DE19922612A1 - Mikromechanische Pumpe - Google Patents
Mikromechanische PumpeInfo
- Publication number
- DE19922612A1 DE19922612A1 DE19922612A DE19922612A DE19922612A1 DE 19922612 A1 DE19922612 A1 DE 19922612A1 DE 19922612 A DE19922612 A DE 19922612A DE 19922612 A DE19922612 A DE 19922612A DE 19922612 A1 DE19922612 A1 DE 19922612A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- membrane
- electrodes
- cavity
- outlet
- medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
- B81C1/00349—Creating layers of material on a substrate
- B81C1/00357—Creating layers of material on a substrate involving bonding one or several substrates on a non-temporary support, e.g. another substrate
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
- F04B43/04—Pumps having electric drive
- F04B43/043—Micropumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
- B81C2201/00—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems
- B81C2201/01—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate
- B81C2201/0174—Manufacture or treatment of microstructural devices or systems in or on a substrate for making multi-layered devices, film deposition or growing
- B81C2201/019—Bonding or gluing multiple substrate layers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
- F04B43/14—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action having plate-like flexible members
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Vorgeschlagen wird eine mikromechanische Pumpe, mit einem peristaltischen Aktuator zur Förderung und/oder Verwaltung definierter Flüssigkeitsmengen. Eine bevorzugt ringförmige Einkerbung mit beliebigem Querschnitt in einer Substratoberfläche wird von einer Membran (2) überspannt. Erfolgt der Verbindungsprozeß von Substrat (1) und Membran unter Normaldruck, wird ein bestimmtes Luftvolumen (17) in der Kavität eingeschlossen. Der Pumpenaktuator wird also durch einen angeschlossenen Hohlraum beliebiger Form zwischen einer beweglichen Membran und einem festen Untergrund gebildet. Die Membran ist elektrisch leitfähig beschichtet. Auf dem Boden der Kavität sind mehrere, voneinander isolierte Elektroden (3, 4) vergraben, welche zumindest teilweise unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Wird eine elektrische Spannung zwischen Membran und einer oder mehreren der Elektroden angelegt, zieht es die Membran an diesen Stellen nach unten (6). Da das Volumen unterhalb der Membran abgeschlossen ist, führt die verdrängte Luft zu einem Ausbuckeln der Membran an einer anderen Stelle nach oben. Steuert man die Elektroden in einer geeigneten Weise an, kann der Buckel peristaltisch entlang der Kavität bewegt werden. Durch Aufbonden eines Deckels (9) auf die Membran erhält man eine Pumpe. Das zu fördernde Fluid (12) befindet sich zwischen Membran und Deckel. Wird zwischen ausgewählten Elektroden und der Membran eine elektrische Spannung angelegt, wird die Membran in diesem Bereich auf den ...
Description
Die Erfindung betrifft eine mikromechanische Pumpe, mit einem peristaltischen Aktuator zur
Förderung und/oder Verwaltung definierter Flüssigkeits- oder Gasmengen (Pumpmedium).
Das Dosieren geringster Flüssigkeitsmengen im Mikro- bis Nanoliter Bereich wird für viele
Anwendungen in der Analytik, der Medizin- oder Umwelttechnik immer relevanter. Oftmals
ist es von Interesse, eine definierte Flüssigkeitsmenge an einer Stelle aufzunehmen, zu
transportieren und an einer anderen Stelle abzugeben. Aufgaben dieser Art sind Bestandteil
aller quantitativer Analysen. Moderne Geräte können mittels schrittmotorgesteuerter
Spritzenpumpen und Präzisionspipetten einige zehn bis einige hundert Mikroliter einer
Flüssigkeit mit einer Genauigkeit besser als ein Prozent dosieren. Um Mengen von einigen
hundert Nanolitern bis einigen zehn Mikrolitern mit derselben Genauigkeit zu manipulieren,
müssen jedoch andere Dosierkonzepte gefunden werden.
Bei Dosiersystemen, die auf Mikropumpen beruhen, dominieren zwei Konzepte. Zum einen
kommen Membranpumpen mit zwei passiven Ventilen zum Einsatz, zum anderen ventillose
Pumpen nach dem Diffuser-Nozzle-Prinzip, welche im Ruhezustand nicht dicht sind. Beide
Typen sind uni-direktional, d. h. sie können nur in einer Richtung fördern. Als Antrieb werden
in beiden Fällen üblicherweise Piezoaktoren eingesetzt, die man auf die Pumpmembran
aufklebt.
Eine elektrostatisch angetriebene Mikromembranpumpe mit passiven Ventilen ist aus DE
197 19 862 bekannt. Bei hohen Antriebsfrequenzen dreht sich die Förderrichtung dieser
Pumpe aufgrund der Trägheit der passiven Ventile um. Diese Eigenschaft ist jedoch nur
begrenzt zum Rückwärtspumpen nutzbar. Die Förderrate ist nicht nur von der zugeführten
Leistung, sondern auch von den Eigenschaften das zu fördernden Pumpmediums abhängig.
Es ist daher nicht möglich, von der eingebrachten elektrischen Leistung auf den Durchfluß
eines beliebigen Pumpmediums zu schließen. Da das bei jedem Pumpschlag verdrängte
Volumen nur einen Bruchteil des Volumens der Pumpkammer beträgt, hat die Pumpe ein
hohes Totvolumen.
Das Prinzip einer pneumatischen Kopplung abgeschlossener Luftvolumina für ein Mikroventil
ist aus der Offenlegungsschrift DE 196 37 928 A1 bekannt. Dort ist ebenfalls eine auf
diesem Prinzip basierende Mikropumpenanordnung offenbart. Nachteil dieser Anordnung ist,
daß die Membran nicht fest an den Deckei abschließt. Dadurch werden zusätzliche Ventile
benötigt um die Dichtheit der Pumpe im Ruhezustand zu gewährleisten. Weiter kann
aufgrund der nicht endlos zusammenhängenden Form des Förderkanals kein
ununterbrochen kontinuierlicher Pumpmedientransport erfolgen. Diese Nachteile wirken sich
negativ auf die Genauigkeit der Dosierfähigkeit und auf die Förderfähigkeit der Pumpe aus.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß es keinen Ansatz für Dosiersysteme gibt,
die eine vorgegebene Flüssigkeitsmenge an einer Stelle aufnehmen und an einer anderen
wieder abgeben können. Mikropumpen, die Flüssigkeitsmengen im Bereich unter zehn
Mikrolitern präzise dosieren können, sind ebenfalls nicht verfügbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine bidirektionale Mikropumpe zu schaffen,
welche in der Lage ist im Mikroliterbereich, sowohl kontinuierlich zu fördern, als auch
definierte Flüssigkeitsvolumina zu verwalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1
gelöst. Die vorliegende Erfindung stellt darüber hinaus in den Ansprüchen 11 bis 14 auch
Verfahren zum Betreiben der Pumpe zur Verfügung.
Die bevorzugten Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die mikromechanische Pumpe beruht auf dem Prinzip eines peristaltischen Aktuators,
welcher durch das dichtende Überspannen, eines mit einem Antriebsmedium gefüllten,
bevorzugt ringförmigen Hohlraumes in einem Substrat, mit einer elektrisch leitfähigen
Membran gebildet wird. Auf dem Boden des Hohlraumes sind zumindest teilweise getrennt
ansteuerbare Elektroden fest installiert. Bei teilweiser Ansteuerung der Elektroden wird die
Membran über den angesteuerten Elektroden nach unten gezogen und, durch die
Verdrängung des Antriebsmediums, die Membran über den nicht angesteuerten Elektroden
nach oben gedrückt. Um eine Pumpe zu erhalten wird das Antriebselement, d. h. die
Membran, mit einem flachen Deckel, der Einlaß und Auslaß enthält, fest abgedeckt. In den
Bereichen der angesteuerten Elektroden, wo die Membran nach unten gezogen wird,
entsteht ein Spalt zwischen Deckel und Membran, wogegen in den Bereichen der nicht
angesteuerten Elektroden die Membran an den Deckel gedrückt wird. Dieser Spalt dient zur
Aufnahme des Pumpmediums. Durch gezieltes Ansteuern der Elektroden kann der Bereich,
in welchem die Membran an den Deckel gedrückt wird, peristaltisch vom Einlaß zum Auslaß
bewegt werden. Das im Spalt eingeschlossene Pumpmedium wird definiert befördert.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
detailliert beschreiben.
Fig. 1 zeigt das Antriebselement der Mikropumpe als einen peristaltischen Aktuator, der
ähnlich einer Schlauchpumpe funktioniert, als Querschnitt durch den peristaltischen
Pumpenaktuator und als Draufsicht. Eine linear endlos zusammenhängende, bevorzugt
ringförmige Einkerbung (8) mit beliebigem Querschnitt (Kavität) in einer Substratoberfläche
wird von einer Membran (2) überspannt. Erfolgt der Verbindungsprozeß von Substrat (1) und
Membran unter Normaldruck z. B. an Luft, wird ein bestimmtes Luftvolumen in der Kavität
eingeschlossen. Der Pumpenaktuator wird also durch einen abgeschlossenen Hohlraum
beliebiger Form zwischen einer beweglichen Membran und einem festen Untergrund
gebildet. Dieser Hohlraum ist mit einem Gas oder einer Flüssigkeit (Antriebsmedium (17)), z. B.
Luft gefüllt. Besteht das Antriebsmedium aus einer inkompressiblen Flüssigkeit, so ist die
Anzahl der ansteuerbaren Elektroden durch das eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen
festgelegt. Die Membran ist elektrisch leitfähig oder/und leitfähig beschichtet. Sie kann z. B.
aus Silizium, Metall oder Kunststoff bestehen. Das Substrat kann aus einem beliebigen,
festen Material bestehen. Auf dem Boden der Kavität sind mehrere, voneinander isolierte
Elektroden (3, 4) vergraben, welche zumindest teilweise unabhängig voneinander
ansteuerbar sind. Die Elektroden können z. B. in Silizium implantiert sein oder eine
metallische Dünnschicht auf einem Isolator, wie Glas, Kunststoff oder Keramik darstellen.
Für jede getrennt ansteuerbare Elektrode wird ein Kontakt-Pad (7) bereitgestellt. Wird eine
elektrische Spannung zwischen Membran und einer oder mehreren der Elektroden angelegt,
zieht es die Membran an diesen Stellen nach unten (6). Da das Volumen unterhalb der
Membran abgeschlossen ist, führt die verdrängte Luft, im Allgemeinen das Antriebsmedium,
zu einem Ausbuckeln der Membran an einer anderen Stelle nach oben (5). Steuert man die
Elektroden in einer geeigneten Weise an, kann der Buckel peristaltisch entlang der Kavität,
also bei der bevorzugten Kreisform, im Kreis bewegt werden. Auf der linken Seite der
Draufsicht ist ein Teil der Elektroden nicht angesteuert (4), d. h. nicht unter Spannung, die
Membran kann sich hier unter dem Druck des eingeschlossenen Antriebsmediums nach
oben buckeln.
Fig. 2 zeigt, wie um eine Pumpe zu erhalten, das Antriebselement, d. h. die Membran, mit
einem flachen Substratdeckel (9) z. B. aus Silizium, Glas, Metall, Keramik oder Kunststoff,
der den Einlaß (11) und den Auslaß (10) der Pumpe enthält, fest abgedeckt wird. Dies
geschieht z. B. durch Aufbonden des Deckels. Durch spezielle Maßnahmen, wie z. B. das
Aufbringen einer nicht bondbaren Beschichtung, wird verhindert, daß die Membran (2) im
Kanalbereich am Deckel anklebt. Wird nun ein Teil der Elektroden angesteuert und die
Membran dadurch nach unten gezogen, entsteht an dieser/n Stellen zwischen Membran
und Deckelsubstrat ein Kanal. Durch den Einlaß kann sich der Kanal mit einem
Pumpmedium (12) füllen. An anderer/n Stellen, wo keine Spannung anliegt, preßt das
verdrängte Antriebsmedium die Membran an das Deckelsubstrat. Es bildet sich ein
Verschluß.
Fig. 3 zeigt, wie durch geeignete Ansteuerung der Elektroden zwei Kanäle (15, 16),
abgetrennt durch zwei dieser Verschlüsse (13, 14), ausgebildet werden können. Wird
Verschluß 1 (13) zwischen Einlaß (11) und Auslaß (10) positioniert und Verschluß 2 (14)
bewegt, wird die Flüssigkeit aus Kanal 1 (16) in den Auslaß verdrängt und in Kanal 2 (15)
Flüssigkeit angesaugt. Hat Verschluß 2 den Auslaß erreicht, werden beide Verschlüsse
synchron weiterbewegt, bis Verschluß 2 die Position zwischen den Öffnungen erreicht hat.
Dann beginnt ein neuer Pumpzyklus mit Verschluß 1 in der Kolbenfunktion. Die Breite der
Verschlüsse und der Öffnungen muß so gewählt werden, daß es zu keinem Kurzschluß
zwischen Ein- und Auslaß kommen kann.
Fig. 4 veranschaulicht den Pumpprozeß durch eine systematische Darstellung eines
Pumpzyklus. Wird z. B. Verschluß 1 zwischen Ein- und Auslaß positioniert und Verschluß 2
bewegt, wird das zu pumpende Medium aus Kanal 1 in den Auslaß verdrängt und
gleichzeitig vom zu pumpenden Medium aus dem Einlaß in Kanal 2 angesaugt (Fig. 4a, 4b).
Erreicht Verschluß 2 den Auslaß, wird Verschluß 1 syneron dazu weitergeschoben (Fig. 4c,
4d). Die Verschlüsse tauschen die Funktion, Verschluß 2 bleibt stehen, Verschluß 1
wandert, d. h. es beginnt ein neuer Pumpzyklus (Fig. 4e). Die Pumprichtung ist frei wählbar,
sie wird durch die Ansteuerung der vergrabenen Elektroden vorgegeben.
Fig. 5 zeigt die Pumpenstruktur, gebildet durch eine abgeschlossene, mit Gas (17) gefüllte
Kavität mit innenliegenden, getrennt ansteuerbaren Elektroden (21). Dieses Array elektrisch
getrennt ansteuerbarer Elektroden befindet sich innerhalb des Hohlraums. Die Elektroden
sind fest auf dem Untergrund (Substrat (1)) fixiert. Das zu fördernde Pumpmedium (12)
befindet sich zwischen Membran (2) und Deckel (9). Wird zwischen ausgewählten
Elektroden und der Membran eine elektrische Spannung angelegt, wird die Membran in
diesem Bereich auf den Baden der Kavität heruntergezogen. Da die Kavität z. B. gasgefüllt
ist, wird die Membran in den nicht angesteuerten Bereichen herausgewölbt (pneumatische
Kopplung). Die Membran dichtet in den herausgewölbten Bereichen gegen die ebene oder z. B. gekrümmte Fläche eines starren Deckels. In den angesteuerten Bereichen besteht
dagegen zwischen Membran und Deckel ein Spalt. Dadurch kann ein zwischen Membran
und Deckel befindliches Pumpmedium definiert bewegt werden.
Fig. 6 zeigt zwei weitere Ausführungsform der beschriebenen Erfindung. In Fig. 6a befindet
sich das Elektrodenarray (21) auf der Unterseite des Deckels (9). Dadurch wird der
abgeschlossene, mit Antriebsmedium (17) gefüllte Aktuatorhohlraum zwischen Deckel und
Membran (2) gebildet. Das zu fördernde Pumpmedium (12) befindet sich zwischen Membran
(2) und Substrat (1). Das Substrat (1) muß dann entsprechend ausgeformt sein, damit die
Membran dagegen dicht schließt. In Fig. 6b liegt das Elektrodenarray (21) außerhalb der mit
dem Antriebsmedium (17) gefüllten Kavität, welche zwischen Membran (2) und Substrat (1)
gebildet wird, an der Unterseite des Deckels (9). Dann fällt die elektrische Antriebsspannung
über dem zu fördernden Pumpmedium (12) ab.
Fig. 7 zeigt ein Ventil auf der Grundlage der in Fig. 5 dargestellten Pumpenstruktur mit
einem Ein- (18) und zwei Auslässen (19, 20). Das Abdichten des rechten Auslasses (20)
erfolgt dabei analog zur Pumpe durch Herausbildung eines Verschlusses (22) unterhalb
dieser Öffnung, in dem die Membran in allen Bereichen außerhalb der Öffnung durch
Ansteuern der entsprechenden Elektrode nach unten gezogen wird. Die Elektroden (4)
unterhalb der Öffnung (Auslaß (20)) werden hingegen nicht angesteuert, so daß die
Membran an dieser Stelle gegen den Deckel gedrückt wird und die Öffnung (Auslaß (20))
verschließt. Damit dies möglich wird, muß die Öffnung entsprechend dimensioniert sein. Hat
der Deckel mehrere Zu- und/oder Abführungen für Gase oder Flüssigkeiten, die sich durch
eine geeignete Ansteuerung der Elektroden unabhängig voneinander verschließen oder
öffnen lassen, so kann z. B. ein Ventil mit mehreren Ein- und/oder Auslässen realisiert
werden.
Besonders vorteilhaft ist die linear endlos zusammenhängende, bevorzugt ringförmige Form
der Kavität, falls die Querschnittsform der Kavität der Form der nach unten ausgebuckelten
Membran entspricht und die Elektrodenform ebenfalls derart gekrümmt ist. In diesem Fall
läßt sich, auch wenn die Membran, im angesteuerten Zustand dicht an das Substrat anliegt
und das Antriebsmedium daher nur in Pumprichtung verdrängt werden kann, ein
kontinuierlicher Pumpprozeß aufrecht erhalten. Dies wäre im Fall einer nicht endlos
zusammenhängenden Kavität nicht möglich, da dann die Ansteuerung der Elektroden derart
erfolgen müßte, daß das Antriebsmedium für den nächsten Pumpzyklus wieder zum Einfaß
verdrängt werden müßte.
Die an die nach unten ausgebuckelte Membran angepaßte Querschnittsform der Kavität ist
besonders vorteilhaft, falls es sich bei dem Antriebsmedium um ein Gas handelt, da dann
der Druckanstieg im Gas, wegen dessen geringerem Volumen, bei Ansteuerung von
Elektroden besonders hoch ist und die Membran in den nicht angesteuerten Bereichen
fester an den Deckel gepreßt wird und daher die Pumpe dichter schließt. Was besonders bei
der Benutzung als Ventil von großem Vorteil ist.
Die Pumpe ist bidirektional, d. h. es besteht die Möglichkeit die Pumprichtung jederzeit
umzudrehen, und hat ein geringes Totvolumen, was beim Pumpen kompressibler Medien,
also Gasen, von entscheidendem Vorteil ist. Der Antrieb kann mediengetrennt erfolgen, d. h.
die Elektroden kommen nicht mit dem Pumpmedium in Berührung.
Da sich die Kapazität zwischen einzelnen Elektroden und der Membran in den
herausgewölbten, erheblich von der Kapazität in den unten anliegenden Bereichen
unterscheidet, kann der Pumpvorgang elektronisch überwacht werden. Eine gesteuerte
Dosierung geringster Flüssigkeitsmengen ist möglich.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn die Membran unter Druckspannung steht, d. h. in
Teilbereichen ohne jede Ansteuerung buckelt, so daß, wegen der weniger notwendigen
Dehnung der Membran, weniger Kraft aufgewendet werden muß, um als Verschluß
dienende herausgewölbte Bereiche innerhalb der Kavität zu bewegen. Die Pumpe kann
dann mit wesentlich geringerer Spannung betrieben werden und es entsteht ein bistabiles
Ventil, dessen Schaltzustände leistungslos gehalten werden können.
Claims (14)
1. Mikromechanische Pumpe, bestehend aus
- - einem Substrat (1) mit einer Kavität (8) auf dessen Oberseite,
- - einer elektrisch leitfähigen und/oder leitfähig beschichteten, die Kavität (8) überspannenden Membran (2) auf der Oberseite des Substrats,
- - einem Deckel (9) über dem mit der Membran überspannten Substrat,
- - mehreren voneinander isolierten und mindestens teilweise getrennt ansteuerbaren
Elektroden (3, 4), auf dem Boden der Kavität oder auf der Unterseite des Deckels,
wobei die Kavität linear endlos zusammenhängend, und die Membran in den Bereichen der nicht angesteuerten Elektroden (4) gegen die Fläche des Deckels dichtet (5), wogegen in den Bereichen der angesteuerten Elektroden (3) zwischen Deckel und Membran, dadurch, daß die Membran in Richtung der Elektroden angezogen wird (6), ein Spalt besteht und entweder der Hohlraum zwischen Deckel und Membran oder zwischen Substrat und Membran mit Antriebsmedium (17) gefüllt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden in Form und
Größe der Querschnittsform der Kavität oder des Deckels, über der Kavität entsprechen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kavität ringförmig ist.
4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kavität im Querschnitt die Form der nach unten
ausgebuckelten Membran hat.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Deckel und/oder das Substrat jeweils einen oder mehrere Zu-
(11) und/oder Abflüsse (10) für das zu pumpende und/oder zu dosierende Medium (12)
hat, welche zumindest teilweise unabhängig voneinander verschließbar oder zu öffnen
sind.
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membran unter Druckspannung steht.
7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Substrat und/oder die Membran und/oder der Deckel in
Siliziumtechnologie gefertigt ist/sind und /oder die Elektroden in Silizium implantiert sind
oder eine metallische Dünnschicht auf einem Isolator z. B. Glas, Kunststoff oder Keramik
darstellen.
8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Antrieb der
Pumpe, d. h. das elektrische Feld zwischen den Elektroden und der Membran nicht über
dem Pumpmedium abfällt.
9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Pumpvorgang elektronisch überwacht wird.
10. Verfahren zur Herstellung der Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 9 wobei, die Einrichtung mindestens teilweise in Siliziumtechnologie und/oder
Mikrosystemtechnik gefertigt ist.
11. Verfahren zum Betreiben der Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 9, wobei die Ansteuerung der Elektroden derart geschieht, daß zwei Kanäle (15, 16),
abgetrennt durch zwei Verschlüsse (13, 14), deren Breite so gewählt wird, daß es zu
keinem Kurzschluß zwischen Ein- (11) und Auslaß (10) kommt, ausgebildet werden und
die peristaltische Weiterbewegung dieser Verschlüsse derart geschieht, daß wenn
Verschluß 1 (13) zwischen Ein- und Auslaß positioniert ist, Verschluß 2 (14) in Richtung
Auslaß bewegt wird, das zu pumpende Medium aus Kanal 1 (16) in den Auslaß verdrängt
wird und gleichzeitig vom zu pumpenden Medium aus dem Einlaß in Kanal 2 (15)
angesaugt wird und wenn Verschluß 2 den Auslaß erreicht, Verschluß 1 syncron weiter
geschoben wird, worauf hin die Verschlüsse die Funktion tauschen und ein neuer
Pumpzyklus beginnt.
12. Verfahren zum Betreiben der Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 9, wobei die Ansteuerung der Elektroden derart geschieht, daß zwei Kanäle (15, 16),
abgetrennt durch zwei Verschlüsse (13, 14), deren breite so gewählt wird, daß es zu
keinem Kurzschluß zwischen Ein- (11) und Auslaß (10) kommt, ausgebildet werden und
die peristaltische Weiterbewegung dieser Verschlüsse derart geschieht, daß wenn
Verschluß 1 (13) zwischen Ein- und Auslaß positioniert ist, Verschluß 2 (14) in Richtung
Einlaß bewegt wird, das zu pumpende Medium aus Kanal 2 (15) in Richtung Einlaß
verdrängt wird und gleichzeitig vom zu pumpenden Medium aus dem Auslaß in Kanal 1
(16) angesaugt wird und wenn Verschluß 2 den Einlaß erreicht, Verschluß 1 syncron
weiter geschoben wird, worauf hin die Verschlüsse die Funktion tauschen und ein neuer
Pumpzyklus beginnt
13. Verfahren nach den Ansprüchen 11 und 12, wobei die Pumprichtung während des
Betriebes beliebig umgeschaltet wird.
14. Verfahren zum Betreiben der Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 9, wobei die Ansteuerung der Elektroden derart geschieht, daß durch gezieltes
Öffnen und/oder Verschließen der Ein- und/oder Auslässe, ein Ventil mit jeweils einem
oder mehreren Ein- und/oder Auslässen realisiert wird.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19922612A DE19922612C2 (de) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Mikromechanische Pumpe |
JP2000618617A JP4539898B2 (ja) | 1999-05-17 | 2000-05-05 | マイクロメカニック・ポンプ |
PCT/DE2000/001429 WO2000070224A1 (de) | 1999-05-17 | 2000-05-05 | Mikromechanische pumpe |
US09/979,138 US6655923B1 (en) | 1999-05-17 | 2000-05-05 | Micromechanic pump |
AT00943563T ATE247227T1 (de) | 1999-05-17 | 2000-05-05 | Mikromechanische pumpe |
EP00943563A EP1179139B1 (de) | 1999-05-17 | 2000-05-05 | Mikromechanische pumpe |
DE50003276T DE50003276D1 (de) | 1999-05-17 | 2000-05-05 | Mikromechanische pumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19922612A DE19922612C2 (de) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Mikromechanische Pumpe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19922612A1 true DE19922612A1 (de) | 2000-12-07 |
DE19922612C2 DE19922612C2 (de) | 2001-05-23 |
Family
ID=7908294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19922612A Expired - Lifetime DE19922612C2 (de) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Mikromechanische Pumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19922612C2 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009021778A1 (de) | 2009-05-18 | 2010-12-02 | Bayer Technology Services Gmbh | Mikropumpe |
JP4880613B2 (ja) * | 2004-11-26 | 2012-02-22 | デビオテック ソシエテ アノニム | 蠕動ポンプ |
DE102011120829A1 (de) | 2011-12-13 | 2012-05-24 | Crane Process Flow Technologies Gmbh | Membran zur Verwendung in Membranpumpen |
EP2685104A1 (de) * | 2012-07-11 | 2014-01-15 | Pfeiffer Vacuum GmbH | Pumpenmodul, sowie Verdrängerpumpe |
US9155871B2 (en) | 2010-11-19 | 2015-10-13 | C. Miethke Gmbh & Co Kg | Electrically operable, in one possible embodiment programmable hydrocephalus valve |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008030544B4 (de) * | 2008-06-27 | 2014-05-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Modellbasiertes Verfahren zur Überwachung von mikromechanischen Pumpen |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0355150A1 (de) * | 1988-02-05 | 1990-02-28 | Debiopharm S.A. | Pumpe |
US5705018A (en) * | 1995-12-13 | 1998-01-06 | Hartley; Frank T. | Micromachined peristaltic pump |
DE19637928C2 (de) * | 1996-02-10 | 1999-01-14 | Fraunhofer Ges Forschung | Bistabile Membran-Aktivierungseinrichtung und Membran |
DE19719862A1 (de) * | 1997-05-12 | 1998-11-19 | Fraunhofer Ges Forschung | Mikromembranpumpe |
-
1999
- 1999-05-17 DE DE19922612A patent/DE19922612C2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4880613B2 (ja) * | 2004-11-26 | 2012-02-22 | デビオテック ソシエテ アノニム | 蠕動ポンプ |
DE102009021778A1 (de) | 2009-05-18 | 2010-12-02 | Bayer Technology Services Gmbh | Mikropumpe |
US9155871B2 (en) | 2010-11-19 | 2015-10-13 | C. Miethke Gmbh & Co Kg | Electrically operable, in one possible embodiment programmable hydrocephalus valve |
DE102011120829A1 (de) | 2011-12-13 | 2012-05-24 | Crane Process Flow Technologies Gmbh | Membran zur Verwendung in Membranpumpen |
EP2685104A1 (de) * | 2012-07-11 | 2014-01-15 | Pfeiffer Vacuum GmbH | Pumpenmodul, sowie Verdrängerpumpe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19922612C2 (de) | 2001-05-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1179139B1 (de) | Mikromechanische pumpe | |
EP1331538B1 (de) | Piezoelektrisch steuerbare Mikrofluidaktorik | |
DE19546570C1 (de) | Fluidpumpe | |
DE10048376C2 (de) | Mikroventil mit einem normalerweise geschlossenen Zustand | |
DE4135655C2 (de) | ||
EP0517698B1 (de) | Mikrominiaturisierte pumpe | |
EP1458977B2 (de) | Peristaltische mikropumpe | |
EP0613535B1 (de) | Mikromechanisches ventil für mikromechanische dosiereinrichtungen | |
DE102012200501A1 (de) | Mikrodosierpumpe und Verfahren zum Herstellen einer Mikrodosierpumpe | |
DE10344700A1 (de) | Mehrkanal-Pipettiervorrichtung | |
DE19922612C2 (de) | Mikromechanische Pumpe | |
DE102007045637A1 (de) | Mikrodosiervorrichtung zum Dosieren von Kleinstmengen eines Mediums | |
EP2433004A1 (de) | Mikropumpe | |
DE4223067C2 (de) | Mikromechanischer Durchflußbegrenzer in Mehrschichtenstruktur | |
EP0829649A2 (de) | Mikroventil mit vorgespannter Ventilklappenstruktur | |
DE102008004147A1 (de) | Mikropumpe und Verfahren zum Pumpen eines Fluids | |
DE102008056751A1 (de) | Fluidikvorrichtung mit normal-geschlossener Durchlassöffnung | |
DE19844518A1 (de) | Hydraulischer Wegverstärker für Mikrosysteme | |
DE10316395B4 (de) | Membranpumpe | |
EP3861238A1 (de) | Hydraulisches mikroventil | |
DE102007045638A1 (de) | Mikrodosiervorrichtung zum Dosieren von Kleinstmengen eines Mediums | |
AT399026B (de) | Vorrichtung zur steuerung und/oder bewegung von fluiden | |
DE9209402U1 (de) | Mikrominiaturisierte, elektrostatisch betriebene Membranpumpe | |
DD291009A5 (de) | Einrichtung zur feindosierung, insbesondere mikrodosierung von druckbeaufschlagten fluessigen und gasfoermigen medien |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |