專利名稱：具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜泵，尤指一種應(yīng)用在生物工程、血液循環(huán)系統(tǒng)中、非直通式的、當(dāng)進(jìn)口壓力大時(shí)，流體也不能由泵直接排出的具有雙向過壓保護(hù)功能微量薄膜泵及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前已經(jīng)公開多種形式的微泵。例如一種《薄膜泵》，其專利號為96211924.5，其結(jié)構(gòu)如圖5、6所示。該泵的工作原理是一電機(jī)2固定在支架1上，振動膜9安裝在氣室3內(nèi)，被壓片8固定在擺桿10上，并通過擺桿10和偏心輪6與電機(jī)主軸聯(lián)接，閥片5安放在閥體4、7之間、閥體上分別開設(shè)有進(jìn)氣孔11和出氣孔12，并在出氣孔及進(jìn)氣孔的一側(cè)設(shè)有同樣的閥片托13，且兩閥片托的設(shè)置方向相反，其作用是減少振動膜的振動幅度，增加氣室的密閉性，以提高泵的抽氣壓差。
又如專利號為00210285的《智能型胰島素的傳動機(jī)構(gòu)》，利用絲杠螺母機(jī)構(gòu)將電機(jī)的輸出運(yùn)動轉(zhuǎn)換成針筒活塞的直線運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)向人體補(bǔ)充胰島素的功能，以滿足人工智能型胰島素輸注的使用要求。
上述習(xí)知技術(shù)中均是采用機(jī)械的傳動方式，其P入＞P出+P閥膜，液體是經(jīng)入口直接排出，為直通式排放，又由于為機(jī)械運(yùn)動帶動薄膜的上下運(yùn)動，而使其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、穩(wěn)定性較差，使用壽命低、適用范圍窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種非機(jī)械傳動、非直通式排放，而是以一致動器作為動力源，可帶動設(shè)置于其下方的泵膜作上下往復(fù)運(yùn)動，使泵腔內(nèi)的體積變化，進(jìn)而達(dá)到從入口吸入液體，從出口排出液體的帶壓力互鎖的微量薄膜泵。
本發(fā)明的目的在于，提供一種具有雙向過壓保護(hù)功能微量薄膜泵，其出口閥的背面設(shè)有一與入口連通的空腔，該空腔可以實(shí)現(xiàn)壓力互鎖功能，即當(dāng)達(dá)到入口的液體壓力波動時(shí)，輸入端的液體不會因?yàn)閴毫^高而直接從出口排出。
本發(fā)明的又一目的在于，提供一種體積小、流量小，使用方便、壽命長，便于攜帶的、且應(yīng)用于胰島素泵或醫(yī)用微量泵上的帶壓力互鎖的微量薄膜泵。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，主要包括上、下泵體，其特征在于一作為動力源的致動器置于一泵膜的上方并帶動泵膜作上下往復(fù)運(yùn)動，該泵膜封固于上泵體的開口周緣，且上泵體內(nèi)至少設(shè)有一工作腔室及一與流體出口相通的環(huán)狀腔，一下泵體內(nèi)設(shè)有一進(jìn)液腔室及一壓力互鎖腔室，該進(jìn)液腔室與一液體入口相通，一閥膜置于上下泵體之間，并在閥膜的適當(dāng)位置處設(shè)有與工作腔室相通的孔。其中所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵可為雙閥并列配置的帶壓力互鎖的微量薄膜泵。
所述上泵體的上表面設(shè)有與泵膜相匹配的淺凹槽及設(shè)于淺凹槽底面的兩個(gè)并列的左、右工作腔室C，C1，并于右腔室C1的周圍設(shè)有下開口的環(huán)狀腔D，及與環(huán)狀腔D相連通的一液體出口。
所述下泵體的上表面設(shè)有兩并列的進(jìn)液腔室A及壓力互鎖腔室A1，該兩腔室底部分別與設(shè)于下泵體內(nèi)的帶有液體入口的流道相通，并在進(jìn)液腔室A的周圍設(shè)有上開口的環(huán)狀腔B。
所述閥膜是一具有足夠彈性、韌性的薄膜，可由耐腐蝕、耐磨的橡膠、塑膠或金屬薄膜制成，封固于上、下泵體之間，并可隨泵壓的變化分別封蓋于左、右工作腔室C，C1，另在相對下泵體的環(huán)狀腔B的適當(dāng)位置處設(shè)有與左工作腔室C相通的孔。
本發(fā)明還可通過以下方案實(shí)現(xiàn)所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵可為雙閥同心配置的帶壓力互鎖微量薄膜泵。其中所述上泵體中間設(shè)有與泵膜相匹配的貫通的上、下工作腔室C，C1，其工作腔室C1的周圍設(shè)有下開口的環(huán)狀腔D，及與環(huán)狀腔D相連通的一液體出口。
所述下泵體的中間設(shè)有一腔室E，其周圍設(shè)有向上開口的進(jìn)液腔室A及壓力互鎖腔室A1，該進(jìn)液腔室A與帶有液體入口的流道相通。
所述閥膜是一具有足夠彈性、韌性的薄膜，可由耐腐蝕、耐磨的橡膠、塑膠或金屬薄膜制成，相對下泵體腔室E的適當(dāng)位置處設(shè)有一與工作腔室C相通的孔，封固于上、下泵體之間，并隨泵壓的變化封蓋于工作腔室C1。
以上的致動器可以是壓電陶瓷或磁致伸縮材料或電磁鐵、甚至用電機(jī)軸上的凸輪壓一個(gè)彈簧片所構(gòu)成。
一種具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，可應(yīng)用在胰島素泵或鎮(zhèn)痛泵或其他醫(yī)用微量輸液泵上使用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、由于該泵帶有壓力互鎖功能，因此當(dāng)液體輸入端出現(xiàn)比輸出端壓力高時(shí)，即P入＞P出時(shí)，它能夠防止液體不會受泵體的控制而產(chǎn)生直通排放，故在作為胰島素泵或鎮(zhèn)痛泵時(shí)更具安全性、可靠性。而習(xí)知的薄膜泵則受泵體的控制直接排放，造成對人體不應(yīng)有的危害，而不能使用。
2，由于致動器本身即是動力源，為非機(jī)械式傳動，故其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、使用壽命長，即使進(jìn)口壓力再高，流體也無法通過泵直接流出。


圖1，為本發(fā)明第一實(shí)施例的立體剖視圖。
圖2，為本發(fā)明第一實(shí)施例的剖視圖。
圖3，為本發(fā)明第二實(shí)施例的立體剖視圖。
圖4，為本發(fā)明第二實(shí)施例的剖視圖。
圖5、為習(xí)知技術(shù)的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖6、為習(xí)知技術(shù)閥片托的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7-8、為壓力互鎖原理與一般往復(fù)泵原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵的工作原理是，采用一致動器作為泵的動力源，可帶動置于下面的泵膜作上下往復(fù)運(yùn)動，使泵腔內(nèi)的體積變化，達(dá)到從入口吸入液體，從出口排出液體，另在出口閥的背面有一連通與入口的空腔，該空腔提供壓力互鎖功能，使得當(dāng)達(dá)到入口的液體壓力發(fā)生波動時(shí)也不會使更多的液體從出口直接排出，即P入再大也不能直接排出。因泵本身具有壓力互鎖功能，只有當(dāng)P入＞P閥1+P泵室1和P泵室2＞P閥2+P入同時(shí)滿足時(shí)泵才能持續(xù)導(dǎo)通(P泵室1和P泵室2為泵室主動擴(kuò)大時(shí)和縮小時(shí)的壓力)。從上式可以看出，當(dāng)泵室壓力不發(fā)生主動變化時(shí)，再大的輸入壓力也無法直接輸送到泵的輸出端，因此，該泵與習(xí)知技術(shù)相比成為一非直通式排放泵。
實(shí)施例1參見圖1-2，為一種雙閥并列配置的帶壓力互鎖的微量薄膜泵，主要包括致動器1、泵膜2、上泵體3、閥膜4及下泵體5；其中致動器1的下方設(shè)有一泵膜2，泵膜2是一具有足夠彈性、韌性的薄膜，可由耐腐蝕、耐磨的橡膠、塑膠或金屬箔制成，封固于上泵體3開口的周緣，該致動器1可為壓電陶瓷，其兩極通電后會自動伸縮或彎曲帶動泵膜2作垂直往復(fù)運(yùn)動。
上泵體3，其上表面設(shè)有與泵膜2相匹配的淺凹槽及設(shè)于淺凹槽底面的兩個(gè)并列的左、右工作腔室C，C1，并于右腔室C1的周圍設(shè)有下開口的環(huán)狀腔D，及與環(huán)狀腔D相連通的一液體出口7。該左工作腔室C可大于右工作腔室C1。
下泵體5，其上表面設(shè)有兩并列的進(jìn)液腔室A及壓力互鎖腔室A1，該兩腔室底部分別與設(shè)于下泵體5內(nèi)的帶有液體入口6的流道相通，并在進(jìn)液腔室A的周圍設(shè)有上開口的環(huán)狀腔B。該壓力互鎖腔室A1可大于進(jìn)液腔室A。
閥膜4，是一具有足夠彈性、韌性的薄膜，可由耐腐蝕、耐磨的橡膠、塑膠或金屬箔制成，封固于上泵體3與下泵體5之間，并可隨泵壓的變化分別封蓋于左、右工作腔室C，C1，另在相對下泵體5的環(huán)狀腔B的適當(dāng)位置處設(shè)有與左工作腔室C相通的孔8。
上述致動器1、泵膜2、上泵體3、閥膜4及下泵體5均可為長方體、正方體或其它相互配合的結(jié)構(gòu)體。
工作時(shí)，當(dāng)致動器1向上運(yùn)動時(shí)，帶動泵膜2向上，使工作腔C的體積加大61，使閥膜4的A-C處向上吸，液體則從進(jìn)液腔A進(jìn)入環(huán)狀腔B，并經(jīng)閥膜4上的通孔8進(jìn)入工作腔室C，因此有61量的液體從液體入口6經(jīng)進(jìn)液腔A、環(huán)狀腔B到工作腔C。
當(dāng)致動器1向下運(yùn)動時(shí)，閥膜4的A-C處閉合，工作腔室C中的液體壓向閥膜4的工作腔室C1與壓力互鎖腔A1之間，使閥膜4打開液體流向環(huán)狀腔D自液體出口7排出。
當(dāng)進(jìn)液腔A處的壓力加大時(shí)，該壓力打開閥膜4的A-C處，該壓力經(jīng)過A-B-C直到C1處。當(dāng)沒有壓力互鎖腔A1時(shí)，此壓力將打開C1處的閥膜4使液體流向環(huán)狀腔D，從而使液體直接從入口6到出口7直通排出。但有了壓力互鎖腔A1的設(shè)置，并與進(jìn)液腔A連通，故工作腔C1處的壓力將小于壓力互鎖腔A1處的壓力，使C1-A1處的閥膜4不能變形，不能打開C1-D的通路，因此該泵體的泵液量將不受輸入壓力的影響自液體出口7排出，故更具安全性。
實(shí)施例2參見圖3-4，為一種雙閥同心配置的帶壓力互鎖的微量薄膜泵，主要包括致動器1、泵膜2、上泵體3、閥膜4及下泵體5，其中；致動器1的下方設(shè)有一泵膜2，泵膜2是一具有足夠彈性、韌性的薄膜，可由耐腐蝕、耐磨的橡膠、塑膠或金屬箔制成，封固于上泵體3開口的周緣，該致動器1可為磁致伸縮材料制成，外加磁埸可產(chǎn)生伸縮以帶動泵膜2作垂直往復(fù)運(yùn)動。上述致動器1可為圓盤狀或底面帶有弧形的圓盤體。
上泵體3中間設(shè)有與泵膜2相匹配的貫通的上、下工作腔室C，C1，其工作腔室C1的周圍設(shè)有下開口的環(huán)狀腔D，及與環(huán)狀腔D相連通的一液體出口7。該上工作腔室C可大于下工作腔室C1。
下泵體5的中間設(shè)有一腔室E，其周圍設(shè)有向上開口的進(jìn)液腔室A及壓力互鎖腔室A1，該進(jìn)液腔室A與帶有液體入口6的流道相通。
閥膜4是一具有足夠彈性、韌性的薄膜，相對下泵體腔室E的適當(dāng)位置處設(shè)有一與工作腔室C相通的孔8，可由耐腐蝕、耐磨的橡膠、塑膠或金屬薄膜制成，封固于上泵體3與下泵體5周緣之間，并可隨泵壓的變化封蓋于工作腔室C1。
工作時(shí)，當(dāng)致動器1向上運(yùn)動時(shí)，帶動泵膜2向上使工作腔C的體積加大壓力減小，使閥膜4的工作腔室C1處向上變形，致使進(jìn)液腔A至腔室E處產(chǎn)生間隙，液體則從A-C1間隙處進(jìn)入腔室E，并經(jīng)閥膜4上的通孔8進(jìn)入工作腔室C。
當(dāng)致動器1向下運(yùn)動時(shí)，泵膜2關(guān)閉A-E間隙，但由于工作腔C體積減小壓力加大，使泵膜2向下運(yùn)動產(chǎn)生C1-D處的間隙，使液體通過此間隙進(jìn)入環(huán)狀腔D自液體出口7排出。
當(dāng)液體入口處6突然產(chǎn)生高壓，此壓力會頂開A-E間的閥膜4，進(jìn)入E腔到C腔，但當(dāng)它試圖頂開C1-D間的閥膜4時(shí)，遇到了液體入口處的壓力大，此時(shí)液體進(jìn)入環(huán)狀腔D的條件是P＞PAE+PA+PCD(其中PAE是使閥膜4在A-E處變形提供液體通路的壓力；PCD是使閥膜在C1-D處變形提供液體通路的壓力，而此時(shí)的壓力源為P，即入口壓力等于互鎖壓力P＝PA1，(除非泵膜在兩處間隙沒有張力，液體可以通過)，而我們設(shè)計(jì)的泵膜有一定的壓力互鎖，因此液體在致動器不工作時(shí)也不會由于液體入口的加壓而使液體自出口直接排出，為此更具安全性，可靠性。
該泵的結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理，不僅可使其體積小、成本低、使用壽命長，即使入口6處的流體壓力再高，都不可能自動通過泵自出口7流出。
上述上泵體3和下泵體5均可采用剛性較大的材料和結(jié)構(gòu)形式。
致動器1可以是壓電陶瓷或磁致伸縮材料或電磁鐵甚至用電機(jī)軸上的凸輪壓一個(gè)彈簧片均可達(dá)到其上下運(yùn)動的目的。
參見圖7-8、為壓力互鎖原理與一般往復(fù)泵原理圖?，F(xiàn)結(jié)合圖說明如下一般往復(fù)泵工作原理見圖7當(dāng)泵室體積變大時(shí)，左邊的單向閥打開，右邊的單向閥關(guān)閉。此時(shí)液體(或氣體)從進(jìn)液口進(jìn)入泵室。當(dāng)泵室體積變小時(shí)，液體將左單向閥關(guān)閉而沖開右單向閥液體從出液口輸出。這種泵只能單向保護(hù)，即當(dāng)出液口出現(xiàn)較大壓力時(shí)由于有單向閥的緣故，液體不會從出液口返回到進(jìn)液口。但當(dāng)進(jìn)液口壓力大于兩個(gè)單向閥動作力量和出液口壓力之和時(shí)液體將會從進(jìn)液口直接到達(dá)出液口而形成直通。
本專利要解決的就是當(dāng)進(jìn)口壓力大于出口壓力加兩單向閥動作力時(shí)仍然不會使液體不受泵的控制產(chǎn)生直通。方法是在右邊的單向閥背面加上壓力互鎖腔，使該閥的動作力受進(jìn)液口壓力的影響。也即該閥的動作壓力必須大于進(jìn)液壓力才能打開(見圖8)。
由圖可見，輸出閥的打開必須建立在泵內(nèi)壓力大于輸入壓力的基礎(chǔ)上。否則無論輸入壓力變得多大，要想使液體輸出，必須克服其自身壓力才行。而克服其自身壓力的力量只能由泵的動力源提供。
權(quán)利要求
1.一種具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，主要包括上、下泵體，其特征在于一作為動力源的致動器置于一泵膜的上方并帶動泵膜作上下往復(fù)運(yùn)動，該泵膜封固于上泵體的開口周緣，且上泵體內(nèi)至少設(shè)有一工作腔室及一與流體出口相通的環(huán)狀腔，一下泵體內(nèi)設(shè)有一進(jìn)液腔室及一壓力互鎖腔室，該進(jìn)液腔室與一液體入口相通，一閥膜置于上下泵體之間，并在閥膜的適當(dāng)位置處設(shè)有與工作腔室相通的孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，其特征在于所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵可為雙閥并列配置的帶壓力互鎖的微量薄膜泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，其特征在于所述上泵體的上表面設(shè)有與泵膜相匹配的淺凹槽及設(shè)于淺凹槽底面的兩個(gè)并列的左、右工作腔室C，C1，并于右腔室C1的周圍設(shè)有下開口的環(huán)狀腔D，及與環(huán)狀腔D相連通的一液體出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，其特征在于所述下泵體的上表面設(shè)有兩并列的進(jìn)液腔室A及壓力互鎖腔室A1，該兩腔室底部分別與設(shè)于下泵體內(nèi)的帶有液體入口的流道相通，并在進(jìn)液腔室A的周圍設(shè)有上開口的環(huán)狀腔B。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，其特征在于所述閥膜是一具有足夠彈性、韌性的薄膜，可由耐腐蝕、耐磨的橡膠、塑膠或金屬薄膜制成，封固于上、下泵體之間，并可隨泵壓的變化分別封蓋于左、右工作腔室C，C1，另在相對下泵體的環(huán)狀腔B的適當(dāng)位置處設(shè)有與左工作腔室C相通的孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，其特征在于所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵可為雙閥同心配置的帶壓力互鎖微量薄膜泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，其特征在于所述上泵體中間設(shè)有與泵膜相匹配的貫通的上、下工作腔室C，C1，其工作腔室C1的周圍設(shè)有下開口的環(huán)狀腔D，及與環(huán)狀腔D相連通的一液體出口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，其特征在于所述下泵體的中間設(shè)有一腔室E，其周圍設(shè)有向上開口的進(jìn)液腔室A及壓力互鎖腔室A1，該進(jìn)液腔室A與帶有液體入口的流道相通。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，其特征在于所述閥膜是一具有足夠彈性、韌性的薄膜，可由耐腐蝕、耐磨的橡膠、塑膠或金屬薄膜制成，相對下泵體腔室E的適當(dāng)位置處設(shè)有一與工作腔室C相通的孔，封固于上、下泵體之間，并隨泵壓的變化封蓋于工作腔室C1。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，其特征在于所述致動器可以是壓電陶瓷或磁致伸縮材料或電磁鐵、甚至用電機(jī)軸上的凸輪壓一個(gè)彈簧片所構(gòu)成。
11.一種具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，可應(yīng)用在胰島素泵或鎮(zhèn)痛泵或其他醫(yī)用微量輸液泵上使用。
全文摘要
一種具有雙向過壓保護(hù)功能的微量薄膜泵，是將作為動力源的致動器置于一泵膜的上方并帶動泵膜作上下往復(fù)運(yùn)動，該泵膜封固于上泵體的開口周緣，且上泵體內(nèi)至少設(shè)有一工作腔室及一與流體出口相通的環(huán)狀腔，一下泵體內(nèi)設(shè)有一進(jìn)液腔室及一壓力互鎖腔室，該進(jìn)液腔室與一液體入口相通，一閥膜置于上下泵體之間，并在閥膜的適當(dāng)位置處設(shè)有與工作腔室相通的孔。由于該泵具有壓力互鎖功能，即當(dāng)輸入端液體壓力高于輸出端液體壓力時(shí)，該泵輸入端的液體也不會不受泵體的控制而產(chǎn)生直通排放，故該泵在作為胰島素泵或其他醫(yī)用微量泵時(shí)具有更高的安全性和可靠性。
文檔編號F04B43/02GK1548737SQ0312418
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月6日
發(fā)明者王勤, 王 勤 申請人:王勤, 王 勤