Onderzoekers aan het Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) in Freiburg hebben een nieuwe micropomp ontwikkeld waarmee de kleinste hoeveelheden vloeistof, bijvoorbeeld medicijnen, nauwkeurig en flexibel zijn te doseren. Actieve legeringen en een elektronische besturing zorgen ervoor, dat de onderhoudsarme pomp nauwkeurig functioneert, zowel voorwaarts als achterwaarts.
Medicijnen moeten vaak in extreem kleine hoeveelheden worden toegediend. Enkele tientallen milliliters kunnen al genoeg zijn om de patiënt optimaal te verzorgen. Micropompen vereenvoudigen de dosering van hele kleine hoeveelheden enorm. Al meer dan 25 jaar worden zulke pompen gefabriceerd en steeds weer geoptimaliseerd. Ze worden op veel gebieden toegepast, van de medische techniek tot microfabricage, eigenlijk overal waar de kleinste volumes zeer nauwkeurig en variabel gedoceerd moeten worden.
Een micropompsysteem is echter meestal niet zo flexibel als gewenst. Vaak functioneren ze maar in één richting, bellen in de vloeistof verstoren de werking, ze kunnen geen harde deeltjes doorlaten, ze hebben een vaste pompopbrengst en ze bevatten slijtende onderdelen zoals kleppen of tandwielen.
Peristaltische pomp
De onderzoekers aan het IWM hebben (in samenwerking met partners uit onderzoeksinstituten en de industrie) een nieuw pompsysteem ontwikkeld, dat deze problemen oplost: een bestuurbare peristaltische micropomp. De peristaltische pomp is een complex systeem, vergelijkbaar met het menselijke darmsysteem. De pomp trekt zich golfvormig samen om zo de vloeistof te bewegen en vervormt automatisch weer terug. Daarvoor waren een groot aantal verschillende materialen en speciale materiaalverbindingen nodig.
De onderzoekers gebruiken folie van lood-zirkonium-titanaat (PZT) die met buigelementen van met koolstofvezels versterkte kunststof aan een flexibele slang verbonden zijn. PZT materiaal vervormt zodra men er een elektrisch veld op aansluit. Daardoor is het pompsysteem elektronisch aan te sturen. Bovendien houden speciale lijmen de verschillende componenten van het pompsysteem bij elkaar. Dankzij speciale besturingselektronica zijn de kleinste hoeveelheden exact door het systeem te verpompen.
Het systeem heeft de eerste functietesten doorstaan. Nu willen de onderzoekers de peristaltische micropomp aanpassen aan de verschillende toepassingen. Daarvoor gebruiken ze bijzondere simulatiemodellen. Ze berekenen vooraf hoe de bouw van de pomp moet worden veranderd om andere hoeveelheden of andere vloeistofsoorten te doseren. Aldus besparen de onderzoekers tijd en kosten bij de ontwikkeling.
