माइक्रोपम्प: Difference between revisions

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1970 के दशक के मध्य में पहले वास्तविक माइक्रोपम्प्स की सूचना मिली थी,<ref>Thomas, L. J. and Bessman, S. P. (1975) "Micropump powered by piezoelectric disk benders", {{US Patent|3963380}}</ref> लेकिन 1980 के दशक में इसके प्रभाव ने आकर्षित किया, जब जेन स्मट्स और हेराल्ड वैन लिंटेल ने [[ माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम |माइक्रोइलेक्ट्रोयांत्रिक प्रणाली (एमईएमएस)]] माइक्रोपंप विकसित किए।<ref name=":3">{{cite journal|author=Woias, P|doi=10.1016/j.snb.2004.02.033|title= माइक्रोपंप - पिछली प्रगति और भविष्य की संभावनाएं|journal= Sensors and Actuators B. |volume=105|issue= 1|pages=28–38|year=2005}}</ref> 1990 के दशक में अधिकांश मौलिक एमईएमएस माइक्रोपंप का काम किया गया था। हाल ही में, गैर-यांत्रिक माइक्रोपंप डिजाइन करने के प्रयास किए गए हैं जो बाहरी शक्ति पर भरोसा किए बिना दूरस्थ स्थानों में संचालित होते हैं।
1970 के दशक के मध्य में पहले वास्तविक माइक्रोपम्प्स की सूचना मिली थी,<ref>Thomas, L. J. and Bessman, S. P. (1975) "Micropump powered by piezoelectric disk benders", {{US Patent|3963380}}</ref> लेकिन 1980 के दशक में इसके प्रभाव ने आकर्षित किया, जब जेन स्मट्स और हेराल्ड वैन लिंटेल ने [[ माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम |माइक्रोइलेक्ट्रोयांत्रिक प्रणाली (एमईएमएस)]] माइक्रोपंप विकसित किए।<ref name=":3">{{cite journal|author=Woias, P|doi=10.1016/j.snb.2004.02.033|title= माइक्रोपंप - पिछली प्रगति और भविष्य की संभावनाएं|journal= Sensors and Actuators B. |volume=105|issue= 1|pages=28–38|year=2005}}</ref> 1990 के दशक में अधिकांश मौलिक एमईएमएस माइक्रोपंप का काम किया गया था। हाल ही में, गैर-यांत्रिक माइक्रोपंप डिजाइन करने के प्रयास किए गए हैं जो बाहरी शक्ति पर भरोसा किए बिना दूरस्थ स्थानों में संचालित होते हैं।
== प्रकार और तकनीक ==
== प्रकार और तकनीक ==
माइक्रोफ्लुइडिक दुनिया के भीतर, भौतिक नियम अपना रूप बदलते हैं।<ref>[http://www.cafefoundation.org/v2/pav_orderfromchaos.php Order from Chaos] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080723165004/http://www.cafefoundation.org/v2/pav_orderfromchaos.php |date=2008-07-23 }}, The CAFE Foundation</ref> उदाहरण के लिए, वजन या जड़ता जैसे वॉल्यूमेट्रिक बल अक्सर नगण्य हो जाते हैं, जबकि सतही बल तरल व्यवहार पर हावी हो सकते हैं,<ref>{{Cite journal|last1=Thomas|first1=D. J.|last2=Tehrani|first2=Z.|last3=Redfearn|first3=B.|date=2016-01-01|title=पहनने योग्य बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए 3-डी मुद्रित समग्र माइक्रोफ्लुइडिक पंप|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221486041530004X|journal=Additive Manufacturing|language=en|volume=9|pages=30–38|doi=10.1016/j.addma.2015.12.004|issn=2214-8604}}</ref> खासकर जब तरल पदार्थ में गैस सम्मिलित हो। केवल कुछ अपवादों के साथ, माइक्रोपंप माइक्रो-एक्ट्यूएशन सिद्धांतों पर भरोसा करते हैं, जो यथोचित रूप से केवल एक निश्चित आकार तक ही बढ़ाए जा सकते हैं।
माइक्रोफ्लुइडिक दुनिया के भीतर, भौतिक नियम अपना रूप बदलते हैं।<ref>[http://www.cafefoundation.org/v2/pav_orderfromchaos.php Order from Chaos] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080723165004/http://www.cafefoundation.org/v2/pav_orderfromchaos.php |date=2008-07-23 }}, The CAFE Foundation</ref> उदाहरण के लिए, वजन या जड़ता जैसे वॉल्यूमेट्रिक बल अक्सर नगण्य हो जाते हैं, जबकि सतही बल तरल व्यवहार पर हावी हो सकते हैं,<ref>{{Cite journal|last1=Thomas|first1=D. J.|last2=Tehrani|first2=Z.|last3=Redfearn|first3=B.|date=2016-01-01|title=पहनने योग्य बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए 3-डी मुद्रित समग्र माइक्रोफ्लुइडिक पंप|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221486041530004X|journal=Additive Manufacturing|language=en|volume=9|pages=30–38|doi=10.1016/j.addma.2015.12.004|issn=2214-8604}}</ref> खासकर जब तरल पदार्थ में गैस सम्मिलित हो। केवल कुछ अपवादों के साथ, माइक्रोपंप माइक्रो-एक्ट्यूएशन सिद्धांतों पर भरोसा करते हैं, जो यथोचित रूप से केवल एक निश्चित आकार तक ही बढ़ाए जा सकते हैं।
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3.5x3.5x0.6 मिमी<sup>3</sup> के आयामों के साथ सबसे छोटा पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोपंप फ्राउनहोफर ईएमएफटी<ref>{{Cite web|url=https://www.emft.fraunhofer.de/en/mediacenter/press-briefings/micropatchpump_PI.html|title=लघुकृत सूक्ष्म पैच पंप - फ्रौनहोफर ईएमएफटी|website=Fraunhofer Research Institution for Microsystems and Solid State Technologies EMFT|language=en|access-date=2019-12-03}}</ref> द्वारा विकसित किया गया था, जो एमईएमएस और माइक्रोसिस्टम प्रौद्योगिकियों पर ध्यान केंद्रित करने वाला विश्व प्रसिद्ध अनुसंधान संगठन है। माइक्रोपंप में तीन सिलिकॉन परतें होती हैं, जिनमें से एक पंप डायाफ्राम ऊपर से पंप कक्ष को सीमित करता है, जबकि दो अन्य मध्य वाल्व चिप और नीचे वाल्व चिप का प्रतिनिधित्व करते हैं। इनलेट और आउटलेट पर निष्क्रिय फ्लैप वाल्व के उद्घाटन प्रवाह की दिशा के अनुसार उन्मुख होते हैं। पंप डायाफ्राम पीजो को एक नकारात्मक वोल्टेज के आवेदन के साथ फैलता है जिससे पंप कक्ष में तरल पदार्थ को चूसने के लिए नकारात्मक दबाव पैदा होता है। जबकि सकारात्मक वोल्टेज इसके विपरीत डायाफ्राम को नीचे चला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आउटलेट वाल्व खोलने और तरल पदार्थ को कक्ष से बाहर करने के लिए मजबूर किया जाता है।
3.5x3.5x0.6 मिमी<sup>3</sup> के आयामों के साथ सबसे छोटा पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोपंप फ्राउनहोफर ईएमएफटी<ref>{{Cite web|url=https://www.emft.fraunhofer.de/en/mediacenter/press-briefings/micropatchpump_PI.html|title=लघुकृत सूक्ष्म पैच पंप - फ्रौनहोफर ईएमएफटी|website=Fraunhofer Research Institution for Microsystems and Solid State Technologies EMFT|language=en|access-date=2019-12-03}}</ref> द्वारा विकसित किया गया था, जो एमईएमएस और माइक्रोसिस्टम प्रौद्योगिकियों पर ध्यान केंद्रित करने वाला विश्व प्रसिद्ध अनुसंधान संगठन है। माइक्रोपंप में तीन सिलिकॉन परतें होती हैं, जिनमें से एक पंप डायाफ्राम ऊपर से पंप कक्ष को सीमित करता है, जबकि दो अन्य मध्य वाल्व चिप और नीचे वाल्व चिप का प्रतिनिधित्व करते हैं। इनलेट और आउटलेट पर निष्क्रिय फ्लैप वाल्व के उद्घाटन प्रवाह की दिशा के अनुसार उन्मुख होते हैं। पंप डायाफ्राम पीजो को एक नकारात्मक वोल्टेज के आवेदन के साथ फैलता है जिससे पंप कक्ष में तरल पदार्थ को चूसने के लिए नकारात्मक दबाव पैदा होता है। जबकि सकारात्मक वोल्टेज इसके विपरीत डायाफ्राम को नीचे चला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आउटलेट वाल्व खोलने और तरल पदार्थ को कक्ष से बाहर करने के लिए मजबूर किया जाता है।


<!-- Deleted image removed: [[File:Fraunhofer EMFT piezoelectric micropump. Pumping principle.gif|thumb|right|Openings of the passive flap valves at the inlet and outlet are oriented according to the flow direction. The pump diaphragm expands with application of a negative voltage to the piezo thus creating negative pressure to suck the fluid into the pump chamber in supply mode. While positive voltage drives the diaphragm down, which results in opening outlet valve due to overpressure in pump mode]] -->
<!-- Deleted image removed: [[File:Fraunhofer EMFT piezoelectric micropump. Pumping principle.gif|thumb|right|Openings of the passive flap valves at the inlet and outlet are oriented according to the flow direction. The pump diaphragm expands with application of a negative voltage to the piezo thus creating negative pressure to suck the fluid into the pump chamber in supply mode. While positive voltage drives the diaphragm down, which results in opening outlet valve due to overpressure in pump mode]] -->
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== अनुप्रयोग ==
== अनुप्रयोग ==
माइक्रोपंप में संभावित औद्योगिक अनुप्रयोग होते हैं, जैसे विनिर्माण प्रक्रियाओं के दौरान गोंद की थोड़ी मात्रा का वितरण, और जैव चिकित्सा अनुप्रयोग, जिसमें वहनीय या प्रत्यारोपित दवा वितरण उपकरण सम्मालितहैं। जैव-प्रेरित अनुप्रयोगों में [[ लसीका वाहिकाओं ]] को बदलने के लिए [[ मैग्नेटोरियोलॉजिकल इलास्टोमेर | मैग्नेटोरियोलॉजिकल प्रत्यास्थलक]] का उपयोग करके एक लचीला विद्युत चुम्बकीय माइक्रोपम्प सम्मालित है।<ref>{{cite book|title=सक्रिय और निष्क्रिय स्मार्ट संरचनाएं और एकीकृत प्रणाली 2014|author1=Behrooz, M.|author2=Gordaninejad, F.|year=2014|series=सक्रिय और निष्क्रिय स्मार्ट संरचनाएं और एकीकृत प्रणाली 2014|volume=9057|pages=90572Q|chapter=A flexible magnetically-controllable fluid transport system|doi=10.1117/12.2046359|s2cid=17879262|name-list-style=amp|editor1-last=Liao|editor1-first=Wei-Hsin}}</ref> रासायनिक रूप से संचालित माइक्रोपम्प रासायनिक संघर्ष वाहक और पारा और साइनाइड जैसे पर्यावरणीय खतरों का पता लगाने के मामले में रासायनिक संवेदन में अनुप्रयोगों के लिए क्षमता प्रदर्शित करते हैं।<ref name="pizza3" />
माइक्रोपंप में संभावित औद्योगिक अनुप्रयोग होते हैं, जैसे निर्माण प्रक्रियाओं के दौरान थोड़ी मात्रा में गोंद का वितरण, और पोर्टेबल या प्रत्यारोपित दवा वितरण उपकरणों सहित जैव चिकित्सा अनुप्रयोग। जैव-प्रेरित अनुप्रयोगों में [[ लसीका वाहिकाओं |लसीका वाहिकाओं]] को बदलने के लिए [[ मैग्नेटोरियोलॉजिकल इलास्टोमेर |मैग्नेटोरियोलॉजिकल]] इलास्टोमर का उपयोग करते हुए एक लचीला विद्युत चुम्बकीय माइक्रोपंप शामिल है।<ref>{{cite book|title=सक्रिय और निष्क्रिय स्मार्ट संरचनाएं और एकीकृत प्रणाली 2014|author1=Behrooz, M.|author2=Gordaninejad, F.|year=2014|series=सक्रिय और निष्क्रिय स्मार्ट संरचनाएं और एकीकृत प्रणाली 2014|volume=9057|pages=90572Q|chapter=A flexible magnetically-controllable fluid transport system|doi=10.1117/12.2046359|s2cid=17879262|name-list-style=amp|editor1-last=Liao|editor1-first=Wei-Hsin}}</ref> रासायनिक रूप से संचालित माइक्रोपंप भी रासायनिक युद्ध एजेंटों और पारा और साइनाइड जैसे पर्यावरणीय खतरों का पता लगाने के मामले में रासायनिक संवेदन में अनुप्रयोगों की क्षमता प्रदर्शित करते हैं।<ref name="pizza3" />


वायु प्रदूषण की समकालीन स्थिति को ध्यान में रखते हुए, माइक्रोपम्प के लिए सबसे आशाजनक अनुप्रयोगों में से एक व्यक्तिगत वायु गुणवत्ता की निगरानी के लिए गैस और कणिका द्रव्य संवेदक को बढ़ाना है। MEMS रचना तकनीक के लिए धन्यवाद, MOSFET पर आधारित गैस संवेदक, [[ नॉनडिस्पर्सिव इन्फ्रारेड सेंसर | नॉनडिस्पर्सिव इन्फ्रारेड संवेदक]] , [[ विद्युत रासायनिक गैस सेंसर | विद्युत रासायनिक गैस संवेदक]] सिद्धांतों को पोर्टेबल उपकरणों के साथ-साथ स्मार्टफोन और पहनने योग्य बनाने में फिट करने के लिए छोटा किया जा सकता है। फ्रौनहोफर EMFT दाब वैद्युत् माइक्रोपम्प का अनुप्रयोग परिवेशी वायु के तेजी से अकृति के माध्यम से संवेदक के प्रतिक्रिया समय को 2 सेकंड तक कम कर देता है।<ref>{{Cite web|url=https://www.aerztezeitung.de/Medizin/Warnung-vor-zu-viel-Feinstaub-per-Handy-297699.html|title=सेल फोन के माध्यम से बहुत अधिक पार्टिकुलेट मैटर की चेतावनी|website=AZ-Online|language=de|access-date=2019-12-04}}</ref> यह तेजी से संवहन द्वारा समझाया गया है जो तब होता है जब माइक्रोपंप हवा को संवेदक की ओर ले जाता है, जबकि माइक्रोपंप की अनुपस्थिति में धीमी प्रसार संवेदक प्रतिक्रिया के कारण कई मिनट तक की देरी होती है। माइक्रोपंप के वर्तमान विकल्प - पंखे - में कई कमियां हैं। पर्याप्त नकारात्मक दबाव प्राप्त करने में असमर्थ पंखा फिल्टर झिल्ली पर दबाव पात को दूर नहीं कर सकता है। इसके अतिरिक्त, गैस के अणु और कण आसानी से संवेदक की सतह और उसके आवास का फिर से पालन कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप समय में संवेदक का बहाव होता है।
वायु प्रदूषण की समकालीन स्थिति को ध्यान में रखते हुए, माइक्रोपंप के लिए सबसे आशाजनक अनुप्रयोगों में से एक व्यक्तिगत वायु गुणवत्ता की निगरानी के लिए गैस और पार्टिकुलेट मैटर सेंसर की वृद्धि में निहित है। एमईएमएस निर्माण प्रौद्योगिकी के लिए धन्यवाद, एमओएस, [[ नॉनडिस्पर्सिव इन्फ्रारेड सेंसर |एनडीआईआर]] और [[ विद्युत रासायनिक गैस सेंसर | विद्युत रासायनिक गैस]]सिद्धांतों पर आधारित गैस सेंसर को पोर्टेबल उपकरणों के साथ-साथ स्मार्टफोन और पहनने योग्य उपकरणों में फिट करने के लिए छोटा किया जा सकता है। फ्राउनहोफर ईएमएफटी पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोपंप का अनुप्रयोग परिवेशी वायु के तेजी से नमूने के माध्यम से सेंसर के प्रतिक्रिया समय को 2 सेकंड तक कम कर देता है।<ref>{{Cite web|url=https://www.aerztezeitung.de/Medizin/Warnung-vor-zu-viel-Feinstaub-per-Handy-297699.html|title=सेल फोन के माध्यम से बहुत अधिक पार्टिकुलेट मैटर की चेतावनी|website=AZ-Online|language=de|access-date=2019-12-04}}</ref> यह तेज संवहन द्वारा समझाया गया है जो तब होता है जब माइक्रोपंप हवा को सेंसर की ओर ले जाता है, जबकि धीमी प्रसार सेंसर प्रतिक्रिया के कारण माइक्रोपंप की अनुपस्थिति में कई मिनट तक देरी हो जाती है। माइक्रोपंप के मौजूदा विकल्प - पंखे - में कई कमियां हैं। पर्याप्त नकारात्मक दबाव प्राप्त करने में असमर्थ पंखा फिल्टर डायाफ्राम पर दबाव की गिरावट को दूर नहीं कर सकता है। इसके अलावा, गैस के अणु और कण आसानी से सेंसर की सतह और उसके आवास का फिर से पालन कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप समय के साथ सेंसर बहाव होता है।


इसके अतिरिक्त अन्तर्निहित माइक्रोपम्प संवेदक के पुनर्जनन की सुविधा प्रदान करता है और इस प्रकार संवेदक सतह से गैस अणुओं को बाहर निकालकर संतृप्ति के मुद्दों को हल करता है। श्वास विश्लेषण गैस संवेदक के लिए उपयोग का संबंधित क्षेत्र है जो माइक्रोपम्प द्वारा सशक्त है। माइक्रोपम्प [[ टेलीहेल्थ |सुदूर]] कार्यक्रमों के भीतर वहनीय उपकरणों के माध्यम से जठरांत्र संबंधी मार्ग और फुफ्फुसीय रोगों, मधुमेह, कैंसर आदि के दूरस्थ निदान और निगरानी को आगे बढ़ा सकता है।
इसके अतिरिक्त, एक इनबिल्ट माइक्रोपंप सेंसर उत्थान की सुविधा देता है और इस प्रकार सेंसर सतह से गैस अणुओं को बाहर निकालकर संतृप्ति के मुद्दों को हल करता है। श्वास विश्लेषण गैस संवेदक के लिए उपयोग का एक संबंधित क्षेत्र है जो माइक्रोपम्प द्वारा सशक्त है। माइक्रोपम्प टेलीमेडिसिन कार्यक्रमों के भीतर पोर्टेबल उपकरणों के माध्यम से गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट और फुफ्फुसीय रोगों, मधुमेह, कैंसर आदि के दूरस्थ निदान और निगरानी को आगे बढ़ा सकता है।


MEMS माइक्रोपंप के लिए आशाजनक अनुप्रयोग मधुमेह के लिए दवा वितरण प्रणाली में निहित है- ट्यूमर-, हार्मोन-, अल्ट्रा-थिन पैच के रूप में दर्द और  नेत्र थेरेपी, प्रत्यारोपण प्रणाली या [[ डिजिटल गोली ]] के भीतर लक्षित वितरण। दाब वैद्युत् एमईएमएस माइक्रोपंप [[ अंतःशिरा चिकित्सा ]], [[ अंतस्त्वचा इंजेक्शन ]], धमनी, ओकुलर ड्रग इंजेक्शन के लिए पारंपरिक पेरिस्टाल्टिक या सिरिंज पंपों की जगह ले सकते हैं। दवा वितरण आवेदन के लिए उच्च प्रवाह दर की आवश्यकता नहीं होती है, चूकी, माइक्रोपंप को छोटी खुराक देने में सही माना जाता है और बैक प्रेशर स्वतंत्र प्रवाह प्रदर्शित करता है।<ref name=":5" /> जैव और लघु आकार के कारण, [[ आंख का रोग ]] या [[ फ्थिसिस बुलबि | मोतियाबिंद तपेदिक]] के इलाज के लिए सिलिकॉन दाब वैद्युत् माइक्रोपम्प को नेत्रगोलक पर लगाया जा सकता है। चूंकि इन स्थितियों के अनुसारआंख जलीय हास्य के बहिर्वाह या उत्पादन को सुनिश्चित करने की अपनी क्षमता खो देती है, फ्रौन्होफर ईएमएफटी द्वारा 30 μl / s की प्रवाह दर के साथ विकसित प्रत्यारोपित माइक्रोपम्प रोगी को बिना किसी प्रतिबंध या असुविधा के द्रव पदार्थ के उचित प्रवाह की सुविधा प्रदान करता है।<ref>{{Cite web|url=https://www.labo.de/dosier-und-vakuumtechnik/implantierbare-miniaturpumpe-regelt-augeninnendruck.htm|title=लघु पंप अंतःस्रावी दबाव को नियंत्रित करता है|website=www.labo.de|language=de|access-date=2020-01-13}}</ref> माइक्रोपम्प द्वारा हल की जाने वाली एक अन्य स्वास्थ्य समस्या [[ मूत्र असंयम ]] है। टाइटेनियम माइक्रोपंप पर आधारित कृत्रिम अवरोधिनी तकनीक हंसी या खांसने के दौरान दबाव को स्वचालित रूप से समायोजित करके निरंतरता सुनिश्चित करती है। यूरेथ्रा एक द्रव पदार्थ से भरी आस्तीन के माध्यम से खोला और बंद किया जाता है जिसे माइक्रोपम्प द्वारा नियंत्रित किया जाता है।<ref>{{Cite web|url=https://www.emft.fraunhofer.de/en/applications/artificial-sphincter-system-microfluid-actuators.html|title=माइक्रोफ्लुइड एक्ट्यूएटर्स के साथ कृत्रिम स्फिंक्टर सिस्टम - फ्रौनहोफर ईएमएफटी|website=Fraunhofer Research Institution for Microsystems and Solid State Technologies EMFT|language=en|access-date=2020-01-13}}</ref>
एमईएमएस माइक्रोपंप के लिए आशाजनक अनुप्रयोग मधुमेह-, ट्यूमर-, हार्मोन-, दर्द और ओकुलर थेरेपी के लिए अल्ट्रा-थिन पैच, इम्प्लांटेबल सिस्टम या इंटेलिजेंट पिल्स के भीतर लक्षित डिलीवरी के लिए ड्रग डिलीवरी सिस्टम में निहित है। पीजोइलेक्ट्रिक एमईएमएस माइक्रोपंप [[ अंतःशिरा चिकित्सा |अंतःशिरा]], चमड़े के नीचे, धमनी और ओकुलर ड्रग इंजेक्शन के लिए पारंपरिक पेरिस्टाल्टिक या सिरिंज पंपों की जगह ले सकते हैं। दवा वितरण आवेदन के लिए उच्च प्रवाह दर की आवश्यकता नहीं होती है, हालांकि, माइक्रोपंप को छोटी खुराक देने में सटीक माना जाता है और बैक प्रेशर स्वतंत्र प्रवाह प्रदर्शित करता है। <ref name=":5" /> योकम्पैटिबिलिटी और लघु आकार के कारण, ग्लूकोमा या फ़ेथिसिस के इलाज के लिए एक सिलिकॉन पीज़ोइलेक्ट्रिक माइक्रोपम्प को नेत्रगोलक पर प्रत्यारोपित किया जा सकता है। चूंकि इन परिस्थितियों में आंख जलीय हास्य के बहिर्वाह या उत्पादन को सुनिश्चित करने की अपनी क्षमता खो देती है, फ्रौनहोफर ईएमएफटी द्वारा 30 μl/s की प्रवाह दर के साथ विकसित प्रत्यारोपित माइक्रोपंप रोगी को बिना किसी बाधा या असुविधा के तरल पदार्थ के उचित प्रवाह की सुविधा प्रदान करता है।<ref>{{Cite web|url=https://www.labo.de/dosier-und-vakuumtechnik/implantierbare-miniaturpumpe-regelt-augeninnendruck.htm|title=लघु पंप अंतःस्रावी दबाव को नियंत्रित करता है|website=www.labo.de|language=de|access-date=2020-01-13}}</ref> माइक्रोपम्प द्वारा हल की जाने वाली एक अन्य स्वास्थ्य समस्या [[ मूत्र असंयम |मूत्राशय असंयम]] है। टाइटेनियम माइक्रोपम्प पर आधारित कृत्रिम स्फिंक्टर तकनीक हंसी या खांसने के दौरान दबाव को स्वचालित रूप से समायोजित करके संयम सुनिश्चित करती है। मूत्रमार्ग तरल पदार्थ से भरी आस्तीन के माध्यम से खोला और बंद किया जाता है जिसे माइक्रो पंप द्वारा नियंत्रित किया जाता है।<ref>{{Cite web|url=https://www.emft.fraunhofer.de/en/applications/artificial-sphincter-system-microfluid-actuators.html|title=माइक्रोफ्लुइड एक्ट्यूएटर्स के साथ कृत्रिम स्फिंक्टर सिस्टम - फ्रौनहोफर ईएमएफटी|website=Fraunhofer Research Institution for Microsystems and Solid State Technologies EMFT|language=en|access-date=2020-01-13}}</ref>


माइक्रोपम्प सर्वव्यापी चित्र परिदृश्यों (फिल्मों) और ध्वनि परिदृश्यों (संगीत) के प्रभाव को बढ़ाने के लिए उपभोक्ता, चिकित्सा, रक्षा, प्रथम प्रतिक्रिया अनुप्रयोगों आदि के लिए सुगंध परिदृश्य की सुविधा प्रदान कर सकता है। कई सुगंधित जलाशयों के साथ माइक्रोडोज़िंग उपकरण जो नाक के पास लगे होते हैं, 1 मिनट में 15 अलग-अलग गंध छाप छोड़ सकते हैं।<ref name=":4" />माइक्रोपम्प का लाभ विभिन्न गंधों को मिश्रित किए बिना गंधों के अनुक्रम को सूंघने की संभावना में निहित है। प्रणाली यह सुनिश्चित करता है कि गंध के अणुओं को छोड़ने के बाद ही उपयोगकर्ता द्वारा गंध की उचित खुराक का पता लगाया जाए। सुगंध-खुराक के लिए माइक्रोपंप के साथ कई अनुप्रयोग संभव हैं: वांछित वातावरण में पूर्ण विसर्जन की सुविधा के लिए स्वादक प्रशिक्षण (वाइन, भोजन), सीखने के कार्यक्रम, मनोचिकित्सा, [[ घ्राणशक्ति का नाश | घ्राणशक्ति का नाश]] उपचार, प्रथम प्रतिक्रिया प्रशिक्षण इत्यादि।
सर्वव्यापी चित्र परिदृश्यों (फिल्मों) और ध्वनि परिदृश्यों (संगीत) के प्रभावों को बढ़ाने के लिए माइक्रोपंप उपभोक्ता, चिकित्सा, रक्षा, प्रथम उत्तरदाता अनुप्रयोगों आदि के लिए सुगंधित परिदृश्यों की सुविधा प्रदान कर सकता है। नाक के पास रखे गए कई गंध जलाशयों के साथ माइक्रोडोज़िंग डिवाइस 1 मिनट में 15 अलग-अलग गंध छापों को जारी कर सकते हैं।<ref name=":4" /> माइक्रोपम्प का लाभ अलग-अलग गंधों को मिलाए बिना गंधों के क्रम को सूंघने की संभावना में निहित है। सिस्टम यह सुनिश्चित करता है कि गंध के अणुओं को वितरित किए जाने पर ही उपयोगकर्ता द्वारा गंध की उचित खुराक का पता लगाया जाता है। सुगंधित खुराक के लिए माइक्रोपंप के साथ कई अनुप्रयोग संभव हैं: वांछित वातावरण में पूर्ण विसर्जन की सुविधा के लिए स्वाद प्रशिक्षण (शराब, भोजन), सीखने के कार्यक्रम, मनोचिकित्सा, [[ घ्राणशक्ति का नाश |एनोस्मिया]] उपचार, प्रथम प्रतिक्रियाकर्ता प्रशिक्षण आदि।


विश्लेषणात्मक प्रणालियों के भीतर, माइक्रोपम्प लैब-ऑन-चिप अनुप्रयोगों, उच्च-प्रदर्शन द्रव क्रोमैटोग्राफी और [[ गैस वर्णलेखन | गैस वर्णलेखन]] प्रणाली आदि के लिए हो सकता है। बाद वाले माइक्रोपम्पों के लिए सही  वितरण और गैसों के प्रवाह को सुनिश्चित करने की आवश्यकता होती है। चूंकि गैसों की संपीड्यता चुनौतीपूर्ण है, इसलिए माइक्रोपम्प में उच्च संपीड़न अनुपात होना चाहिए।<ref name=":5" />
विश्लेषणात्मक प्रणालियों के भीतर, माइक्रोपम्प लैब-ऑन-चिप अनुप्रयोगों, एचपीएलसी गैस क्रोमैटोग्राफी सिस्टम, आदि के लिए हो सकता है। बाद वाले को सटीक वितरण और गैसों के प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए माइक्रोपम्प की आवश्यकता होती है। चूँकि गैसों की संपीड्यता चुनौतीपूर्ण होती है, इसलिए माइक्रोपम्प का उच्च संपीड़न अनुपात होना चाहिए।<ref name=":5" />


अन्य अनुप्रयोगों में, निम्नलिखित क्षेत्रों का नाम दिया जा सकता है: स्नेहक की छोटी मात्रा के लिए खुराक प्रणाली, ईंधन खुराक प्रणाली, सूक्ष्म वायवीय, सूक्ष्म हाइड्रोलिक प्रणाली और उत्पादन प्रक्रियाओं में खुराक प्रणाली, [[ लिक्विड हैंडलिंग रोबोट | द्रव प्रबन्ध रोबोट]] (तकिया  पतली नलिका, माइक्रोलीटर प्लेट)।<ref>{{Cite web|url=https://www.emft.fraunhofer.de/en/competences/micro-dosing.html|title=सूक्ष्म खुराक - फ्रौनहोफर ईएमएफटी|website=Fraunhofer Research Institution for Microsystems and Solid State Technologies EMFT|language=en|access-date=2020-01-13}}</ref>
अन्य अनुप्रयोगों में, निम्नलिखित क्षेत्रों को नाम दिया जा सकता है: कम संख्या में स्नेहक, ईंधन खुराक प्रणाली, सूक्ष्म-वायवीय, सूक्ष्म-हाइड्रोलिक प्रणाली और उत्पादन प्रक्रियाओं में खुराक प्रणाली, और तरल हैंडलिंग (कुशन पिपेट, माइक्रोलीटर प्लेट) के लिए खुराक प्रणाली।<ref>{{Cite web|url=https://www.emft.fraunhofer.de/en/competences/micro-dosing.html|title=सूक्ष्म खुराक - फ्रौनहोफर ईएमएफटी|website=Fraunhofer Research Institution for Microsystems and Solid State Technologies EMFT|language=en|access-date=2020-01-13}}</ref>
== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
*[[ इलेक्ट्रोस्मोटिक पंप ]]
*[[ इलेक्ट्रोस्मोटिक पंप ]]
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*[[ प्रतिबाधा पंप ]]
*[[ प्रतिबाधा पंप ]]
*माइक्रोवाल्व
*माइक्रोवाल्व
== संदर्भ ==
== संदर्भ ==
{{Commons category|Micropumps}}
{{Commons category|Micropumps}}
{{Reflist}}
{{Reflist}}
[[Category: सूक्ष्म प्रौद्योगिकी]]
[[Category: माइक्रोफ्लुइडिक्स]]
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Latest revision as of 17:05, 3 December 2022

एक Ti-Cr-Pt ट्यूब (~ 40 माइक्रोन लंबी) हाइड्रोजन पेरोक्साइड (उत्प्रेरक अपघटन) में डूबे रहने पर ऑक्सीजन के बुलबुले छोड़ती है। प्रवाह कैनेटीक्स का अध्ययन करने के लिए polystyrene क्षेत्रों (1 माइक्रोन व्यास) को जोड़ा गया था।[1]

माइक्रोपंप ऐसे उपकरण हैं जो तरल पदार्थ की छोटी मात्रा को नियंत्रित और हेरफेर कर सकते हैं।[2][3] हालांकि किसी भी छोटे 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।[2][4][5][6]

परिचय और इतिहास

1970 के दशक के मध्य में पहले वास्तविक माइक्रोपम्प्स की सूचना मिली थी,[7] लेकिन 1980 के दशक में इसके प्रभाव ने आकर्षित किया, जब जेन स्मट्स और हेराल्ड वैन लिंटेल ने माइक्रोइलेक्ट्रोयांत्रिक प्रणाली (एमईएमएस) माइक्रोपंप विकसित किए।[8] 1990 के दशक में अधिकांश मौलिक एमईएमएस माइक्रोपंप का काम किया गया था। हाल ही में, गैर-यांत्रिक माइक्रोपंप डिजाइन करने के प्रयास किए गए हैं जो बाहरी शक्ति पर भरोसा किए बिना दूरस्थ स्थानों में संचालित होते हैं।

प्रकार और तकनीक

माइक्रोफ्लुइडिक दुनिया के भीतर, भौतिक नियम अपना रूप बदलते हैं।[9] उदाहरण के लिए, वजन या जड़ता जैसे वॉल्यूमेट्रिक बल अक्सर नगण्य हो जाते हैं, जबकि सतही बल तरल व्यवहार पर हावी हो सकते हैं,[10] खासकर जब तरल पदार्थ में गैस सम्मिलित हो। केवल कुछ अपवादों के साथ, माइक्रोपंप माइक्रो-एक्ट्यूएशन सिद्धांतों पर भरोसा करते हैं, जो यथोचित रूप से केवल एक निश्चित आकार तक ही बढ़ाए जा सकते हैं।

माइक्रोपंप को यांत्रिक और गैर-यांत्रिक उपकरणों में विभाजित किया जा सकता है।[11] मैकेनिकल सिस्टम में मूविंग पार्ट्स होते हैं, जो आमतौर पर प्रवर्तन और माइक्रोवाल्व मेम्ब्रेन या फ्लैप होते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक,[12] स्थिर वैद्युत, थर्मो-वायवीय, वायवीय या चुंबकीय प्रभावों का उपयोग करके ड्राइविंग बल उत्पन्न किया जा सकता है। गैर-यांत्रिक पंप इलेक्ट्रो-हाइड्रोडायनामिक, इलेक्ट्रो-ऑस्मोटिक, इलेक्ट्रोकेमिकल[13] या अल्ट्रासोनिक प्रवाह पीढ़ी के साथ काम करते हैं, वर्तमान में अध्ययन किए जा रहे कुछ सक्रियण तंत्रों के नाम के लिए।

यांत्रिक माइक्रोपंप

डायाफ्राम माइक्रोपंप

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।[5]

पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोपंप

पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोपंप सबसे आम प्रकार के विस्थापन प्रत्यागामी डायाफ्राम पंपों में से एक है। पीजोइलेक्ट्रिक संचालित माइक्रोपंप लागू वोल्टेज के जवाब में विकृत होने के लिए पीजो सिरेमिक की विद्युत यांत्रिक संपत्ति पर निर्भर करते हैं। झिल्ली से जुड़ी पीजोइलेक्ट्रिक डिस्क बाहरी अक्षीय विद्युत क्षेत्र द्वारा संचालित डायाफ्राम विक्षेपण का कारण बनती है और इस प्रकार माइक्रोपम्प के कक्ष का विस्तार और संकुचन करती है।[14] इस यांत्रिक तनाव के परिणामस्वरूप कक्ष में दबाव भिन्नता होती है, जो द्रव के प्रवाह और बहिर्वाह का कारण बनती है। प्रवाह दर सामग्री की ध्रुवीकरण सीमा और पीजो पर लागू वोल्टेज द्वारा नियंत्रित होती है।[15] अन्य एक्चुएशन सिद्धांतों की तुलना में पीजोइलेक्ट्रिक एक्चुएशन उच्च स्ट्रोक वॉल्यूम, उच्च एक्चुएशन बल और तेज यांत्रिक प्रतिक्रिया को सक्षम बनाता है, हालांकि इसके लिए पीजो सिरेमिक की तुलनात्मक रूप से उच्च एक्चुएशन वोल्टेज और जटिल माउंटिंग प्रक्रिया की आवश्यकता होती है।[8]

3.5x3.5x0.6 मिमी3 के आयामों के साथ सबसे छोटा पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोपंप फ्राउनहोफर ईएमएफटी[16] द्वारा विकसित किया गया था, जो एमईएमएस और माइक्रोसिस्टम प्रौद्योगिकियों पर ध्यान केंद्रित करने वाला विश्व प्रसिद्ध अनुसंधान संगठन है। माइक्रोपंप में तीन सिलिकॉन परतें होती हैं, जिनमें से एक पंप डायाफ्राम ऊपर से पंप कक्ष को सीमित करता है, जबकि दो अन्य मध्य वाल्व चिप और नीचे वाल्व चिप का प्रतिनिधित्व करते हैं। इनलेट और आउटलेट पर निष्क्रिय फ्लैप वाल्व के उद्घाटन प्रवाह की दिशा के अनुसार उन्मुख होते हैं। पंप डायाफ्राम पीजो को एक नकारात्मक वोल्टेज के आवेदन के साथ फैलता है जिससे पंप कक्ष में तरल पदार्थ को चूसने के लिए नकारात्मक दबाव पैदा होता है। जबकि सकारात्मक वोल्टेज इसके विपरीत डायाफ्राम को नीचे चला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आउटलेट वाल्व खोलने और तरल पदार्थ को कक्ष से बाहर करने के लिए मजबूर किया जाता है।

वर्तमान में, यांत्रिक माइक्रोपम्प प्रौद्योगिकी बड़े पैमाने पर निर्माण के लिए सिलिकॉन और ग्लास-आधारित माइक्रोमशीनिंग प्रक्रियाओं का उपयोग करती है। सामान्य माइक्रोफैब्रिकेशन प्रक्रियाओं में, निम्नलिखित तकनीकों का नाम दिया जा सकता है: फोटोलिथोग्राफी, अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी, सतह माइक्रोमशीनिंग और सिलिकॉन की बल्क माइक्रोमशीनिंग।[15] सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग के कई फायदे हैं जो उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों में प्रौद्योगिकी के व्यापक उपयोग की सुविधा प्रदान करते हैं, उदाहरण के लिए, दवा वितरण में।[8] इस प्रकार, सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग यांत्रिक रूप से चलने वाले भागों, उदा। वाल्व फ्लैप, पहनने और थकान का प्रदर्शन नहीं करते हैं। पीडीएमएस, पीएमएमए, पीएलए, आदि जैसे सिलिकॉन