使用rfid監(jiān)測(cè)盤泵系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種盤泵系統(tǒng)包括具有大體上圓柱形形狀的一個(gè)泵體(11)，該泵體限定了用于容納一種流體的一個(gè)空腔(16)，該空腔(16)由在兩端由多個(gè)大體上圓形端壁(20，22)閉合的一個(gè)側(cè)壁(18)形成，這些端壁中的至少一者是一個(gè)被驅(qū)動(dòng)端壁(22)。該系統(tǒng)包括一個(gè)致動(dòng)器(40，該致動(dòng)器與該被驅(qū)動(dòng)端壁(22)操作性地相關(guān)聯(lián)以引起該被驅(qū)動(dòng)端壁(22)的一種振蕩運(yùn)動(dòng)；和一個(gè)隔離物(30)，該隔離物與該被驅(qū)動(dòng)端壁(22)的外圍部分操作性地相關(guān)聯(lián)以便減小這些位移振蕩的阻尼。該隔離物(30)包括一種柔性材料，該柔性材料包括一個(gè)射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽(51)以便存儲(chǔ)和傳送與該隔離物相關(guān)聯(lián)的識(shí)別數(shù)據(jù)。
【專利說明】使用RFID監(jiān)測(cè)盤泵系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
發(fā)明背景
[0001]本發(fā)明根據(jù)35USC§ 119(e)要求洛克(Locke)等人在2012年2月10日提交的題為“使用RFID監(jiān)測(cè)盤泵系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法(Systems and Methods for Monitoring a DiscPump System using RFID) ”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)61/597，493的提交的權(quán)益，出于所有目的將該文獻(xiàn)通過引用結(jié)合在此。
1.發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的說明性實(shí)施例總體上涉及一種用于流體的盤泵，并且更確切地說涉及一種泵送空腔是大體上圓柱形狀的盤泵，該盤泵具有多個(gè)端壁和在這些端壁之間的一個(gè)側(cè)壁，其中這些端壁之間布置有一個(gè)致動(dòng)器。本發(fā)明的說明性實(shí)施例更確切地說涉及以下一種盤泵，該盤泵具有安裝在該致動(dòng)器中的一個(gè)閥和安裝在這些端壁之一中的至少一個(gè)額外閥。
2.相關(guān)技術(shù)說明
[0003]密閉空腔中高幅壓力振蕩的產(chǎn)生已經(jīng)在熱聲學(xué)和盤泵型壓縮機(jī)領(lǐng)域中受到大量關(guān)注。非線性聲學(xué)方面的新近發(fā)展已經(jīng)允許具有比先前認(rèn)為可能的振幅更高的振幅的壓力波的產(chǎn)生。
[0004]已知使用聲共振來實(shí)現(xiàn)從所限定的入口和出口進(jìn)行流體泵送。這可以使用在一端具有一個(gè)聲學(xué)驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)圓柱形空腔來實(shí)現(xiàn)，該聲學(xué)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一個(gè)聲學(xué)駐波。在這種圓柱形空腔中，聲壓波具有有限振幅。變化截面的空腔(如錐形、角錐形、以及球形)已被用于實(shí)現(xiàn)高幅壓力振蕩，由此顯著提高泵送效果。在這類高幅波中，伴隨能量耗散的非線性機(jī)制已被抑制。然而，高幅的聲共振直到最近仍未被用于其中的徑向壓力振蕩被激發(fā)的盤形空腔內(nèi)。公開為WO 2006/111775的國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/GB2006/001487披露了一種盤泵，該盤泵具有一個(gè)縱橫比(即空腔的半徑與空腔的高度的比率)較高的一個(gè)大體上盤形的空腔。
[0005]這種盤泵具有一個(gè)大體上圓柱形的空腔，該圓柱形的空腔包括在每一端由端壁封閉的一個(gè)側(cè)壁。該盤泵還包括一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器這些驅(qū)動(dòng)端壁中的任一者以便沿大體上垂直于被驅(qū)動(dòng)端壁的表面的一個(gè)方向振蕩。被驅(qū)動(dòng)端壁的運(yùn)動(dòng)的空間特征被描述為與空腔內(nèi)的流體壓力振蕩的空間特征相匹配，這是一種在此被描述為模式匹配的狀態(tài)。當(dāng)該盤泵是模式匹配的時(shí)，致動(dòng)器對(duì)空腔中的流體所做的功在被驅(qū)動(dòng)端壁表面上有利地增加，由此增強(qiáng)該空腔中壓力振蕩的振幅并且傳遞較高盤泵效率。一個(gè)模式匹配的盤泵的效率取決于被驅(qū)動(dòng)端壁與側(cè)壁之間的界面。希望通過以下方式來維持這種盤泵的效率:建構(gòu)該界面以使得它不會(huì)減小或抑制被驅(qū)動(dòng)端壁的運(yùn)動(dòng)，由此減緩空腔內(nèi)流體壓力振蕩的振幅方面的任何減小。
[0006] 上述盤泵的致動(dòng)器引起被驅(qū)動(dòng)端壁的沿大體上垂直于端壁或大體上平行于圓柱形空腔的縱軸線的一個(gè)方向的一種振蕩運(yùn)動(dòng)(“位移振蕩”)，在下文中被稱為在該空腔內(nèi)被驅(qū)動(dòng)端壁的“軸向振蕩”。該被驅(qū)動(dòng)端壁的軸向振蕩在空腔內(nèi)產(chǎn)生流體的大體上成比例的“壓力振蕩”，從而產(chǎn)生接近如國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/GB2006/001487中所描述的第一類的貝塞耳函數(shù)(Bessel funct1n)的一種徑向壓力分布,該申請(qǐng)通過引用結(jié)合在此。這類振蕩在下文中被稱為流體壓力在空腔內(nèi)的“徑向振蕩”。位于致動(dòng)器與側(cè)壁之間的被驅(qū)動(dòng)端壁的一部分提供了與盤泵的側(cè)壁的一個(gè)界面，該界面減小位移振蕩的阻尼，以減緩空腔內(nèi)的壓力振蕩的任何減小。位于致動(dòng)器與側(cè)壁之間的被驅(qū)動(dòng)端壁的該部分在下文中被稱為“隔離物，，并且在美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/477，594中進(jìn)行了更確切地描述，該專利申請(qǐng)通過引用結(jié)合在此。隔離物的說明性實(shí)施例以可操作方式與被驅(qū)動(dòng)端壁的外圍部分相關(guān)聯(lián)，從而降低該位移振蕩的阻尼。
[0007]這類盤泵還要求用于控制穿過該盤泵的流體流動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)閥、以及更確切地說能夠以較高頻率操作的閥。常規(guī)的閥典型地針對(duì)多種應(yīng)用以小于500Hz的低頻率操作。例如，許多常規(guī)壓縮機(jī)典型地以50Hz或60Hz操作。本領(lǐng)域中已知的線性共振壓縮機(jī)在150Hz與350Hz之間操作。然而，許多便攜式電子裝置(包括醫(yī)療裝置)需要用于傳遞正壓或提供真空的盤泵，這些盤泵的大小相對(duì)較小并且有利的是這類盤泵在操作中是聽不見的，以便提供分立的操作。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，這類盤泵必須以極高頻率操作，這些極高頻率需要能夠在約20kHz和更高下操作的閥。為了以這些高頻率操作，該閥必須對(duì)可以被校正以產(chǎn)生穿過該盤泵的流體的凈流動(dòng)的高頻振蕩壓力作出響應(yīng)。這種閥在國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/GB2009/050614中更確切地進(jìn)行了描述，該申請(qǐng)通過弓I用結(jié)合在此。
[0008]閥可以被布置在一個(gè)第一孔口或一個(gè)第二孔口或這兩個(gè)孔口中，以用于控制穿過盤泵的流體的流動(dòng)。每個(gè)閥都包括一個(gè)第一板，該第一板具有總體上垂直延伸穿過其中的多個(gè)孔口 ；以及一個(gè)第二板，該第二板也具有總體上垂直延伸穿過其中的多個(gè)孔口，其中該第二板的孔口大體上偏離該第一板的孔口。該閥進(jìn)一步包括布置在該第一板和該第二板之間的一個(gè)側(cè)壁，其中該側(cè)壁圍繞該第一板和該第二板的周界是閉合的，以形成在該第一板與該第二板之間、與該第一板和該第二板的孔口處于流體聯(lián)通的一個(gè)空腔。該閥進(jìn)一步包括布置于該第一板與第二板之間并且在其之間可移動(dòng)的一個(gè)瓣，其中該瓣具有大體上偏離該第一板的孔口并且與該第二板的孔口大體上對(duì)準(zhǔn)的多個(gè)孔口。這個(gè)瓣響應(yīng)于沿閥上流體差壓的方向的變化而在該第一板與該第二板之間被促動(dòng)。
概述
[0009]一種盤泵系統(tǒng)包括具有一個(gè)大體上圓柱形形狀的一個(gè)泵體，該泵體限定用于容納一種流體的一個(gè)空腔，該空腔由在兩端由多個(gè)大體上圓形端壁閉合的一個(gè)側(cè)壁形成。這些端壁中的至少一個(gè)是一個(gè)被驅(qū)動(dòng)端壁，該被驅(qū)動(dòng)端壁具有一個(gè)中心部分和一個(gè)外圍部分，該外圍部分從該被驅(qū)動(dòng)端壁的該中心部分徑向向外延伸。一個(gè)致動(dòng)器與被驅(qū)動(dòng)端壁的中心部分操作性相關(guān)聯(lián)以引起被驅(qū)動(dòng)端壁的一個(gè)振蕩運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生該被驅(qū)動(dòng)端壁沿大體上垂直于其的一個(gè)方向的位移振蕩，其中在使用中時(shí)一個(gè)環(huán)狀節(jié)點(diǎn)位于該被驅(qū)動(dòng)端壁的中心與該側(cè)壁之間。該系統(tǒng)包括插入在該被驅(qū)動(dòng)端壁的外圍部分與該側(cè)壁之間以便減小位移振蕩的阻尼的一個(gè)隔離物，該隔離物包括響應(yīng)于該被驅(qū)動(dòng)端壁的振蕩運(yùn)動(dòng)伸展和收縮的一種柔性材料。該系統(tǒng)還包括一個(gè)第一孔口，該第一孔口布置在這些端壁的任一者中不同于該環(huán)狀接點(diǎn)處的任何位置處并且延伸穿過該泵體；和一個(gè)第二孔口，該第二孔口布置在該泵體中不同于該第一孔口的位置的任何位置處并且延伸穿過該泵體。一個(gè)閥被布置在該第一孔口和該第二孔口的至少一個(gè)中，并且位移振蕩在泵體的空腔內(nèi)產(chǎn)生流體的相應(yīng)壓力振蕩，從而在使用中時(shí)引起流體流穿過該第一孔口和該第二孔口。一個(gè)RFID標(biāo)簽與該隔離物的柔性材料操作性相關(guān)聯(lián)，以便存儲(chǔ)并且傳送與該隔離物相關(guān)聯(lián)的識(shí)別數(shù)據(jù)。
[0010]一種用于追蹤一個(gè)盤泵的多個(gè)部件的方法包括制造包括RFID標(biāo)簽的一種隔離物，該RFID標(biāo)簽進(jìn)而包括識(shí)別數(shù)據(jù)。該方法包括在一個(gè)第一時(shí)刻使用一個(gè)RFID讀取器掃描該識(shí)別數(shù)據(jù)；將該識(shí)別數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中；組裝一個(gè)或多個(gè)額外部件以形成一個(gè)盤泵；并且使該一個(gè)或多個(gè)額外部件與該數(shù)據(jù)庫(kù)中的識(shí)別數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。該方法還包括通過在一個(gè)第二時(shí)刻使用一個(gè)RFID讀取器掃描盤泵來追蹤該盤泵和部件，該第二時(shí)刻比該第一時(shí)刻晚。
[0011]一種盤泵系統(tǒng)包括具有一個(gè)大體上圓柱形形狀的一個(gè)泵體，該泵體限定用于容納一種流體的一個(gè)空腔。該空腔由在兩端由大體上圓形的端壁閉合的一個(gè)側(cè)壁形成，這些端壁中的至少一個(gè)是一個(gè)被驅(qū)動(dòng)端壁，該被驅(qū)動(dòng)端壁具有一個(gè)中心部分和一個(gè)外圍部分，該外圍部分從該被驅(qū)動(dòng)端壁的該中心部分徑向向外延伸。該盤泵系統(tǒng)包括一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器與該被驅(qū)動(dòng)端壁的中心部分操作性相關(guān)聯(lián)以引起該被驅(qū)動(dòng)端壁的一個(gè)振蕩運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生該被驅(qū)動(dòng)端壁沿大體上垂直于其的一個(gè)方向的位移振蕩。該盤泵系統(tǒng)還包括一個(gè)隔離物，該隔離物與該被驅(qū)動(dòng)端壁的外圍部分操作性相關(guān)聯(lián)，以減小這些位移振蕩的阻尼。該隔離物包括一種柔性印刷電路材料，該柔性印刷電路材料包括一個(gè)RFID標(biāo)簽。該盤泵系統(tǒng)還包括一個(gè)第一孔口，該第一孔口布置在這些端壁的任一者中并且延伸穿過該泵體；以及一個(gè)第二孔口，該第二孔口布置在該泵體中并且延伸穿過該泵體。該盤泵系統(tǒng)還包括一個(gè)閥，該閥布置在該第一孔口和該第二孔口的至少一個(gè)中。
[0012]通過參考以下附圖和詳細(xì)說明，這些說明性實(shí)施例的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清
λ.Μ
/E.ο
附圖簡(jiǎn)要說明
[0013]圖1是一個(gè)盤泵的截面?zhèn)纫晥D；
[0014]圖1A是沿圖1的線1A-1A取得的圖1A的盤泵系統(tǒng)的一個(gè)區(qū)段的詳細(xì)視圖，該詳細(xì)視圖示出具有集成RFID標(biāo)簽的一個(gè)環(huán)形隔離物的一部分；
[0015]圖1B是盤泵的一個(gè)替代實(shí)施例的詳細(xì)截面視圖，其中隔離物包括一個(gè)RFID標(biāo)簽和一個(gè)傳感器；
[0016]圖1C是盤泵的一個(gè)替代實(shí)施例的詳細(xì)截面視圖，該盤泵包括安裝到該盤泵的致動(dòng)器上并且聯(lián)接到與隔離物成整體的一個(gè)天線上的一個(gè)RFID標(biāo)簽；
[0017]圖2A是圖1A的盤泵的截面視圖，示出該盤泵的致動(dòng)器處于一個(gè)靜止位置；
[0018]圖2B是圖2A的盤泵的截面視圖，示出該致動(dòng)器處于一個(gè)位移位置；
[0019]圖3A示出圖2A的第一盤泵的致動(dòng)器的基本彎曲模式的軸向位移振蕩的曲線圖；
[0020]圖3B示出響應(yīng)于圖3A中所示的彎曲模式的圖2A的第一盤泵的空腔內(nèi)的流體的壓力振蕩的曲線圖；
[0021]圖4A是一個(gè)盤泵系統(tǒng)的一部分的詳細(xì)視圖，該部分包括處于一個(gè)靜止位置的一個(gè)致動(dòng)器；
[0022]圖4B是一個(gè)盤泵系統(tǒng)的一部分的詳細(xì)視圖，該部分包括處于一個(gè)位移位置的一個(gè)致動(dòng)器；
[0023]圖4C是圖4A中所示的盤泵的部分的截面?zhèn)纫晥D，其中致動(dòng)器處于靜止位置并且安裝到包括一個(gè)應(yīng)變儀的一個(gè)隔離物上；
[0024]圖4D是圖4B中所示的盤泵的部分的側(cè)截面視圖，其中致動(dòng)器處于位移位置并且安裝到包括一個(gè)應(yīng)變儀的一個(gè)隔離物上；
[0025]圖5A示出圖2A的盤泵的截面視圖，其中三個(gè)閥由圖7A至圖7D中所圖解的一個(gè)單一閥表不;
[0026]圖5B示出圖7A至圖7D的閥的一個(gè)中心部分的局部截面視圖；
[0027]圖6示出如圖3B中所示的圖5A的第一盤泵的空腔內(nèi)的流體的壓力振蕩的曲線圖，以說明在如由虛線所指示的圖5A的閥上施加的壓差；
[0028]圖7A示出處于一個(gè)閉合位置的一個(gè)閥的一個(gè)說明性實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D；
[0029]圖7B示出沿圖7D中的線7B-7B取得的圖7A的閥的截面視圖；
[0030]圖7C示出圖7B的閥的透視圖；
[0031 ] 圖7D示出圖7B的閥的俯視圖；
[0032]圖8A示出處于一個(gè)打開位置的圖7B中的閥在流體流過該閥時(shí)的局部截面視圖；
[0033]圖8B示出圖7B中的閥在閉合之前在打開位置與閉合位置之間過渡的局部截面視圖；
[0034]圖SC示出處于一個(gè)閉合位置的圖7B的閥在流體流被該閥阻斷時(shí)的局部截面視圖；
[0035]圖9A示出根據(jù)一個(gè)說明性實(shí)施例的在圖5B的閥上施加的振蕩差壓的壓力曲線圖；
[0036]圖9B示出圖5B的閥在一個(gè)打開位置與一個(gè)閉合位置之間的操作周期的流體流動(dòng)曲線圖；
[0037]圖1OA和圖1OB示出圖3A的盤泵的截面視圖，包括閥的中心部分的局部詳細(xì)視圖和對(duì)應(yīng)地施加于空腔內(nèi)的振蕩壓力波的正的和負(fù)的部分的曲線圖；
[0038]圖11示出第四盤泵的閥的打開狀態(tài)和閉合狀態(tài)，并且圖1lA和圖1lB對(duì)應(yīng)地示出在第四盤泵處于一種自由流動(dòng)模式時(shí)所得的流動(dòng)特征和壓力特征；
[0039]圖12示出第四盤泵在該盤泵達(dá)到停滯條件時(shí)所提供的最大差壓的曲線圖；并且
[0040]圖13是一個(gè)盤泵系統(tǒng)的用于測(cè)量和控制由該盤泵系統(tǒng)產(chǎn)生的一個(gè)減壓的一個(gè)說明性電路的框圖。
說明性實(shí)施方式的詳細(xì)說明
[0041]在幾個(gè)說明性實(shí)施例的以下詳細(xì)說明中，參考形成詳細(xì)說明的一部分的附圖。借助于圖示，附圖示出本發(fā)明可被實(shí)踐的具體的優(yōu)選實(shí)施例。這些實(shí)施例足夠詳細(xì)地被描述以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，并且應(yīng)理解可以采用其他實(shí)施例，并且可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下做出邏輯結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電學(xué)以及化學(xué)變化。為了避免對(duì)于使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`在此所描述的這些實(shí)施例來說所不必要的細(xì)節(jié)，本說明可能省略了本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的某些信息。因此，以下詳細(xì)說明不應(yīng)被視為限制性的，并且這些說明性實(shí)施例的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
[0042]圖1是聯(lián)接到一個(gè)負(fù)載38上的一個(gè)盤泵系統(tǒng)100的截面視圖。盤泵系統(tǒng)100包括一個(gè)盤泵10、在其上安裝盤泵10的一個(gè)襯底28、以及流體地聯(lián)接到盤泵10上的一個(gè)負(fù)載38。襯底28可以是一個(gè)印刷電路板或任何適合的剛性或半剛性材料。盤泵10是可操作來向負(fù)載38提供一個(gè)正壓或負(fù)壓，如以下更詳細(xì)地描述。盤泵10包括一個(gè)致動(dòng)器40，該致動(dòng)器40由一個(gè)隔離物30聯(lián)接到盤泵10的一個(gè)圓柱形壁11上，該隔離物30包括一種柔性材料。在一個(gè)實(shí)施例中，該柔性材料是一種柔性印刷電路材料。
[0043]一般來說，柔性印刷電路材料包括提供用于隔離物30的一個(gè)基礎(chǔ)層的一種柔性聚合物薄膜。聚合物可以一種聚酯(PET)、聚酰亞胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚酰亞胺(PEI)、或具有類似機(jī)械和電學(xué)特性的一種材料。柔性電路材料可以包括由一種結(jié)合粘合劑(bonding adhesive)形成的一個(gè)或多個(gè)層壓層。此外，一種金屬箔(如銅箔)可以用于向柔性印刷電路材料提供一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電層。一般來說，導(dǎo)電層用于形成電路元件。例如，可以將電路路徑蝕刻到導(dǎo)電層中?？梢酝ㄟ^滾壓(在有或無粘合劑的情況下)或通過電沉積將導(dǎo)電層施加到基礎(chǔ)層上。
[0044]圖1A是沿圖1的線1A-1A取得的局部截面視圖。圖1A示出盤泵系統(tǒng)100的包括致動(dòng)器40和隔離物30的一部分的俯視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離物30是由一種柔性印刷電路材料形成，該柔性印刷電路材料包括一個(gè)射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽51。在一些實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽是與隔離物30整體地形成。但在其他實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽被制造為一個(gè)單獨(dú)的部件并且被安裝在隔離物30的表面處或致動(dòng)器40上。
[0045]在此的說明性實(shí)施例利用簡(jiǎn)單的RFID或一種增強(qiáng)型RFID技術(shù)來激發(fā)集成電子裝置。如在此所用，詞語(yǔ)“或者”并不意味著相互排斥。RFID傳統(tǒng)上使用定位在一個(gè)靶標(biāo)上的一個(gè)RFID標(biāo)簽或標(biāo)記和激發(fā)并且讀取來自該RFID標(biāo)簽的信號(hào)的一個(gè)RFID讀取器。大多數(shù)RFID標(biāo)簽包括用于存儲(chǔ)并且處理信息的一個(gè)集成電路、一個(gè)調(diào)制器、以及一個(gè)解調(diào)器。RFID標(biāo)簽可以是無源標(biāo)簽、有源RFID標(biāo)簽、以及電池輔助式無源標(biāo)簽?？傮w上，無源標(biāo)簽不使用電池并且不傳送信息，除非它們被RFID讀取器激發(fā)。有源標(biāo)簽具有一個(gè)機(jī)載電源并且可以自主地傳送(即，不用被RFID讀取器激發(fā))。電池輔助式無源標(biāo)簽典型地具有一個(gè)機(jī)載小型電池，該小型電池在RFID讀取器的存在下被啟動(dòng)。
[0046]在一個(gè)說明性實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽51是使用一種絕緣體上硅(SOI)制造工藝形成并且作為一個(gè)RFID芯片嵌入在隔離物30內(nèi)。使用這種SOI制造工藝提供制造一種在大小上近似0.15mmX0.15mm或更小的非常小的RFID芯片的能力，如由日立(Hitachi)引入的 RFID 標(biāo)簽(披露于 http://www.hitach1.com/New/cnews/060206.html)。RFID 芯片可以用一個(gè)天線進(jìn)行制造，從而稍微增加其占據(jù)面積，或通過將RFID芯片聯(lián)接到一個(gè)外部天線上進(jìn)行制造。該外部天線可以單獨(dú)地制造并且嵌入在具有RFID芯片的隔離物30中，或在RFID芯片嵌入在該隔離物內(nèi)時(shí)與隔離物30形成整體并且聯(lián)接到RFID芯片上。
[0047]在一個(gè)說明性實(shí)施例中，該增強(qiáng)的RFID技術(shù)是一種無線識(shí)別與感測(cè)平臺(tái)(WISP)裝置。類似于RFID標(biāo)簽(或標(biāo)記)，WISP包括使用一個(gè)RFID讀取器來供電并且讀取WISP裝置。該WISP裝置收集來自該RFID讀取器所發(fā)射的無線電信號(hào)的功率，并且執(zhí)行感測(cè)功能(并且任選地執(zhí)行計(jì)算功能)。該WISP裝置將帶有信息的無線電信號(hào)傳送至RFID讀取器。該WISP裝置接收來自RFID讀取器的功率。該WISP裝置具有收集能量的一個(gè)標(biāo)簽或天線和一個(gè)可以執(zhí)行多項(xiàng)任務(wù)的微控制器(或處理器)，如采樣傳感器。該WISP裝置向RFID讀取器報(bào)告數(shù)據(jù)。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，該WISP裝置包括具有功率收集電路的一個(gè)集成電路、解調(diào)器、調(diào)制器、微型控制器、傳感器，并且可以包括用于存儲(chǔ)能量的一個(gè)或多個(gè)電容器。一種形式的WISP技術(shù)已經(jīng)由英特爾公司西雅圖研究中心(Intel Research Seattle)開發(fā)(www.Seattle, intelresearch.net/wisp/)。如在此使用的 RFID 裝置還包括 WISP 裝置。
[0048]在圖1的說明性實(shí)施例中，盤泵系統(tǒng)100包括集成到隔離物30中的一個(gè)RFID標(biāo)簽51并且使隔離物30內(nèi)的其他電路元件(如傳感器)的添加最小化。在這種實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽51可以在隔離物30的制造過程期間在隔離物30內(nèi)形成(例如，作為一個(gè)印刷電路元件或作為一個(gè)嵌入式集成電路)，并且用于存儲(chǔ)識(shí)別數(shù)據(jù)。識(shí)別數(shù)據(jù)最初可能僅識(shí)別隔離物30以使得能夠追蹤與隔離物30有關(guān)的數(shù)據(jù)。一旦隔離物30的制作和RFID標(biāo)簽51的安裝完成，隔離物30就可以與一個(gè)致動(dòng)器40組合并且安裝到盤泵10中，如圖1中所示。在產(chǎn)生完整的盤泵10的隨后制造和組裝過程中，可以監(jiān)測(cè)RFID數(shù)據(jù)并且將該RFID數(shù)據(jù)與盤泵系統(tǒng)100的其他部件相關(guān)聯(lián)。例如，最初識(shí)別隔離物30的RFID數(shù)據(jù)可以隨后識(shí)別致動(dòng)器40、盤泵10、以及盤泵系統(tǒng)100?？梢栽谝粋€(gè)或多個(gè)外部數(shù)據(jù)庫(kù)中將RFID數(shù)據(jù)與盤泵10和盤泵系統(tǒng)100的其他部件相關(guān)聯(lián)，這樣使得僅需要一種低功率、無源RFID標(biāo)簽來追蹤隔離物30和盤泵系統(tǒng)100的其他部件。例如，在組裝盤泵10時(shí)，可以使用一個(gè)RFID讀取器掃描隔離物的RFID標(biāo)簽并且將其與盤泵10相關(guān)聯(lián)。隨后，可以使用一個(gè)RFID讀取器掃描盤泵10以便識(shí)別并且追蹤盤泵10及其部件。
[0049]在圖1B的說明性實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽51是一種增強(qiáng)型RFID標(biāo)簽，該增強(qiáng)型RFID標(biāo)簽包括一個(gè)處理器并且電聯(lián)接到一個(gè)傳感器上。在圖1B的說明性實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽51和該傳感器允許感測(cè)和優(yōu)化計(jì)算功能。優(yōu)化和計(jì)算功能可以是基于由傳感器收集的數(shù)據(jù)，如以下更詳細(xì)地描述。在圖1B中，隔離物30包括一個(gè)任選的傳感器，如可操作來測(cè)量隔離物30的變形以及進(jìn)而致動(dòng)器40的邊緣的位移(δ y)的一個(gè)應(yīng)變儀50。隔離器30還可以包括其他電子裝置或電路元件，如一個(gè)射頻識(shí)別處理器或存儲(chǔ)器，如以下更詳細(xì)地討論。雖然圖1B將RFID標(biāo)簽51和傳感器二者示出為與隔離物30成整體，但是RFID標(biāo)簽51抑或傳感器可以安裝在致動(dòng)器40上，并且出于傳輸來自未安裝在隔離物30或致動(dòng)器40上的一個(gè)源的功率或數(shù)據(jù)的目的而電聯(lián)接到隔離物30上的電路元件上。例如，出于感測(cè)隔離物30處或盤泵空腔16內(nèi)的數(shù)據(jù)并且將該數(shù)據(jù)傳達(dá)至一個(gè)外部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(未圖示)的目的，RFID標(biāo)簽51可以與嵌入在隔離物30內(nèi)的一個(gè)非常小的專用集成電路元件通信。
[0050]在圖1C的說明性實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽51安裝在致動(dòng)器40上并且聯(lián)接到與隔離物30成整體的一個(gè)天線51a上。RFID標(biāo)簽51可以是有源的或無源的，并且在這種應(yīng)用中，可能需要指明RFID標(biāo)簽51對(duì)于由于機(jī)械應(yīng)力所致的故障是抵抗性的。在另一個(gè)實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽51是分開地組裝的并且安裝到隔離物30上。在其中RFID標(biāo)簽51不是與隔離物30整體地形成的一個(gè)實(shí)施例中，RFID標(biāo)簽51可以是芯片RFID系統(tǒng)上的一個(gè)麥克賽爾(Maxell)ME-Y2000 串聯(lián)線圈。
[0051]圖2A是根據(jù)一個(gè)說明性實(shí)施例的一個(gè)盤泵10的橫截面圖。在圖2A中，盤泵10包括一個(gè)盤泵體，該泵體具有一個(gè)大體上橢圓形的形狀，該橢圓形形狀包括在每一端由端板12、13閉合的一個(gè)圓柱形壁11。圓柱形壁11可以被安裝到一個(gè)襯底28上，該襯底28形成端板13。襯底28可以是一個(gè)印刷電路板或另一種適合的材料。盤泵10進(jìn)一步包括一對(duì)盤形內(nèi)板14、15，這對(duì)盤形內(nèi)板由附著到盤泵體的圓柱形壁11上的一個(gè)隔離物30(例如，一個(gè)環(huán)形隔離物)支撐于盤泵10內(nèi)。圓柱形壁11的內(nèi)表面、端板12、內(nèi)板14以及隔離物30在盤泵10內(nèi)形成一個(gè)空腔16?？涨?6的內(nèi)表面包括一個(gè)側(cè)壁18，該側(cè)壁18是在兩端由端壁20、22閉合的圓柱形壁11的內(nèi)表面的一個(gè)第一部分，其中端壁20是端板12的內(nèi)表面并且端壁22包括內(nèi)板14的內(nèi)表面和隔離物30的一個(gè)第一側(cè)。端壁22因此包括對(duì)應(yīng)于內(nèi)板14的內(nèi)表面的一個(gè)中心部分和對(duì)應(yīng)于隔離物30的內(nèi)表面的一個(gè)外圍部分。盡管盤泵10和其部件的形狀大體上是橢圓形，但在此所披露的具體實(shí)施例是一種圓形、橢圓形形狀。
[0052]圓柱形壁11和端板12、13可以是包括盤泵體的單個(gè)部件或單獨(dú)的部件，如圖2A中所示。在圖2A的實(shí)施例中，端板13是由一個(gè)單獨(dú)的襯底形成，該襯底可以是在其上安裝盤泵10的一個(gè)印刷電路板、一個(gè)組裝板、或印刷線路組件(PWA)。盡管空腔16的形狀大體上為圓形，但空腔16的形狀還可能更一般地是橢圓形。大體上圓形可以包括為規(guī)則圓形以及圓形形狀的變化形式例如橢圓的物體。在圖2A中所示的實(shí)施例中，限定空腔16的端壁20被示出為是總體上截頭圓錐形的。在另一個(gè)實(shí)施例中，限定空腔16的內(nèi)表面的端壁20可以包括平行于致動(dòng)器40的一個(gè)總體上平面的表面，如以下所討論。一種包括截頭圓錐形表面的盤泵在W02006/111775公開案中更詳細(xì)地描述，該公開案通過引用結(jié)合在此。盤泵體的端板12、13和圓柱形壁11可以由任何合適的剛性材料(包括但不限于金屬、陶瓷、玻璃或塑料(包括但不限于注塑成型塑料))形成。
[0053]盤泵10的內(nèi)板14、15共同形成致動(dòng)器40，該致動(dòng)器40與形成空腔16的內(nèi)表面的端壁22的中心部分操作性地相關(guān)聯(lián)。內(nèi)板14、15中的一者必須由一種壓電材料形成，該壓電材料可以包括展現(xiàn)響應(yīng)于所施加的一個(gè)電信號(hào)的應(yīng)變的任何電學(xué)活性材料，例如像一種電致伸縮或磁致伸縮材料。例如，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)板15是由展現(xiàn)響應(yīng)于所施加的電信號(hào)的應(yīng)變的壓電材料形成，即活性內(nèi)板。內(nèi)板14、15中的另一者優(yōu)選地具有與該活性內(nèi)板類似的一個(gè)彎曲剛度，并且可以由一種壓電材料或一種電學(xué)非活性材料(如一種金屬或陶瓷)形成。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)板14具有與活性內(nèi)板15類似的一個(gè)彎曲硬度，并且是由一種電學(xué)非活性材料(如一種金屬或陶瓷)形成，即惰性內(nèi)板。當(dāng)活性內(nèi)板15被一個(gè)電流激發(fā)時(shí)，活性內(nèi)板15沿相對(duì)于空腔16的縱軸線的一個(gè)徑向方向膨脹和收縮。內(nèi)板15的膨脹和收縮引起內(nèi)板14、15彎曲，從而誘導(dǎo)端壁22沿大體上垂直于端壁22的一個(gè)方向的一個(gè)軸向偏轉(zhuǎn)(參見圖3A)。
[0054]在未示出的其他實(shí)施例中，隔離物30可以取決于盤泵10的特定設(shè)計(jì)和定向從頂部表面或底部表面對(duì)內(nèi)板14、15中的任一者進(jìn)行支撐，不論是活性內(nèi)板15還是惰性內(nèi)板
14。在另一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)器40可以被與內(nèi)板14、15中的僅一個(gè)處于力傳送關(guān)系的一個(gè)裝置替代，例如像一個(gè)機(jī)械、磁或靜電裝置。在這種實(shí)施例中，內(nèi)板可以被形成為以如以上所描述的相同方式被這種裝置(未圖示)驅(qū)動(dòng)振蕩的一個(gè)電學(xué)非活性或無源材料層。
[0055]盤泵10進(jìn)一步包括從空腔16延伸到盤泵10的外部的至少一個(gè)孔口，其中該至少一個(gè)孔口包括一個(gè)閥以控制穿過該孔口的流體的流動(dòng)。盡管該孔口可以位于空腔16中的任何位置處，在該位置中致動(dòng)器40產(chǎn)生一個(gè)壓差，如以下更詳細(xì)地描述，但圖2A至圖2B中所示的盤泵10的一個(gè)實(shí)施例包括大致位于端板12的中心并且延伸穿過該端板12的一個(gè)出口孔口 27?？卓?27包括至少一個(gè)端閥29。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，孔口 27包括端閥29，該端閥29調(diào)節(jié)沿如由箭頭所指示的一個(gè)方向的流體的流動(dòng)，這樣使得端閥29充當(dāng)盤泵10的一個(gè)出口閥。對(duì)包括端閥29的孔口 27的任何提及都是指端閥29外部(即在盤泵10的空腔16的外部)的開口的部分。
[0056]盤泵10進(jìn)一步包括延伸穿過致動(dòng)器40的至少一個(gè)孔口，其中該至少一個(gè)孔口包括一個(gè)閥以控制穿過該孔的流體的流動(dòng)。該孔口可以位于致動(dòng)器40上的任何位置處，在該位置中致動(dòng)器40產(chǎn)生一個(gè)壓差。然而，圖2A至圖2B中所示的盤泵10的說明性實(shí)施例包括大致位于內(nèi)板14、15的中心并且延伸穿過內(nèi)板14、15的一個(gè)致動(dòng)器孔口 31。致動(dòng)器孔口31包括一個(gè)致動(dòng)器閥32，該致動(dòng)器閥32調(diào)節(jié)沿如由箭頭所指示的到空腔16中的一個(gè)方向的流體的流動(dòng)，這樣使得該致動(dòng)器閥32充當(dāng)?shù)娇涨?6的一個(gè)入口閥。致動(dòng)器閥32通過加強(qiáng)到空腔16中的流體的流動(dòng)并且對(duì)出口閥29的操作進(jìn)行補(bǔ)充來使盤泵10的輸出量提高，如以下更詳細(xì)地描述。
[0057]在此描述的空腔16的尺寸應(yīng)優(yōu)選地滿足相對(duì)于空腔16在側(cè)壁18處的高度(h)與其半徑(r)之間的關(guān)系來說的某些不等式，該半徑(r)是空腔16的縱軸線到側(cè)壁18的距離。這些等式如下:
r/h>1.2 ;以及 hVrMXKT1。米。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)空腔16內(nèi)的流體是一種氣體時(shí)，空腔半徑與空腔高度的比(r/h)是在約10與約50之間。在這個(gè)實(shí)例中，空腔16的體積可以是小于約10ml。另外，如果工作流體是與一種液體相反的一種氣體，那么h2/r的比優(yōu)選地在約10_6米與約10_7米之間的一個(gè)范圍內(nèi)。
[0059]此外，在此披露的空腔16應(yīng)優(yōu)選地滿足與空腔半徑(r)和工作頻率(f)相關(guān)的以下不等式，該工作頻率是致動(dòng)器40振動(dòng)以便產(chǎn)生端壁22的軸向位移的頻率。該不等式是如下:
【權(quán)利要求】
1.一種盤泵系統(tǒng)，包括: 具有大體上圓柱形形狀的一個(gè)泵體，該泵體限定了用于容納一種流體的一個(gè)空腔，該空腔由在兩端由多個(gè)大體上圓形端壁閉合的一個(gè)側(cè)壁形成，這些端壁中的至少一個(gè)端壁是一個(gè)被驅(qū)動(dòng)端壁，該被驅(qū)動(dòng)端壁具有一個(gè)中心部分和一個(gè)外圍部分，該外圍部分從該被驅(qū)動(dòng)端壁的該中心部分徑向地向外延伸；一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器與該被驅(qū)動(dòng)端壁的該中心部分操作性地相關(guān)聯(lián)以引起該被驅(qū)動(dòng)端壁的一種振蕩運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生該被驅(qū)動(dòng)端壁沿大體上垂直于其的一個(gè)方向的位移振蕩；被定位在該被驅(qū)動(dòng)端壁的該外圍部分與該側(cè)壁之間以便減小這些位移振蕩的阻尼的一個(gè)隔離物，該隔離物包括響應(yīng)于該被驅(qū)動(dòng)端壁的該振蕩運(yùn)動(dòng)進(jìn)行伸展和收縮的一種柔性材料； 一個(gè)第一孔口，該第一孔口在這些端壁中的任一者中并且延伸穿過該泵體； 一個(gè)第二孔口，該第二孔口在該泵體中并且延伸穿過該泵體；以及， 一個(gè)閥，該閥布置在該第一孔口和該第二孔口的至少一者中；以及一個(gè)RFID標(biāo)簽，該RFID標(biāo)簽與該隔離物的該柔性材料操作性地相關(guān)聯(lián)，以便存儲(chǔ)并且傳送與該隔離物相關(guān)聯(lián)的識(shí)別數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，其中該隔離物包括一種柔性印刷電路材料。
3.如權(quán)利要求2所述的盤泵系統(tǒng)，其中該RFID標(biāo)簽與該柔性印刷電路材料成整體。
4.如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，其中該RFID標(biāo)簽包括識(shí)別該隔離物、該致動(dòng)器、該閥、以及該泵體的識(shí)別數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，其中該RFID標(biāo)簽是一個(gè)無源RFID標(biāo)簽。
6.如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，其中該RFID標(biāo)簽是與該隔離物分開地制造的并且組裝到該隔離物上。
7.如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，其中該RFID標(biāo)簽是一個(gè)有源RFID標(biāo)簽。
8.如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，其中該RFID標(biāo)簽是一個(gè)WISP裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的盤泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)傳感器，其中: 該傳感器可操作來測(cè)量該盤泵系統(tǒng)的性能數(shù)據(jù)并且將該性能數(shù)據(jù)傳達(dá)到該RFID標(biāo)簽;并且 該RFID標(biāo)簽可操作來將該性能數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)RFID讀取器。
10.如權(quán)利要求9所述的盤泵系統(tǒng)，其中該傳感器是安裝在該隔離物上的一個(gè)應(yīng)變儀。
11.如權(quán)利要求10所述的盤泵系統(tǒng)，其中該應(yīng)變儀被配置成用于測(cè)量該隔離物中的應(yīng)變。
12.如權(quán)利要求10所述的盤泵系統(tǒng)，其中該應(yīng)變儀被配置成用于測(cè)量該致動(dòng)器的位移。
13.一種用于追蹤一個(gè)盤泵的多個(gè)部件的方法，該方法包括: 制造包括一個(gè)RFID標(biāo)簽的一個(gè)隔離物,該RFID標(biāo)簽包括識(shí)別數(shù)據(jù)； 在一個(gè)第一時(shí)刻使用一個(gè)RFID讀取器掃描該識(shí)別數(shù)據(jù)； 將該識(shí)別數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中； 組裝一個(gè)或多個(gè)額外部件以形成一個(gè)盤泵； 將該一個(gè)或多個(gè)額外部件與該數(shù)據(jù)庫(kù)中的該識(shí)別數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)；并且通過在一個(gè)第二時(shí)刻使用該RFID讀取器掃描該盤泵來追蹤該盤泵和這些部件，該第二時(shí)刻比該第一時(shí)刻晚。
14.如權(quán)利要求13所述的方法,其中該一個(gè)或多個(gè)額外部件包括一個(gè)致動(dòng)器、一個(gè)閥、以及一個(gè)泵體。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該隔離物包括一種柔性印刷電路材料。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該RFID標(biāo)簽與該柔性印刷電路材料成整體。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該RFID標(biāo)簽是一個(gè)無源RFID標(biāo)簽。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該RFID標(biāo)簽是與該隔離物分開地制造的并且組裝到該隔離物上。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該RFID標(biāo)簽是一個(gè)有源RFID標(biāo)簽。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該RFID標(biāo)簽是一個(gè)WISP裝置。
21.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括測(cè)量該盤泵的性能數(shù)據(jù)、將該性能數(shù)據(jù)傳達(dá)到該RFID標(biāo)簽、并且將該性能數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)RFID讀取器。
22.—種盤泵系統(tǒng),包括: 具有大體上圓柱形形狀的一個(gè)泵體，該泵體限定了用于容納一種流體的一個(gè)空腔，該空腔由在兩端由多個(gè)大體 上圓形端壁閉合的一個(gè)側(cè)壁形成，這些端壁中的至少一個(gè)端壁是一個(gè)被驅(qū)動(dòng)端壁，該被驅(qū)動(dòng)端壁具有一個(gè)中心部分和一個(gè)外圍部分，該外圍部分從該被驅(qū)動(dòng)端壁的該中心部分徑向向外延伸；一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器與該被驅(qū)動(dòng)端壁的該中心部分操作性地相關(guān)聯(lián)以引起該被驅(qū)動(dòng)端壁的一種振蕩運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生該被驅(qū)動(dòng)端壁沿大體上垂直于其的一個(gè)方向的位移振蕩；一個(gè)隔離物，該隔離物與該被驅(qū)動(dòng)端壁的該外圍部分操作性地相關(guān)聯(lián)以便減小這些位移振蕩的阻尼，該隔離物包括一種柔性印刷電路材料，并且該柔性印刷電路材料包括一個(gè)RFID標(biāo)簽； 一個(gè)第一孔口，該第一孔口布置在這些端壁中的任一者中并且延伸穿過該泵體； 一個(gè)第二孔口，該第二孔口布置在該泵體中并且延伸穿過該泵體；以及 一個(gè)閥，該閥布置在該第一孔口和該第二孔口的至少一者中。
23.如權(quán)利要求22所述的盤泵系統(tǒng)，其中該RFID標(biāo)簽包括一個(gè)WISP裝置。
24.如權(quán)利要求23所述的盤泵系統(tǒng)，其中: 該柔性印刷電路材料進(jìn)一步包括用于測(cè)量該致動(dòng)器的位移的一個(gè)傳感器，并且 該傳感器被聯(lián)接到該WISP裝置上。
25.如權(quán)利要求24所述的盤泵系統(tǒng)，其中: 該WISP裝置包括一個(gè)電源、一個(gè)存儲(chǔ)器以及一個(gè)處理器； 該電源可操作來接收來自一個(gè)無線電源的功率；并且 該WISP裝置向該傳感器供應(yīng)功率。
26.如權(quán)利要求24所述的盤泵系統(tǒng)，其中該WISP裝置可操作來基于從該傳感器接收的數(shù)據(jù)而確定由該盤泵產(chǎn)生的差壓。
27.如權(quán)利要求24所述的盤泵系統(tǒng)，其中該WISP裝置可操作來基于從該傳感器接收的數(shù)據(jù)而確定該隔離物被磨損或損壞。
28.在此所描述的這些方法和系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】F04B43/04GK104081052SQ201380007269
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月10日
【發(fā)明者】克里斯多佛·布賴恩·洛克, 艾丹·馬庫(kù)斯·陶特 申請(qǐng)人:凱希特許有限公司