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Composants > Pompes et électrovannes

Nouveau record de miniaturisation pour une micro-pompe à membrane en silicium

Publié le 07 janvier 2020 par Patrick RENARD
Source : Fraunhofer EMFT

Les chercheurs de l’Institut de recherche Fraunhofer EMFT ont battu leur propre record de miniaturisation avec une micro-pompe de 3,5 x 3,5 x 0,6 mm3. Tolérant aux bulles et économique à produire, ce composant est particulièrement adapté aux applications à usage unique sur patch et à la microfluidique.

En 2015, l’institut de recherche allemand s’était fait remarquer sur le salon Compamed, en présentant une pompe à diaphragme piézoélectrique de seulement 5 x 5 x 0,7 mm3, annoncée alors comme la plus petite pompe au monde. Un "titre" qui revient désormais à la dernière puce micro-pompe MEMS (microsystèmes électromécaniques) développée par les mêmes chercheurs, qui ne mesure que 3,5 mm de côté.

Cette micro-pompe se compose de trois couches de silicium, dont l'une fait office de diaphragme, tandis que deux autres servent de vannes. Les ouvertures des vannes à clapets passifs, à l'entrée et à la sortie, sont orientées en fonction du sens d'écoulement.

Malgré sa taille extrêmement réduite, cette nouvelle puce en silicium est capable de pomper de l’air avec une performance de 400 µL/min. Comme on peut facilement l’imaginer, le faible volume interne de la pompe (seulement 20 nanolitres) permet également un dosage précis des liquides. Par rapport aux micropompes en silicium piézoélectriques disponibles sur le marché, celle de Fraunhofer EMFT possède un taux de compression particulièrement élevé. La micro-pompe se distingue ainsi par une très bonne capacité de contre-pression pouvant atteindre 30 kPa (225 mmHg), ce qui la rend tolérante aux bulles.

La miniaturisation n'est pas une fin en soi. Elle apporte surtout, dans ce cas, le gros avantage inhérent aux MEMS : la production de composants de haute qualité de façon parallèle (wafers), qui se traduit par une diminution rapide des coûts de fabrication. Cet atout majeur ouvre la voie à de nouvelles applications à usage unique économiques, telles que les pompes-patch ou encore les solutions microfluidiques de laboratoires sur puce.

Ce nouveau type de composant MEMS complète l’offre technologique de l’institut Fraunhofer EMFT en matière de micro-dosage, qui comprend déjà des solutions pour les systèmes de contrôle de micro-flux et de distribution, ainsi que des pompes et des vannes.


www.emft.fraunhofer.de

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