माइक्रोपम्प: Difference between revisions

[[File:Blood micropump.webm|thumb|इलेक्ट्रोकेमिकल माइक्रोपम्प 50×100 माइक्रोन पाइप के माध्यम से मानव रक्त के प्रवाह को सक्रिय करता है।<ref>{{cite journal|pmid=19458858|doi= 10.1039/B900139E |year= 2009 |last1= Chiu |first1= S. H. |title= ऑन-चिप रक्त परिवहन के लिए एक एयर-बबल-एक्ट्यूएटेड माइक्रोपम्प|journal= Lab on a Chip |volume= 9 |issue= 11 |pages= 1524–33 |last2= Liu |first2= C. H. |s2cid= 38015356 }}</ref>]]माइक्रोपंप ऐसे उपकरण हैं जो तरल पदार्थ की छोटी मात्रा को नियंत्रित और हेरफेर कर सकते हैं।<ref name=":6">{{Cite journal|date=2021-10-15|title=दवा वितरण आवेदन के लिए सूक्ष्म खुराक - एक समीक्षा|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424721002831|journal=Sensors and Actuators A: Physical|language=en|volume=330|pages=112820|doi=10.1016/j.sna.2021.112820|issn=0924-4247|doi-access=free}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Laser|first1=D. J.|last2=Santiago|first2=J. G.|s2cid=35703576|date=2004|title=माइक्रोपंप की समीक्षा|journal=Journal of Micromechanics and Microengineering|language=en|volume=14|issue=6|pages=R35|doi=10.1088/0960-1317/14/6/R01|issn=0960-1317|bibcode=2004JMiMi..14R..35L}}</ref> हालांकि किसी भी छोटे [[ पंप |पंप]] को अक्सर एक माइक्रोपम्प के रूप में संदर्भित किया जाता है, एक अधिक सटीक परिभाषा इस शब्द को माइक्रोमीटर रेंज में कार्यात्मक आयामों वाले पंपों तक सीमित करती है। ऐसे पंप माइक्रोफ्लुइडिक अनुसंधान में विशेष महत्व रखते हैं और हाल के वर्षों में औद्योगिक उत्पाद एकीकरण के लिए उपलब्ध हो गए हैं। मौजूदा लघु पंपों की तुलना में उनका छोटा समग्र आकार, संभावित लागत और बेहतर खुराक सटीकता इस अभिनव पंप में बढ़ती रुचि को बढ़ावा देती है।<ref name=":6" /><ref>{{cite journal|author= Nguyen|display-authors=etal|title= एमईएमएस-माइक्रोपंप: एक समीक्षा|journal= Journal of Fluids Engineering |volume= 124|issue= 2|pages= 384–392|year= 2002|doi= 10.1115/1.1459075}}</ref><ref name=":1">{{cite journal|author= Iverson|display-authors=etal|title= सूक्ष्म पम्पिंग प्रौद्योगिकियों में हालिया प्रगति: एक समीक्षा और मूल्यांकन|journal= Microfluid Nanofluid |volume= 5|issue= 2|pages= 145–174|year= 2008|doi= 10.1007/s10404-008-0266-8|s2cid=44242994|url=http://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1080&context=nanopub}}</ref><ref>{{cite journal|author=Amirouche|display-authors=etal|title= वर्तमान माइक्रोपंप प्रौद्योगिकियां और उनके जैव चिकित्सा अनुप्रयोग|journal= Microsystem Technologies |volume= 15|issue= 5|pages= 647–666|year= 2009|doi= 10.1007/s00542-009-0804-7|s2cid=108575489}}</ref>

एक डायाफ्राम माइक्रोपम्प एक तरल पदार्थ को चलाने के लिए एक डायाफ्राम के बार-बार क्रियान्वित करने का उपयोग करता है। झिल्ली एक मुख्य पंप वाल्व के ऊपर स्थित होती है, जो इनलेट और आउटलेट माइक्रोवॉल्व के बीच केंद्रित होती है। जब झिल्ली को कुछ प्रेरक बल के माध्यम से ऊपर की ओर विक्षेपित किया जाता है, तो तरल पदार्थ को इनलेट वाल्व में मुख्य पंप वाल्व में खींचा जाता है। फिर झिल्ली को नीचे उतारा जाता है, आउटलेट वाल्व के माध्यम से तरल पदार्थ को बाहर निकाला जाता है। तरल पदार्थ को लगातार पंप करने के लिए यह प्रक्रिया दोहराई जाती है।<ref name=":1" />

===== दाब वैद्युत् माइक्रोपंप =====

दाब वैद्युत् माइक्रोपम्प सबसे साधारण  प्रकार के विस्थापन पारस्परिक झिल्ली पंपों में से एक है। दाब वैद्युत् चालित माइक्रोपंप लागू वोल्टेज के जवाब में विकृत करने के लिए दाब मृत्तिका कृति की विद्युत् यांत्रिक आलेखित्र पर भरोसा करते हैं। झिल्ली से जुड़ी दाब वैद्युत् चक्र बाहरी अक्षीय विद्युत क्षेत्र द्वारा संचालित झिल्ली विक्षेपण का कारण बनती है और इस प्रकार माइक्रोपम्प के कक्ष का विस्तार और संकुचन करती है।<ref name=":2">{{cite journal|author=Laser and Santiago|s2cid=35703576|year=2004|title=माइक्रोपंप की समीक्षा|journal=J. Micromech. Microeng.|volume=14|issue=6|pages=R35–R64|bibcode=2004JMiMi..14R..35L|doi=10.1088/0960-1317/14/6/R01}}</ref> इस यांत्रिक तनाव के परिणामस्वरूप कक्ष में दबाव में भिन्नता होती है, जिससे द्रव का प्रवाह और बहिर्वाह होता है। प्रवाह दर को सामग्री की ध्रुवीकरण सीमा और दाब पर लागू वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है।<ref name=":5">{{Cite journal|last1=Mohith|first1=S.|last2=Karanth|first2=P. Navin|last3=Kulkarni|first3=S. M.|date=2019-06-01|title=मैकेनिकल माइक्रोपंप और उनके अनुप्रयोगों में हाल के रुझान: एक समीक्षा|journal=Mechatronics|volume=60|pages=34–55|doi=10.1016/j.mechatronics.2019.04.009|issn=0957-4158}}</ref> अन्य प्रवर्तक सिद्धांतों की तुलना में दाब वैद्युत् प्रवर्तक उच्च आघात ध्वनि, उच्च प्रवर्तक बल और तेज यांत्रिक प्रतिक्रिया को सक्षम बनाता है, चूकी तुलनात्मक रूप से उच्च प्रवर्तक वोल्टेज और दाब मृत्तिका कृति  की जटिल आलंबन प्रक्रिया की आवश्यकता होती है।<ref name=":3" />

 

 

[[File:Fraunhofer EMFT silicon piezoelectric micropump. Pumping principle.gif|thumb|right|प्रवेश और निर्गम पर निष्क्रिय लोलक वाल्व के उद्घाटन प्रवाह की दिशा के अनुसार उन्मुख होते हैं। पंप झिल्ली दाब में एक नकारात्मक वोल्टेज के आवेदन के साथ फैलता है जिससे आपूर्ति मोड में पंप कक्ष में द्रव पदार्थ को चूसने के लिए नकारात्मक दबाव पैदा होता है। जबकि सकारात्मक वोल्टेज डायफ्राम को नीचे की ओर ले जाता है, जिसके परिणामस्वरूप पंप मोड में अधिक दबाव के कारण निर्गम वाल्व खुल जाता है।]]

वर्तमान में यांत्रिक माइक्रोपम्प तकनीक की रचना के लिए सिलिकॉन और काँच आधारित [[ माइक्रोमशीनरी ]] प्रक्रियाओं का व्यापक रूप से उपयोग करती है। सामान्य सूक्ष्मरचना प्रक्रियाओं में, निम्नलिखित तकनीकों का नाम दिया जा सकता है: प्रकाशअश्मलेखन, विषमदैशिक नक़्क़ाशी (माइक्रोफैब्रिकेशन), सतह सूक्ष्म मशीन और सिलिकॉन की थोक सूक्ष्म मशीन।<ref name=":5" />सिलिकॉन सूक्ष्म मशीन के कई फायदे हैं जो उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से प्रौद्योगिकी की सुविधा प्रदान करते हैं, उदाहरण के लिए, दवा वितरण में।<ref name=":3" /> इस प्रकार, सिलिकॉन सूक्ष्म मशीन उच्च ज्यामितीय परिशुद्धता और दीर्घकालिक स्थिरता की अनुमति देता है, क्योंकि यांत्रिक रूप से चलने वाले हिस्से, उदा। वाल्व लोलक, पहनने और थकान का प्रदर्शन न करें। सिलिकॉन [[ पॉलीमर ]]-आधारित सामग्री जैसे [[ पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन ]], PMMA, PLLA, आदि के विकल्प के रूप में बेहतर शक्ति , उन्नत संरचनात्मक गुणों, स्थिरता और सस्ता होने  के कारण उपयोग किया जा सकता है। फ्रौनहोफर EMFT में सिलिकॉन माइक्रोपंप सिलिकॉन सूक्ष्म मशीन तकनीक द्वारा निर्मित होते हैं।<ref name=":4">{{Cite book|title=गंध की पुस्तिका|last=Richter|first=Martin|publisher=Springer International Publishing|year=2017|isbn=978-3-319-26930-6|editor-last=Buettner|editor-first=Andrea|pages=1081–1097|chapter=Microdosing of Scent}}</ref> तीन [[ मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन ]]टुकड़ा (100 उन्मुख) दोनों ओर शिला लिपि द्वारा संरचित और सिलिकॉन आर्द्र नक़्क़ाशी (पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड सॉल्यूशन KOH का उपयोग करके) द्वारा बनाए गए हैं। संरचित टुकड़ा परतों के बीच संबंध सिलिकॉन संयोजन बन्ध द्वारा महसूस किया जाता है। टुकड़ा परतों के बीच एक सीधा सिलिकॉन-सिलिकॉन बंधन करने के लिए इस बंधन तकनीक को बहुत चिकनी सतहों (0.3 एनएम से कम खुरदरापन) और बहुत उच्च तापमान (1100 डिग्री सेल्सियस तक) की आवश्यकता होती है। संबंध परत की अनुपस्थिति ऊर्ध्वाधर पंप डिजाइन मापदंडों की परिभाषा की अनुमति देती है। इसके अतिरिक्त, पंप किए गए माध्यम से संबंधित परत प्रभावित हो सकती है।

महत्वपूर्ण प्रदर्शन संकेतक में से एक के रूप में माइक्रोपंप का संपीड़न अनुपात स्ट्रोक आयतन के बीच के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, अर्थात् पंप चक्र के दौरान पंप झिल्ली द्वारा विस्थापित द्रव की मात्रा, और मृत मात्रा, अर्थात् पंप कक्ष में पम्पिंग मोड में शेष द्रव पदार्थ न्यूनतम मात्रा ।<ref name=":2" />

संपीड़न अनुपात बुलबुला सहिष्णुता और माइक्रोपंप की पटल दबाव क्षमता को परिभाषित करता है। चैम्बर के भीतर गैस के बुलबुले माइक्रोपंप के संचालन में बाधा डालते हैं क्योंकि गैस के बुलबुले के भिगोने के गुणों के कारण पंप कक्ष में दबाव शिखर (∆P) कम हो जाता है, जबकि सतह के गुणों के कारण महत्वपूर्ण दबाव (∆P)_crit) जो निष्क्रिय वाल्व खोलता है वह बढ़ता है।<ref>{{Cite journal|last1=Richter|first1=M.|last2=Linnemann|first2=R.|last3=Woias|first3=P.|date=1998-06-15|title=गैस और तरल माइक्रोपंप का मजबूत डिजाइन|journal=Sensors and Actuators A: Physical|series=Eurosensors XI|volume=68|issue=1|pages=480–486|doi=10.1016/S0924-4247(98)00053-3|issn=0924-4247}}</ref> फ्रौनहोफर EMFT माइक्रोपंप का संपीड़न अनुपात 1 के मान तक पहुंच जाता है, जिसका अर्थ है कि निर्गम दबाव की चुनौतीपूर्ण स्थितियों में भी आत्म-उपक्रामण क्षमता और बुलबुला सहिष्णुता। दाब आलंबन की विशेष पेटेंट तकनीक के परिणाम से  बड़ा संपीड़न अनुपात हासिल किया जाता है, जब दाब आलंबन के लिए उपयोग किए जाने वाले चिपकने की इलाज प्रक्रिया के दौरान दाब वैद्युत् मिट्टी का के ऊपर और नीचे इलेक्ट्रोड पर विद्युत वोल्टेज लगाया जाता है। पूर्व-विक्षेपित प्रवर्तक के साथ-साथ हल्की गढ़े हुए पंप चैंबर की ऊंचाई के परिणामस्वरूप मृत मात्रा में उल्लेखनीय कमी संपीड़न अनुपात को बढ़ाती है।