Ventil/Pumpe/Antrieb Kompakte Komponenten für die Mikrofluidik

Autor / Redakteur: Alexander Pawera / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Fluide sind optimale Transportträger für kleinste Teilchen – dies vor allem in der Analyse- und Labortechnik. Damit sie dort ankommen, wo sie gebraucht werden, sind besonders kompakte und robuste Ventile, Pumpen und Antriebslösungen nötig.

Firmen zum Thema

Die mediengetrennten Ventile der Serie LVM von SMC sind chemisch enorm beständig und besonders langlebig.
Die mediengetrennten Ventile der Serie LVM von SMC sind chemisch enorm beständig und besonders langlebig.
(Bild: SMC)

Im Life-Science-Sektor sind Fluide elementar, denn sie transportieren nicht nur kleinste Teilchen, sondern helfen auch dabei, Substanzen zu analysieren, denn dafür werden diese häufig in Flüssigkeiten gelöst. Zudem kommen Säuren und Laugen als Reaktions- und Lösemittel zum Einsatz und müssen entsprechend dosiert werden.

Die dafür verwendeten Komponenten haben gleich mehrere Aufgaben: Sie sollen die Fluide präzise dorthin leiten, wo sie gebraucht werden, und gleichzeitig robust genug sein, um auch mit stark ätzenden Medien langfristig effektiv arbeiten zu können.

Bildergalerie

Mediengetrennte Ventile

Prozessqualität spielt dabei die Schlüsselrolle, schließlich müssen Proben und reaktionsfreudige Materialien möglichst sicher und ohne Verunreinigungen transportiert werden.

SMC bietet dafür seine mediengetrennten Ventile der Serie LVM. Ihre medienberührenden Materialen, beispielsweise aus Polyetheretherketon (PEEK) und Perfluorkautschuk (FFKM Kalrez), zeichnen sich durch eine enorme chemische Beständigkeit und eine lange Lebensdauer aus. Mit Nenn­weiten von 0,8 mm bis 5,0 mm und einem platzsparenden Design eignen sie sich für viele Anwendungen in der Analytik. Zudem verfügen die direkt betätigen Ventile über ein geringes Kammervolumen mit sehr kleinem Totraum. Sie sind sehr gut zu spülen und schalten praktisch volumenneutral mit maximal 0,1 µl Volumenverdrängung.

Die LVM-Ventile werden jedoch nur selten einzeln eingesetzt – als Steuerungskomponenten sind sie in den meisten Fällen Teil eines komplexen Systems. Aufgrund seiner langjährigen Expertise in der Fluidik und im Flüssigkeitshandling entwickelt und liefert SMC integrative Assemblies für die Analysetechnik. Gemeinsam mit seinen Kunden realisiert das Unternehmen dabei auch transparente Manifoldlösungen aus unterschiedlichen Werkstoffen, von Acryl und Polycarbonat bis zu Polyetherimiden, und integriert alle benötigten Ventile damit in einer kompakten, chemisch beständigen Baugruppe. Spezielle Herstellungsverfahren ermöglichen dabei auch strömungsoptimierte und totraumfreie Designs, die Rückständen keine Chance geben sich festzusetzen und so zu noch präziseren Analysen beitragen.

Selbstansaugende Miniaturpumpen

Sind Flüssigkeiten erst einmal in Bewegung, müssen sie gesteuert und verteilt werden – aber was bringt die Fluide zum „Laufen“? Besonders in der Analytik müssen beispielsweise Proben genauestens dosiert werden, um eine hohe Analysequalität sicherzustellen. Die Toleranzen bei hochentwickelten Reagenzien liegen hier im Mikroliterbereich und müssen kontinuierlich über viele Arbeitsgänge hinweg konstant gehalten werden.

Hier kommen die LSP-Flüssigkeitsdosierpumpen von SMC zum Einsatz. Die selbstansaugenden Miniaturpumpen sind mit ihrem einstellbaren Pumpvolumen von 5 µl bis zu 200 µl pro Hub für eine sehr hohe Präzision ausgelegt – mit einer Wiederholgenauigkeit von ±1 %. Ihr wartungsfreies Design sorgt für eine einfache und langlebige Anwendung, während ihr kompaktes Gehäuse Platz spart und die Integration in komplexe Systeme vereinfacht. Je nach Anforderung können sie mit verschiedenen chemisch resistenten Materialien konfiguriert werden, um die optimale Funktions- und Eigenschaftskombination für den jeweiligen Verwendungszweck zu realisieren.

Handling für größere Testaufbauten

Ein Blick über den Tellerrand: Neben dem Fluidhandling kommt es auch beim Transport einzelner Proben in größeren Testaufbauten, beispielsweise in der In-Vitro-Diagnostik, auf sicheres Handling und hohe Geschwindigkeit an.

Zum Schwenken, Greifen und Transportieren bietet SMC deshalb auch elektrische Antriebstechnik. Mit einem modularen Baukastensystem können individuelle, auf die jeweilige Anwendung und ihre Anforderungen abgestimmte Antriebslösungenen zusammengestellt werden – von Linien- und Flächen- bis zu Raumportalen. Die Linear-, Greif- und Schwenkantriebe lassen sich passend auslegen und weitere Funktionalitäten können integriert werden. So melden Elektroantriebe der Serie LEFS, die auch batterielos mit Absolut-Encoder verfügbar sind, ihre aktuelle Position und Geschwindigkeit selbstständig an die Controller der Serie JXC – für eine optimale Prozesseffizienz mit einer hohen Wiederholgenauigkeit von ±0,02 mm und hoher Geschwindigkeit. So können Anwender sehr monotone Arbeitsschritte dem Handling-System überlassen und sich qualifizierteren Aufgaben widmen.

Mit den chemisch beständigen, langlebigen und leistungsstarken Mikrofluidik-Komponenten von SMC lassen sich Prozesse in der Analytik häufig noch effizienter und produktiver gestalten sowie Anlagen für individuelle Anforderung passend konzipieren.

* Alexander Pawera ist im Key Account Management Life Science Industry bei SMC tätig

(ID:47087652)