Nanoflow-Messstand (optisch)

Kernkomponenten des Messplatzes: Die Kapillare mit sichtbarer Flüssigkeitsfront, darüber das Mikroskopobjektiv und unterhalb der Kapillare ein Sensor für die Temperaturregelung sowie eine Lampe für die Kontrasterhöhung.
Kernkomponenten des Messplatzes: Die Kapillare mit sichtbarer Flüssigkeitsfront, darüber das Mikroskopobjektiv und unterhalb der Kapillare ein Sensor für die Temperaturregelung sowie eine Lampe für die Kontrasterhöhung.

Die Entwicklung eines Messstands zur Messung von Minimalströmen im Bereich von 10 nl/min ist ein Schwerpunkt des vom BMBF geförderten und in Zusammenarbeit mit der Firma triucmed Medizintechnik GmbH durchgeführten Drittmittelprojekts "Patientenbediente Bolussysteme". Der zweite Schwerpunkt ist die Entwicklung eines Bolussystems. Die Entwicklung eines Basalsystems, die Teil des Projektes "Intelligente implantierbare Infusionspumpe - VarioPump" ist, setzt ebenfalls eine exakte Flowmessung in dem genannten Bereich voraus. Dies soll mittels des Flowmessstands möglich werden.

Die momentan verwendete Messmethode basiert auf der optischen Auswertung einer Flüssigkeitsfront in einer Kapillare. Dabei werden die jeweiligen Positionen und die zugehörige Zeiten der Front ermittelt, um die daraus resultierende Geschwindigkeit zu berechnen. Um sehr geringe Flowraten über eine längere Zeit erfassen zu können, wird die Kamera-Einheit mit einer Linearführung nachgeführt. Die Messungen werden in einer temperaturgeregelten Umgebung bei näherungsweise Körpertemperatur vorgenommen. Als Flowquelle wird neben implantierbaren Pumpen eine Präzisions-Spritzenpumpe (cetoni - neMESYS) verwendet. Zum Vergleich von Flowraten oberhalb von 50 nl/min wird ein thermischer Flowsensor (Sensirion SLG1430-025) genutzt. Die Genauigkeit der Messung soll bei (10 ± 1) nl/min liegen. Verschiedene Messmethoden sowie die Entwicklung einer optimalen Bedienungssoftware sollen im Projektverlauf realisiert und überprüft werden.

Die Entwicklung des Basal- und des Bolussystems sowie des Flowmessstands bedingen einander. Dadurch ergibt sich eine projektübergreifende Planung. Ziel beider Projekte ist die Realisierung eines funktionfähigen Pumpen-Protyps, dessen Fluidikkomponenten mit dem Flowmesstands geprüft werden können.

Publikationen

M. Ahrens, St. Klein,B. Nestler, Chr. Damiani
"Design and uncertainty assessment of a setup for calibration of microfluidic devices down to 5 nL min−1
"
Measurement Science and Technology, 25 (2014) 015301 (9pp)
doi:10.1088/0957-0233/25/1/015301

 M. Ahrens, B. Nestler
"A standard to measure flow rates down to 1 nl/min"
Biomedizinische Technik/Biomedical Engineering, Volume 57, Issue Issue Sl-1 Track L, ISSN (Online) 1862-278X, ISSN (Print) 0013-5585, DOI: 10.1515/bmt-2012-4352, August 2012 (Link)