Vloeistoffen transporteren, doseren of dispenseren klinkt eenvoudig, maar de keuze voor het juiste pomptype bepaalt de nauwkeurigheid, de levensduur en de integratiecomplexiteit van je systeem. Dit artikel neemt je mee door de vier meest gebruikte pompprincipes voor laboratorium- en OEM-toepassingen en helpt je de juiste keuze te maken.
⏱ ca. 9 minuten leestijd
Voordat je een pomptype kiest, moet je vijf vragen beantwoorden. De antwoorden bepalen samen welk principe het best bij jouw toepassing past.
Welk volume moet je transporteren of dispenseren?
Gaat het om nanoliters voor celkweek, microliters voor diagnostiek, of milliliters voor continue processtromen? Elk pomptype heeft een optimaal werkbereik.
Welke nauwkeurigheid en herhaalbaarheid heb je nodig?
Voor kwantitatieve analyse is een CV (coëfficiënt van variatie) van minder dan 0,5% nodig. Voor eenvoudige vloeistoftransport is 5% ruim voldoende. Weet wat je processpecificatie vereist.
Wat zijn de eigenschappen van het medium?
Agressieve chemicaliën, biologische monsters, slijmerige buffers, oplossingen met zoutgehalte, deeltjes in suspensie: de materiaalkeuze van de pomp hangt volledig af van wat erdoorheen gaat.
Moet het medium in contact komen met de pomp?
Bij steriele toepassingen of hoogzuivere reagentia is contact met mechanische componenten ongewenst. Een peristaltische pomp of een diafragmamicropomp biedt een volledig geïsoleerd vloeistofpad.
Continu of discontinu?
Continue stroming, pulserende dispensering of precieze discrete volumedosering stellen elk andere eisen aan het pompprincipe.
Tip voor OEM-ontwerp
In geautomatiseerde analysatoren en diagnostische instrumenten wordt bijna altijd één van de vier typen hieronder gebruikt. De keuze is zelden definitief in een vroeg ontwerpstadium, ontwerp je systeem zodanig dat het pomptype later vervangbaar is. De aansluitmaten en elektrische interfaces zijn per pomptype gestandaardiseerd.
Een syringe pomp drijft een zuiger door een cilinder (de spuit) met een stappenmotorgedreven schroefdraad. De beweging van de zuiger is volledig lineair en nauwkeurig controleerbaar. Elke stap van de motor komt overeen met een vast volume vloeistof dat wordt ingenomen of uitgestoten. Door de stapgrootte en de bewegingssnelheid in software in te stellen, kun je flowrate, dispenseervolume en timing precies definiëren.
Syringe pompen zijn in principe bidirectioneel: dezelfde pomp zuigt aan en drukt uit, afhankelijk van de staprichting. Ze kunnen worden gecombineerd met een schakelventiel om aan- en afvoer te scheiden.
Let op bij agressieve media
De zuiger en het spuitscilindermateriaal moeten compatibel zijn met het medium. Bij geconcentreerde zuren, oplosmiddelen of biologische monsters zijn PTFE- of glazen spuiten noodzakelijk. Metallic onderdelen in het vloeistofpad kunnen bij analytische toepassingen voor spoorcontaminatie zorgen.
Een peristaltische pomp werkt door een flexibele slang samen te knijpen met roterende rollen of vingers. Het medium bevindt zich uitsluitend in de slang en raakt nooit in contact met de mechanische onderdelen van de pomp. De peristaltische beweging drukt de vloeistof in de richting van de rotatie. Door de rotatiesnelheid te regelen, wordt de flowrate bepaald.
De slang is het enige verbruiksonderdeel. De pompprestaties nemen af naarmate de slang veroudert of onder druk vervormt, waardoor regelmatige vervanging noodzakelijk is. De slanglevensduur is afhankelijk van het medium, de druk en de cyclustijd.
Een pistonpomp verplaatst vloeistof via een nauwkeurig gedimensioneerde zuiger in een cilinder. De ingaande en uitgaande stroming worden gestuurd door terugslagkleppen. De positie van de zuiger bepaalt het dispenseervolume met hoge herhaalnauwkeurigheid. De zuiger wordt aangedreven door een stappenmotor met directe mechanische koppeling, wat submicroliter-precisie mogelijk maakt over miljoenen cycli.
Het specifieke probleem van traditionele pistonpompen is de slijtagekwetsbaarheid van het afdichtingselement. Wanneer het medium zout bevat, drogen kleine restvolumes op de zuiger in tot zoutkristallen. Die kristallen schuren de afdichting kapot, wat leidt tot lekkage. BioChem Fluidics heeft dit probleem fundamenteel opgelost in de Maestro ULTRA via suprahydrofobe pistoncoatings en lage oppervlakte-energie materialen, die zoutkristallisatie volledig voorkomen.
BioChem Maestro ULTRA bij Inacom
De Maestro ULTRA pistonpomp is speciaal ontwikkeld voor IVD-instrumenten waarbij geconcentreerde zoutoplossingen een risico vormen. De suprahydrofobe pistoncoating zorgt ervoor dat zoutkristallen niet hechten, waardoor de afdichting intact blijft. Beschikbaar met geïntegreerd 3-weg ventiel, RS-232/485/CAN communicatie en manifoldintegratie. Dispenseervolumes van 100 tot 5.000 µl.
Een solenoid micropomp is een diafragmapomp waarbij een elektromagnetische spoel een flexibel diafragma aantrekt en loslaat. Bij het aantrekken ontstaat een vacuüm in de pompkamer waardoor vloeistof via de inlaat-terugslagklep wordt ingetrokken. Bij het loslaten duwt een veer het diafragma terug en wordt een precies volume via de uitlaat-terugslagklep uitgestoten. De spoel isoleert de elektrische werking volledig van het vloeistofpad: het medium raakt de solenoid nooit aan.
Elke volledige aan/uit-cyclus correspondeert met één discrete dispensering. Door de cyclus te herhalen, ontstaat een pulserende stroom. Het dispenseervolume per cyclus is fabrieksingesteld en ligt vast, variatie in volume wordt bereikt door de cyclus te herhalen, niet door de slaggrootte te veranderen.
Typische toepassingen:
Bio-Chem Fluidics Micro-Pumps bij Inacom
De 120SP, 130SP, 139SP (manifold) en 150SP series bieden discrete dispensering van 20 tot 250 µl per cyclus in volledig inerte uitvoeringen. De 130SP is beschikbaar in PTFE-body voor de meest agressieve toepassingen. Manifoldassemblages zijn beschikbaar voor systemen met meerdere pompen op één blok, inclusief isolatiekleppen en selectiekleppen.
| Criterium | Syringe | Peristaltisch | Piston | Micropomp |
|---|---|---|---|---|
| Nauwkeurigheid | Hoog | Matig | Hoog | Matig |
| Herhaalbaarheid | <1% CV | 1–5% CV | <0,2% CV | ±5% CV |
| Volume bereik | nl tot ml | µl tot l/min | 100–5000 µl | 20–250 µl/cyclus |
| Continue stroming | Nee | Ja | Nee | Pulsend |
| Medium contact | Ja | Nee (slang) | Ja | Nee (diafragma) |
| Agressieve media | Met juiste materialen | Ja | Met juiste materialen | Ja (PTFE body) |
| Onderhoud | Spuit periodiek | Slang periodiek | Nul (ULTRA) | Minimaal |
| OEM-compactheid | Middelgroot | Middelgroot | Middelgroot | Zeer compact |
| Zoutresistentie | Beperkt | Goed | Uitstekend (ULTRA) | Goed |
| Typisch gebruik | Analyse, titratie, microfluidica | Biotech, continue dosering | IVD, klinische diagnostiek | Compacte instrumenten, dosering |
Combinaties zijn gangbaar in complexe instrumenten
In een moderne IVD-analysator werken vaak meerdere pompprincipes samen. Een syringe pomp voor nauwkeurige reagentenverdeling, een pistonpomp voor de hoofddispensering, en een micropomp voor afvalverwijdering. Kies per deelfunctie het beste type en optimaliseer zo het totale systeem.
