Flüssigkeitsdosierung

Präzise Dosierung kleinster Flüssigkeitsmengen mit einem Miniaturquetschventil

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Das Ventil im Überblick

Das Ventil besteht im einfachsten Fall aus einem flexiblen und reversibel deformierbaren Schlauch sowie einem Ventilkörper mit Kragarm für das reversible Schließen. Wird eine Kraft auf den Kragarm ausgeübt, drückt der Quetschkörper auf den Schlauch und dichtet ihn damit ab. Als Aktoren lassen sich alle Systeme, die eine Linearbewegung erzeugen, einsetzen. Die Wahl des Aktors hängt lediglich vom erforderlichen Hub, der notwendigen Schließkraft und der gewünschten Betätigungsfrequenz ab. Nach unten hin begrenzt ist die Größe des Ventils nur durch die eingesetzten Schläuche. Die gewünschte Flüssigkeitsmenge lässt sich über das Verhältnis von Vordruck zu Öffnungszeit der Ventile bei konstantem Schlauchdurchmesser einstellen, wenn eine diskrete Menge gefordert wird. Über den Vordruck und die Schließweite des Schlauchs lässt sich auch ein kontinuierlicher Volumenstrom einstellen und gezielt variieren.

Selbst bei extrem kurzen Öffnungszeiten von unter 0,5 ms erlaubt das Ventil noch ein präzises Dosieren bei Frequenzen von über 400 Hz. Abhängig von der Düsenform, der Öffnungszeit und dem Vordruck lassen sich diskrete Flüssigkeitsmengen unter 10 nl präzise dosieren. Sind hohe Dosierfrequenzen und lediglich ein einfaches Öffnen und Schließen gewünscht, lassen sich pneumatische und elektromagnetische Aktoren sehr preis-wert einsetzen. Werden die Anforderungen um die Forderung nach einer präzisen Einstellung eines kontinuierlichen Stroms ergänzt, sind Aktorsysteme mit Piezokeramik oder Linearantriebe die geeignete Wahl. Das Ventil lässt sich an die unterschiedlichsten Aktoren adaptieren. Eine Ankopplung weiterer Baugruppen ist neben der Montage von Leitungen oder Düsen, direkt oder über Standardanschlüsse, unkompliziert möglich. Auch die einfache Ausführung von Mehrwegeanordnungen ist möglich.

Die Entsorgung des Miniaturquetschventils ist umweltschonend und einfach: Nach der Verwendung lassen sich die Einzelkomponenten des Ventils, d.h. Ventilkörper und Schlauch, leicht trennen und separat entsorgen. Zudem haben Dauertests mit mehr als 107 Wiederholungen die Dauerfestigkeit sowohl von Ventilkörper als auch Schlauch bestätigt.

Fazit

Schnelles Schalten und gleichzeitig hohe Präzision: Mit dem patentierten Miniaturquetschventil lassen sich selbst Flüssigkeitsmengen unter zehn Nanolitern genau dosieren. Probleme mit Reinigung und Kontamination schließt das Ventil aus, sodass es sich besonders für zell- oder feststoffhaltige Flüssigkeiten eignet.

* Die Autoren arbeiten am Institut für Konstruktion, Mikro- und Medizintechnik, Fachgebiet Mikrotechnik, der Technischen Universität Berlin.

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