Die Hochdruck-Spritzenpumpe LAMBDA VIT-FIT HP erzeugt die Strömungsgeschwindigkeit der kontinuierlichen Phase (Öl) im Mikrofluidikkanal.
Öl-Injektion mit der Hochdruck-Spritzenpumpe LAMBDA VIT-FIT HP zur Untersuchung der Tröpfchenbildung in einem Mikrofluidikkanal
Die Mikrofluidik als multidisziplinäres Wissenschaftsgebiet findet breite Anwendung in der Physik, Chemieingenieurwesen, Biomedizintechnik, Materialwissenschaft, Medizin und Biologie.
Tröpfchenbasierte Mikrofluidik wird aus nicht mischbaren Fluiden erzeugt, die in einem Mikrofluidikkanal fliessen: aus der kontinuierlichen Phase (das Medium, in dem die Tröpfchen gebildet werden) und der dispergierten Phase (Tröpfchenphase). Für die strömungsfokussierende Tröpfchenbildung wird der Strom der beiden Flüssigkeiten üblicherweise mit Spritzenpumpen gesteuert.
Zur Vorhersage der Tröpfchengrösse haben die Mitarbeiter der Fakultät für Maschinenbau und Mechatronik an der TU Shahrood (IR) ein multidisziplinäres Experiment entwickelt. Hierzu haben die Forscher fortgeschrittene experimentelle Arbeiten zur Tröpfchenbildung und komplexe mathematische Modellierung von Strömungen sowie das Adaptive Neuro-Fuzzy-Inferenzsystem (ANFIS) Modell verwendet.
Tröpfchenbildung unter Verwendung einer Strömungsfokussierungsvorrichtung
Für die experimentellen Arbeiten zur Tröpfchenbildung verwendeten die Forscher eine Strömungsfokussierungsvorrichtung: Das destillierte Wasser für die Tröpfchenphase (dispergierte Phase) strömte von links in den Mikrofluidikkanal ein und wurde mit Hilfe der LAMBDA VIT-FIT HP Hochdruck-Spitzenpumpe durch ein von oben und unten im rechten Winkel einströmendes Mineralöl (kontinuierliche Phase) in Tröpfchen geklemmt.
Abb. 1: Schematische Darstellung der Tröpfchenbildungsvorrichtung zur Strömungsfokussierung im Polydimethylsiloxan (PDMS) Mikrofluidikkanal mit zwei Spritzenpumpen sowie dem digitalen Mikroskop zur Ermittlung der Tröpfchengrösse. Mottaghi, S., Nazari, M., Fattahi, S.M. et al. Droplet size prediction in a microfluidic flow focusing device using an adaptive network based fuzzy inference system. Biomed Microdevices 22, 61 (2020). DOI: 10.1007/s10544-020-00513-4.
Das Resultat der Studie zeigte, dass die maximale Abweichung zwischen den berechneten und den experimentell ermittelten Werten weniger als 5% betrug, was auf eine gute Übereinstimmung der berechneten Tröpfchengrösse mit den Messwerten weist.
Das mit ANFIS (Adaptives Neuro-Fuzzy-Inferenzsystem) entworfene Vorhersagemodell zeigte seine Gültigkeit mit einem Bestimmtheitsmass von 0.92, was im Hinblick auf die hohe Nichtlinearität des realen Systems als akzeptabel angesehen werden kann (Mottaghi et al. 2020).
Die Hochdruck-Spritzenpumpen LAMBDA VIT-FIT HP zur kontinuierlichen Injektion von Öl als Trägerflüssigkeit in der Tröpfchenmikrofluidik
LAMBDA VIT-FIT HP Hochdruck-Spritzenpumpen sind ideal zur kontinuierlichen Injektion von viskosen Trägerflüssigkeiten wie Öl (in der Tröpfchenmikrofluidik-Studie oben handelte es sich um Mineralöl):
- Pulsationsfreier Betrieb
- Hohe Kräfte und präzise Durchsätze
- Geeignet für Hochdruck-, Hochgeschwindigkeits- und Gegendruckanwendungen
Weiterführende Information zu Spritzenpumpen und zur tröpfchenbasierenden Mikrofluidik
- Mottaghi, S., Nazari, M., Fattahi, S.M. et al. Droplet size prediction in a microfluidic flow focusing device using an adaptive network based fuzzy inference system. Biomed Microdevices 22, 61 (2020).
https://doi.org/10.1007/s10544-020-00513-4 - Tröpfchenbasierte Mikrofluidik:
https://en.wikipedia.org/wiki/Droplet-based_microfluidics (13. Februar 2023) - Spezifikationen der Hochdruck-Spritzenpumpen:
www.lambda-instruments.com/de/spritzenpumpe/#specification - LAMBDA VIT-FIT (HP):
https://www.lambda-instruments.com/PDF/VIT-FIT/LAMBDA-VIT-FIT-Spritzenpumpe-Prospekt.pdf
Für weitere Informationen zu Hochdruckspritzenpumpen LAMBDA VIT-FIT HP kontaktieren Sie bitte support@lambda-instruments.com.
Schlüsselwörter: Mikrofluidik, Mikrofluidikkanal, Öl, kontinuierliche Phase, dispergierte Phase, Hochdruck-Spritzenpumpe; LAMBDA VIT-FIT HP, strömungsfokussierende Tröpfchenbildung, ANFIS