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Bürkert

Leises Mikroventil für kleine Flussmengen

| Redakteur: Peter Reinhardt

Sehr kleine Abmessungen weist ein neues Mikroventil von Bürkert Fluid Control Systems auf. Damit entspricht es dem Trend der Miniaturisierung in der Medizin- und Labortechnik. Dank seiner geringen Schaltgeräusche eignet es sich auch für patientennahe Anwendungen.

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Klein, exakt und leise: Für das menschliche Gehör kaum wahrnehmbar arbeitet das neue Mikroventil mit nur 36 dB.
Klein, exakt und leise: Für das menschliche Gehör kaum wahrnehmbar arbeitet das neue Mikroventil mit nur 36 dB.
( Bild: Bürkert )

Das neue Mikroventil 6712 arbeitet schnell, sehr genau und nahezu geräuschlos im Hintergrund. Whisper Valve hat es Bürkert daher genannt. Der Name steht für eine der herausragenden Eigenschaften des neuen mediengetrennten 2/2-Wege-Ventils: Mit seinem anschlagfreien Aktuator regelt es den Durchfluss sehr leise. Weniger als 36 dB sind vom neu konzipierten Antrieb zu hören. „Das neue Ventil eignet sich ideal für medizinische Anwendungen mit einer geringen Distanz zum Patienten“, erklärt Patrick Mohs, Produktmanager Microfluidics bei Bürkert. Das typische Geräusch von Magnetventilen mit Metall-Metall-Anschlag gibt es hier nicht. Aber es ist nicht nur die geringe Lautstärke, die das neue Bauteil auszeichnet.

Kleiner bedeutet näher

Je kleiner die Bauteile, und das gilt nicht nur für die Analyse- und Dosiertechnik, desto leichter lässt sich die Technik an den Point-of-Use, im Falle der Medizintechnik die Patienten, heranbringen. Von herunterskalierter Mikrofluidik profitieren daher viele Anwendungen. So erlauben etwa Mikro-IVDs (In-vitro-Diagnostics) in Arztpraxen schnellere und zielgerichtetere Therapien. Daneben sind Komponenten im Miniaturformat gleichzusetzen mit einer Reduzierung des Flüssigkeitsverbrauchs sowie der Dosier- und Waschzyklen.

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Bürkert hat sich dieser Herausforderung in einem stetig wachsenden Markt gestellt und mit einer Neuentwicklung reagiert: Gerade mal 7 mm in der Breite und 26 mm in der Höhe misst das Mikroventil 6712 als Litzenvariante. Damit passt es in kleinste Apparaturen. Mit seinem Anreihenmaß eignet es sich ideal für 9-mm-Titerplatten, kann aber auch auf engerem Raum verbaut werden. Das niedrige Gesamtgewicht bringt zudem enorme Vorteile gerade für Anwendungen auf bewegten Armen.

Ferner zeichnet sich das Whisper Valve durch niedrige Leistungsaufnahme aus: Sowohl beim Schalten als auch beim Halten verbraucht es weniger als 1 W. Platzraubende und teure Elektronik zur Leistungsabsenkung wird nicht benötigt. Der neue Antrieb, der das Ventil so leise macht, erlaubt zudem ein proportionales Bewegen der Membran – ein bisher eher seltenes Merkmal bei mediengetrennten Ventilen dieser Größe. Die Aktorik ist von der fluidführenden Struktur getrennt. Die Dosierkammer lässt sich einfach wechseln und kann für Ein-Weg-Anwendungen aus preisgünstigen Werkstoffen gefertigt und auch sterilisiert werden.

Gut spülbarer Innenraum

Das neue Whisper Valve fällt aber nicht nur in Hinblick auf Größe und Lautstärke auf. So verfügt das Mikroventil bei sehr guter Spülbarkeit über ein kleinstmögliches Innenvolumen unter gleichzeitiger Beibehaltung der Schaltgeschwindigkeit. Das ist vor allem bei der Analyse von Blut und Urin von Bedeutung. Das interne Volumen beträgt nur 5 µl einschließlich des Ventilflansches und fällt damit auffallend klein aus. Was bei kleineren Ventilen aufgrund der schlechten Spülbarkeit oft ein Problem ist, nämlich die Akkumulation von Luftblasen, hat Bürkert beim neuen Bauteil wirksam gelöst. Bei einem bar Druckdifferenz beträgt die längste Verweildauer einer Flüssigkeit 5 ms. Im Vergleich zu ähnlich großen Ventilen fällt der Arbeitsbereich des Drucks mit 3 bar (0,3 MPa) schaltend und 8 bar (0,8 MPa) während des Spülungsvorgangs bei geöffnetem Ventil sehr hoch aus.

Genauigkeit ist gefragt

Die Anforderungen an Mikroventile zur Fluidregelung kleiner Mengen unterscheiden sich grundsätzlich nicht von größeren Ausführungen: Dichtheit, Medientrennung, Schaltgeschwindigkeit und Lebensdauer sind die entscheidenden Merkmale. Gerade bei kleinen Flussmengen ist jedoch die Forderung nach Genauigkeit geradezu essentiell.

Das neue Mikroventil 6712 verbindet Dosiergenauigkeit und Medientrennung. Es eignet sich daher besonders für Dialyse- oder Beatmungsgeräte, Zahnarztstühle sowie die Verwendung am Pipettierarm, bei denen praktisch alle Flüssigkeiten und Gase in der Medizintechnik dank Membranen aus den Materialien EPDM (Äthylen-Propylen-Terpolymer), FKM (Fluorkautschuk) oder FFKM (Perfluorkautschuk) eingesetzt werden können.

Zugleich werden in diagnostischen und anderen Anwendungen immer höhere Durchsatzmengen gewünscht. Für Hersteller von Fluidregelungskomponenten bedeutet das eine Erhöhung der Kraftdichten der Aktorik, damit auch kleinere Ventile noch hohe Drücke schalten können. Das Abfüllen oder Einpipettieren bestimmter Flüssigkeitsmengen in Gefäße ist solch eine Funktion, die durch das Öffnen und Schließen eines Fluidstrangs mittels Ventilen gesteuert wird. Reproduzierbare Flüssigkeitsmengen lassen sich durch das Öffnen für eine kontrollierte Zeit bei einem festen Druckwert in Probengefäße ein- oder auf Substrate aufbringen. Dazu wird zusätzlich eine Pumpe mit möglichst konstantem Pumpendruck bzw. ein Druckreservoir benötigt. Bürkert hat in dem immer größer werdenden Miniaturisierungsmarkt mit dem Whisper Valve ein Mikroventil vorgestellt, das die Anforderungen an eine kleine, exakte und leise Fluidregelung exakt abbildet.

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