DE102006009424A1 - Elektrohydrodynamische Mikropumpe und deren Verwendung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrohydrodynamische Mikropumpe (1) sowie deren Verwendung und ein Verfahren zum Pumpen, mit mindestens einem Pumpkanal (2), die dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Pumpkanal (2) mindestens eine Elektrodenvorrichtung (6) zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes und zur Erzeugung eines Temperaturgradienten in der Flüssigkeit angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Verwendung der Mikropumpe und ein Verfahren zur Erzeugung zum Pumpen einer Flüssigkeit.

Description

• Die Erfindung betrifft eine elektrohydrodynamische Mikropumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Verwendung der Mikropumpe nach Anspruch 24 und ein Verfahren zum Pumpen einer Flüssigkeit nach Anspruch 25.
• Pumpen bzw. Mikropumpen, die durch Anlegen von elektrischen Feldern eine Pumpwirkung auf Flüssigkeiten entfalten sind bekannt. Speziell sind Pumpsysteme beschrieben worden, deren Pumpleistung durch Zusammenwirken von elektrischen Wechselfeldern und dielektrischen Elementen beeinflusst wird.
• So zeigt die US 4,316,233 einen Apparat zum Transport von Flüssigkeiten oder Partikeln mittels eines angelegten elektrischen Feldes. Der Apparat besteht aus einer Pumpkammer mit zwei Elektroden, wobei an einer Elektrode ein dielektrisches Element mit einer Sägezahnstruktur angeordnet ist. Die spezifische Anordnung bedingt die Ausbildung eines elektrischen Wanderfeldes, wodurch die zu pumpende Flüssigkeit polarisiert wird und in Wanderfeldrichtung eine Pumpkraft erzeugt wird.
• In der DE 103 29 979 A1 wird ebenfalls eine Pumpe beschrieben, die eine Pumpkammer mit einer Elektrodenvorrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Wechselfeldes sowie ein dielektrisches Element aufweist. Das dielektrische Element beeinflusst dabei den Feldverlauf des elektrischen Wechselfeldes, wobei die zum Pumpen erforderliche Pumpkraft vom elektrischen Wechselfeld erzeugt wird. Das dielektrische Element ist derart ausgebildet, dass das elektrische Wechselfeld einen ortsfesten und zeitunabhängigen Feldgradienten innerhalb der Pumpkammer in Pumprichtung aufweist. Dadurch wird in der Flüssigkeit ein ortsfester und zeitunabhängiger Polarisationsgradient in der Flüssigkeit in Pumprichtung hervorgerufen.
• Dieser Aufbau generiert dabei Kräfte, die sowohl in Pumprichtung als auch gegen die Pumprichtung wirken. Der Flüssigkeitstransport wird durch eine unsymmetrische Bauweise des dielektrischen Elementes und des gesamten Pumpsystems hervorgerufen. Der unsymmetrische Aufbau des dielektrischen Elementes bedingt ein Überwiegen der erzeugten Kraft in eine Richtung und es kommt zum Flüssigkeitstransport in Pumprichtung, wobei die Pumprichtung bedingt durch die spezifische Konstruktion nicht verändert oder umgekehrt werden kann.
• Nachteilig bei dem beschriebenen Pumpsystem ist auch der durch das dielektrische Element verursachte erhöhte Strömungswiderstand, da die dielektrischen Elemente notwendigerweise den Strömungskanal einengen und somit den Strömungswiderstand Fr ~ 1/r⁴ gemäß dem Hagen-Pouseuille'schen Gesetz erhöhen.
• Der Erfindung liegt daher das Problem zu Grunde, eine Mikropumpe bereitzustellen, mit der die Pumprichtung besser zu kontrollieren ist, die Pumprichtung beliebig variiert werden kann sowie mit der eine höhere Strömungsgeschwindigkeit erzielt werden kann.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrohydrodynamische Mikropumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Danach weist die elektrohydrodynamische Mikropumpe mindestens einen Pumpkanal auf, wobei in dem Pumpkanal mindestens eine Elektrodenvorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes und zur Erzeugung eines Temperaturgradienten in der Flüssigkeit angeordnet ist.
• Die erfindungsgemäße Mikropumpe ermöglicht in einfacher aber effektiver Weise eine verbesserte Kontrolle und Steuerung der Pumprichtung und der Pumpgeschwindigkeit. So ist in Abhängigkeit vom angelegten elektrischen Wechselfeld und der Art der verwendeten Flüssigkeit eine gezielte Beeinflussung der Pumprichtung und der Pumpgeschwindigkeit möglich.
• Beispielsweise weisen ionische physiologische Salzlösungen mit Konzentrationen bis zu 200 mM, insbesondere zwischen 15 und 150 mM, bei Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes mit einer Frequenz unter 20 bzw. 200 MHz eine definierte Pumprichtung auf. Bei Erhöhung der Salzkonzentration auf über 200 mM und der damit verbundenen höheren Ionenstärke erfolgt ebenfalls eine Erhöhung der Frequenz, oberhalb derer es zu einer Änderung der Pumprichtung in die entgegengesetzte Richtung kommen kann.
• Werden nicht-ionische Flüssigkeiten, wie z.B. Kohlenwasserstoffe mit einer Kettenlänge von C₁₀ bis C₁₉, verwendet, kann es bei gleicher Frequenz des angelegten elektrischen Wechselfeldes ebenfalls zu einer Umkehr der Pumprichtung kommen.
• Die Elektrodenvorrichtung wirkt des Weiteren bei Anlegen des elektrischen Wechselfeldes als Heizelement. Dabei wirkt mindestens eine Elektrode der Elektrodenvorrichtung als Wärmesenke, wodurch es zur Ausbildung eines Temperaturgradienten in der zu transportierenden Flüssigkeit, insbesondere im Bereich der Elektrodenvorrichtung, kommt. Der Temperaturgradient bewirkt die Bildung eines Gradienten der Leitfähigkeit und/oder der Dielektrizitätskonstante in der zu transportierenden Flüssigkeit. Im erzeugten elektrischen Wechselfeld erfährt die Flüssigkeit durch den Gradienten eine resultierende Kraft in Richtung niedrigerer Leitfähigkeiten bzw. Dielektrizitätskonstanten, wodurch es zu einem Flüssigkeitstransport kommt.
• Zu dem wird der Strömungswiderstand durch das Fehlen des dielektrischen Elementes erheblich verringert Der Pumpkanal kann sogar beliebig verbreitert werden, um einen größeren Volumenstrom zu erzeugen.
• Des Weiteren benötigt die erfindungsgemäße Pumpe keinen ortsfesten, zeitunabhängigen Feldgradienten und somit auch kein dielektrisches Element zum Beeinflussen des elektrischen Feldverlaufes zwischen den Elektroden.
• Die Elektrodenvorrichtung der erfindungsgemäßen Pumpe weist bevorzugt mindestens eine erste und mindestens eine zweite, einander gegenüberliegende Elektrode auf, wobei die Elektroden als Platten flach an Boden, Wand und/oder Decke des Pumpkanals der Mikropumpe angeordnet sind. Die flache Anordnung ermöglicht ein Überströmen der zu transportierenden Flüssigkeit, so dass eine weitere Reduzierung des Strömungswiderstandes erreicht wird.
• Vorteilhafterweise umfasst die Elektrodenvorrichtung mindestens zwei metallische Elektroden mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Bevorzugtes Elektrodenmaterial sind Gold, Platin, Indium-Zinnoxid oder weitere Metalle oder Metalloxide mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Die sehr hohe Wärmeleitfähigkeit der metallischen Elektroden trägt zu einer Erhöhung des Temperaturgradienten bei und verstärkt somit die Pumpleistung. Beide Elektroden weisen bevorzugt unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten auf.
• Vorteilhafterweise weisen die erste und zweite Elektrode von einander verschiedene Abmessungen auf. Bevorzugt ist die erste Elektrode durch eine größere Fläche, Breite und/oder größeres Volumen als die zweite Elektrode gekennzeichnet. Die unterschiedlichen Abmessungen bewirken die Bildung eines stärkeren Temperaturgradienten, da die größere erste Elektrode in ihrer Funktion als zusätzliche Wärmesenke in dem System unterstützt wird.
• Vorteilhafterweise befindet sich im Pumpkanal mindestens ein Heizelement zur Erzeugung eines zusätzlichen Temperaturgradienten in der Flüssigkeit, wobei das Heizelement sich, abhängig von der Frequenz des Feldes, in Flussrichtung bevorzugt vor oder hinter der Elektrodenvorrichtung befindet.
• Der durch das Heizelement erzeugte zusätzliche Temperaturgradient reicht dabei bis in den Bereich des durch die Elektrodenvorrichtung erzeugten elektrischen Wechselfeldes hinein und unterstützt die Bildung eines Gradienten der Leitfähigkeit und der Dielektrizitätskonstante in der zu transportierenden Flüssigkeit.
• Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die spezifische Anordnung des Heizelementes in Flussrichtung vor bzw. hinter dem elektrischen Wechselfeld Pumpkräfte nur in eine Richtung generiert. Dies führt zu einer erheblichen Effektivitätserhöhung.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform sind Heizelement und zweite Elektrode kombiniert in Form eines gemeinsamen Bauelementes ausgeführt.
• Das kontinuierlich und/oder gepulst generierte elektrische Wechselfeld weist mit Vorteil einen sinus- oder rechteckförmigen Zeitverlauf auf. Bevorzugt ist die Frequenz des elektrischen Wechselfeldes auf eine elektrische Resonanzfrequenz der Pumpe abgestimmt.
• Das Heizelement ist vorteilhafterweise in Form von Heizstrukturen, Heizdrähten, und/oder Wärmestrahlern ausgebildet. Die Heizelemente oder Heizstrukturen werden bevorzugt gemeinsam mit der Elektrodenvorrichtung in einem Herstellungsprozess erzeugt.
• Mit Vorteil ist die mittels der Pumpe zu transportierende Flüssigkeit durch eine Leitfähigkeit von 0,0001 S/m bis 10 S/m und eine Permittivität von 2 bis 10000 gekennzeichnet.
• Der Pumpkanal der Mikropumpe ist vorteilhafterweise auf einem Mikrosystem, insbesondere einem Chip, angeordnet. Beispiele für biologische oder chemische Mikrosysteme oder Chips sind u.a. unter den Begriffen „factory on a chip" oder „micro-total analysis system".
• Besonders bevorzugt ist die Anordnung der Mikropumpe in einer auf einem Chip platzierten Kammer, die als Mikroreaktor ausgebildet ist. Die Kammer ist vorteilhafterweise mit einem chemischen und/oder biologischen Reaktionssystemen wie z.B. Nährlösung, Zellkulturen, physiologische Salzlösungen, Suspensionsmittel und/oder chemische Reaktionslösungen, befüllt. Die Mikropumpe ermöglicht einen Transport bzw. eine Bewegung der Reaktionslösungen innerhalb der Kammer und fungiert somit im Wesentlichen in Form eines Mikro-Rührwerkes.
• Es ist vorstellbar, dass in einer Ausführungsform in der Mikroreaktor-Kammer chemische Reaktionen durchgeführt werden oder Peptide modifiziert werden. Es ist auch vorstellbar, dass Zellen in einer derartigen Struktur gezüchtet werden. Auch ist eine Verkapselung von Substanzen oder Zellen und deren Transport in diesem System bei Verwendung von langkettigen Kohlenwasserstoffen als Pumpflüssigkeit möglich.
• Die Mikroreaktor-Kammer wird vorteilhafterweise mittels eines Mikrodosiersystems befüllt oder entleert. Das Mikrodosiersystem ist z.B. als Piezoelement ausgebildet.
• Die Mikropumpe kann auch – mit oder ohne die genannte Mikroreaktor-Kammer – in eine Pump-Struktur bzw. Pumpsystem aus mindestens einer Pumpkammer und mindestens einer Abflusskammer integriert sein. Mit Vorteil mündet die Pumpkammer an mindestens einer Abflussöffnung in den Pumpkanal. Der Pumpkanal, in dem die Elektrodenvorrichtung und ggf. ein Heizelement angeordnet sind, mündet wiederum mit Vorteil an mindestens einer Ausflussöffnung in die Abflusskammer. Die Abflusskammer kann ebenfalls zur Aufnahme von biologischen und/oder chemischen Reaktionslösungen, wie z.B. zur Zellzucht, dienen.
• Die Abflusskammer ist vorteilhafterweise mit mindestens einem weiteren Kanal verbunden, wodurch die Mikropumpe z.B. zur Verteilung von Substanzen oder Stoffen im Mikrosystem der Pump-Struktur genutzt werden kann. Die Pumpkammer und Abflusskammer sind auch vorteilhafterweise über den Pumpkanal und den weiteren Kanal verbunden. Der weitere Kanal kann bevorzugt als Messkanal, Reaktionskanal und/oder Versorgungskanal ausgebildet sein.
• Insgesamt bilden Pumpkammer, Pumpkanal, Abflusskammer und der weitere Kanal mit Vorteil ein abgeschlossenes Kreislaufsystem, wobei Pumpkammer und Abflusskammer jeweils mindestens einen Ein- und/oder Auslasskanal zur Befüllung und/oder Entleerung des Kreislaufsystems aufweisen.
• Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Verwendung der Pumpe gemäß Anspruch 24 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 25 gelöst.
• Danach wird die Mikropumpe mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 1 bis 23 zum Pumpen von Flüssigkeiten, insbesondere in abgeschlossenen Kreislaufsystemen, verwendet.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Pumpen einer Flüssigkeit in einer Mikropumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23 ist durch die Bildung eines elektrischen Wechselfeldes und eines Temperaturgradienten in der zu pumpenden Flüssigkeit zwischen mindestens zwei Elektroden gekennzeichnet, wobei die Pumprichtung vom angelegten elektrischen Wechselfeld im Pumpkanal gesteuert wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit Vorteil auch durch die Bildung eines zusätzlichen Temperaturgradienten im Pumpkanal durch ein Heizelement gekennzeichnet, wobei der Temperaturgradient bis in den Bereich des elektrischen Wechselfeldes zwischen den Elektroden hineinreicht oder mit diesem ganz oder teilweise überlappt.
• Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikropumpe
• 2: schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikropumpe
• 3: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikropumpe
• 4: schematische Darstellung eines abgeschlossenen Kreislaufsystems mit der erfindungsgemäßen Mikropumpe
• 5 modellierte Darstellung des Temperaturverlaufs (Angabe in Kelvin) in einem abgeschlossenen Kreislaufsystem mit der erfindungsgemäßen Mikropumpe
• 6 modellierte Darstellung des Verlaufs der Strömungskraft (Angabe in N/m³) in einem abgeschlossenen Kreislaufsystem mit der erfindungsgemäßen Mikropumpe
• 7 modellierte Darstellung der Fliessgeschwindigkeit (Angabe in m/s) in einem abgeschlossenen Kreislaufsystem mit der erfindungsgemäßen Mikropumpe
• 8 ein erstes Diagramm mit der Darstellung des funktionellen Zusammenhanges von angelegter Frequenz und Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Leitfähigkeit der zu pumpenden Flüssigkeit
• 9 ein zweites Diagramm mit Darstellung des funktionellen Zusammenhanges von angelegter Elektrodenspannung und Geschwindigkeit
• 10 ein drittes Diagramm mit Darstellung des funktionellen Zusammenhanges von Heizleistung und Geschwindigkeit
• 1 zeigt den schematischen Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrohydrodynamischen Mikropumpe 1 umfassend einen Pumpkanal 2 und eine Elektrodenvorrichtung 6. Das Kernstück der Pumpe ist die Elektrodenvorrichtung 6 mit den Elektroden 4 und 5, die bevorzugt aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten aufgebaut sind. Das erzeugte elektrische Wechselfeld und der zwischen den Elektroden erzeugte Temperaturgradient üben eine Kraft auf die Ladungsträger und/oder Dipole der Flüssigkeit aus und generiert so einen Flüssigkeitstransport in oder entgegen der Fließrichtung 7.
• 2 verdeutlicht schematisch den Aufbau einer zweiten Ausführungsform der elektrohydrodynamischen Mikropumpe 1 mit einem Pumpkanal 2, einem im Pumpkanal angeordneten Heizelement 3 und einer Elektrodenvorrichtung 6 mit den Elektroden 4 und 5. Durch Generierung eines zusätzlichen Temperaturgradienten mittels des Heizelementes 3 wird der Flüssigkeitstransport unterstützt.
• Eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe ist in 3 dargestellt, bei der die zweite Elektrode 5 mit einem Abschnitt des Heizelements 3 zu einem Bauelement 8 kombiniert ist. Eine Verbreiterung der ersten Elektrode 4 führt zu einer verbesserten Wärmeableitung und einer Erhöhung des Temperaturgradienten und somit einer höheren Fliessgeschwindigkeit.
• Die erfindungsgemäße Mikropumpe ist bevorzugt in ein in 4 dargestelltes Kreislaufsystem 13 eingebaut. Das Kreislaufsystem 13 umfasst die Pumpkammer 9, den Pumpkanal 2 mit dem Heizelement 3 und der Elektrodenvorrichtung 6, die Abflusskammer 10 und den weiteren Kanal 11, wobei der Kanal 11 für praktische Anwendungen ein chemische oder biologisches System enthalten kann. Die Pumpkammer 9 mündet an der Abflussöffnung 2a in einem rechten Winkel in den Pumpkanal 2, der an der Ausflussöffnung 2b in einem rechten Winkel in die Abflusskammer 10 übergeht. Der Kanal 11 ist ebenfalls in rechten Winkeln zur Pumpkammer 9 und zur Abflusskammer 10 angeordnet.
• Der Abstand zwischen Pumpkanal 2 und Kanal 11 ist 100 bis 2000 μm, bevorzugt 1100 μm, und zwischen Pumpkammer 9 und Abflusskammer 10 50 bis 1500 μm, bevorzugt 900 μm.
• Das Kreislaufsystem 13 wird an den Einlasskanälen 12 mit wässrigen Flüssigkeit mit einer Leitfähigkeit von 0,01 S/m und einer Permitivität von 80 befüllt. Nach Befüllung werden die Kanäle 12 verschlossen, so dass keine weitere Flüssigkeitsbewegung in diese Richtungen stattfinden kann. Der Pumpkanal 2 weist eine Höhe zwischen 20 bis 100 μm, bevorzugt von 64 μm, auf.
• Das Heizelement 3 ist gemäß 4 als Heizwendel ausgebildet. Durch Anlegen einer Spannung (DC) von 15 V wird die Flüssigkeit bis zu einer Temperatur von über 312 K erwärmt, wodurch ein Temperaturgradient gemäß dem in 5 gezeigten Modell im Pumpkanal 2 ausgebildet wird.
• Die Elektrodenvorrichtung 6 besteht aus zwei flach am Boden verlaufenden Elektroden 4 und 5 mit einer Dicke von 10 bis 1000 nm, bevorzugt von 100 nm, wodurch die Flüssigkeit ohne zusätzlichen Widerstand über die Elektroden strömen kann. Durch Anlegen einer Wechselspannung (AC) von 30 Vrms mit einer Frequenz von 300 kHz entsteht zwischen den Elektroden ein starkes elektrisches Feld. Die Flüssigkeit erfährt in dem elektrischen Feld gemäß dem in 6 gezeigten Modell eine Kraft bis zu 1169 N/m³ in Richtung niedrigerer Leitfähigkeit bzw. niedrigerer Temperaturen und wird somit entlang des Pumpkanals 2 in Fließrichtung 7 bewegt. Es kommt zur Ausbildung einer kreisförmigen Strömung aus dem Pumpkanal 2 durch die Abflusskammer 10 in den Kanal 11 und die Pumpkammer 9. Die Fließgeschwindigkeit zeigt dabei im Pumpkanal 2 und im Kanal 11 gemäß Modell in 7 die höchsten Werte von bis zu 1,646e·10^–4 m/s.
• 8 zeigt Frequenzspektren von Flüssigkeiten mit verschiedenen Leitfähigkeiten bei einer angelegten Elektrodenspannung von 40 V und einer Heizleistung von 0,187 mW. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, ist die Geschwindigkeit über einen weiten Frequenzbereich konstant. Mit ansteigender Frequenz kommt es zu einer Verringerung der Pumpgeschwindigkeit und schließlich bei einem flüssigkeitsspezifischen Wert von 0 μm/s zu einer Umkehr der Pumprichtung.
• In 9 ist die Pumpleistung bzw. Geschwindigkeit von zwei Flüssigkeiten mit verschiedenen Leitfähigkeiten in Abhängigkeit von der angelegten Elektrodenspannung graphisch dargestellt. Die Messungen erfolgen bei einer Heizleistung von 0,187 mW und einer von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit abhängigen Frequenz, wobei für eine erste Flüssigkeit mit einer Leitfähigkeit von 1117 μS/cm eine Frequenz von 1 MHz und für eine zweite Flüssigkeit mit einer Leitfähigkeit von 706 μS/cm eine Frequenz von 3 MHz verwendet werden. Die Geschwindigkeit der zu pumpenden Flüssigkeit steigt dabei proportional zur angelegten Elektrodenspannung.
• 10 zeigt den Einfluss der Heizleistung auf die Geschwindigkeit der zu pumpenden Flüssigkeit, wobei auch hier ein proportionaler Zusammenhang erkennbar ist. Die Geschwindigkeit nimmt mit steigender Heizleistung zu. Die Messungen werden bei einer Elektrodenspannung von 40 V und bei einer von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit abhängigen Frequenz durchgeführt, wobei auch hier für eine erste Flüssigkeit mit einer Leitfähigkeit von 1117 μS/cm eine Frequenz von 1 MHz und für eine zweite Flüssigkeit mit einer Leitfähigkeit von 706 μS/cm eine Frequenz von 3 MHz verwendet werden.

1

elektrohydrodynamische Mikropumpe

2

Pumpkanal

2a

Abflussöffnung

2b

Ausflussöffnung

3

Heizelement

4

erste Elektrode

5

zweite Elektrode

6

Elektrodenvorrichtung

7

Fließrichtung

8

Bauelement aus Kombination von zweiter Elektrode 5 mit Abschnitte des Heizelement 3

9

Pumpkammer

10

Abflusskammer

11

weiterer Kanal

12

Ein- und/oder Auslasskanal

13

Kreislaufsystem

Claims (26)

1. Elektrohydrodynamische Mikropumpe (1) mit mindestens einem Pumpkanal (2) zum Pumpen einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pumpkanal (2) mindestens eine Elektrodenvorrichtung (6) zur Erzeugung eines elektrischen Wechselfeldes und zur Erzeugung eines Temperaturgradienten in der zu pumpenden Flüssigkeit angeordnet ist.
2. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenvorrichtung mindestens eine erste Elektrode (4) und eine zweite Elektrode (5) aufweist, die einander gegenüberliegen.
3. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenvorrichtung (6) mindestens zwei flach an Boden, Decke und/oder Seitenwänden des Pumpkanals (2) verlaufende Elektroden (4, 5) umfasst.
4. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenvorrichtung mindestens zwei metallische Elektroden (4, 5) mit hoher Wärmeleitfähigkeit umfasst.
5. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenvorrichtung mindestens zwei metallische Elektroden (4, 5) mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit umfasst.
6. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (4, 5) von einander verschiedene Abmaße aufweisen.
7. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (4) eine größere Fläche, Dicke und/oder Volumen als die zweite Elektrode (5) aufweist.
8. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Heizelement (3) zur Erzeugung eines zusätzlichen Temperaturgradienten in der Flüssigkeit im Pumpkanal (2) angeordnet ist.
9. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Heizelement (3) zur Erzeugung eines zusätzlichen Temperaturgradienten in der Flüssigkeit im Pumpkanal (2) in Flussrichtung vor oder hinter der Elektrodenvorrichtung (6) angeordnet ist.
10. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) und die zweite Elektrode (5) zu einem Bauelement teilweise kombiniert sind.
11. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Wechselfeld einen sinus- oder rechteckförmigen Zeitverlauf aufweist und/oder kontinuierlich oder gepulst generiert ist.
12. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des elektrischen Wechselfeldes eine elektrische Resonanzfrequenz der Pumpe ist.
13. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) als leitende Mikrostrukturen mit elektrisch isolierter Oberfläche in Form von Heizdrähten und/oder Wärmestrahlern ausgebildet ist.
14. Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkanal (2) auf einem Mikrosystem, insbesondere einem Chip, angeordnet ist.
15. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkanal (2) in einer als Mikroreaktor ausgebildeten Kammer angeordnet ist.
16. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die als Mikroreaktor ausgebildete Kammer ein chemisches und/oder biologisches Reaktionssystem aufweist.
17. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkanal (2) an ein Pumpsystem bestehend aus mindestens einer Pumpkammer (9) und mindestens einer Abflusskammer (10) gekoppelt ist.
18. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkammer (9) an mindestens einer Abflussöffnung (2a) in den Pumpkanal (2) mündet.
19. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpkanal (2) an mindestens einer Ausflussöffnung (2b) in die Abflusskammer (10) mündet.
20. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflusskammer (10) mit mindestens einem weiteren Kanal (11) direkt oder indirekt verbunden ist.
21. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkammer (9) und Abflusskammer (10) über den Kanal (11) verbunden sind.
22. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Pumpkammer (9), Pumpkanal (2), Abflusskammer (10) und Kanal (11) ein zumindest zeitweise geschlossenes Pumpsystem (13) bilden.
23. Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpsystem (13) und/oder die als Mikroreaktor ausgebildete Kammer mittels Mikrodosiersystemen befüllt oder entleert werden.
24. Verwendung einer elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche zum Pumpen von Flüssigkeiten.
25. Verfahren zum Pumpen einer Flüssigkeit in einer Elektrohydrodynamische Mikropumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch die Bildung eines elektrischen Wechselfeldes und eines Temperaturgradienten in der zu pumpenden Flüssigkeit zwischen den Elektroden (4, 5) im Pumpkanal (2), wobei die Pumprichtung vom angelegten elektrischen Wechselfeld im Pumpkanal (2) gesteuert wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch die Bildung eines zusätzlichen Temperaturgradienten durch das Heizelement (3), wobei der zusätzliche Temperaturgradient bis in den Bereich des elektrischen Wechselfeldes zwischen den Elektroden (4, 5) hineinreicht oder ganz oder teilweise überlappt.