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Mikrostroem

Volumetrische Impuls- und Temperaturfeldmessung mit Zeitauflösung in Mikrosystemen

In diesem Projekt soll das Astigmatismus-PTV Messprinzip genutzt und erweitert werden, um gleichzeitig das dreidimensionale Strömungs- und Temperaturfeld mit Zeitauflösung in den komplexen Mikrosystemen der Projektpartner zu bestimmen. Ferner soll dieses Messprinzip genutzt werden, um neuartige Analyse- und Beeinflussungsmethoden in Mikrosystemen zu qualifizieren und komplexe numerische Simulationen zu validieren. In einem weiteren Arbeitspaket soll darüber hinaus die Total Internal Reflection Fluorescence (TIRF) Technik eingesetzt werden, um die Signalqualität bei der Untersuchung des Ablagerungsverhaltens von Partikeln in Mikrosystemen zu verbessern und somit die Ablagerungsprozesse aufklären zu können. Die in der ersten Förderperiode entwickelten Algorithmen mit verbesserter Messgenauigkeit und Ortsauflösung sollen zur Analyse der Strömungsphänomene in Hochdruckmikrodispergierern eingesetzt werden.
 

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen Forschergruppe 856 "Mikrosysteme für partikuläre Life-Science-Produkte" (http://www.mikropart.de/).
 

 
Partner: Universität Braunschweig, University Purdue

 
 

 
 
Aktuelle Veröffentlichungen:
 
    
 

 
 

 

Strömungskontrolle durch ultraschallgetriebene Mikrobläschenströmungen

Die Manipulation von Gasen und Flüssigkeiten auf Mikroskalen ist essentiell für Biowissenschaften und die chemische Industrie. Sie trägt vor allem in den Bereichen der Zellkulturuntersuchung, der medizinischen Diagnostik und des Wirkstofftransports zum technologischen Fortschritt bei. Herausforderungen in dafür verwendeten Mikrokanälen stellen sich vor allem in der Kontrolle von Mikropartikeln verschiedener Größen, sowie in der Vorbeugung von Verstopfungen an Kanalverengungen.  Aufgrund der vorherrschenden laminaren Strömungen ist es darüber hinaus entscheidend durch geeignete Eingriffe in das Mikrosystem eine Mischung von Fluiden zu erreichen. Mithilfe oszillierender Mikrobläschen kann durch das entstehen einer Sekundärströmung eine effektive Kontrolle der Strömung erreicht werden. Zur Beobachtung und Messung der zugrundeliegenden Prozesse wird eine auf Astigmatismus basierende Methode zur dreidimensionalen Vermessung des Strömungsfeldes verwendet.

 

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

 

Partner:

 

Bearbeiter: Dipl.-Phys. Andreas Volk

 

 

 

Manipulation und Separation von Partikeln in Mikrokanälen mit akustischen Wellen

Die Manipulation und Separation von Mikro/Nano-Partikeln in Fluiden gewinnt in vielen Forschungsfeldern zunehmend an Bedeutung. In der Biomedizin ist z.B. die zuverlässige Separation von gesunden und kranken Zellen in einem Blutstrom ein wichtiges Anliegen, für das es derzeit keine effiziente Technik gibt. Die Fortschritte im Bereich der Mikrotechnologie ermöglichen nun vielversprechende Verfahren, mit denen diese Aufgaben im Prinzip zuverlässig und effizient durchgeführt werden könnten, da die benötigten Kräfte sehr präzise eingestellt werden können. Besonders attraktiv ist die Verwendung von Ultraschall, da diese Beeinflussungsmethode schonend und rückstandsfrei zur mechanischen Manipulation von Partikeln und Zellen eingesetzt werden kann. Im beantragten Forschungsprojekt soll systematisch untersucht werden, ob sich diese grundlegenden Methode zur Manipulation und Separation von Mikro/Nano-Partikeln nutzen lässt, um unter realistischen Bedingungen (hoher Durchsatz, große Viskosität, deformierbare und nicht kugelförmige Partikel) die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Um dieses Ziel zu erreichen, sollen neu entwickelte volumetrisch arbeitende PTV Messtechniken zusammen mit numerischen Simulationswerkzeugen eingesetzt werden.

 

Partner: DTU Denmark (Prof. Bruus), Lund University (Prof. Laurell)
              Penn State University (Prof. Huang)

 

Kontaktperson: Dr. Rune Barnkob