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Kurzfassung

Mikropumpe, die völlig ohne bewegliche bzw. mechanische Bauteile auskommt und das zu pumpende Fluid selbst als Aktormedium nutzt

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Hintergrund

Mikrosystemtechnische Pumpen stellen nach wie vor eine Herausforderung für die Mikrofluidik dar. Sie werden zumeist als komplexer Aufbau unter der Verwendung bewegter Festkörpermembranen realisiert, die wiederum über vergleichsweise leistungsstarke Antriebe bewegt werden müssen.

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Bilder & Videos

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Lösung

Unter Ausnutzung des bisher für ebene Flächen bekannten Electrowetting on Dielectrics (EWOD) bzw. bei elektrostatischer Aktuierung können Flüssigkeitsvolumina auf Mikro- oder Nanostrukturen so beeinflusst werden, dass deren Oberflächenspannung als „virtuelle Membran“ wirkt. Diese virtuelle Membran ist die Begrenzung einer virtuellen Pumpkammer in einem Kanalabschnitt, der die Mikro- bzw. Nanostrukturen enthält. Der Hub der virtuellen Pumpkammer in Kombination mit geeigneten (passiven) Ventilstrukturen kann den quasikontinuierlichen Volumenstrom einer so aufgebauten Mikropumpe generieren, die völlig ohne bewegliche bzw. mechanische Bauteile auskommt und das zu pumpende Fluid selbst als Aktormedium nutzt.

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Vorteile

- Besondere Energieeffizienz durch den Verzicht auf zusätzliche bewegte Massen, - Reproduzierbare Dosierung sehr geringer Fluidvolumina, - Steigerung der Dynamik des Systems, - Kein Versagen durch Verschleiß und Materialermüdung beweglicher Bauteile, - Kein Wärmeeintrag in das Fluid, - Kein Totvolumen, - Einfache (monolithische) Herstellbarkeit mit Standardverfahren der Mikrosystemtechnik

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Anwendungsbereiche

- Analytik, Pharmazie, - Mikroreaktionstechnik und Mikrochemie, - Mikrobiologie und Zellkultivierung, - Mikrofluidik: Lab-on-Chip (LoC), - Micro Total Analysis System (µTAS), - Segmented Flow (SF), - Drucktechnik, Tintenstrahldrucker, - Anwendungsspektrum bisheriger Mikropumpen