Flexible Miniaturpumpe für verschiedenste Applikationen
Fluid-Control-Komponenten in medizinischen Geräten sollten leise, kompakt und leicht sein. All diese Eigenschaften vereint die Disc Pump von Lee. Doch zusätzlich ist sie durch ihre hochpräzise Regulierbarkeit und kurze Reaktionszeit multifunktional einsetzbar.
Die Disc Pump von Lee kommt in der Medizintechnik vor allem in tragbaren Therapiegeräten zum Einsatz. Überall dort, wo es auf maximalen Patientenkomfort und/oder hoch performante Fluid-Control ankommt, sind die Miniaturpumpen die richtige Wahl. Da die piezoelektrische Pumpe im Ultraschallbetrieb arbeitet, ist sie vibrationsfrei und für den Menschen unhörbar. Dadurch lassen sich Geräte realisieren, die während des Schlafs oder dauerhaft direkt am Körper getragen werden können, ohne den Patienten in seinem Alltag übermäßig zu beeinträchtigen. Hierzu tragen auch die extrem kompakten Maße von 10 mm Aufbauhöhe und 30 mm Durchmesser sowie das minimale Gewicht von nur 5 g bei. Das piezoelektrische Funktionsprinzip ermöglicht eine Durchflusskontrolle mit einer Präzision von < 0.1%.
Der kompakte Formfaktor, die hohe Regelungspräzision und die schnelle Reaktionsgeschwindigkeit machen die Pumpe zu einer hervorragenden Wahl für eine Vielzahl von Fluid-Control-Systemen. Diese Flexibilität unterstreichen im Folgenden verschiedene Konfigurationen, die mit dem Disc Pump Development Kit realisiert wurden.
Durchflussregelung
Eine hochpräzise Steuerung des Fluid-Stroms ist in vielen medizintechnischen Prozessen von entscheidender Bedeutung, z. B. dort, wo sie einen erheblichen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit, die Detektionsrate von Stoffen oder hydrodynamische Prozesse (z. B. Tröpfchenbildung) hat.
Für bestimmte Anwendungen ist auch von Vorteil, eine kontrollierte oszillierende Strömung zu erzeugen. Organ-on-a-Chip-Systeme z. B. versuchen oft, physiologische Prozesse nachzuahmen, wie z. B. den pulsierenden Blutfluss oder die zyklische Belastung, der das Lungengewebe während des Atemzyklus ausgesetzt ist.
Das Disc Pump Development Kit kann direkt an einen Flüssigkeitsdurchflusssensor angeschlossen werden, um eine Regelung der Durchflussrate von µL/min bis ml/min zu ermöglichen, wie in Schema A dargestellt. Solche Systeme werden außerdem in der Kompressionstherapie, Blutdruckmessgeräten oder Patientensimulatoren und Patientenüberwachungssysteme eingesetzt.
Dosiersysteme
Die Disc Pump kann mit einem abgedichteten Reservoir und einem Drucksensor betrieben werden, um ein kompaktes und wirtschaftliches Pipettiersystem für Aspirations-/Dispensations- und Dosierungsanwendungen zu realisieren. Die Ansaug- und Abgabegeschwindigkeit kann durch Variation der Pumpenantriebsleistung eingestellt werden. Dies ermöglicht eine hochgenaue Dosierung.
Neben typischen Pipettiersystemen kann diese Systemauslegung auch zur Realisierung von zeitgesteuerten Präzisions-Dosiersystemen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in der medizinischen Analysetechnik zu finden sind.
Positionssteuerung von Fluiden
Die präzise und wiederholbare Steuerung der Position einer sich durch ein System bewegenden Flüssigkeit ist in vielen medizintechnischen Fluidiksystemen ein Muss. Diese dritte Konfiguration erlaubt die Steuerung der Position eines Flüssigkeitstropfens mit maximaler Präzision und minimaler Reaktionszeit. Um zu bestimmen, wann die Flüssigkeit bewegt werden muss, können beispielsweise Bildverarbeitungssysteme eingesetzt werden. Ein einfacher Stromumkehrkreis erlaubt es, dass eine einzelne Disc Pump die Flüssigkeit zwischen verschiedenen Punkten in beide Fließrichtungen bewegt. Die hochgenaue Regelung der Pumpe erlaubt es zudem, an Zwischenpositionen einen langsameren Anlauf zu realisieren, um ein Überschwingen über den gewünschten Zielpunkt hinaus zu vermeiden. Diese Positioniersysteme werden in mikrofluidischen Lab-on-a-Chip-Systemen eingesetzt.
Alle drei Demonstrationen wurden mit dem Disc Pump Development Kit und einer kleinen Anzahl von handelsüblichen Komponenten zusammengestellt. Diese Kits zeichnen sich durch ihren „Plug-and-Play“ Charakter aus. Mit einer benutzerfreundlichen GUI und Software, integrierten Drucksensoren und integrierten Ventiltreibern bietet das Kit eine fortschrittliche Fluidiksteuerung und ermöglicht die zeiteffiziente Erstellung von Test-Konfigurationen, von Mikrofluidik- und Liquid-Handling-Systemen bis hin zu medizinischen Geräten und industriellen Instrumenten.
