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NachrichtenLexikonProtokolleBücherForenDonnerstag, 23. Oktober 2014 

Patentanmeldung, Mikropumpe

01.07.1997 - (idw) Fraunhofer-Gesellschaft

Fraunhofer-Pressemitteilung 63/1997 Jeden Tag eine Patentanmeldung

Das deutsche Patentamt meldet fuer das Jahr 1996 ein Rekordergebnis: Insgesamt wurden 64 894 Erfindungen zum Patent angemeldet. Das sind 20,8 Prozent mehr als im Jahr 1995.

Einen erheblichen Anteil an diesem guten Ergebnis haben auch die Wissenschaftler der Fraunhofer-Gesellschaft. Sie meldeten im Vorjahr 363 Patente an. Damit ist die Wissenschaftsorganisation fuer angewandte Forschung der achtgrösste deutsche Patentanmelder. Unter allen in- und auslaendischen Anmeldern nimmt die Fraunhofer-Gesellschaft Rang 22 ein. 1995 belegte die Forschungsorganisation noch den 28. Platz.

Auch international gewinnen die Arbeiten der Fraunhofer-Forscher immer mehr an Bedeutung. Das zeigt die hohe Zahl der Patentanmeldungen im Ausland. In der Hitliste der PCT-Nutzer, die von der Weltorganisation fuer Geistiges Eigentum (WIPO) ermittelt wird, nimmt die Wissenschaftsorganisation einen beachtenswerten 42. Platz ein. Das PCT-Verfahren ermöglicht die gleichzeitige Patentierung einer Erfindung in verschiedenen wirtschaftlich bedeutenden Laendern. Unter den deutschen Unternehmen, die dieses Verfahren nutzen, belegt die Fraunhofer-Gesellschaft sogar den siebten Rang.

"Je mehr zur Weiterentwicklung einer Wirtschaft Innovationen gefordert sind, desto intensiver muss ueber Patentförderung, Patentschutz, Umsetzung und Anwendung in der industriellen Praxis nachgedacht werden", betont Professor Dr. Hans-Juergen Warnecke, Praesident der Fraunhofer-Gesellschaft. "Wir muessen wieder mehr Kreativitaet, Experimentierfreude und Risikobereitschaft entwickeln. Nur dadurch sind wir in der Lage, neue Maerkte zu erschliessen sowie Wachstum und Arbeitsplaetze zu schaffen." Ihre Ansprechpartnerin fuer weitere Informationen: Dr. Gabriele Kannen Telefon 0 89/12 05-6 51, Telefax 0 89/12 05-4 98 Fraunhofer-Patentstelle fuer die Deutsche Forschung PST Leonrodstrasse 68, D-80636 Muenchen email: kannen@pst.fhg.de

Fraunhofer-Pressemitteilung 64/1997 Selbstansaugende Mikropumpe Ob in der Medizintechnik, der chemischen Analytik, der Verfahrenstechnik oder der Biotechnologie - ueberall geht der Trend zu immer winzigeren Geraeten und Systemen. Damit Fluessigkeiten und Gase fuer diese miniaturisierten Apparate exakt dosiert werden koennen, muessen auch entsprechende Mikropumpen zur Verfuegung stehen. Doch daran hapert es bislang noch. Zwar werden schon seit Jahren verschiedene Kleinstpumpen gebaut, aber diese Geraete haben haeufig zwei entscheidende Nachteile: Sie koennen weder Fluessigkeiten selbsttaetig ansaugen, noch sind sie blasentolerant. Schon kleinste Luftblasen im Medium verursachen einen drastischen Abfall der Foerderrate, und die Pumpen arbeiten fehlerhaft. Einen entscheidenden Fortschritt fuer die Dosiertechnik koennte jetzt allerdings eine neuartige Mikropumpe bringen: Dieses Geraet arbeitet selbstansaugend und ist blasentolerant.

Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts fuer Festkoerpertechnologie IFT ist es gelungen, eine Silizium-Mikromembranpumpe zu fertigen, die sowohl Fluessigkeiten als auch Gase exakt dosieren kann. Die neuartige Pumpe wird von einer piezoelektrischen Aktoreinheit angetrieben. Dadurch und durch eine verbesserte Baugeometrie konnte die Kompressionsfaehigkeit so weit erhoeht werden, dass die Pumpe Gase und Fluessigkeiten selbsttaetig ansaugt. "Sogar Gasblasen in einem Fluessigkeitsstrom werden vollstaendig durch die Mikropumpe transportiert", betont Dr.-Ing. Peter Woias vom Fraunhofer IFT.

Trotz ihrer geringen Groesse von 7 x 7 x 1 Millimetern - derzeit Weltrekord bei selbstansaugenden Mikropumpen - ist die Minipumpe extrem leistungsstark: Sie kann Fluessigkeiten gegen einen Druck von einem Bar foerdern. Bei waessrigen Loesungen betraegt ihre maximale Pumprate 900 Mikroliter pro Minute, bei Gasen 2,5 Milliliter pro Minute. Zudem kann sie sogar kleinste Mengen exakt foerdern. "Durch Variation von Ansteuerfrequenz und Aktorspannung ist eine Feindosierung bis in den Bereich einiger 10 Nanoliter pro Pumphub denkbar", fuehrt Dr. Woias aus. Dabei verbraucht die Membranpumpe nur etwa 30 Milliwatt elektrische Leistung und kann - dank einer speziellen Ansteuerschaltung - sogar mit einer konventionellen 9-Volt-Batterie betrieben werden.

Die neuartige Mikropumpe wird aus Silizium hergestellt. Die Forscher haben sich bewusst fuer dieses Material entschieden, da Silizium nicht nur hervorragende elastomechanische Eigenschaften besitzt, sondern auch aeusserst langlebig ist. Es zeigt keine Verschleiss- oder Ermuedungserscheinungen.

Die Eigenschaften der Pumpe - ihre geringe Groesse, die hohe Pumpgenauigkeit, der geringe Energieverbrauch sowie die Blasentoleranz - machen das neuartige Geraet besonders fuer die Medizintechnik interessant. Die Mikropumpe koennte in einem Medikamentendosiersystem, etwa als "Insulinpumpe", eingesetzt werden. Weitere moegliche Einsatzfelder sind Mikroanalysesysteme, in denen kleinste Proben eines Mediums gezogen werden. So koennten Gewaesser oder die Luft regelmaessig auf moegliche Verunreinigungen untersucht werden.

Im Labor wurde die miniaturisierte Pumpe bereits mit waessrigen Loesungen getestet. "Darueber hinaus besteht jedoch prinzipiell die Moeglichkeit, auch aggressive organische Loesungen wie Aceton zu foerdern", meint Dr. Woias. Denn zur Montage der Mikropumpe werden chemisch resistente Verfahren wie das Silicon-Fusion-Bond-Verfahren eingesetzt. Bei dieser Technologie werden atomare Bindungen zwischen den einzelnen Chips aufgebaut, die nahezu unloesbar sind. "So ist es moeglich, eine dauerhafte, chemisch bestaendige Verbindung der Funktionselemente herzustellen", erlaeutert der Wissenschaftler.

Derzeit greifen die Forscher bei der Fertigung der Mikropumpen bereits weitgehend auf bekannte und kostenguenstige Standardverfahren aus der Halbleitertechnologie und Silizium-Mikrostrukturtechnik zurueck. Um die Produktionskosten jedoch noch weiter zu senken, werden fuer den Bau der Pumpen zusaetzlich geeignete Full-Wafer-Montageverfahren etabliert. Mit dieser Technologie werden nicht mehr wie heute ueblich einzelne Silizium-Chips, sondern komplette Wafer montiert. So koennten in einem Montageprozess bis zu mehreren hundert Mikropumpen gleichzeitig gefertigt werden.

Die Fraunhofer-Forscher planen aber bereits weiter: Sie wollen eine "intelligente" Mikropumpe bauen, die sogar Viskositaetsunterschiede der Fluessigkeiten erkennt und entsprechende Dosierungsschwankungen ausgleicht. Dazu soll die Pumpe mit einem Mikrosensor zur Durchflussmessung ausgestattet werden.

Ihre Ansprechpartner fuer weitere Informationen: Dr.-Ing. Peter Woias, Dr. Reinhard Linnemann Telefon 0 89/5 47 59 -2 33 bzw. -2 29, Telefax 0 89/5 47 59 -1 00 Fraunhofer-Institut fuer Festkoerpertechnologie IFT Hansastrasse 27d, D-80686 Muenchen email: woias@ift.fhg.de, linne@ift.fhg.de


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