Mikromechanische Lymph-Ventilsysteme für die Mikrofluidik

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Dieses Forschungsvorhaben setzt sich die Aufgabe einer grundlagenorientierten Untersuchung von mikrofluidischen Dioden, die sich aus dem Funktionsprinzip der Lymph-Ventile des lymphatischen Systems und der Venenklappen des arteriellen Blutdrucksystems ableiten, um komplexere fluidische Netzwerke aufzubauen. Die Fluiddioden sollen aus dem elastischen Polymer, Polydimethylsiloxan (PDMS), hergestellt werden. Da das Vorbild der Natur nicht direkt übertragen werden kann, sondern das Dioden- Prinzip im Mikromaßstab technisch realisiert werden muss, erwachsen hieraus neue wissenschaftliche Fragestellungen. Hierzu ist es notwendig, über eine Dimensionsanalyse die wichtigsten Einflussgrößen zu charakterisieren, sie auf den Mikromaßstab zu projizieren und deren Parameterraum abzugrenzen. Auf der Grundlage der Vorarbeiten sollen Designvorschläge zur Konstruktion von Diodenstrukturen abgeleitet werden. Anschließend sollen die Dioden konstruiert und simuliert werden. Aufgrund der in den Simulationen ermittelten Parameter soll die Herstellung mit Hilfe von softlithographischen Techniken erfolgen. Die experimentelle Überprüfung der Simulationsergebnisse soll durch die Integration von miniaturisierten Drucksensoren in die Diodenstrukturen unterstützt werden. In einem neuartigen Ansatz soll die Funktionalität der Mikrofluid-Dioden zur technischen Umsetzung einer Muskelpumpe, die im menschlichen Blutsystem dem Herzen den venösen Blutrückstrom signifikant erleichtert, dargestellt werden.