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マイクロポンプの知られざる歴史 1970年代のデビューはどれほど奇跡だったのか?
マイクロポンプは、少量の流体を制御および操作できるデバイスです。小型ポンプはよくマイクロポンプと呼ばれますが、より正確な定義は、この用語をミクロン範囲の機能寸法を持つポンプに限定することです。これらのポンプはマイクロ流体研究において特に重要であり、近年工業製品統合市場に参入し始めています。既存の小型ポンプと比較して全体的に小さいサイズ、潜在的なコスト、および改善された投与精度により、この革新的なポンプへの継続的な関心が高まっています。
マイクロポンプが初めて登場してから 40 年以上が経過しましたが、その背後にある技術プロセスについてはほとんど知られていません。
概要と歴史
実際のマイクロポンプは 1970 年代半ばに初めて報告されましたが、Jan Smits と Harald Van Lintel が MEMS マイクロポンプを開発した 1980 年代まで注目を集めませんでした。最も基本的な MEMS マイクロポンピング作業は 1990 年代に実施されました。最近の研究は、外部電源に依存しないため遠隔地でも使用できる非機械式マイクロポンプの設計に焦点を当てています。
種類とテクノロジー
マイクロ流体工学の世界では、物理法則の動作も変化します。たとえば、重量や慣性などの物体力は重要ではなくなる傾向がありますが、特に液体に気泡が含まれている場合は、表面力が流体の挙動を支配する可能性があります。マイクロポンプは多くの場合、さまざまなサイズにわたって合理的に拡張可能なマイクロアクチュエーション原理に依存しています。マイクロポンプは、機械式デバイスと非機械式デバイスに分類できます。
機械式マイクロポンプ
ダイヤフラムマイクロポンプ
ダイヤフラム マイクロポンプは、ダイヤフラムの反復動作を利用して流体を押し出します。ダイヤフラムはメイン ポンプ バルブの上にあり、メイン ポンプ バルブは入口と出口のマイクロバルブに囲まれています。ダイヤフラムが上方にたわむと、流体が入口バルブに引き込まれます。次にダイヤフラムが押し下げられ、出口バルブから流体が排出されます。このプロセスが繰り返されて、流体が継続的に供給されます。
圧電マイクロポンプ
圧電マイクロポンプは、最も一般的な容積型ダイヤフラム ポンプの 1 つです。これらのポンプは、圧電セラミックの機械的および電気的特性を利用して、印加電圧を変形させます。他の駆動原理と比較して、圧電駆動は高いストローク量、高い駆動力、および速い機械的応答を可能にしますが、比較的高い駆動電圧と複雑な取り付けプロセスを必要とします。
非機械式マイクロポンプ
バルブレスマイクロポンプ
静的バルブは、固定された形状を持ち、可動部品を持たないバルブです。これらのバルブは、追加のエネルギーまたは流体慣性を通じて流れを整流し、望ましい流れ特性をもたらします。このタイプのマイクロポンプはバルブレスマイクロポンプと呼ばれます。
アプリケーション
マイクロポンプには、製造プロセス中の少量の接着剤の送達などの産業分野や、携帯型または埋め込み型薬物送達デバイスなどの生物医学での応用の可能性があります。マイクロポンプは、その特殊な特性により、環境モニタリング、分析システム、その他多くの用途でも重要な役割を果たします。
マイクロポンプは独自の設計により、現代の科学技術用途において重要な位置を占めることができます。
技術の継続的な進歩に伴い、あらゆる分野でマイクロポンプの需要が高まり続けています。将来に向けて、これらのマイクロデバイスは私たちの生活や産業の運営にどのような影響を与えるでしょうか?
