer vektorieller Richtung, bewegen kann.

Vorzugsweise ist das Ventil geöffnet, wenn die wenigstens eine erste Öffnung und die wenigstens eine dritte Öffnung über die wenigstens eine zweite Öffnung miteinander in Fluidverbindung stehen, und geschlossen, wenn die wenigstens eine erste Öffnung und die wenigstens eine dritte Öffnung nicht miteinander in Fiuidverbindung stehen. Vorzugsweise sind das erste Veniiielement und das dritte Ventilelement ortsfest ausgebildet und ist das zweite Ventilelement relativ zu dem ersten und dem dritten Ventilelemeni bewegbar angeordnet. Jedoch können auch zwei oder alle der ersten bis dritten Ventilelemente beweglich ausgebildet sein,

Um eine besonders dichte fluidische Verbindung zwischen den Anlageflächen zu erreichen, wird vorzugsweise eine äußere Kraft in einer Richtung senkrecht zu den Anlageflächen auf die Ventilelemente aufgebracht. Überdies können die ersten bis dritten FiächeneSemenie jeweils mehrere Öffnungen aufweisen, um so mehrere erste (geöffnete) Positionen mit unterschiedlichen Fluidverbindungen bzw, Fluidfiießwegen zu ermöglichen. Es sind Verbindungen, Kanäle bzw. komplette Aussparungen, wie Versenkungen, realisierbar.

Die Befestigung der Flächenelemente an den Trägerteilen kann durch jedes beliebige Verfahren erfolgen, das eine ausreichende Festigkeit und Stabilität der Verbindung zwischen Trägerteil und

Flächenelement ermöglicht. Beispielsweise können zur festen Verbindung zwischen Trägerteil und

Flächenelement auch zusätzliche Befestigungselemente, wie z. B. Klemmen, Klammern, Schrauben, Heißprägen, Pressen, fixiert Auflege n/An legen/Pos iiio ieren/Dichten (Nut und Zapfen) oder dergleichen, verwendet werden. Vorzugsweise werden die Verstilelemente jedoch auf die folgende Weise hergestel!t. Zunächst wird das Kunststoffteil durch Spritzgießen, Formpressen, eine Fräsbearbeitung oder dergleichen mit einer gewünschten Fluidkanalstruktur ausgebildet. Zur Herstellung der Flächenelemente wird ein Siliziumoder Siliziumoxid-Wafer beispielsweise durch Lithographie (optische Lithographie,

Elektronenstrahitithographie etc.) und trocken- bzw, nasschemisches Ätzen (oder mit Hilfe von ASE „Advanced Silicon Etch"-Prozessen oder Diamantenbearbettung) strukturiert, also mit den gewünschten Öffnungen versehen, und anschließend gesägt. Die Siliziumplaiten können beispielsweise mitteis laserunterstützten Schneide verfahren strukturiert und ausgeschnitten werden. Die mit den Öffnungen versehenen Flächenelemente werden dann vorzugsweise an die Trägerteile geklebt, in diese geprägt, oder als Einlegeteil umspritzt. Eine besonders stabile Verbindung zwischen Trägerteil und Flächenelement kann auf einfache Weise durch Heißprägen erzielt werden. Bei diesem Verfahren wird ein Trägerteil verwendet, das zumindest teilweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie z. B. Polycarbonat (PC),

Polymethyimethacrylat (P MA), Polyvinylchlorid (PVC), Polyoxymethylen(POM), Cyclo-OSefin-Copolymere (COC), Poiyphenylensulfid (PPS), Polyethersuifon (PES), Polyetherimid (PEI) und Polyetherketone (PEEK) besteht, wird das Flächenelement mit dem Trägerteil in Kontakt gebracht und anschließend das

thermoplastische Material des Trägerteils zumindest in der Umgebung des Flächenelements auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Materials erwärmt. Durch

Verdrängen des erwärmten thermoplastischen Materials, z. B. indem eine äußere Kraft auf das

Flächenelement ausgeübt wird, wird eine zumindest teilweise formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Flächenelement und Trägerteil erreicht, die nach Abkühlen des thermoplastischen Materials auf eine Temperatur unterhalb seiner Erweichungstemperatur ein besonders hohes Maß an Festigkeit aufweist. Ein solches Heißprägeverfahren zur Verbindung zweier Komponenten ist in der DE 10 2008 027 026 offenbart, Das erfindungsgemäße Ventil kann ais Drehventil ausgebildet sein, bei dem die Ventäielemente durch eine Drehung eines Ventiieiements relativ zu dem anderen Ventilelement oder den anderen

Ventilelementen um eine Achse senkrecht zu der Anlagefläche relativ zueinander bewegbar sind. Ein solcher Aufbau ermöglicht besonders geringe Schattzeiten zwischen den möglichen Positionen des Ventils. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Ventils als Drehventii ist insbesondere im Hinblick auf die Wahl des Aktuators vorteilhaft, da in diesem Fall eine große Anzahl unterschiedlicher Aktuatoren verwendet werden kann, wie z. B. Elektromotoren bzw. Magnet-Aktuatoren.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Ventil auch als Schiebeventil (Schieberventil) ausgebildet sein, bei dem die Ventilelemente durch eine Parallelverschiebung, also eine lineare Verschiebung entlang einer Richtung, eines Ventilelements relativ zu dem anderen Veniiielement oder den anderen Ventilelementen relati zueinander bewegbar sind. Überdies ist auch ein Ventiiaufbau möglich, bei dem die Ventilelemente sowohl durch eine wie oben definierte Drehung als auch durch eine wie oben definierte Parallelverschiebung relativ zueinander bewegbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils weist das erste und/oder das zweite Flächenelement mehrere Öffnungen mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten auf, so dass, je nach Anordnung der FlächeneSemente relativ zueinander, ein Fiuidfluss durch das Ventil über diese unterschiedlichen Öffnungsquerschnitte eingestellt werden kann. Eine Umsetzungsform kann ein regelbares Ventil sein, welches die Fiuid-Fördermenge mittels Durchflussöffnungen (Ventilöffnungen), die Kanallänge (Nutlänge} oder Kanalquerschnitten (Nutquerschnitten) regelt (dosiert). Dies ist z.B. über verschiedene Ventiidurchiassöffnungsgrößen oder verschiedene Spaltgrößen realisierbar.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils umfasst das Ventil ferner einen Aktuator zum Bewegen der Ventilelemente relativ zueinander, wobei der Aktuator vorzugsweise so aufgebaut ist, dass er von dem übrigen Teil des Ventils entkoppelt werden kann. Dieser Aktuator kann in einer wieder verwendbaren Geräteeinheit integriert sein. Somit können die Veniiikomponenten, welche mit einem Fördermedium (z, B. einem Fluid) in Kontakt kommen, in einer Disposabie-Unit positioniert werden und kann der Aktuator mit dem restlichen Gesamtgerät mehrmals zur Anwendung kommen.

Durch den einfachen Aufbau und die möglichen geringen Abmessungen des erfindungsgemäßen Ventils kann das Ventil auf einfache Weise mit anderen fiuidischen bzw. mikrofluidischen Strukturen oder Komponenten, wie z. B. Filtern, Mischern, Dosierern, Pumpen, Reservoirs, Membranen, Zerstäubern, Verneblern, Endoskopen, Arbeitskanälen, anderen Ventilen und dergleichen kombiniert werden. Überdies kann das Ventil durch Vorsehen entsprechender zusätzlicher Elemente auch so ausgebildet sein, dass es zusätzlich zu der Steuerung eines Fiuidtransports weitere Funktionen erfüllt, wie z. B die eines Filter und/oder Mischers. Beispielsweise konnten ein Filterelement oder mehrere Filtereiemente in einer oder mehreren der ersten und/oder zweiten Öffnungen und/oder in einem oder mehreren der Fäuidkanäle vorgesehen sein. Bei Verwendung des Ventils in einer Vorrichtung für Flüssigkeiten könnten somit durch das Ventil vor der Anwendung Verunreinigungen aus der zu steuernden Flüssigkeit gefiltert werden, um eine Beschädigung der Vorrichtung und eine Beeinträchtigung der Anwendung (z. B, Messung, Analyse, Diagnose, Therapie) zu verhindern.

Des Weiteren stellt die Erfindung eine Vorrichtung zum Messen (Analysieren) der Eigenschaften eines Fluids (Flüssigkeit, Gas), wie z. B. chemische/biologische Substanzen, Medikamente, Nahrungsmittel (Trinken oder Essen), Inhaltsstoffe, industrielle Fluide, Zusammensetzungen, Klebstoffe oder dergleichen, bereit, wobei die Vorrichtung ein wie oben beschriebenes erfindungsgemäßes Ventil zum Steuern des Transports des Fluids in der Vorrichtung umfasst. Die verwendeten Fluide können speziell

Körpe rflüssig keiten , wie z. ß. Blut, Speichel, Urin, Sperma, entzündliche Körperflüssigkeit (Eiter),

Lungensekret, Mukös, Bandscheibenfiüssigkeit, Augenflüssigkeit (Tränen), Gallensaft, Magensäure oder dergleichen sein. Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Ventil in einer Blutzucker- Messvorrichtung eingesetzt werden. Hierbei ermöglichen die Verschleißfestigkeit, die geringen Stellkräfte und die geringe erforderliche äußere Kraft in Richtung senkrecht zu der Aniagefiäche einen präzisen

Flüssigkeitstransport und somit eine genaue Messung sowie eine lange Lebensdauer der Vorrichtung.

Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Mehrwege-Ventil gemäß der Erfindung, wobei die Vorrichtung so eingerichtet ist, dass bei einer Anordnung der Ventilelemente in einer der mehreren ersten Positionen ein Kalibrierfluid (eine Kalibrierflüssigkeit) zum Kalibrieren der Vorrichtung durch das Ventil transportiert werden kann und bei einer Anordnung der Ventilelemente in einer anderen mehreren ersten Positionen das Fluid (bzw. die Körperflüssigkeit) zum Messen der Eigenschaften des Fluids (bzw. der Körperflüssigkeit) in der Vorrichtung durch das Ventil transportiert werden kann. Das erfindungsgemäße Ventil ermöglicht hierbei ein schnelles und präzises Umschalten zwischen den verschiedenen Positionen. Überdies kann das Mehrwege-Ventil auch so aufgebaut sein, dass es mehrere unterschiedliche erste (geöffnete) Positionen für den Transport unterschiedlicher Kaiibrierfluide und/oder unterschiedlicher Spüifluide und/oder Analysefluide aufweist. Die Vorrichtung kann so eingerichtet sein, dass die Kalibrierung automatisch vor der Messung des Fluids (bzw. der Körperflüssigkeit) durchgeführt wird. Das erfindungsgemäße Ventil kann in ähnlicher Weise auch in einem Blutanalysesystem, vorzugsweise als Schiebeventil, eingesetzt werden.

Des Weiteren stellt die Erfindung eine Verwendung des oben beschriebenen erfmdungsgemäßen Ventils in der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Eigenschaften eines Fluids (bzw. einer Körperflüssigkeit) bereit, wobei die Verwendung die folgenden Schritte umfasst:

Verschieben der Ventilelemente des Ventils relativ zueinander in der wenigstens einen Richtung parallel zu der Aniagefiäche in eine der mehreren ersten (geöffneten) Positionen; Transportieren eines Kalibrierfluids (bzw. einer Kalibrierfiüssigkeit) durch das Ventil zum Kalibrieren der Vorrichtung während die Ventilelemente in der einen ersten Position angeordnet sind; Bewegen der Ventiielemente des Ventils relativ zueinander in der wenigstens einen Richtung parallel zu der Aniagefiäche in eine andere der mehreren ersten (geöffneten) Positionen und Transportieren des Fluids (bzw. der Körperflüssigkeit) durch das Ventil zum Messen der Eigenschaften des Fluids (bzw. der Körperflüssigkeit) in der Vorrichtung während die Ventilelemente in der anderen ersten Position angeordnet sind. Auf diese Weise können die oben bereits beschriebenen Vorteile verwirklicht werden. Außerdem stellt die Erfindung eine Mikropumpe zum Pumpen eines Fluids bereit, die ein wie oben beschriebenes erfindungsgemäßes Ventil zum Steuern des Transports des Fluids in der Mikropumpe umfasst. Wie oben bereits dargelegt wurde, ist das erfindungsgemäße Ventil insbesondere für mikrofluidische Anwendungen besonders gut geeignet, da der Aufbau der Ventilelemente aus Kunststoff-Trägerteil und Silizium- oder Siliziumoxid-Flächenelement eine einfache und genaue Bearbeitung der Komponenten und somit eine präzise Ausbildung von Öffnungen, Durchlässen, Durchführungen, Fluidkanalstrukturen und dergleichen auch bei einer stark verringerten Größe des Ventils ermöglicht. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Ventil bei Verwendung in einer solchen Mikropumpe als Drehventil ausgebildet, um somit besonders kurze Schaltzeiten zu ermöglichen. Das erfind ungsgemäße Ventil kann in ähnlicher Weise auch in einer implantierten Dosiereinheit, wie z. B. Insuünpumpen, eingesetzt werden.

Vorzugsweise ist die Mikropumpe so eingerichtet, dass deren Pumprichtung durch Bewegen der Ventilelemente des Ventils relativ zueinander in der wenigstens einen Richtung parallel zu der Anlagefläche von einer der mehreren ersten Positionen in eine andere der mehreren ersten Positionen umgekehrt werden kann. Auf diese Weise wird eine einfache und schnelle Umkehr der Pumprichtung ermöglicht. Diese Umkehrfunktion der Pumpenrichtung ist zum Beispiel mit Hilfe eines 4/2-Wegeventils zu erreichen.

Die Mikropumpe kann so aufgebaut sein, dass das Ventil direkt den Transport des Fluids am Einlass und Auslass einer Pumpkammer der Mikropumpe steuert.

in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Einwegeventile einer Mikropumpe mit den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ventilen (Drehventil bzw. Sc hiebe ventil) ersetzt. Durch eine geschickte Steuerung der Pumpe und des Ventils kann zum Einen in unterschiedliche Richtungen gepumpt werden und können zum Anderen verschiedene Fluid-Substanzen in der Pumpkammer kombiniert (gemischt) werden und im Anschiuss nach draußen transportiert werden. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Ventil bei Verwendung mit einer gekoppelten Mikropumpe als Drehventil ausgebildet, um somit besonders kurze Schaltzeiten zu ermöglichen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden dabei genau dosierte Portionen des Fluids (bzw. der Flüssigkeit oder Flüssigkeiten) mithilfe des erfindungsgemäßen Ventils bereitgestellt und mithilfe einer Mikropumpe transportiert. Für diese Portionierung eines Fluids kann zum Einen eine exakte

Ansteuerung des Ventils bei den Schaltvorgängen genutzt werden oder zum Anderen das Volumen der Ventilkanäle zwischen den Fiacheneiementen in dem Ventilaufbau. Wird zum Beispiel eine Ventilkanalschleife mit einem Marker gefüllt und wechselt anschließend das Ventil auf ein zugeführtes Trägermedium, können sehr exakte Volumina des Markers aus dem Ventil transportiert werden. Das erfindungsgemäße Ventil kann in ähnlicher Weise auch in einem Endoskopiesystem für die Dosierung exakter kleiner Volumina eines Fluids, wie eines Krebsmarkers, eingesetzt werden, vorzugsweise bei der Erkennung von krebsartigen Wucherungen bzw. Geschwüren im Darm, Magen oder Bauchraum. Eine weitere bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Ventiis ist eine exakte Fluidapplikation bei der„Minima! Invasive Chirurgie (MIC)", wie z. B. der Laparoskopie. Außerdem stellt die Erfindung ein Verneblersystem zum Erzeugen eines Aerosols mit einem erfindungsgemäßen Ventil zum Steuern des Transports eines Fluids in dem Verneblersystem bereit.

Vorzugsweise weist das Verne blersystem eine Mikropumpe zum Pumpen eines Fluids auf, die ein wie oben beschriebenes erfindungsgemäßes Ventil zum Steuern des Transports des Fluids (bzw. der Flüssigkeiten) mithilfe der Mikropumpe umfasst. Wie oben bereits dargelegt wurde, ist das erfindungsgemäße Ventil insbesondere für fluidische Anwendungen besonders gut geeignet, da der Aufbau der Ventilelemente aus Kunststoff-Trägerteilen und Silizium- oder Siliziumoxid-Fiächenelementen eine einfache und genaue Bearbeitung der Komponenten ermöglicht. Dies stellt insbesondere bei der Aerosoltherapie eine

kostengünstige und kleine mobile Anwendungsmöglichkeit dar. Dabei kann das Vemebiersystem z. B. ein Ultraschal!vemebler, ein Schwingmembranvernebler, ein Düsenvemebler, ein Dosieraerosole mit Treibgasen (Meter Dose Inhaler - MDI oder pMDl) oder ein modifizierter Trockenpulvennhaler (Dry Powder inhaler - DPI oder pDPI) mit Reinigungsfunktion sein. Dabei können die Geräte sowohl freiatmend, atemzuggetriggerl oder atemmanövervorgebend sein, insbesondere die Dosiergenauigkeit (Fluidmenge) und die Möglichkeit einer frei bestimmbaren Wirkstoffkombination mit einem anschließenden Reinigungszyklus bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils in einem Vernebiersystem erweitern die Anwendungsmöglichkeiten. Das Ventil kann dabei die unterschiedlichen Fluide nacheinander einem Verneblersystem, wie z. B. der Membran eines Schwingmembranverneblers, direkt zuführen oder ein optional zwischengeschaltetes Reservoir befüllen. Dadurch können z.B. unterschiedliche Medikamente und Reinigungsfiuide (Gase oder Flüssigkeiten) nacheinander transportiert und vernebelt werden, bzw, unterschiedliche Medikamente in unterschiedlichen Mischungen in einem Reservoir für eine Verneblung bereitgestellt werden,

Der Umschaltvorgang des Ventils in die unterschiedlichen Positionen kann dabei sowohl elektronisch als auch mechanisch angesteuert werden. Die elektronische Steuerung (Logik-Einheit) kann dabei das Verneblersystem (wie z. B. Ultaschallvembler, Schwingmembranvembeler, Düsenvernebier) und das Ventil abgestimmt ansteuern. Es können z. B. ein Medikament 1 , ein Medikament 2 und eine Reinigungsflüssigkeit nacheinander oder gleichzeitig transportiert und/oder vernebelt werden. Ebenfalls ist eine mechanische Ansteuerung des Ventils möglich, um die unterschiedlichen Fiuide zu transportieren und/oder zu vernebeln. Diese mechanische Ventilansteuerung kann mithilfe von Tastern (bzw. Schaltern oder Hebeln) realisiert werden. Jedoch ist eine Kombination mit einem zu bewegenden Verneblerbauteil, wie einer Schutzkappe, einem Mundstück, einem Reservoirdeckel, einem Reservoiraufsatz (Ampulle, Blister, Vail, Glas) oder mit Verneblerbauteilen (wie Gehäusehälften) besonders vorteilhaft. Dabei können unterschiedliche mechanische Bewegungen des Verneblersystems für die Positionierung des Ventils genutzt werden, wie Aufschrauben, Verschließen, Drehen, Schieben, Gleiten, Drücken, Hebeln und/oder dergleichen. Zum Beispiel kann beim Abnehmen der Schutzkappe (Position 1 ) das Ventil so eingestellt werden, dass das Reservoir mit dem gewünschten Medikament (bzw. den Medikamenten) befüllt wird. Nach dem ersten Aufsetzen der

Schutzkappe (Position 2) wird das Ventil so eingestellt, dass ein Reinigungszyklus (z.B. mit

Reinigungsflüssigkeit) durchgeführt wird. Nach dem kompletten Aufsetzen der Schutzkappe (Position 3) wird das Ventil verschlossen und das Verneblersystem gesichert (zu). Des Weiteren stellt die Erfindung eine Dosier-Mschvorrichtung zum Dosieren und/oder Mischen eines definierten fluidischen Volumens bereit, die ein erfindungsgemäßes Ventil zum Steuern des Transports eines Fluids in der Dosier-/Mischvorrichtung umfasst,

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben, wobei

Figuren 1a und 1 b schematische Querschnittsdarstellungen senkrecht zu der Anlagefläche sind, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer ersten Ausführungsform veranschaulichen;

Figur 2 eine schematische Querschnittsdarsteliung senkrecht zu der Aniagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht;

Figur 3 eine schematische Querschnittsdarstellung senkrecht zu der Aniagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer dritten Ausführungsform veranschaulicht;

Figur 4a eine schematische Querschnittsdarstellung senkrecht zu der Anlagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer vierten Ausführungsform veranschaulicht, Figur 4b eine Unteransicht des ersten Veniiielements des Ventils der vierten Ausführungsform ist und Figur 4c eine Draufsicht des zweiten Ventilelements des Ventils der vierten Ausführungsform ist;

Figur 5a eine schematische Querschnittsdarstellung senkrecht zu der Anlagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer fünften Ausführungsform veranschaulicht, Figur 5b eine Unteransicht des ersten Ventilelements des Ventils der fünften Ausführungsform ist und Figur 5c eine Draufsicht des zweiten Ventüelements des Ventils der fünften Ausführungsform ist;

Figur 6a eine schematische Querschnittsdarsteliung senkrecht zu der Anlagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht, Figur 6b eine Unteransicht des ersten Ventüelements des Ventils der sechsten Ausführungsform ist und Figur 6c eine Draufsicht des zweiten Ventilelements des Ventils der sechsten Ausführungsform ist;

Figur 7a eine schematische Querschnittsdarstellung senkrecht zu der Aniagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer siebten Ausführungsform veranschaulicht, Figur 7b eine Unteransicht des ersten Ventilelements des Ventils der siebten Ausführungsform ist, Figur 7c eine Draufsicht des zweiten Ventüelements des Ventils der siebten Ausführungsform ist und Figur 7d eine Draufsicht des dritten

Ventüelements des Ventils der siebten Ausführungsform ist;

Figur 8 eine perspektivische Ansicht eines ersten und eines zweiten Ventilelements des Ventils gemäß der Erfindung ist;

Figur 9 eine schematische perspektivische Ansicht einer Messvorrichtung gemäß der Erfindung ist;

Figur 10 eine schematische perspektivische Ansicht der Messvorrichtung gemäß der Erfindung mit abgenommener Abdeckung ist;

Figur 11 eine vergrößerte schematische perspektivische Ansicht des Ventils der in Figuren 9 und 10 gezeigten Messvorrichtung ist;

Figur 12a eine schematische Querschnittsdarstellung senkrecht zu der Anlagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer achten Ausführungsform veranschaulicht, Figur 2b eine Unterarssicht des ersten Ventilelements des Ventils der achten Ausführungsform ist, Figur 12c eine Draufsicht des zweiten Ventilelements des Ventils der achten Ausführungsform ist und Figur 12d ein mögliches Schaltbild des Ventils der achten Ausführungsform ist (z, B. ein 4/2- Wege-Ventil);

Figur 13 eine schematische mögliche Strömungsumsetzung des Ventils der achten Ausführungsform ist, die das Ventil in Verwendung in einer Pumpe veranschauiicht, wobei das Veniii (4/2-Wege-Ventii) eine Änderung der Pumprichiung ermöglicht;

Figur 1 eine weitere schemaiische mögliche Strömungsumsetzung des Ventils der achten Ausführungsform ist, die das Ventil in Verwendung in einer Dosier-/Mischvonichtung veranschaulicht, wobei das Ventil eine exakte kleine Dosis eines ersten Fluids gezielt einem zweiten Fluidstrom zuführt;

Figur 15a eine schematische Querschnittsdarstellung senkrecht zu der Anlagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer neunten Ausführungsform veranschaulicht, Figur 15b eine

Unteransicht des ersten Ventilelements des Ventils der neunten Ausführungsform ist, Figur 15c eine Draufsicht des zweiten Ventilelements des Ventils der neunten Ausführungsform ist und Figuren 15d und 15e mögliche Schaltbilder des Ventils der neunten Ausführungsform sind (z. B. ein 4/3-Wege-Ventil);

Figur 16 eine schematische mögliche Strömungsumsetzung des Ventils der neunten

Ausführungsform ist, die das Ventil in Verwendung mit einer Pumpe in einem Verneblersystem

veranschaulicht, wobei das Ventil (4/3-Wege-Ventil) eine Änderung des zu vernebelnden Fluids (wie z.B. Medikament 1 , Medikament 2 oder Reinigungsflüssigkeit) ermöglicht;

Figur 17a eine schematische Querschnittsdarsteilung senkrecht zu der Anlagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer zehnten Ausführungsform in Verwendung in einer Pumpe (z. B. einer Mikropumpe) veranschaulicht, Figur 17b eine Unteransicht des ersten Ventilelements des Ventils der zehnten Ausführungsform ist und Figur 17c eine Draufsicht des zweiten Ventiielements des Ventils der zehnten Ausführungsform ist, wobei das Ventil mit der Pumpe synchronisiert wird und eine Richtungsänderung oder Mischung der Fluide ermöglicht;

Figur 18a eine schematische Querschnittsdarsteilung senkrecht zu der Anlagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer elften Ausführungsform veranschaulicht, Figur 18b eine Unteransicht des ersten Ventiielements des Ventils der elften Ausführungsform ist und Figur 18c eine Draufsicht des zweiten Ventiielements des Ventils der elften Ausführungsform ist (z. B. ein regelndes Ventil); und

Figur 19a eine schematische Querschnittsdarsteilung senkrecht zu der Anlagefläche ist, die das Ventil gemäß der Erfindung nach einer zwölften Ausführungsform veranschauiicht, Figur 19b eine

Unteransicht des ersten Ventilelements des Ventils der zwölften Ausführungsform ist und Figur 19c eine Draufsicht des zweiten Ventilelements des Ventils der zwölften Ausführungsform ist (z. B. ein regelndes Ventil).

Figuren 1 a und 1 b zeigen schematische Querschnittsdarstellungen des Ventils 10 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung senkrecht zu der Anlagefläche zwischen den Flächenelementen 16, 18. Das Ventil 10 umfasst ein erstes Ventilelement 12 mit einem ersten Trägerteil 13 und einem ersten

Flächenelement 16 und ein zweites Ventilelement 14 mit einem zweiten Trägerteil 15 und einem zweiten Flächenelement 18. Das erste und das zweite Flächenelement 16, 18 sind aus Silizium ausgebildet, weisen zwei erste Öffnungen 20, 20' bzw. zwei zweite Öffnungen 22, 22' auf und liegen entlang einer AnSagefläche zumindest teilweise flächig aneinander an. Die Trägerteile 13, 15 bestehen aus Polycarbonat (PC) und sind mit den jeweiligen Flächenelementen 16, 18 durch Heißprägen verbunden. Die Flächenelemente 16, 18 weisen eine Dicke von maximal 3 mm auf.

In den Trägerteilen 13, 15 sind Fiuidkanäle 24, 26, 28 vorgesehen, wobei der erste Fluidkanal 24 des zweiten Trägerteiis 15 ais ein Fluideinlass und der zweite Fluidkanai 26 des zweiten Trägerteils 15 als ein Fluidauslass ausgebildet ist. Die beiden Fiuidkanäle 24, 26 verlaufen jeweils durch die gesamte Dicke des Trägerteiis 15. Der erste Fluidkanal 24 steht mit der einen zweiten Öffnung 22' und der zweite Fluidkanai 26 mü der anderen zweiten Öffnung 22 des zweiten Flächenelements 18 in Fluidverbindung. Der Fluidkanal 28 des ersten Ventilelements 12 ist als eine Aussparung ausgebildet, die durch das erste FiächeneSement 16 vollständig abgedeckt ist, wobei die zwei ersten Öffnungen 20, 20' des ersten Flächenelemenis 16 über die Aussparung miteinander in Fluidverbindung stehen,

Mittels eines Aktuators 30, wie beispielsweise eines piezoelektrischen Elements, der an einem Ende mit dem ersten Trägerteil 13 des ersten Ventile lements 12 verbunden ist, kann das erste Ventilelement 12 entlang einer Richtung A relativ zu dem ortsfesten zweiten Ventilelement 14 hin und her bewegt werden. Um eine besonders dichte fluidische Verbindung zwischen den Ventüelementen 12, 14 zu gewährleisten, wird außerdem eine äußere Kraft F, die vorzugsweise Werte < 15 N aufweist, in einer Richtung senkrecht zu der Anlagefläche zwischen den Fiächeneiementen 16, 18 auf das erste Ventilelement 12 aufgebracht, wobei die Anlagefläche im vorliegenden Fall eine Fläche von 3 mm ^χ 6 mm aufweist. Die Kraft pro Fläche ist vorzugsweise < 1 N/mm ² und liegt besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,01 N/mm ² und 1 N/mm ² . Diese Kraftaufbringung kann beispielsweise über den Aktuator 30 erfolgen. Die oben genannten

Abmessungen, Kraftbereiche und Materialien gelten auch für die nachfolgend beschriebenen weiteren Ausführungsformen der Erfindung.

Im Foigenden wird die Funktionsweise des in Figuren 1a und 1 b veranschaulichten Ventils 10 nach der ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, Das Ventil 10 weist eine in Figur 1a gezeigte zweite Position (Ventilsteilung} und eine in Figur 1 b gezeigte erste Position auf. Bei der ersten Position des Ventils 10 steht der erste Fluidkanal 24 des zweiten Trägerteiis 5 über die entsprechende zweite Öffnung 22' des zweiten Flächenelements 18 mit der Außenseite des zweiten Ventilelemenis 14 in Fluidverbindung, so dass von außen Luft oder, bei Verwendung des Ventils 10 in einer Vorrichtung für Körperflüssigkeiten, beispielsweise über eine angesteckte Kunststoffkapillare oder direkt eine Körperflüssigkeit, wie z. B. Blut, in das Ventil 10 gesaugt werden kann. Durch Betätigen des Aktuators 30 kann das erste Ventilelement 12 entlang der Richtung A in die in Figur 1b gezeigte erste Position linear verschoben werden (nach links in den in Figuren 1 a und 1 b gezeigten Querschnittsdarstellungen}, in der die eine erste Öffnung 20 mit der einen zweiten Öffnung 22 und die andere erste Öffnung 20' mit der anderen zweiten Öffnung 22' in Fluidverbindung steht. Auf diese Weise werden die Fiuidkanäle 24, 26 des zweiten Trägerteils 15 über den Fluidkanal 28 des ersten Trägerteiis 13 miteinander in Fluidverbindung gebracht. Somit wird der Transport eines Fluids von dem zweiten Fluidkanal 26 in den ersten Fluidkanal 24 (oder umgekehrt) ermöglicht, um beispielsweise eine Kalibrier-, Träger-, Marker- oder Spülflüssigkeit durch den Fluidkanal 24 zu führen,

Das in Figur 2 gezeigte Ventil 40 nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist ähnlich wie das oben beschriebene Ventil 10 der ersten Ausführungsform erste und zweite Ventilelemente 42, 44 mit jeweils einem Kunststoff-Trägerteil 43, 5 und einem daran durch Heißprägen befestigten Silizium- Flächenelement 46, 47 sowie einen Aktuator 30 zum hin und her Bewegen des ersten Ventilelements 42 relativ zu dem ortsfesten zweiten Ventilelement 44 entlang der Richtung A auf. In dem ersten Trägerteil 43 ist eine Aussparung 48 vorgesehen, die mit einer ersten Öffnung 50 in dem ersten Flächenelement 46 in Fiuidverbindung steht. Des Weiteren ist das zweite Trägerteil 45 mit drei Fluidkanälen 54, 56, 58 versehen, die jeweils mit einer der zweiten Öffnungen 52, 52', 52" in dem zweiten Fiächenelement 47 in Fiuidverbindung stehen. Der erste und der dritte Fluidkanal 54, 58 sind ais Fiuideinlässe ausgebildet, während der zweite Fluidkanal 56 ais Fluidausiass ausgebildet ist, wie durch die Pfeile in Figur 2 angedeutet ist. Auch in Figuren 3 bis 7 bezeichnen die an den Fluidkanälen vorgesehenen Pfeile die Fließrichtung eines Fluids durch das Ventil, wobei dies eine optionale Fließrichtung in den jeweiligen Figuren zur Beschreibung darstellt. Natürlich kann die Fließrichtung für andere Anwendungen auch andersherum gewählt werden.

Durch ein Bewegen des ersten Ventilelements 42 in der Richtung A relativ zu dem zweiten

Ventilelement 44 mittels des Aktuators 30 können wahlweise der erste Fluidkanal 54 und der zweite

Fluidkanal 56 über die Aussparung 48 miteinander in Fiuidverbindung gebracht werden, wie in Figur 2 gezeigt ist, oder die Fluidkanäle 56, 58 miteinander in Fiuidverbindung gebracht werden. Überdies ist auch eine geschlossene Position der Ventilelemente 42, 44 möglich, bei der keine der zweiten Öffnungen 52, 52', 52" des zweiten Flächenelements 47 und somit auch keiner der Fluidkanäle 54, 56, 58 mit der Aussparung 48 über die erste Öffnung 50 in Fiuidverbindung steht. Auf diese Weise können zwei unterschiedliche

Fiuideinlässe 54, 58 des zweiten Ventileiements 44 je nach Position der Ventilelemente 42, 44 mit einem Fluidausiass 56 des zweiten Ventilelements 44 in Fiuidverbindung gebracht werden. Ein solcher Aufbau ist z. B. bei der Verwendung des Ventils 40 als Mehrwege-Ventil in einer Messvorrichtung für Körperflüssigkeiten vorteilhaft, insbesondere wenn mehrere unterschiedliche Flüssigkeiten, wie z. B. die zu messende

Körperflüssigkeit, eine Kaiibrierflüssigkeit und/oder eine Spülflüssigkeit usw., durch das Ventil 40 transportiert werden müssen.

Figur 3 zeigt ein Ventil 60 nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Das Ventil 60 umfasst ein erstes Ventilelement 62 mit einem ersten Kunststoff-Trägerteii 63 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten ersten Silizium-Flächenelement 66 und ein zweites Ventilelement 64 mit einem Kunststoffträgerteil 65 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten zweiten Siiizium-Flächeneiement 67. Das zweite Ventilelement 64 des Ventils 60 gemäß der dritten Ausführungsforrn ist ähnlich wie das in Figur 1 gezeigte zweite Ventilelement 14 des Ventils 10 gemäß der ersten Ausführungsform aufgebaut. Das zweite Trägerteil 65 weist zwei Fluidkanäle 74, 6 auf, die jeweils mit einer Öffnung 72, 72' des zweiten Flächenelements 67 in Fiuidverbindung stehen. Überdies weist das erste Trägerteil 63, ähnlich wie bei den zuvor gezeigten Ausführungsformen, eine Ausnehmung 68 auf, die mit einer ersten Öffnung 70 des ersten Flächenelements 66 in Fluidverbindung steht. Außerdem ist in dem ersten Trägerteil 63 ein Fluidkanal 78 ausgebildet, der an seinem einen Ende mit einer anderen ersten Öffnung 70' des ersten Flächenelements 66 und an seinem anderen Ende mit einer Außenseite des ersten Ventilelements 62 in Fluidverbindung sieht.

Durch Betätigen das Aktuators 30 kann das erste Ventilelement 62 entlang der Richtung A relativ zu dem ortsfesten zweiten Ventileiement 64 hin und her bewegt werden und dadurch in unterschiedliche geöffnete und geschlossene Positionen gebracht werden. Bei der in Figur 3 gezeigten Ventilstellung steht der Fluidkanal 78 über die Öffnungen 70', 72' mit dem Fluidkanal 74 in Fluidverbindung, so dass eine

Fluidkommunikation mit der Außenseite des ersten Ventiielements 62, beispielsweise zum Zuführen oder Abführen einer Körperflüssigkeit, ermöglicht wird. Des Weiteren kann das erste Ventileiement 62 entlang der Richtung A so verschoben werden (nach links in der in Figur 3 gezeigten Querschnittsdarste!lung), dass die Fluidkanäle 74, 76 des zweiten Trägerteils 65 über die Aussparung 68 in dem ersten Trägerteil 63 miteinander in Fluidverbindung gebracht werden, ähnlich zu der in Figur 1 b gezeigten Anordnung.

Figur 4 zeigt ein Ventil 80 nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung, das ein erstes Ventileiement 82 mit einem ersten Kunststoff-Trägerteil 83 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten ersten Silizium-Flächenelement 86 und ein zweites Ventileiement 84 mit einem zweiten

Kunststoff-Trägerteil 85 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten zweiten Silizium-Flächenelement 87 umfasst. Das erste Flächenelement 86 weist sechs erste Öffnungen 90, 90', 90", 90"', 91 , 91' auf, die über einen in dem ersten Trägerteil 83 ausgebildeten Fluidkanal 88 miteinander in Fluidverbindung stehen, wie in Figur 4b gezeigt ist. In den Bereichen zwischen den ersten Öffnungen 90, 0', 90", 90'", 91 , 91' wird der Fluidkanal 88 durch das erste Flächenelement 86 abgedeckt, wie in Figur 4b schematisch gezeigt ist. Der Fluidkanal 88 kann somit in einfacher Weise als durchgehende Vertiefung oder Rille in dem ersten Trägerteii 83 ausgebildet werden, z. B. indem ein geeigneter Formeinsatz bei einem Spritzgieß- oder

Formpressverfahren verwendet wird. Je nach Anwendung kann der Fluidkanal 88 nicht vom Fiächenelement 86 abgedeckt werden und als freie Aussparung (wie z. B. eine Nut) ausgeführt sein. Dadurch kann beispielsweise der beschränkende Querschnitt des Fluidkanals 88 vergrößert werden und damit die Durchsatzmenge vergrößert werden.

Des Wetteren sind in dem zweiten Trägerteil 85 vier Fluidkanäle 94, 96, 98, 99 ausgebildet, die mit jeweiligen zweiten Öffnungen 92, 92', 92", 92'" in dem zweiten Flächenelement 87 in Fluidverbindung stehen. Wie in Figuren 4b und 4c gezeigt ist, sind sowohl die ersten Öffnungen 90, 90',90", 90"', 91 , 91' als auch die zweiten Öffnungen 92, 92', 92", 92'" in Draufsicht der VentiieSemente 82, 84 in horizontaler und vertikaler Richtung (Richtungen A und B in Figur 4) versetzt angeordnet. Auf diese Weise können die Positionen der Öffnungen an den Verwendungsbereich des Ventils 80 angepasst werden und kann der Piatzbedarf verringert werden, was eine Verkleinerung der Flächenelemente 86, 87 und somit des Ventils 80 ermöglicht. Hierbei gestatten aus der Siliziumtechnologie bekannte Bearbeitungsverfahren eine sehr nahe Anordnung der Öffnungen 90, 90',90", 90"', 91 , 91 ', 92, 92', 92", 92"' in den Fiächenelementen 86, 87 aneinander. Es sind ebenfalls Öffnungen als komplette Matrix denkbar, die zu einander in den Richtungen A und B in der Figur 4 versetzt sind. Durch Betätigen des Aktuators 30 kann das erste Ventile lement 82 entlang der Richtung A relativ zu dem ortsfesten zweiten Ventilelement 84 in verschiedene geöffnete oder geschlossene Positionen bewegt werden. In der in Figur 4a gezeigten Position ist der Fluidkanal 94 über die Öffnungen 92"', 90', den Fluidkanal 88 und die Öffnungen 90, 92 mit dem Fluidkanal 99 in Fiuidverbindung, während die Öffnungen 90", 90"', 91 , 91 ' des ersten Flächenelements 86 durch das zweite Flächenelement 87 abgedeckt werden und die Öffnungen 92', 92" des zweiten Flacheneiements 87 durch das erste Flächeneiemenf 86 abgedeckt werden.

Durch weiteres Verschieben des ersten Ventilelements 82 relativ zu dem zweiten Ventilelement 84 (nach links in der in Figur 4a gezeigten Querschnittsdarstellung) kann der Fluidkanal 98 über die Öffnungen 92', 91 , den Fluidkanal 88 und die Öffnungen 90", 92"' mit dem Fluidkanal 24 in Fiuidverbindung gebracht werden. In einer eiteren geöffneten Position des Ventils 80 kann der Fluidkanal 96 über die Öffnungen 92", 91', den Fluidkanal 88 und die Öffnungen 90"', 92"' mit dem Fluidkanal 94 in Fiuidverbindung gebracht werden. Das in Figur 4 schematisch gezeigte Ventil 80 gemäß der vierten Ausführungsform ist somit als ein Vier-Wege-Ventii mit drei geöffneten Ventilsteliungen ausgebildet. Die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ventile 10, 40, 60, 80 gemäß den ersten bis vierten Ausführungsformen sind als Sc hiebe entile ausgebildet, bei denen ein Schalten des Ventils 10, 40, 60, 80 über eine Paralleiverschiebung der Ventilelemente relativ zueinander entlang der Richtung A erfolgt. Wie oben bereits dargelegt wurde, kann das erfindungsgemäfie Ventil jedoch auch als Drehventil ausgebildet sein. Verschiedene bevorzugte Ausführungsformen eines solchen Drehventils gemäß der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 5 bis 7 ausführlich beschrieben.

Figur 5 zeigt ein Ventil 100 nach einer fünften Ausiührungsform der Erfindung, das ein erstes Ventiielement 102 mit einem ersten Kunststoff-Trägerteil 103 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten ersten Silizium-Flächenelement 106 und ein zweites Ventiielement 104 mit einem zweiten Kunststoff-Trägerteil 105 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten zweiten Silizium- Flächenelement 107 umfasst.

Das erste Trägerteil 103 weist einen Fluidkanal 108 auf, der an seinem einen Ende mit einer Außenseite des ersten Ventilelements 102 und an seinem anderen Ende mit einer in dem Flächenelement 106 vorgesehenen ersten Öffnung 110 in Fiuidverbindung steht. In dem zweiten Trägertei! 105 sind drei Fluidkanäle 114, 1 16, 1 18 ausgebildet, die an jeweils an ihrem einen Ende mit einer Außenseite des zweiten Veniiielements 112 und an ihrem anderen Ende mit jeweiligen zweiten Öffnungen 112, 112', 112" des zweiten Fiächenelements 107 in Fiuidverbindung stehen. In der Darstellung der Figur 5a sind die Kanäle 116 und 118 in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene hintereinander versetzt angeordnet. Wie in Figuren 5b und 5c gezeigt ist, sind sowohl das erste Ventiielement 102 als auch das zweite Ventiielement 104 kreisförmig ausgebildet, wobei die erste Öffnung 1 10 nahe zu dem Umfangsrand des ersten Ventilelements 102 angeordnet ist und die Öffnungen 112, 112', 112" nahe zu dem Umfangsrand des zweiten Ventilelements 104 in frei wählbaren Abständen (identisch wie in Figur 5 oder verschieden) angeordnet sind, wie es die Anwendung erfordert. Dadurch können unterschiedliche Fluidverbindungen bzw, Fiuidkanalschliefiungen realisiert werden. Je nach Schaltgeschwindigkeiten kann somit der Fluidtransport eingestellt werden. Hierbei ist es auch vorstellbar, dass die Öffnungen als rund gebogene Öffnungsbereiche ausgeführt werden.

Überdies kann das zweite Flächenelement 107 je nach Anwendung des Ventils mit einer beliebigen Anzahl von zweiten Öffnungen versehen sein. Beispielsweise ist ein Aufbau mit vier zweiten Öffnungen möglich, bei dem den in Figur 5c gezeigten zweiten Öffnungen 112, 1 12', 1 12" eine weitere zweite Öffnung, z. B. an dem der zweiten Öffnung 112 gegenüberliegenden Abschnitt des Umfangsrands des zweiten Ventilelements 104, hinzugefügt ist.

Durch einen Aktuator 32, wie zum Beispiel einen Elektromotor, der an einem Ende mit dem ersten Veniiielement 102 verbunden ist, kann das erste Ventilelement 102 relativ zu dem ortsfesten zweiten Ventilelement 104 um eine Achse senkrecht zu der Anlagefläche zwischen den Flächenelementen 106, 107, das heißt in der Richtung B in Figur 5, gedreht werden. Auf diese Weise kann die erste Öffnung 110 durch Verdrehen des ersten Ventileiements 102 mit jeder der zweiten Öffnungen 1 12, 112', 112" in Fluidverbindung gebracht werden und somit ein Fluidfluss durch das Ventil 100 über drei unterschiedliche Fließwege ermöglicht werden. Bei Einsatz des Ventils 100 in einer Vorrichtung kann zum Beispiel ein von außen in den Fiuidkanal 108 eingespeistes Fluid über einen der Fluidkanäle 114, 116, 118 in unterschiedliche Bereiche der Vorrichtung transportiert werden.

Figur 6 zeigt ein Ventil 120 nach einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, das ein erstes Ventilelement 122 mit einem ersten Kunststoff-Trägerteii 123 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten ersten Silizium-Flächenelement 126 und ein zweites Ventilelement 124 mit einem zweiten Kunststoff-Trägerteii 125 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten zweiten Silizsum- Flächeneiement 127 umfasst. Das erste Flächeneiement 126 weist zwei erste Öffnungen 130, 30' auf, die über einen Fiuidkanal 128 in dem Trägerteil 123 miteinander in Fluidverbindung stehen. In dem Bereich zwischen den ersten Öffnungen 30, 30' wird der Fiuidkanal 128 durch das erste Flächeneiement 126 abgedeckt, wie in Figur 6b schematisch gezeigt ist. Der Fiuidkanal 128 kann somit in einfacher Weise als durchgehende Vertiefung oder Rille in dem ersten Trägerteil 123 ausgebildet werden, z. B. indem ein geeigneter Formeinsatz bei einem Spritzgieß- oder Formpressverfahren verwendet wird. Alternativ kann der Fiuidkanal 128 als Aussparung (z.B, Nut) ausgeführt sein, die nicht von dem Flächeneiement 126 abgedeckt wird, Ais weitere Alternative kann der Fiuidkanal 128 nur im Flächenelement 126 ausgebildet sein und z.B. als limitierendes Element der Fiuidkanalverbindung (Restriktor) eingesetzt werden.

Außerdem sind in dem zweiten Trägerteil 125 vier Fluidkanäle vorgesehen, von denen in Figur 6a jedoch nur drei gezeigt sind, nämlich die Kanäle 134, 136, 138. Der nicht gezeigte vierte Fiuidkanal ist in der Darstellung der Figur 6a in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene versetzt hinter dem Kanal 136 angeordnet. Die Fiuidkanäie stehen an ihrem einen Ende mit einer Außenseite des zweiten Ventileiements 124 und an ihrem anderen Ende mit jeweiligen zweiten Öffnungen 132, 132', 132", 132"' in dem zweiten Flächenelement 127 in Fluidverbindung. Wie aus Figuren 6b und 6c ersichtlich ist, sind die ersten Öffnungen 130, 130' des ersten

Flächenelements 126 und die zweiten Öffnungen 132, 132', 132", 132'" des zweiten Flächenelements 127 so angeordnet, dass die Öffnung 130 auch bei einer Drehung des ersten Ventilelements 122 relativ zu dem ortsfesten zweiten Veniiielement 124 entlang der Richtung B ständig mit der Öffnung 132' des zweiten Fiächeneiements 127 in Fluidverbindung steht, da die Drehachse, um die die Drehung erfolgt, durch das Zentrum der ersten Öffnung 130 und der zweiten Öffnung 132' verläuft. Die Drehachse ist also

deckungsgleich mit der Mittelachse in Längsrichtung der ersten Öffnung 130 und der zweiten Öffnung 132'. Die erste Öffnung 130' kann durch eine Drehung der VentHelemente 122, 124 relativ zueinander mit jeder der zweiten Öffnungen 132, 132", 132'" in Fluidverbindung gebracht werden. Auf diese Weise kann eine Fluid Verbindung zwischen dem Fluidkana! 136 und jedem der anderen Fluidkanäle auf einfache Weise und mit kurzer Schaltzeit hergestellt werden. Des Weiteren kann das zweite Fiächenelement 127 je nach Anwendung des Ventiis mit einer beliebigen Anzahl von zweiten Öffnungen versehen sein. Beispielsweise ist ein Aufbau mit fünf zweiten Öffnungen möglich, bei dem den in Figur 6c gezeigten zweiten Öffnungen 132, 132', 132", 132"' eine weitere zweite Öffnung, z. B. an dem der zweiten Öffnung 132"' gegenüberliegenden Abschnitt des Umfangsrands des zweiten Ventilelements 124, hinzugefügt ist,

Figur 7 zeigt ein Ventil 150 nach einer siebten Ausführungsform der Erfindung, das ein erstes Ventilelement 152 mit einem ersten Kunststoff-Trägerteil 153 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten ersten Siüzium-Flächenelement 158, ein zweites Ventilelement 154 mit einem zweiten Kunststoff- Trägerteil 155 und zwei an diesem durch Heifiprägen befestigten zweiten Silizium-Flächenelementen 159, 160 und ein drittes Ventiielement 156 mit einem dritten Kunststoff-Trägerteil 157 und einem an diesem durch Heifiprägen befestigten dritten Sslizium-Flächeneiement 161 umfasst. Die Ventilelemente 152, 154, 156 sind so angeordnet, dass das erste Flächenelement 158 an einer ersten Anlagefiäche zumindest teilweise flächig an dem einen zweiten Flächenelement 159 des zweiten Ventilelements 154 anliegt und das dritte

Flächenelement 161 des dritten Ventilelements 156 an einer zweiten Anlagefiäche, die zu der ersten Anlagefiäche parallel ist, zumindest teilweise flächig an dem anderen zweiten Flächenelement 160 des zweiten Ventilelements anliegt.

Das erste Trägerteil 153 weist einen Fluidkanal 170 auf, der an seinem einen Ende mit der Außenseite des ersten Ventilelements 153 und an seinem anderen Ende mit einer ersten Öffnung 162 in dem ersten Flächenelement 158 in Fluidverbindung steht und das dritte Trägerteil 157 weist einen Fluidkanal 168 auf, der an seinem einen Ende mit einer Außenseite des dritten Ventilelements 156 und an seinem anderen Ende mit einer dritten Öffnung 164 in dem dritten Fiächenelement 161 in Fluidverbindung steht. Das eine zweite Fiächenelement 159 des zweiten Ventilelements 154 weist elf zweite Öffnungen 163 auf, die nahe zu dem Umfang des kreisförmig ausgebildeten Flächenelements 159 angeordnet sind und über Fluidkanäle 169 in dem zweiten Trägerteil 155 jeweils mit entsprechenden zweiten Öffnungen 163' in dem anderen zweiten Flächenelement 160 des zweiten Ventilelements 154 in Fluidverbindung stehen. Alternativ können diese zweiten Öffnungen 163, die nahe zu dem Umfang des kreisförmig ausgebildeten Fiächeneiements 159 angeordnet sind, in gleichen oder in unterschiedlichen Abständen angeordnet sein, je nach gewünschter Anwendung, Einsatz oder Schaltung des erfindungsgemäßen Ventils. Außerdem kann das eine zweite Flächenelement 159 je nach Anwendung des Ventils mit einer beliebigen Anzahl von zweiten Öffnungen versehen sein, deren Absfände jeweils geeignet gewählt werden können.

Das erste Ventilelement 152 und das dritte Ventilelemeni 156 sind ortsfest angeordnet, während das zweite Ventilelement 154 relativ zu den beiden anderen Ventileiementen 152, 156 um eine Achse senkrecht zu den Anlageflächen gedreht werden kann. Wie aus Figur 7 ersichtlich ist, wird durch eine Drehung des zweiten Ventilelements 154 relativ zu den beiden anderen Ventileiementen 152, 156 der Fließweg eines Fluids durch das Ventil 150 nicht verändert, auch wenn verschiedene Fluidkanäle 169 mit den Fluidkanälen 170, 168 in Fluidverbindung gebracht werden. Durch die kreisförmige Anordnung der mehreren Öffnungen 163, 163' und entsprechender Fiuidkanäle 169 mit geringen Abständen in der Umfangsrichtung des zweiten Ventiieiements 154 wird jedoch ein schnelles Öffnen bzw. Schließen des Ventils 150 ermöglicht, je nachdem ob die Öffnungen 163, 163' oder die zwischen diesen Öffnungen angeordneten Bereiche der

Flächenelemente 159, 160 den Öffnungen 162, 164 gegenüber liegen, ohne dass dafür die Drehrichtung B des Ventils umgekehrt werden muss. Auf diese Weise wird ein besonders einfacher Beirieb des Ventils 150 mit sehr geringen Schaltzeiten erreicht.

Figur 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Ventiieiements 12 und eines zweiten Ventilelements 14 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei das erste Ventiielement 12 ein erstes Flächenelement 16 mit nur einer ersten Öffnung 20 aufweist. Die

Flächenelemente 16, 18 bestehen aus Silizium und sind jeweils in die Kunststoff-Trägerteile 13, 15 eingeklebt. Für das zweite Flächenelement 18 kann ein Silizium- oder Siliziumoxid-Wafer im Rohzustand verwendet werden, so dass bis auf das Vorsehen der Öffnungen 22, 22' keine weiteren Bearbeitungsschrttte erforderlich sind. Die Oberflächen der Flächenelemente 16, 18 können jedoch poliert werden, um so ein besonders hohes Maß an Oberflächenebenheit und entsprechend eine noch dichtere fluidische Verbindung zwischen den beiden Ventileiementen 12, 14 zu erreichen.

Zur Bestimmung der Dichtheit eines Ventils gemäß der Erfindung wurden Versuche durchgeführt, bei denen ein Ventilelement bestehend aus einem Kunststoff-Trägerteü und einem an diesem befestigten Silizium-Flächenelement mit einer definierten Kraft Fi auf die Oberfläche eines Siliziumwafers gedrückt wurde. An einem Fluidanschluss des Ventilelements wurde dem Element anschließend Druckluft mit einem Druck pi zugeführt. Die Leckrate dieser Ventilverbindung wurde durch einen Luftflussmesser bestimmt. Die Messergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 1 gezeigt. Kraft Fi [N] Druck pi [mbar] Leckrate Luft [ml/min]

10 300 0,027

10 350 0,054

10 400 0,0444

10 450 0,045

10 500 0,0546

5 500 0,2058

3 500 0,5268

2 500 0,7908

1 500 1 ,9206

Tabelle 1 : Luftleckrate in Abhängigkeif vors Druck und Kraft an der Ventil Verbindung bei einer Siliziumflacrie von 3 mm x 6 mm.

Diese Messdaten zeigen, dass bereits bei geringen äußeren Kräften Fi eine sehr hohe Dichtheit der Ventilverbindung erreicht werden kann (Leckraten von weniger als 0,3 ml/min bei einer Kraft Fi von 5 N und einem Druck pi von 500 mbar).

Figuren 9 und 10 zeigen schematische Darstellungen einer Messvorrichtung 200 zum Messen des Blutzuckerspiegels, wobei eine Abdeckung 202 der Vorrichtung 200 in Figur 10 abgenommen ist. Die Messvorrichtung 200 weist eine Anzeige 208 zum Anzeigen von Messergebnissen und ein Ventil 210 gemäß der Erfindung auf. Prinzipiell kann jedes der hierin offenbarten Ventile als ein Ventil 210 für die

Messvorrichtung 200 verwendet werden. Eine vergrößerte Darstellung des Ventils 210 der Messvorrichtung 200 ist in Figur 11 gezeigt. Das Ventil 210 weist ein erstes Ventilelement 211 auf, wobei der untere Teil 206 der Messvorrichtung 200 als zweites Ventilelement wirkt. Der untere Teil 206 der Messvorrichtung 200 weist ein Siiizium-Flächenelement 212 mit zwei Öffnungen 214, 214' sowie jeweils unter den Öffnungen 214, 214' angeordnete und mit diesen verbundene Fluidkanäle 216, 216' auf. Überdies weist das Siiizium- Fiächenelement 212 eine in Figur 11 nicht gezeigte weitere zweite Öffnung auf, die mit einem weiteren Fiuidkanai 216" in dem unteren Teil 206 der Messvorrichtung 200 verbunden ist. Die Fluidkanäle 216, 216', 216" können über einen oder mehrere in dem ersten Ventilelement 211 ausgebildete, in Figuren 10 und 11 nicht gezeigte Fluidkanäle durch entsprechendes Schalten des Ventils 210 jeweils geeignet miteinander in Fluidverbindung gebracht werden. Auf diese Weise kann das zu messende Blut durch die Messvorrichtung 200 transportiert werden. Das Vorliegen dreier Fluidkanäle 216, 216', 216" ermöglicht überdies einen Transport weiterer Flüssigkeiten durch die Vorrichtung 200, wie zum Beispiel Kalibrier- und Spülflüssigkeiten. Somit sind ein automatischer Kalibrierungsvorgang der Messvorrichtung 200 vor dem Messen der

Körperflüssigkeit sowie ein automatischer Spülvorgang nach erfolgter Messung möglich. Figuren 10 und 11 zeigen einen besonders vorteilhaften Aufbau des Ventils 210, bei dem dieses einen entkoppelten bzw. entkoppelbaren Aktuator 220, wie z. B. ein piezoelektrisches Element, aufweist. Der Aktuator 220 ist in der Abdeckung 202 der Messvorrichtung 200 angeordnet und greift beim Aufsetzen der Abdeckung 202 auf den unteren Teil 206 der Messvorrichtung 200 in das Ventil 210 ein, so dass dieses durch den Aktuator 220 betätigt werden kann. Auch wenn der untere Vorrichtungsteil 206 entsorgt wird, kann somit die Abdeckung 202 mit dem Aktuator 220 wiederverwendet werden,

Figur 12 zeigt ein Ventil 310 nach einer achten Ausführungsform der Erfindung, das in seinem grundlegenden Aufbau dem in Figur 6 gezeigten Ventil 120 ähnlich ist, aber als ein 4/2- ege- entil ausgebildet ist. Das Ventil 310 umfasst ein erstes Ventilelement 312 mit einem ersten Kunststoff-Trägertesl 313 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten ersten Siiizium-Flächenelement 316 und ein zweites Ventilelement 314 mit einem zweiten Kunststoff-Trägerteil 315 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten zweiten Siiizium-Flächenelement 317. Das erste Fiächenelement 316 weist vier erste Öffnungen 320, 320', 320", 320'" auf, wobei zwei der Öffnungen 320, 320"' über einen ersten Fluidkanal 318 und die anderen zwei der Öffnungen 320', 320" über einen zweiten Fluidkanal 319 in dem Trägerteii 313 miteinander in Fluidverbindung stehen. In den Bereichen zwischen den ersten Öffnungen 320, 320'" und den ersten Öffnungen 320', 320" werden die Fluidkanäle 318, 319 jeweils durch das erste FSächeneiement 316 abgedeckt, wie in Figur 12b schematisch gezeigt ist. Die Fluidkanäle 318, 3 9 können somit in einfacher Weise als durchgehende Vertiefungen oder Rillen in dem ersten Trägerteil 313 ausgebildet werden, z. B, indem ein geeigneter Formeinsatz bei einem Spritzgieß- oder Formpressverfahren verwendet wird. Alternativ können die Fluidkanäle 318, 319 als Aussparungen (z. B. Nuten) ausgeführt sein, die nicht von dem Flächenelement 316 abgedeckt werden. Als weitere Alternative können die Fluidkanäle 318, 319 nur im Flächenelement 316 ausgebildet sein und z.B. als limitierende Elemente der Fluidkanalverbindung

(Restriktoren) eingesetzt werden.

Außerdem sind in dem zweiten Trägerteii 315 Fluidkanäle 324, 326, 328, 329 vorgesehen, die an ihrem einen Ende mit einer Außenseite des zweiten Ventil elements 314 und an ihrem anderen Ende mit jeweiligen zweiten Öffnungen 322, 322', 322", 322"' in dem zweiten Flächenelement 317 in Fluidverbindung stehen.

Wie aus Figuren 12b und 12c ersichtlich ist, sind die ersten Öffnungen 320, 320', 320", 320"' des ersten Flächenelements 316 und die zweiten Öffnungen 322, 322', 322", 322'" des zweiten Flächenelements 317 so angeordnet, dass diese bei geeigneter Drehung des ersten Ventilelements 312 relativ zu dem ortsfesten zweiten Ventilelemenf 314 entlang der Richtung B jeweils paarweise miteinander in

Fluidverbindung gebracht werden können. Auf diese Weise kann das Ventil 310 so eingestellt werden, dass entweder der Fluidkanal 324 mit dem Fluidkanal 326 und der Fluidkanal 328 mit dem Fluidkanal 329 (Ventilstellung I) oder der Fluidkanal 324 mit dem Fluidkanal 329 und der Fluidkanal 326 mit dem Fluidkanal 328 (Ventilstellung Π) über den Fluidkanal 318 bzw. den Fluidkanal 319 in dem ersten Trägerteii 313 in Ffuidverbindung stehen. Figur 12d ist ein mögliches Schaltbild des Ventils 310, das diese beiden

Ventilstellungen schematisch zeigt. Das Ventil 310 nach der achten Ausführungsform kann somit beispielsweise in einer Pumpe oder Mikropumpe eingesetzt werden, um eine Änderung der Pumprichtung zu ermögiichen. Figur 13 zeigt einen schemafechen Aufbau einer solchen Pumpe oder Mikropumpe 400. Wie aus der Figur ersichtlich ist, weist die Pumpe 400 ein Pumpelement 410 zum Erzeugen eines Pumpdrucks, das Ventil 310 und eine mit dem Pumpelement 410 und dem Ventii 310 in Fiuidkommunikation stehende Fluidleitung 420 auf. Indem das Ventil von der Ventilstellung ί in die Ventilste!lung II gebracht wird (oder umgekehrt), wird die Richtung des Fluidflusses in dem Teil der Fluidleitung 420 auf der dem Pumpelement 410 abgewandten Seite des Ventils 310 umgekehrt und kann somit auf einfache Weise, nur durch Betätigung des Ventils 310, die Pumprichtung (Förderrichtung) der Pumpe (Mikropumpe) 400 geändert werden.

Überdies kann das Ventii 310 nach der achten Ausführungsform auch in einer Dosier- /Mischvorrichtung verwendet werden, wie in Figur 14 schematisch gezeigt ist. Die Dosier-/Mischvorrichtung 500 weist einen Medikamentenspeicher 502 zur Aufnahme und Abgabe eines Medikaments 506 in Fluidform, ein erstes Pumpelement 510, eine erste Fluidleitung 512 zum Transport des Medikaments 506, ein zweites Pumpelement 520, eine zweite Fluidleitung 522 zum Transport einer Pufferlösung 516 und das Ventil 310 auf. in der ersten Stellung des Ventils 310 (Ventilsieilung !) bilden der Medikamentenspeicher 502, das erste Pumpelement 510, die erste Fluidleitung 512 und das Ventil 310 einen geschlossenen

Medikamentenkreislauf, während das zweite Pumpelement 520, die zweite Fluidleitung 522 und das Ventil 310 einen Pufferlösungskreisiauf bilden. Wird das Ventil 310 kurzzeitig in die zweite Ventiistellung (II) gebracht, so wird eine genau dosierte Menge des Medikaments 506 über das Ventil 310 in die zweite Fluidleitung 522 transportiert und dort mit der Pufferlösung 516 vermischt. Bei gleichbleibendem Pumpdruck der Pumpelemente 510, 520 kann die in die Pufferlösung 516 abgegebene Menge des Medikaments 506 präzise über die Zeitdauer, für die das Ventil 310 in der zweiten Ventiistellung verbleibt, und das

Ventilkanalvolumen (z. B. Länge und Querschnitt der Nut) gesteuert werden. Da das Drehventi! gemäß der vorliegenden Erfindung besonders kurze Schaltzeiten aufweist, wie oben bereits dargelegt wurde, kann somit eine hohe Dosierungspräzision erreicht werden. Der Einsatzbereich der Dosier-/Mischvomchtung 500 ist jedoch nicht auf medizinische Anwendungen beschränkt. Vielmehr kann die Dosier-/Mischvorrichtung 500 zur Dosierung und/oder Vermischung beliebiger Fluide verwendet werden.

Figur 15 zeigt ein Ventil 610 nach einer neunten Ausführungsform der Erfindung, das in seinem grundlegenden Aufbau dem in Figur 12 gezeigten Ventii 310 ähnlich ist, aber als ein 4/3-Wege- entil ausgebildet ist. Das Ventil 610 umfasst ein erstes Ventilelement 6 2 mit einem ersten Kunststoff-Trägerteil 613 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten ersten Silizium-Flächenelement 616 und ein zweites Ventiielement 614 mit einem zweiten Kunststoff-Trägerteil 615 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten zweiten Silizium-Flächenelement 617. Das erste Ftächenelement 616 weist vier erste Öffnungen 620, 620', 620", 620"' auf, wobei zwei der Öffnungen 620, 620' ber einen ersten Fluidkanal 618 und die anderen zwei der Öffnungen 620", 620"' über einen zweiten Fluidkanal 619 in dem Trägerteil 613 miteinander in Fiuidverbindung stehen. Im Gegensatz zu den zwei Fluidkanälen 318, 319 des Ventils 310 sind die Fluidkanäle 618, 619 des Ventils 610 nicht parallel, sondern senkrecht zueinander angeordnet. In den Bereichen zwischen den ersten Öffnungen 620, 620' und den ersten Öffnungen 620", 620"' werden die Fluidkanäie 618, 619 jeweils durch das erste Fiächenelement 616 abgedeckt, wie in Figur 15b schematisch gezeigt ist, Die Fluidkanäie 618, 619 können somit in einfacher Weise als durchgehende Vertiefungen oder Rillen in dem ersten Trägerteil 613 ausgebildet werden, z, ß. indem ein geeigneter Formeinsatz bei einem Spritzgieß- oder Formpressverfahren verwendet wird. Alternativ können die

Fluidkanäie 618, 619 als Aussparungen (z.B. Nuten) ausgeführt sein, die nicht von dem Flächenelement 616 abgedeckt werden. Als weitere Alternative können die Fluidkanäie 618, 619 nur im Fiächenelement 616 ausgebildet sein und z.B. als limitierende Elemente der Fluidkanalverbindung (Restriktoren) eingesetzt werden.

Außerdem sind in dem zweiten Trägerteil 615 Fluidkanäie 624, 626, 628, 629 vorgesehen, die an ihrem einen Ende mit einer Außenseite des zweiten Ventilelements 614 und an ihrem anderen Ende mit jeweiligen zweiten Öffnungen 622, 622', 622", 622"' in dem zweiten Flächenelement 617 in Fluidverbindung stehen.

Wie aus Figuren 15b und 15c ersichtlich ist, sind die erste Öffnung 620' des ersten Flächenelements 616 und die zweite Öffnung 622' des zweiten Flächeneiements 617 so angeordnet, dass diese auch bei einer Drehung des ersten Ventilelements 512 relativ zu dem ortsfesten zweiten Ventilelement 614 entlang der Richtung B ständig miteinander in Fluidverbindung stehen, da die Drehachse, um die die Drehung erfolgt, durch das Zentrum der ersten Öffnung 620 und der zweiten Öffnung 622' verläuft. Die Drehachse ist also deckungsgleich mit der Mittelachse in Längsrichtung der ersten Öffnung 620' und der zweiten Öffnung 622'. Außerdem sind die weiteren ersten Öffnungen 620, 620", 620"' des ersten Flächenelements 616 und die weiteren zweiten Öffnungen 622, 622", 622'" des zweiten Flächeneiements 617 so angeordnet, dass diese bei geeigneter Drehung des ersten Ventilelements 612 relativ zu dem zweiten Ventilelement 614 entlang der Richtung B so miteinander in Fluidverbindung gebracht werden können, dass entweder der Fluidkanal 624 mit dem Fluidkanal 626 und der Fluidkanal 628 mit dem Fluidkanal 629 (Ventilstellung I) oder der Fluidkanal 626 mit dem Fluidkanal 628 und der Fluidkanal 624 mit dem Fluidkanal 629 (Ventilstellung II) oder der Fluidkanal 626 mit dem Fluidkanal 629 und der Fluidkanal 624 mit dem Fluidkanal 628 (Ventilsteilung III) über den Fluidkanal 618 bzw. den Fiuidkanai 619 in dem ersten Trägerteil 613 in Fluidverbindung stehen, Figuren 15d und 15e sind mögliche Schaltbilder des Ventils 610, die diese drei Ventilstellungen schematisch zeigen.

Das Ventil 610 nach der neunten Ausführungsform kann somit beispielsweise in einem

Verneblersystem eingesetzt werden. Figur 16 zeigt einen schematischen Aufbau eines solchen

Verneblersystems 700. Wie aus der Figur ersichtlich ist, weist das Verneblersystem 700 ein Pumpelement 710 zum Erzeugen eines Pumpdrucks, das Ventil 610, Fluidleitungen 712, 714, 716, 718, einen ersten Medikamentenspeicher 720 zur Aufnahme und Abgabe eines ersten Medikaments in Fluidform, einen zweiten Medikamentenspeicher 722 zur Aufnahme und Abgabe eines zweiten Medikaments in Fluidform, einen Lösungsspeicher 724 zur Aufnahme und Abgabe einer Spüliösung oder einer Pufferlösung, einen

Mischspeicher 726 und eine Verneblereinheit 728 auf. In der ersten Stellung des Ventils 610 (Ventilste!lung I) wird eine Spülfösung oder eine Pufferlösung durch das Pumpelement 710 von dem Lösungsspeicher 724 über die Fluidleitungen 712, 718 zu dem Mischspeicher 726 gefördert. Durch Schalten des Ventils 610 in die Stellungen II und III kann in analoger Weise ein Transport des ersten Medikaments und/oder des zweiten Medikaments zu dem Mischspeicher 726 bewirkt werden. Hierbei ermöglichen die kurzen Scfiaitzeiten des Ventils 610 eine besonders präzise Dosierung, in dem Mischspeicher 726 werden die zugeführten Fluide gemischt und anschließend zu der Verneblereinheit 728 gefördert, die das Fluidgemisch vernebelt, aiso aus dem Gemisch ein Aerosol erzeugt. Die Verne blereinheit 728 kann beispielsweise ein Membranvernebler oder ein Düsenvemebler sein. Alternativ kann das Verneblersystem 700 auch ohne den Mischspeicher 726 ausgebildet sein, so dass die Fluide direkt der Verneblereinheit 728 zugeführt werden. Der Einsatzbereich des Verneblersystems 700 ist jedoch nicht auf medizinische Anwendungen beschränkt. Vielmehr kann das Verneblersystem 700 zur Mischung und/oder Verneblung beliebiger Fluide verwendet werden. Überdies kann das Ventil auch mit mehr als drei möglichen Ventilstellungen ausgebildet werden, wodurch der Einsatz weiterer Fluidspeicher ermöglicht wird.

Figur 17 zeigt ein Ventil 810 nach einer zehnten Ausführungsform der Erfindung, das in einer Mikropumpe {Membranpumpe) 900 integriert ist. Das Ventil 810 umfasst ein erstes Ventilelement 812 mit einem ersten Kunststoff-Trägerteil 813 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten ersten Siiizium- Flächenelement 816 und ein zweites Ventilelement 814 mit einem zweiten Kunststoff-Trägerteil 815 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten zweiten Siiizium-Fiachenelement 817. Das erste

Flächenelement 816 weist fünf erste Öffnungen 820, 820', 820", 820"', 821 auf, die jeweils über entsprechende Fluidkanäie in dem ersten Trägerteil 813 mit einer Außenseite des ersten Ventileiements 814 in Fluidverbindung stehen. In Figur 20a ist nur einer dieser Fluidkanäie 823 gezeigt. Überdies weist das erste Ventilelement 812 einen Drehschaft 830 auf, der mittig an dem Ventiieiement 812 befestigt ist und dessen Längsachse senkrecht zu der Anlagefläche zwischen erstem 816 und zweitem 817 Flächenelement verläuft.

Außerdem sind in dem zweiten Trägerteil 815 zwei Fluidkanäie 824, 826 vorgesehen, die an ihrem einen Ende mit einer Außenseite des zweiten Ventileiements 814 und an ihrem anderen Ende mit jeweiligen zweiten Öffnungen 822, 822' in dem zweiten Flächenelement 817 in Fluidverbindung stehen. Des Weiteren weist das zweite Ventilelement 814 eine Mittelöffnung 828 auf die über einen Mittelkanal 829 in dem zweiten Trägerteil 815 mit der Außenseite des zweiten Ventilelements 814 kommuniziert. Die Mittelöffnung 828 und der Mittelkanal 829 dienen der Aufnahme und Durchführung des Drehschafts 830.

Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Veniii 810 weist die Mikropumpe 900 eine erste 910 und eine zweite 912 im Wesentlichen scheibenförmige Membran (vorzugsweise aus Metali, z. B, Edelstahl), die an ihren Umfangsrändern so miteinander verbunden sind, dass sie bei entsprechender Auslenkung der Membrane 910, 12 eine fluidisch dichte Pumpkammer 914 zwischen sich und dem Ventil 810 ausbilden, und ein Vibrationselement 920 zur periodischen Auslenkung der Membrane 910, 912 auf. Über die Auslenkung der Membrane 910, 912 relativ zueinander wird das Volumen der Pumpkammer 914 gesteuert. Das Ventil 810 ist in fluidisch dichter Weise, z. B. durch Verkleben, in eine Öffnung 921 der zweiten Membran 910 so eingepasst, dass die Fluidkanäie 823 des ersten Trägerteiis 813 mit der Pumpkammer 914 in Fluidverbindung stehen. Als Vibrationselement 920 kann beispielsweise ein piezoelektrisches Element (Piezoaktuator) verwendet werden, das von außen geeignet angesteuert werden kann. Wie in Figur 17a angedeutet ist, wird bei dem Ventil 810 im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ventilen eine Zugkraft anstelle einer Druckkraft über den Drehschaft 830 auf das erste Ventilelement 812 ausgeübt, um so eine besonders dichte fluidische Verbindung zwischen den Ventilelementen 812, 814 zu erreichen.

Wie aus Figuren 17b und 17c ersichtlich ist, sind die ersten Öffnungen 820, 820', 820", 820"', 821 des ersten Flächeneiements 816 und die zweiten Öffnungen 822, 822' des zweiten Flächenelements 817 so angeordnet, dass bei einer Drehung des ersten Ventilelements 812 relativ zu dem ortsfesten zweiten Ventilelement 814 entlang der Richtung B abwechselnd der Fluidkanal 824 und der FSuidkanai 826 des zweiten Trägerteils 815 mit der Pumpkammer 914 in Fiuidverbindung gebracht werden. Indem die Drehung des ersten Ventüelements 812 in geeigneter Weise mit der Auslenkung der Membrane 910, 912 durch das Vibrationselement 920 synchronisiert bzw. getaktet wird, beispielsweise durch eine nicht gezeigte äußere Steuereinrichtung, kann somit ein Fluid über den Fluidkanal 824 in die Pumpkammer 914 und über den Fluidkanal 826 aus dieser heraus gefördert werden (oder umgekehrt, je nach Taktung). In diesem Fall wird das Ventil 810 so geschaltet, dass bei einer Vergrößerung des Volumens der Pumpkammer 914 (Saugen) der Fluidkanal 824 mit der Pumpkammer 914 in Fiuidverbindung steht, so dass ein Fluid in die Kammer 914 gesaugt wird, und bei einer Verkleinerung des Volumens der Pumpkammer 914 (Pumpen) der Fluidkanal 826 mit der Pumpkammer 914 in Fiuidverbindung sieht, so dass ein Fluid aus der Kammer 914 heraus gefördert wird.

Durch die geringen Schaltzeiten des Ventils 810 kann somit auch bei einer geringen Pumpengröße ein hoher Fluiddurchsatz erzielt werden. Überdies kann die Pumprichtung auf einfache Weise durch geeignete Änderung der Taktung umgekehrt werden. Außerdem ermöglicht der in Figur 17 schematisch gezeigte Pumpenaufbau auch ein kombiniertes Mischen und Pumpen von Fluiden. Beispielsweise könnte die Pumpe 900 so getaktet werden, dass zunächst ein erstes Fluid über den Fluidkanal 824 und anschließend ein zweites Fluid über den Fluidkanal 826 in die Pumpkammer 914 gesaugt wird. Diese Fluide werden dann in der Pumpkammer 914 gemischt und können anschließend über einen der beiden Pumpkanäle 824, 826 nach außen abgegeben werden. Alternativ könnten auch weitere zweite Öffnungen in dem zweiten Fiächenelement 817 vorgesehen werden, die über zusätzliche Fluidkanäle in dem zweiten Trägerteil 815 eine Zufuhr verschiedener Fluide von außen in die Pumpkammer 914 ermöglichen. Beispielsweise könnten zwei Fluidkanäle in dem zweiten Trägerteil 815 der Zufuhr zweier unterschiedlicher Fluide dienen, die in der Pumpkammer 914 gemischt werden und dann über einen dritten Fluidkanal in dem zweiten Trägerteil 815 nach außen abgeführt werden.

Figur 18 zeigt ein Ventil 1010 nach einer elften Ausführungsform der Erfindung, das ein erstes Ventilelement 1012 mit einem ersten Kunststoff-Trägerteil 1013 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten ersten Siüzium-Flächenelement 1016 und ein zweites Ventilelement 101 mit einem zweiten Kunststoff-Trägerteil 1015 und einem an diesem durch Heißprägen befestigten zweiten Silizium- Flächenelement 1017 umfasst. Das erste Fiächenelement 1016 weist zwei erste Öffnungen 1020, 1020' auf, die über einen Fluidkanal 1018 in dem Trägerieil 1013 miteinander in Fiuidverbindung stehen. In dem Bereich zwischen den ersten Öffnungers 1020, 1020' wird der Fluidkanal 1018 durch das erste Flächenelement 1016 abgedeckt, wie in Figur 18b schematisch gezeigt ist. Der Fluidkanal 1018 kann somit in einfacher Weise als durchgehende Vertiefung oder Rille in dem ersten Trägerteil 1013 ausgebildet werden, z. B. indem ein geeigneter Formeinsatz bei einem Spritzgieß- oder Formpressverfahren verwendet wird. Alternativ kann der Fiuidkana! 1018 ais Aussparung (z. B. Nut) ausgeführt sein, die nicht von dem Flächenelement 1016 abgedeckt wird. Als weitere Alternative kann der Fluidkanal 1018 nur im Flächenelement 1016 ausgebildet sein und z.B. als limitierendes Element der Fluidkanalverbindung (Restriktor) eingesetzt werden. Das zweite Flächenelement 1017 weist neun zweite Öffnungen 1021 , 1022, 1022', 1022", 1022'", 1025, 1025', 1025", 1025'" auf, wobei die zweiten Öffnungen 1022, 1022 ^' , 1022", 1022'", 1025, 1025', 1025", 1025"' über einen ringförmigen Fluidkanal 1023 in dem zweiten Trägerteil 1015 miteinander in Fiuidverbindung stehen. In dem Bereich zwischen den zweiten Öffnungen 1022, 1022', 1022", 1022"', 1025, 1025', 1025", 1025"' wird der Fluidkanal 1023 durch das zweite Flächeneiement 1017 abgedeckt, wie in Figur 18c schematisch gezeigt ist. Der Fluidkanal 1023 kann somit in einfacher Weise als durchgehende Vertiefung oder Rille in dem zweiten Trägerteil 1015 ausgebildet werden, z. B. indem ein geeigneter Formeinsatz bei einem Spritzgieß- oder Formpressverfahren verwendet wird.

Außerdem sind in dem zweiten Trägerteil 1015 zwei weitere Fluidkanäle 1024, 1026 vorgesehen. Der eine dieser Kanäle 1026 steht an seinem einen Ende mit einer Außenseite des zweiten Ventilelemenis 1014 und an seinem anderen Ende mit der zweiten Öffnung 1021 in dem zweiten Flächenelement 1017 in Fiuidverbindung. Der andere dieser Kanäle 1024 steht an seinem einen Ende mit einer Außenseite des zweiten Ventilelements 1014 und an seinem anderen Ende mit dem ringförmigen Fiuidkana! 1023 des zweiten Trägerteils 1015 in Fiuidverbindung.

Wie aus Figuren 18b und 18c ersichtlich ist, sind die ersten Öffnungen 1020, 1020' des ersten Flächenelements 1016 und die zweiten Öffnungen 1021 , 1022, 1022', 1022", 1022"', 1025, 1025', 1025", 1025"'des zweiten Fiächenelements 1017 so angeordnet, dass die Öffnung 1021 auch bei einer Drehung des ersten Ventilelements 1012 relativ zu dem ortsfesten zweiten Ventiieiement 1014 entlang der Richtung B ständig mit der Öffnung 1021' des zweiten Flächenelements 1017 in Fiuidverbindung steht, da die Drehachse, um die die Drehung erfolgt, durch das Zentrum der ersten Öffnung 1020' und der zweiten Öffnung 1021 verläuft. Die Drehachse ist also deckungsgleich mit der Mittelachse in Längsrichtung der ersten Öffnung 1020' und der zweiten Öffnung 1021. Die erste Öffnung 1020 kann durch eine Drehung der Ventiielemente 1012, 1014 relativ zueinander mit jeder der zweiten Öffnungen 1022, 1022', 1022", 1022"', 1025, 1025', 1025", 1025"' in Fiuidverbindung gebracht werden. Auf diese Weise kann über den Fluidkanal 1023 eine

Fiuidverbindung zwischen dem Fluidkanal 1026 und dem Fluidkanal 1024 auf einfache Weise und mit kurzer Schaltzeit hergestellt werden. Die zweiten Öffnungen 1022, 1022', 1022", 1022"', 1025, 1025', 1025", 1025"' weisen Öffnungsquerschnitte (Durchlassquerschnitte) mit unterschiedlicher Größe auf, wie aus Figur 18c ersichtlich ist. Somit kann die Fördermenge eines zu transportierenden Fluids einfach gesteuert bzw. geregelt werden, indem die erste Öffnung 1020 durch Drehen des ersten Ventilelements 1012 relativ zu dem zweiten Ventilelement 1014 entlang der Richtung B geeignet mit verschiedenen zweiten Öffnungen 1022, 1022', 1022", 1022"', 1025, 1025', 1025", 1025"' in Fluidverbindung gebracht wird, Der Fluidfluss wird hierbei durch die unterschiedlichen Öffnungsquerschnitte dosiert. Folglich ist das Ventil 1010 nach der eiften

Ausführungsform der Erfindung in einfacher Weise als regelndes Ventil ausgestaltet, das besonders vorteilhaft für eine Dosier-/Mischvorrichtung, wie beispielsweise die in Figur 14 gezeigte Vorrichtung 500, verwendet werden kann.

Des Weiteren kann das zweite Flacheneiement 1017 je nach Anwendung des Ventils 1010 mit einer beliebigen Anzahl von zweiten Öffnungen versehen sein. Alternativ zu dem oben beschriebenen Ventiiaufbau ist auch ein Aufbau möglich, bei dem der ringförmige Fiuidkanal 1023 weggelassen ist und die zweiten Öffnungen 1022, 1022', 1022", 1022'", 1025, 1025', 1025", 1025'" direkt über jeweilige in dem zweiten Trägerteil 1015 ausgebildete Fluidkanäle mit einer Außenseite des zweiten Ventileiements 1014 in

Fluidverbindung stehen.

Figur 19 zeigt ein Ventil 1110 nach einer zwölften Ausführungsform der Erfindung, das ein erstes Ventilelement 1112 und ein zweites Ventilelement 1114 umfasst. Der Aufbau des ersten Ventiielemenis 1112 ist identisch mit dem des ersten Ventilelements 1012 des in Figur 18 gezeigten Ventils 1010 der elften Ausführungsform und wird daher zur Vermeidung von Wiederholungen hier nicht im Einzelnen beschrieben. Der Aufbau des zweiten Ventileiements 1114 ist ähnlich zu dem des zweiten Ventileiements 1014 des oben beschriebenen Ventils 1010, wobei der Fiuidkanal 1123 des Ventils 1110 keine durchgehende, sondern eine unterbrochene Ringiorm aufweist und das zweite Flächenelement 1117 drei zweite Öffnungen 1121 , 1122, 1122' aufweist. Die zweiten Öffnungen 1122, 1122' stehen über den Fiuidkanal 1123 miteinander in

Fluidverbindung und sind als Spalte mit sich in Umfangsrichtung des zweiten Ventileiements 1114 siufenlos ändernder Spaltbreite ausgebildet, wie in Figur 19c schematisch gezeigt ist.

Bei dem Ventil 1110 kann die Fördermenge eines zu transportierenden Fluids einfach gesteuert bzw. geregelt werden, indem die erste Öffnung 1120 durch Drehen des ersten Ventiielemenis 1112 relativ zu dem zweiten Ventilelement 1114 entlang der Richtung B geeignet mit verschiedenen Abschnitten der zweiten Öffnungen 1122, 1122' in Fluidverbindung gebracht wird. Da die Änderung des Öffnungsquerschnitts der zweiten Öffnungen 1122, 1122' in Umfangsrichtung des zweiten Ventileiements 1114 stufenlos erfolgt, wie oben erläutert wurde, kann auch die Fluid-Fördermenge bzw. der Fluidfluss stufenlos geregelt werden. Somit ist das Ventil 1110 nach der zwölften Ausführungsform der Erfindung in einfacher Weise als stufenlos regelndes Ventil ausgestaltet. Auch das Ventil 1 10 kann somit besonders vorteilhaft für eine

Dosier-/Mischvorrichtung, wie beispielsweise die in Figur 14 gezeigte Vorrichtung 500, verwendet werden.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Umfang der folgenden Patentansprüche modifiziert werden.