專利名稱：流體循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體循環(huán)裝置，尤其涉及一種包括薄膜泵的流體循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)描述多種薄膜泵，可分為兩類第一類為在該薄膜與其驅(qū)動(dòng)統(tǒng)的間具有 一剛性連接；第二類為以流體來(lái)推動(dòng)該薄膜。第二類薄膜泵的優(yōu)點(diǎn)是每次使用泵，都允許薄 膜改變，從而避免污染元素輸送進(jìn)入被泵送的流體中。相反地，第一種剛性連接的彈性對(duì)于 每一泵送循環(huán)中流體流量的準(zhǔn)確性及對(duì)于如泵送流體壓力等外部參數(shù)的靈敏度都有負(fù)面 影響?，F(xiàn)有技術(shù)更精確描述多種使用多個(gè)薄膜泵的系統(tǒng)，其中該薄膜泵具有一薄膜，以氣體 通常是空氣推動(dòng)該薄膜移動(dòng)，從而使該薄膜作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并配合閥門(mén)運(yùn)動(dòng)，交替地注入、流 出由軟薄膜封閉的剛性槽，進(jìn)而使該剛性槽中的流體產(chǎn)生循環(huán)運(yùn)動(dòng)。上述現(xiàn)有技術(shù)的泵均 包括一薄膜，其具有彈性，允許體積變化而產(chǎn)生流體循環(huán)；一個(gè)或多個(gè)閥；以及一剛性槽， 設(shè)置在該薄膜的另一側(cè)，該剛性槽容納用來(lái)推動(dòng)該薄膜的氣體。 特別地，美國(guó)專利第5， 938， 634號(hào)揭露一種由壓力變化驅(qū)動(dòng)的腹膜透析系統(tǒng)，其 包括多個(gè)薄膜泵和多個(gè)閥，用于推動(dòng)流體、控制流體方向；美國(guó)專利第5， 554， 011號(hào)揭露 一種由真空驅(qū)動(dòng)的薄膜泵，其包括一受一彈簧回復(fù)作用的活塞。 以氣態(tài)流體控制薄膜泵的現(xiàn)有流體循環(huán)裝置的缺點(diǎn)主要在于很難準(zhǔn)確控制每一 薄膜往復(fù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中泵送流體的總量或體積，該困難的起因在于下述事項(xiàng)以空氣作為驅(qū) 動(dòng)薄膜運(yùn)動(dòng)的可壓縮流體，因空氣的壓縮性、壓力及溫度的影響，空氣的體積變化與薄膜移 動(dòng)所泵送的流體體積不一致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決了前述現(xiàn)有裝置中很難準(zhǔn)確控制每一薄膜往復(fù)運(yùn)動(dòng)循 環(huán)中泵送流體的總量或體積的缺點(diǎn)。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了 一種流體循環(huán)裝置，
包括 —泵送流體的回路，該回路包括由一軟薄膜隔離的一剛性槽； —驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與該薄膜配合； —馬達(dá)推動(dòng)該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 與該薄膜配合的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面通過(guò)一導(dǎo)管與一真空泵連接，使該薄膜吸附并
抵于該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面，因而產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與該薄膜間的剛性連接，該薄膜將確切地隨 著該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 由該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和一運(yùn)動(dòng)鏈將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 所述流體循環(huán)裝置包括兩個(gè)閥，閥設(shè)置于該循環(huán)回路中，且分別位于該剛性槽和 該薄膜的上游與下游，閥受到由該馬達(dá)推動(dòng)的該些凸輪所控制。
該薄膜為凹圓錐形，與其相對(duì)應(yīng)的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面為平面形。 所述薄膜為平面形，與其相對(duì)應(yīng)的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面為凹圓錐形。 所述流體循環(huán)裝置還包括一壓力傳感器，該回路的該薄膜與接有該壓力傳感器的
該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件配合。 所述流體循環(huán)裝置更包括多個(gè)回路和多個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，每一回路的該薄膜各自與其 該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件配合，該流體循環(huán)裝置用單一真空泵將所有的薄膜吸附并抵于相對(duì)應(yīng)的該些驅(qū) 動(dòng)構(gòu)件。 所述真空泵與一真空岐管相連接，該真空岐管通過(guò)該些導(dǎo)管與每個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件連 接。 所述流體循環(huán)裝置還包括一控制單元，該控制單元控制連接每個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與該真 空泵的該真空岐管。 由該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和一運(yùn)動(dòng)鏈將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的 往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 所述循環(huán)回路包括兩個(gè)閥，該些閥分別位于剛性槽和薄膜的上游與下游，閥受到 由該馬達(dá)推動(dòng)的該些凸輪所控制。 所述薄膜為凹圓錐形，與其相對(duì)應(yīng)的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面為平面形。 所述薄膜為平面形，與其相對(duì)應(yīng)的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面為凹圓錐形。 所述流體循環(huán)裝置還包括一壓力傳感器，該回路的該薄膜與接有該壓力傳感器的
該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件配合。 本發(fā)明所提供的一種包括至少一薄膜泵的流體循環(huán)裝置，其中，由薄膜在該薄膜 泵中的位移，即可得知并準(zhǔn)確地測(cè)定流體體積的變化，且該薄膜泵不受外界參數(shù)如循環(huán)的 流體壓力等的顯著影響。 而且，本發(fā)明提供的一種包括多個(gè)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、可靠的薄膜泵的流體循環(huán)裝置，尤 其適用于醫(yī)療領(lǐng)域，從而避免了循環(huán)的流體與所有潛在的污染組件的接觸。


圖1A為一流體回路的示意圖，其包括本發(fā)明的流體循環(huán)裝置。
圖1B為圖1A中的流體回路沿A-A剖面線的截面圖。
圖2為一薄膜泵的示意圖，該薄膜泵包括圖1A所示的回路。
圖3說(shuō)明該薄膜泵及與該泵的上、下游連通的閥的運(yùn)轉(zhuǎn)的示意圖。
圖4A為該薄膜泵的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件和閥的立體圖
圖4B為該薄膜泵的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件和閥的截面圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中的流體循環(huán)裝置的一壓力傳感器的基礎(chǔ)示意圖。 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中的流體循環(huán)裝置的一個(gè)裝置的示意圖，其包括多個(gè)流體循
環(huán)回路。 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中的流體循環(huán)裝置的一個(gè)裝置的示意圖，顯示了薄膜泵中的 驅(qū)動(dòng)構(gòu)件表面和薄膜的形狀。 圖8為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中的流體循環(huán)裝置的一個(gè)裝置的示意圖，顯示了薄膜 泵中的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件表面和薄膜的形狀。
具體實(shí)施例方式
如圖1A和2所示，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括一泵送流體的循環(huán)回路IO，其帶有可分 開(kāi)的節(jié)段11，并包括一剛性槽12，其一壁是由一薄膜13構(gòu)成的。實(shí)施例中所示，回路10包 括一上游閥14和一下游閥15，上游閥14和下游閥15分別將上、下游與循環(huán)回路10的剛性 槽12連接。 循環(huán)回路10的薄膜13與一驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20的前表面配合， 一馬達(dá)30促使驅(qū)動(dòng)構(gòu)件 20做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。真空泵40通過(guò)導(dǎo)管50與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20的前表面上的一孔連接，在真空泵 40產(chǎn)生的負(fù)壓作用下，薄膜13吸附于驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20的前表面。所以當(dāng)真空泵40運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在 驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20的前表面與薄膜13間產(chǎn)生的負(fù)壓，可確保薄膜13與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20間的剛性連 接，因此薄膜13緊密地貼附在驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20并隨著驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20移動(dòng)。 在較佳實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)30為一電動(dòng)馬達(dá)，其包括一轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子通過(guò)曲柄軸 與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20相連。因而馬達(dá)30的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20的往復(fù)動(dòng)作，從而推動(dòng)薄 膜13，使得流體回路10的剛性槽12的體積交替地增加和減少。 如圖3所示，一置于薄膜13上游和另一置于薄膜13下游的閥可控制泵送流體的
流動(dòng)方向。請(qǐng)參見(jiàn)圖4A和圖4B，在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，閥由凸輪60、70所控制，凸輪
60、70裝配于馬達(dá)30的該軸上。此方式可確保統(tǒng)制造成本低廉和可靠性高。 圖5圖示一同樣應(yīng)用真空泵和包括軟薄膜13的流體回路10的裝置，當(dāng)以一傳感
器80取代馬達(dá)30時(shí)，由于薄膜13與傳感器80的間的真空所產(chǎn)生的連接力，使得該裝置得
以量測(cè)回路中的正、負(fù)壓力。 參考圖6，本發(fā)明的裝置包括多個(gè)回路IO，每個(gè)回路10包括一如前述連接于驅(qū)動(dòng) 構(gòu)件20或壓力傳感器80的薄膜13。該裝置用單一真空泵40和一真空岐管100將所有回 路10的薄膜13黏附至相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20或傳感器80。 真空岐管IOO可以為被動(dòng)式，其僅包括固定相互連接的支管，從而使所有的泵和 傳感器同時(shí)受到真空的影響。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單和低成本，而其缺點(diǎn)為不論任何原 因，若其中一薄膜與相聯(lián)結(jié)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20或傳感器80之間無(wú)法產(chǎn)生真空時(shí)，那么所有的連 接都將受到影響。而且在這種情況下，也無(wú)法知道問(wèn)題是由哪個(gè)連結(jié)造成的。被動(dòng)的真空 岐管還有其它的缺點(diǎn)，那就是真空泵的尺寸必須與回路10的數(shù)目成正比，以及與設(shè)有的連 接數(shù)目成正比。所以，最好是采用設(shè)有多個(gè)閥的真空岐管，從而可將包括泵甚或傳感器的每 個(gè)回路10依次連接至真空泵40。這些閥可以是機(jī)械式或者是由一控制單元90所控制。無(wú) 論閥是何種形式，最好在每個(gè)閥上設(shè)置可指示閥位置(未顯示)的指示器，并將指示器與控 制單元90連接起來(lái)，如此可利于得知閥的位置。進(jìn)一步地，真空泵與真空岐管之間可設(shè)置 一壓力傳感器110，用以感測(cè)可能的的滲漏，以利于修正。基于上述理由，可將壓力傳感器和 真空泵與控制單元和排放閥相連，如此藉由破壞空氣真空，來(lái)解除一個(gè)或多個(gè)薄膜與驅(qū)動(dòng) 構(gòu)件間的連接。 為充分利用上述方式所提供的優(yōu)點(diǎn)，控制單元90可通過(guò)如以下的方式來(lái)控制閥。 首先，只打開(kāi)一個(gè)閥而關(guān)閉所有其它的閥，啟動(dòng)真空泵。當(dāng)負(fù)壓達(dá)到足以操縱一個(gè)閥時(shí)，處 理器打開(kāi)第二個(gè)閥，依此類推，直到打開(kāi)所有閥且負(fù)壓低于某一臨界值為止。然后，處理器 關(guān)閉真空泵，并繼續(xù)用傳感器IIO偵測(cè)壓力。若壓力增加，則表示滲漏存在，處理器可重新啟動(dòng)真空泵，并根據(jù)需要操控閥，從而解決問(wèn)題或提供診斷。 所以要使前述的裝置達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，還需要薄膜13的形狀與和薄膜接觸的連 接構(gòu)件或驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20表面的形狀相匹配，以確保整個(gè)接觸面的真空度。在一較佳實(shí)施方式 中，相對(duì)應(yīng)的形狀也可減小在抽真空的前薄膜與接觸表面間的空氣體積，并易于抽除現(xiàn)存 的空氣。例如，符合前面敘述的較佳實(shí)施方式，其中兩表面中的一個(gè)是圓錐形，另一個(gè)則是 平面形，連接至真空泵的孔位于連接構(gòu)件表面的中間。 在另一實(shí)施例中，兩表面都是平面形，連接構(gòu)件的表面上有多個(gè)與真空泵連通的 剌穿小孔，以確保空氣的排出。 如圖7所示，一薄膜13為噴嘴形，其與驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20或傳感器80配合的表面為凹
圓錐形。與薄膜13配合的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20或傳感器80的前表面則為平面形。 如圖8所示， 一平面形的薄膜13，與該薄膜13配合的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20或傳感器80的
前表面為凹圓錐形。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，非因此即包含于本發(fā)明的專利范圍，例如對(duì) 于薄膜13的形狀、與該薄膜配合的表面的形狀、以及推動(dòng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件20往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式等所 為的許多變化，均包含于本發(fā)明所欲申請(qǐng)的專利范圍的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
一種流體循環(huán)裝置，包括一泵送流體的回路，該回路包括由一軟薄膜隔離的一剛性槽；一驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與該薄膜配合；一馬達(dá)推動(dòng)該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；其特征在于，與該薄膜配合的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面通過(guò)一導(dǎo)管與一真空泵連接，使該薄膜吸附并抵于該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面，因而產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與該薄膜間的剛性連接，該薄膜將確切地隨著該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，由該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和一運(yùn)動(dòng)鏈將旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
3. 如權(quán)利要求2所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，所述流體循環(huán)裝置包括兩個(gè)閥，閥 設(shè)置于該循環(huán)回路中，且分別位于該剛性槽和該薄膜的上游與下游，閥受到由該馬達(dá)推動(dòng) 的該些凸輪所控制。
4. 如權(quán)利要求1所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，該薄膜為凹圓錐形，與其相對(duì)應(yīng)的 該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面為平面形。
5. 如權(quán)利要求1所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，所述薄膜為平面形，與其相對(duì)應(yīng)的 該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面為凹圓錐形。
6. 如權(quán)利要求1所述的流體循環(huán)裝置，其中，所述流體循環(huán)裝置還包括一壓力傳感器， 該回路的該薄膜與接有該壓力傳感器的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件配合。
7. 如權(quán)利要求1所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，所述流體循環(huán)裝置更包括多個(gè)回 路和多個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，每一回路的該薄膜各自與其該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件配合，該流體循環(huán)裝置用單一 真空泵將所有的薄膜吸附并抵于相對(duì)應(yīng)的該些驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。
8. 如權(quán)利要求7所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，所述真空泵與一真空岐管相連接， 該真空岐管通過(guò)該些導(dǎo)管與每個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件連接。
9. 如權(quán)利要求8所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，所述流體循環(huán)裝置還包括一控制 單元，該控制單元控制連接每個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與該真空泵的該真空岐管。
10. 如權(quán)利要求7所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，由該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和一運(yùn)動(dòng)鏈將旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
11. 如權(quán)利要求io所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，所述循環(huán)回路包括兩個(gè)閥，該些閥分別位于剛性槽和薄膜的上游與下游，閥受到由該馬達(dá)推動(dòng)的該些凸輪所控制。
12. 如權(quán)利要求7所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，所述薄膜為凹圓錐形，與其相對(duì) 應(yīng)的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面為平面形。
13. 如權(quán)利要求7所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，所述薄膜為平面形，與其相對(duì)應(yīng) 的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面為凹圓錐形。
14. 如權(quán)利要求7所述的流體循環(huán)裝置，其特征在于，所述流體循環(huán)裝置還包括一壓力 傳感器，該回路的該薄膜與接有該壓力傳感器的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件配合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種流體循環(huán)裝置包括一泵送流體的回路，該回路包括由一軟薄膜隔離的一剛性槽；一驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與該薄膜配合；一馬達(dá)推動(dòng)該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；與該薄膜配合的該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面通過(guò)一導(dǎo)管與一真空泵連接，使該薄膜吸附并抵于該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的表面，因而產(chǎn)生該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件與該薄膜間的剛性連接，該薄膜將確切地隨著該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由薄膜在該薄膜泵中的位移，即可得知并準(zhǔn)確地測(cè)定流體體積的變化，且該薄膜泵不受外界參數(shù)如循環(huán)的流體壓力等的顯著影響。
文檔編號(hào)F04B43/02GK101725511SQ20081017200
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者奧利佛·法魯 申請(qǐng)人:英弗梅公司