Wanneer vloeistof door dunne buisjes stroomt, kan het last hebben van wrijving die wordt veroorzaakt door de buiswanden. Dus waarom zouden we niet gewoon buizen zonder wanden gebruiken? Die gedachte leidde tot een nieuw type buis: een vloeibaar exemplaar, waar water of bloed bijna wrijvingsloos doorheen kan stromen.
In allerlei toepassingen is het belangrijk om vloeistof door kleine buisjes te laten stromen zonder dat die schade oploopt of vertraagt. Een voorbeeld is het rondpompen van bloed tijdens hartchirurgie. Buiswanden die de bloedstroom belemmeren, kunnen bij zo’n operatie een flink probleem vormen. Daarom hebben onderzoekers nu een wandloze, vloeibare buis bedacht.
De vloeistof buis is gemaakt met behulp van een zogeheten ferrovloeistof: een vloeistof waarin magnetische deeltjes rondzweven. Thomas Hermans van de universiteit van Straatsburg in Frankrijk plaatste wat van deze vloeistof in een met magneten beklede plastic behuizing. Door de ferrovloeistof met de magneten te sturen, maakte hij een kanaal in het midden waar een andere vloeistof doorheen kan stromen. Het is een beetje alsof je een tuinslang hebt vol water, waarbij de plastic slang is vervangen door een andere vloeistof.
Wat is het geheim achter het succes van de wereldtop? ‘Luie toppers bestaan niet in het zwemmen’
Bewegingswetenschapper Aylin Post volgde vijf jaar lang zwemtalenten op weg naar de top. Ze analyseerde miljoenen zwemtijden ...
Succeskanaal
Het apparaat kreeg de naam QPump. Maar de vloeistofbuizen zelf hebben een betere naam: ‘We noemen ze anti-buizen’, zegt Hermans. Door magneten toe te voegen en te verwijderen, kan de vloeistof in de buis op snelheid worden gebracht, op dezelfde manier als de nokken in een slangenpomp dat doen. Dat is het type vloeistofpomp dat nu voor veel medische toepassingen wordt gebruikt.
De vloeistofbuizen zijn niet alleen een leuk trucje. Hermans en zijn collega’s hebben hun vloeistof-in-vloeistofstroom getest door verschillende materialen door het apparaat te laten lopen. Ze stelden vast dat honing zeventig keer sneller door hun ferrovloeistof-kanaal stroomde dan door een gewone plastic buis met dezelfde diameter.
Dat kan handig zijn voor vloeistofdynamica-onderzoek, of in farmaceutische processen waarbij veel vloeistoffen in kleine hoeveelheden worden gebruikt.
Intact bloed
‘We hebben een openhartoperatie bijgewoond, wat een interessante ervaring was voor een scheikundige’, zegt Hermans. ‘De cardiologen hebben ons laten zien wat voor pomp ze nu gebruiken om bloed door het hart te pompen. Dit type pomp kan rode bloedcellen breken, waardoor hemoglobine vrijkomt in het bloedplasma, wat nare gevolgen heeft voor de patiënt.’
Toen ze de QPump testten, ontdekten Hermans en zijn team dat de afbraak van hemoglobine in menselijk bloed ongeveer elf keer minder was dan bij een gewone slangenpomp.
‘Het stelt je in staat om de bloedstroom op een zachtaardige manier op te wekken’, zegt Thomas Russel van de Universiteit van Massachusetts Amherst. ‘Het is anders dan anders in de zin dat het systeem volledig vloeibaar is. Omdat er geen vaste stof is, hebt je geen harde wanden.’
Hij voegt eraan toe dat het systeem gevoelig kan zijn voor andere magnetische velden in de nabijheid van de pomp, iets wat met toekomstige experimenten zal moeten worden getest. Hermans zegt dat hij met zijn collega’s experimenten plant om de bloedpomp op muizen te testen.