Schwerpunkte

Entwicklungs-Kit für Mikrofluidik

Sensirion kooperiert mit TTP Ventus

26. Oktober 2020, 12:15 Uhr   |  Markus Haller

Sensirion kooperiert mit TTP Ventus
© Sensirion

Prototyp eines Mikrofluid-Treibers.

Der Schweizer Sensorspezialist kooperiert mit dem Mikropumpenhersteller TTP Ventus. Sie entwickeln einen Hochleistungstreiber für tragbare Mikrofluidik-Anwendungen.

Der Hochleistungstreiber ist im Wesentlichen ein erweitertes Entwicklungs-Kit, das den Prototypenbau im Labor und die Produktentwicklung im Bereich Mikrofluidik vereinfacht. Nachgefragt werden Mikrofluidik-Systeme vor allem für Laboranalysen und für die medizinische Diagnose. Ihre Kernanforderungen sind der geregelte Durchfluss von sehr kleinen Flüssigkeitsmengen durch einen geschlossenen Kreislauf.

Der Hochleistungstreiber besteht aus einem Durchfluss-Sensor SLF3x von Sensirion, der in das Disc-Pump-Evaluationskit von TTP Ventus integriert wurde. Das System arbeitet nach dem Prinzip des hydrodynamischen Durchflusses, bei dem der von der Pumpe erzeugte Gasdruck den Durchfluss durch einen mikrofluidischen Kreislauf antreibt und eignet sich für Präzisions-Anwendungen. Falls eine Kreuzkontamination zwischen Flüssigkeiten verhindert werden muss, kann anstelle der SLF3x-Serie der Einwegsensor LD20 genutzt werden.

Hoher Dynamikbereich und pulsfreie Druckerzeugung

Mit dem Kit aus Sensor und Mikropumpe kann nach dem üblichen Mehrweg-Einweg-Ansatz entwickelt werden, bei dem sich die Pumpe in einem wiederverwendbaren Teil des Systems befindet und der Flüssigkeitsweg sowie der Sensor in einer wegwerfbaren Einwegkomponente. Dafür sind Pumpe und Flüssigkeitsweg voneinander getrennt worden.

Die Durchflusssteuerung ist über mehrere Größenordnungen möglich und lässt sich von Mikrolitern pro Minute bis zu mehreren Millilitern pro Minute einstellen. Damit erhält der Entwickler gewisse Freiheiten und muss sich auf diesen Parameter nicht bereits zum Entwicklungsbeginn festlegen. Auf größere Sollwertveränderungen reagiert das System innerhalb von einigen Sekunden. Dafür wurde eine Durchflusssteuerung mit geschlossenem Regelkreis integriert. In der Anwendung lassen sich damit Prozesse beschleunigen oder die Dosierung von teuren Flüssigkeiten verbessern.

Mikrofluidik-Entwickler, die häufig mit Peristaltikpumpen arbeiten, haben sich vermutlich schon daran gewöhnt, die Druckschwankungen der Pumpe mit zu berücksichtigen und zu kompensieren. Dieser Aufwand soll nun eingespart werden. Laut TTP Ventus stellt die im Kit verwendete Mikropumpe einen pulsfreien, konstanten Druck zur Verfügung, sodass auch laminare Durchflüsse erzeugt werden können und sich die Messfehler bei der Durchflussmessung reduzieren. Damit ist eine genauere Druck- und Durchflussregelung möglich.

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