Warum Pulsationsfrei?

Mikrofluidik arbeitet mit kleinsten Strömen in winzigen Kavitäten. Für Anwendungen wie Flow-Chemie und Biochemie sind gleichmäßige, pulsationsfreie Flüssigkeitsströme entscheidend, um konstante Mischverhältnisse und präzise Strömungen zu gewährleisten.

Pulsationen sind Schwankungen in der Flussrate, die bei extrem kleinen Strömungen in der Mikrofluidik problematisch sein können. Absolute Pulsationsfreiheit ist technisch nicht möglich, aber wir können die Pulsationen so weit reduzieren, dass sie keine messbaren Auswirkungen mehr haben.

Wir verwenden hochwertige Komponenten und präzise Antriebe in unseren Spritzenpumpen, um Pulsationen auf ein Minimum zu reduzieren. Unsere Nemesys Spritzenpumpen bieten dadurch die extreme Genauigkeit und stabile Bedingungen, die für mikrofluidische Anwendungen erforderlich ist.

Mikrofluidische Anwendungen, bei denen eine pulsationsfreie Dosierung entscheidend ist:

Biologie: Bei der Analyse und Sortierung von Zellen erfordert die Erstellung von Einzelzell-Analysen einen konstanten und pulsationsfreien Fluss, um die Zellen präzise zu manipulieren und zu untersuchen.

Chemie: In der Flow-Chemie ist eine gleichmäßige Durchflussrate entscheidend für die Reproduzierbarkeit von Reaktionen und die genaue Kontrolle von Mischungsverhältnissen, was zu konsistenten und zuverlässigen Ergebnissen führt.

Industrie: Bei der Herstellung von mikrostrukturierten Materialien und Sensoren oder homogenen Schichten, müssen Flüssigkeiten präzise und gleichmäßig dosiert werden, um die gewünschte Struktur und Funktionalität sicherzustellen.

Was sind Flow Systeme?

Viele fluidische Prozesse in verschiedensten Bereichen, die herkömmlich im Batch-Verfahren durchgeführt wurden, lassen sich in fortschrittliche Flow Prozesse überführen und bieten dabei eine Menge Vorteile gegenüber den konservativen Ansätzen, wie z.B. hohe Prozesssicherheit, homogene Reaktionsbedingungen, Zeit- und Ressourceneinsparung. Die Anwendungsgebiete reichen dabei von der Mikrobiologie über die Bio-, Fein- und Synthesechemie bis hin zur Petro- oder Geochemie und Geophysik.

Wurden beispielsweise Zellkulturen bisher auf Agarplatten kultiviert, so können diese mit mikrofluidischen Verfahren heute in kleinsten Tröpfchen in sogenannten Kompartimentströmen durchgeführt werden, was einerseits eine viel größere Selektivität des Ausgangsmaterials (wenige oder gar nur ein Organismus pro Tröpfchen) und andererseits eine extrem große Zahl an Kulturen auf kleinstem Raum ermöglicht.

Bei chemischen Synthesen und deren Ausbeute an den gewünschten Zielsubstanzen kommt es auf die Einhaltung der optimalen Prozessparameter an, und zwar zu jeder Zeit und an jeder Stelle im gesamten Reaktionsvolumen. Das ist in großen Batch-Ansätzen nicht möglich.

Im Flow Verfahren dagegen lassen sich die Reaktionsbedingungen sehr genau einstellen und kontrollieren, vor allem bei stark exothermen Reaktionen bzw. hoch-reaktiven Substanzen oder Gemischen. Oft sind die optimalen Parameter auch noch gar nicht bekannt, die Suche danach ermöglicht die Flow Chemie in Verbindung mit Inline-Analysetechnik und intelligenten Softwarelösungen. Bei der Erforschung von Erdöl- und Gasvorkommen und deren Exploration kann die Simulation der Gegebenheiten in der Lagerstätte und im Speichergestein mittels Flow Verfahren große Vorteile bezüglich Ausbeute und Qualität der Förderung bringen. In diesem Zusammenhang werden besipielsweise im Bereich der Geophysik durch die gezielte Kombination von Mikrofluidik und bildgebenden Verfahren (Elektronenbeschleuniger/Synchrotron) geologische Vorgänge simuliert und untersucht, um Naturkatastrophen besser vorhersagen zu können (weiterlesen unter Application Notes).

Allein an diesen wenigen Beispielen ist zu erkennen, dass der Ideenvielfalt beim Einsatz von mikrofluidischen Techniken kaum Grenzen gesetzt sind. Überall dort, wo man mit herkömmlichen Verfahren an Grenzen stößt, lohnt es sich, einfach einmal im Flow zu denken!