Development of an Integrated Electromagnetic Micropump for Biomedical Applications

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Im Rahmen des beantragten Projektes soll eine integrierte elektromagnetische Mikropumpe basierend auf dem Prinzip der ventillosen Verdrängerpumpe realisiert werden. Diese Mikropumpe erlaubt das schonende Pumpen von Flüssigkeiten mit scherempfindlichen Partikeln, wodurch ein Einsatz für diverse Anwendungen in der Biomedizintechnik ermöglicht wird. Die Pumpwirkung erfolgt durch die Rotation zweier hartmagnetischer Kolben in einem ringförmigen Kanal. Erzielt wird dieses durch ein angelegtes elektromagnetisches Wanderfeld, das durch Ein- und Ausschalten bzw. Modulation des elektrischen Stromes in Mikrospulen erzeugt wird, welche entlang des ringförmigen Kanals angeordnet sind. Die selbstansaugende Pumpwirkung resultiert aus der Bewegung der beiden Kolben und ermöglicht ein hohes Kompressionsverhältnis. Dementsprechend können hohe Volumenströme mit relativ geringen Spannungen und somit geringem Leistungsbedarf erreicht werden. Durch Wahl geeigneter Schalt- und Modulationsmuster lassen sich angepasste Bewegungsprofile der Kolben realisieren und somit die Pumpwirkung optimieren. Es soll zunächst ein mesoskopisches Modell aufgebaut werden, das zur experimentellen Untersuchung des Pumpprinzips und zur Designoptimierung dient. Die daraus generierten Ergebnisse bilden eine Grundlage für die Bewertung des Einflusses unterschiedlicher Steuerungsstrategien und Geometrieparameter, welche durch numerische Simulation verifiziert werden soll. Im Anschluss daran sollen optimierte Pumpendesigns im Mikromaßstab auf Grundlage bereits etablierter Technologien des Instituts für Mikrotechnik hergestellt werden. Diese beinhalten unter anderem die Herstellung von polymer-gebundenen Magneten und galvanisch abgeschiedenen Mikrospulen.