隔膜式止回閥及其制造方法
【專利摘要】一種例如用于微型泵裝置的微型閥，其可由結(jié)合至閥管內(nèi)部的開縫隔膜形成。隔膜中的凸塊和/或反向滲漏止擋可以增大閥的破解壓力。可以使用推桿對閥隔膜進行預(yù)緊以增大開啟壓力。
【專利說明】隔膜式止回閥及其制造方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年I月11日提交的美國序列號61/751,645和于2013年3月28日提交的61/806，213的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，并且將其全文援引納入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及止回閥及其制造方法，確切地說，涉及用于例如用在微流體裝置如小型可植入給藥裝置中的微型閥。
【背景技術(shù)】
[0004]人們對更小型栗裝置的需求在持續(xù)增長，尤其在醫(yī)用微型裝置領(lǐng)域。結(jié)果，對于越來越小的操作栗部件如止回閥的需求也在增長，這對傳統(tǒng)制造工藝極限提出了挑戰(zhàn)。通?？色@得的最小止回閥具有在2-10毫米(mm)范圍內(nèi)的尺寸，這對于方便集成至所期望的總尺寸在5-15mm范圍內(nèi)的可植入微型栗來說太大，例如對于植入小器官如眼睛而言太大。另一方面，尺寸小于Imm或2mm的閥難以用傳統(tǒng)技術(shù)來加工。
[0005]按比縮小止回閥的部分挑戰(zhàn)在于傳統(tǒng)的大尺寸閥結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。例如球閥可以包括球、彈簧、橡膠閥密封和閥體固定裝置。表面越光滑且球越接近于具有完美球形，則球與閥密封之間的接觸越好，該接觸限定了閥的滲漏率和流動性能。但在小尺寸下，表面粗糙度和形狀難以控制，而且加工易于使部件失準(如由外殼體壓接引起)。因此，難以在保持合適的功能和性能的同時使球閥尺寸按比縮小。類似地，用傳統(tǒng)模制技術(shù)生產(chǎn)的硅橡膠閥(如鴨嘴閥)在被按比縮小至亞毫米尺寸時趨于不可靠(如表現(xiàn)出滲漏和大的生產(chǎn)波動)。然而，準確的、可重復(fù)的、可靠的流量/壓力性能對于許多應(yīng)用場合如給藥來說是重要的，此時流量的不準確會轉(zhuǎn)化成潛在傷害或甚至致命的給藥不足或給藥過量。
[0006]微型止回閥設(shè)計中的另一項挑戰(zhàn)是所期望的裝置壽命。微型醫(yī)用裝置通常需要2到10年的使用壽命;這對于可植入微型給藥栗系統(tǒng)來說尤其如此。但微型止回閥易于出現(xiàn)由微觀顆粒、組織生長或藥物鎮(zhèn)靜所引起的靜摩擦或阻塞;實際上，傳統(tǒng)的閥設(shè)計常需要在閉合狀態(tài)下良好的閥密封和當(dāng)打開閥時充分開啟的流體通路以免阻塞之間做出權(quán)衡。如果在閥中發(fā)生阻塞，那么閥可能發(fā)生故障且表現(xiàn)輕微癥狀，如不規(guī)則的流動行為，或代表更嚴重損害的行為，例如由閥突然打開所造成的偶然過量給藥、由閥阻塞造成的未給藥或由藥物儲器的過壓所引起的栗泄漏。這些負面影響通常隨著更小的結(jié)構(gòu)和腔而擴大。
[0007]因此，人們需要可靠運行的微型止回閥及其可再現(xiàn)制造的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的實施例提供各種止回閥結(jié)構(gòu)，其通常僅由很少的部件組成，適于以微尺寸制造(S卩Imm或更小)，同時獲得足以用在小型藥物栗或其它醫(yī)用微型裝置中的性能特征。通常，這些閥結(jié)構(gòu)是被動直通隔膜閥，其在最簡單的實施例中包括:供流體流經(jīng)的剛性管段(如直徑和/或長度小于Imm)和跨越該管段的橫截面的開縫彈性隔膜;該隔膜可延伸至裙部，該隔膜通過裙部可被固定于管內(nèi)表面。對隔膜示意足夠大的向前壓力(即沿期望流動方向驅(qū)動流體的壓力)造成該縫隙“張裂”開啟并允許流體經(jīng)過;而在沿相反方向的壓力下，該縫隙保持關(guān)閉，直到達到遠高于開啟壓力的破解壓力(本文所用的“縫隙”表示能打開以允許流體在加壓情況下流經(jīng)的常閉通道，其例如通過用刺破工具在不移除材料或僅移除極少量材料情況下形成貫穿隔膜的切口而形成(如在關(guān)閉狀態(tài)下縫隙寬度接近于零))。該閥結(jié)構(gòu)的簡單性有助于其可在微尺寸下制造。另外，流過閥的筆直流體路徑以及無大量轉(zhuǎn)角和無效區(qū)降低了閥阻塞風(fēng)險，從而延長了閥使用壽命。
[0009]各實施例使用附加的閥部件以進一步提高閥性能。例如，通過在隔膜下游(流體排出)側(cè)(即任何反壓作用的一側(cè))在縫隙位置處形成凸塊來增大破解壓力。在某些實施例中，閥還包括靠置于隔膜上游(流體進入)側(cè)且裝配至或圍繞管入口端的反向滲漏止擋，其禁止隔膜在反壓下反向彎曲，因此防止?jié)B漏。在一些實施例中，閥包括推桿或通過使隔膜沿前進方向彎曲而使隔膜“預(yù)緊”的其它適合構(gòu)件;這種預(yù)緊可用于可靠設(shè)計特定的閥開啟壓力。預(yù)緊構(gòu)件被布置成覆蓋隔膜縫隙或者在替代實施例中覆蓋隔膜的永久開口。
[0010]因此，一方面，本發(fā)明涉及一種直通止回閥，其包括:限定出供流體流經(jīng)的管腔的管；附接至管內(nèi)表面的且跨越管橫截面的彈性隔膜。所述隔膜可延伸至固定在所述剛性管的內(nèi)部的裙部中；所述管可具有在鄰近所述裙部的區(qū)域中貫通管側(cè)壁的孔，該裙部可通過例如延伸穿過所述孔的諸如環(huán)氧樹脂的粘合材料被固定至剛性管。彈性隔膜包括穿過隔膜的縫隙或開口并被構(gòu)造成當(dāng)在隔膜第一側(cè)至少施加開啟壓力時打開，以允許流體從隔膜第一側(cè)經(jīng)所述縫隙或開口流至第二側(cè)，并阻止流體從第二側(cè)反流至第一側(cè)，直到在第二側(cè)至少達到破解壓力。在不同的實施例中，管直徑和/或閥的最大尺寸小于1_。在不同的實施例中，該止回閥還包括預(yù)緊構(gòu)件，其抵靠隔膜的第一側(cè)以便在閥關(guān)閉狀態(tài)使隔膜彎曲并封閉所述縫隙或開口；該開啟壓力至少部分取決于該預(yù)緊構(gòu)件的軸向位置。
[0011]該隔膜可包括穿過隔膜的縫隙，其被構(gòu)造成當(dāng)在隔膜第一側(cè)至少施加開啟壓力時彎曲并打開。在一些實施例中，該縫隙與隔膜第二側(cè)上的凸塊位于同樣位置(即該縫隙延伸穿過凸塊)。在一些實施例中，閥包括在隔膜第一側(cè)緊靠該隔膜的反向滲漏止擋。該止擋可包括被裝配至閥管內(nèi)部的止擋管;該止擋管可具有一個或多個穿過它的腔，所述腔的尺寸被設(shè)定成對流經(jīng)該腔的流體流量施加規(guī)定限制。在單腔情況下，該腔可在縫隙處居中或者偏離縫隙。在一些實施例中，止擋延伸超出并圍繞剛性管入口端。
[0012]另一方面，本發(fā)明涉及使用疊層模具固定裝置生產(chǎn)直通閥結(jié)構(gòu)的方法。在不同的實施例中，疊層模具固定裝置包括一個或多個銷和在高度上延伸超出該銷的一個或多個間隔墊，所述一個或多個銷包括具有第一直徑的第一層和具有小于第一直徑的第二直徑的第二層。大直徑的第一層可包括一個或多個出口流道。該方法包括將內(nèi)徑匹配于第一直徑的閥管安放在所述銷上，例如放置在擱置于支承面上的O形環(huán)的頂部，銷的第一層從該支承面延伸。另外，本發(fā)明包括將液態(tài)彈性體前驅(qū)體填充至閥管內(nèi)部空間中(在將管放置在銷上方之前或之后)。然后，可迫使液態(tài)彈性體前驅(qū)體從閥管內(nèi)部空間離開，例如經(jīng)出口流道，由此使液態(tài)彈性體的表面達到(多個)間隔墊的高度。在一些實施例中，通過將平面件放置在(多個)間隔墊上迫使液態(tài)彈性體從管內(nèi)部離開。平面件可以在被放置于間隔墊上之前用諸如聚對二甲苯和金的抑制粘合-防蝕涂層涂覆。疊層模具固定裝置可包括第一和第二支架件，并且(多個)銷和平面件可被固定在所述第一和第二支架件之間。
[0013]本方法還包括使彈性體前驅(qū)體固化，由此在閥管中產(chǎn)生隔膜，隔膜厚度等于至少一個間隔墊的高度延伸超出銷的距離。在一些實施例中，在平面件被放置在間隔墊上之前，在該平面件中蝕刻出凹部，進行固化，由此在隔膜中產(chǎn)生與該凹部形狀互補的凸塊。在固化過程中還可以產(chǎn)生從隔膜起延伸的裙部，該裙部的距離等于第一直徑與第二直徑之差的一半;裙部長度可以等于第二層的高度或者通過改變液態(tài)彈性體前驅(qū)體的填充體積來調(diào)整。在一些實施例中，被迫離開閥管內(nèi)部空間的液態(tài)彈性體在固化之前被移除。在固化后，閥管和隔膜可從疊層模具中被移除，并且可以在閥隔膜中形成縫隙或開口。在不同的實施例中，疊層模具固定裝置包括多個銷;在這種情況下，該方法可涉及同時產(chǎn)生多個閥結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0014]通過以下對本發(fā)明的更詳細說明，特別在結(jié)合附圖的情況下將更容易理解上述內(nèi)容，其中:
[0015]圖1是示出理想的止回閥的性能參數(shù)的流量/壓力曲線；
[0016]圖2A和2B分別是根據(jù)一個實施例的基本閥結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖和立體圖；
[0017]圖2C是根據(jù)不同實施例的包括隔膜裙部的基本閥結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0018]圖3A-3E示出圖2A和圖2B的閥結(jié)構(gòu)的操作；
[0019]圖4A和4B分別是根據(jù)一個實施例的在隔膜中有密封凸塊的閥結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖和立體圖；
[0020 ] 圖5A-?示出圖4A和4B的閥結(jié)構(gòu)的操作；
[0021 ]圖6A和6B是根據(jù)不同實施例的具有反向滲漏止擋的閥結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
[0022 ]圖7A-7D示出圖6A的閥結(jié)構(gòu)的操作；
[0023]圖8A-8D示出圖6B的閥結(jié)構(gòu)的操作；
[0024]圖9A-9D示出根據(jù)一個實施例的具有反向滲漏止擋的閥結(jié)構(gòu)的操作，所述反向滲漏止擋具有偏離軸線的孔；
[0025]圖9E和9F分別以立體圖和側(cè)視圖示出根據(jù)一個實施例的具有對稱布置的多個孔的反向滲漏止擋；
[0026]圖1OA和1B分別是根據(jù)不同實施例的帶有推桿的閥結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖和等距視圖，所述推桿用于使閥隔膜預(yù)彎曲；
[0027]圖1OC是根據(jù)不同實施例的替代的閥結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，所述閥結(jié)構(gòu)具有推桿和在隔膜中的開口(而不是縫隙)；
[0028]圖1IA-1ID示出圖1OB的閥結(jié)構(gòu)的操作；
[0029]圖12A-12G和圖13A-13G示出根據(jù)不同實施例的通過將隔膜模制于閥管中來產(chǎn)生圖2A和2B的閥的方法；
[0030]圖14A-14F示出根據(jù)不同實施例的通過將預(yù)模制的隔膜附接于閥管中來產(chǎn)生圖2A和2B的閥的方法；
[0031]圖15A-15F示出根據(jù)不同實施例的通過注塑成型來產(chǎn)生圖2A和2B的閥的方法；
[0032]圖16A-16I示出根據(jù)不同實施例的通過微加工和模制來產(chǎn)生圖2A和2B的閥的方法;
[0033]圖17A-17G示出根據(jù)不同實施例的通過將具有凸塊的隔膜模制于閥管中來產(chǎn)生圖4A和4B的閥的方法；
[0034]圖18A-18F示出根據(jù)不同實施例的通過使具有凸塊的隔膜注塑成型來產(chǎn)生圖4A和4B的閥的方法；
[0035]圖19A-19H示出根據(jù)不同實施例的通過微加工具有凸塊凹部的模具且模制所述隔膜來產(chǎn)生圖4A和4B的閥的方法；
[0036]圖20A-20C、圖21A-21G和圖22A-22G示出根據(jù)不同實施例的通過將反向滲漏止擋附接至閥管內(nèi)部來產(chǎn)生圖6A的閥的方法；
[0037]圖23A-23F示出根據(jù)不同實施例的通過將推桿附接至閥管內(nèi)部來產(chǎn)生圖1OA和1B的閥的方法；
[0038]圖24A是根據(jù)不同實施例的用于制造閥結(jié)構(gòu)的疊層模具的透視立體圖，而圖24B-24D是根據(jù)本發(fā)明的用于制造閥結(jié)構(gòu)的疊層模具的局部非透視圖；
[0039]圖24E是包括圖24A-24D的疊層模具的功能銷的模柱的放大圖；和
[0040]圖25A-25E示出使用圖24A-24E的疊層模具制造根據(jù)不同實施例的閥的方法。
【具體實施方式】
[0041]1.閥性能特征
[0042]本發(fā)明涉及在各實施例中獲得出色性能特征的單向止回閥。常被用于限定止回閥性能的參數(shù)如圖1所示，圖1描繪出常閉單向止回閥的理想流量/壓力曲線。當(dāng)栗送開始且壓力從零向正壓增長時(即壓力在期望流向上具有負斜率)，閥保持關(guān)閉，即流量保持為零(曲線段102)，直到達到開啟壓力104。一旦超過開啟壓力104，流量就隨著壓力增大而增大(曲線段106)。但在使用反饋回路的栗系統(tǒng)中，穩(wěn)態(tài)工作壓力108和相應(yīng)的工作流量110—旦達到則保持有效。當(dāng)栗關(guān)閉時(這通常在已分配出目標給送量后發(fā)生)，壓力和流量減小(曲線段112)。流量通常在小于或等于開啟壓力104的壓力114下降至零;該壓力通常被稱為關(guān)閉壓力或停止壓力。開啟壓力和關(guān)閉壓力之間的非零差起因于在閥縫隙處相互作用的材料表面之間的靜摩擦(即范德華力)。某些情況下，閥承受栗內(nèi)的反壓或真空(即負壓)，即壓力逆轉(zhuǎn)且變?yōu)樨?。如果發(fā)生這種情況，則流體流動被阻止或“截止”(曲線段116)，直到達到破解壓力118(或反向滲漏壓)。在破解壓力118情況下，閥結(jié)構(gòu)的整體性被暫時或永久地破壞，允許流體反向流動(曲線段120)。
[0043]栗裝置的控制通常考慮了栗的壓力/流量特性。因此，可預(yù)測的栗操作取決于對壓力/流量曲線的且特別是栗的開啟壓力、停止壓力和破解壓力的可靠了解。但可靠性對微型閥來說是很大的挑戰(zhàn)。當(dāng)利用與生產(chǎn)大型閥相同的技術(shù)所生產(chǎn)的現(xiàn)有技術(shù)的多組件式止回閥結(jié)構(gòu)按比縮小至小于2_的尺寸(如對于小尺寸栗裝置所要求的)時，其流量/壓力特性趨于變得不可重復(fù)且不可靠。另外，復(fù)雜的止回閥結(jié)構(gòu)會縮短裝置壽命，并且在用于長期植入的情況下可引起嚴重故障。例如，具有無效區(qū)或角部的復(fù)雜流體路徑會致使許多傳統(tǒng)的栗結(jié)構(gòu)易于阻塞。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，本發(fā)明提供具有可再現(xiàn)的流量/壓力性能的各種更簡單的閥結(jié)構(gòu)。
[0044]閥機構(gòu)設(shè)計的另一項挑戰(zhàn)源自有諸多因素影響栗運行狀況，尤其是外部壓力(SP大氣壓或環(huán)境壓力)波動，其會根據(jù)患者環(huán)境而變。外部壓力波動會造成藥栗裝置或是給藥過量，或是給藥不足。極端情況下，外部壓力突降會導(dǎo)致即使在栗完全關(guān)停情況下依然意外給藥，因為閥在壓差達到開啟壓力時被迫開啟?；颊咴谄湔Ｈ粘Ｉ钪袝?jīng)歷外部壓力降低的兩個常見例子是在山區(qū)高速路開車或乘飛機起飛。例如在飛機起飛時，壓力會下降3.8鎊/平方英寸(psi)或更多。因此，為了避免故障(尤其在壓力未與外壓平衡的裝置中，如具有剛性儲器外殼的藥栗裝置)，所植入的閥優(yōu)選能承受至少3.8鎊/平方英寸的壓降，SP，具有至少該值的開啟壓力。在各個實施例中，本發(fā)明能通過使閥結(jié)構(gòu)具備增大閥開啟壓力的特征如對閥隔膜預(yù)加載的推桿來滿足該要求。
[0045]除了由外壓降低而導(dǎo)致意外打開外，栗被關(guān)停時的閥延遲關(guān)閉也能造成給藥過量。主要危險時段是預(yù)計給藥快要結(jié)束的這段時間，此時在儲器中的氣泡形成和膨脹以及外壓下降的共同作用可導(dǎo)致藥物在閥能完全關(guān)斷流動之前被推出該裝置，冒著嚴重給藥過量的風(fēng)險。因此，與開啟壓力一樣，停止壓力最好高于外壓下降(因此接近開啟壓力)。在常規(guī)大型止回閥設(shè)計中，高而且可靠的停止壓力能簡單地通過以下方式獲得，使用閥座回復(fù)機構(gòu)以提供預(yù)緊力，其在閥驅(qū)動壓力降至零之前早就關(guān)斷了流體流動(即，達到零流量或者對于在既定應(yīng)用環(huán)境中的使用目的來說是可忽略不計的預(yù)定最低流量)。通常由彈簧(如卷簧、螺旋彈簧、繩彈簧或盤簧)提供回復(fù)力。但是，這些彈簧機構(gòu)同樣難以小型化至亞毫米尺度，并且集成至微型止回閥的殼體中是有挑戰(zhàn)性的。在本發(fā)明中，回復(fù)機構(gòu)通過彈性隔膜提供，在各實施例中，該彈性隔膜抵靠在充當(dāng)閥座的推桿或止擋結(jié)構(gòu)上。
[0046]2.閥結(jié)構(gòu)和操作
[0047]圖2A和圖2B示出根據(jù)一個實施例的簡單的止回閥結(jié)構(gòu)。由于其簡約設(shè)計，即少量零部件，故該結(jié)構(gòu)可適用于微尺寸實施，同時提供準確的、可重復(fù)的和可靠的流量/壓力性能。如圖所示，閥200包括剛性閥管202和跨越管202的橫截面的彈性體隔膜204。隔膜204在中心區(qū)域包括縫隙206，該縫隙由于靜摩擦力是常閉的，但在隔膜被施壓彎曲的情況下打開。隔膜相對于管直徑而言通常具有在約1%至約100%之間的厚度，并可由例如硅橡膠(如羧基氯丁乳膠(LSR)、高孵化酶(HCE)、低孵化酶(LCE)等)、合成橡膠(如三元乙丙橡膠(EPDM)、丁基橡膠、丁鈉橡膠等)、天然橡膠、熱塑性彈性體或通常具有足夠的性能和耐久性的任何粘彈性聚合材料制成。其硬度計即硬度能在隔膜生產(chǎn)期間通過材料成分、焙燒參數(shù)等進行調(diào)整。管可由硬聚合物(如聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯或丙烯酸)、玻璃、金屬、陶瓷、硅、氧化物、復(fù)合材料或者基本上任何剛性材料制成。其尺寸(例如直徑和/或長度)優(yōu)選小于 Imm 或 2mm ο
[0048]閥管202的和隔膜204的橫截面可以如圖所示呈圓形或具有任何各種不同的形狀。例如其可以形成正方形、三角形、五邊形、六邊形、其它多邊形(規(guī)則的或不規(guī)則的)、橢圓形等。另外，管的外橫截面(由其外壁限定)可與內(nèi)橫截面(由內(nèi)壁限定)以及隔膜204(而內(nèi)橫截面和隔膜通常匹配以允許隔膜適當(dāng)貼靠管內(nèi)壁密封)不同。例如，管可以具有有助于方便組裝至栗的正方形或長方形的外橫截面和促進均勻?qū)訝盍黧w流動且避免渦流的內(nèi)橫截面，否則藥物在所述渦流處靜止。彈性體隔膜204可以在或鄰近出口端(如圖所示)的位置、在或鄰近管202的入口端的位置、或者在管中間區(qū)域即遠離管202兩端的區(qū)域被連接至剛性閥管202的內(nèi)表面。
[0049]彈性體隔膜204可通過適當(dāng)?shù)恼辰觿┤绻柰z、環(huán)氧樹脂、丙烯酸粘接劑等被粘接至閥管202內(nèi)部。粘接劑的選擇通常取決于隔膜206的材料。例如助粘劑可被用于硅橡膠隔膜，環(huán)氧樹脂適于熱塑性隔膜或合成橡膠隔膜，而丙烯酸粘接劑對于1-苯基-3-甲基-4-甲基丙烯?；?5-吡唑酮(PMMP)隔膜是優(yōu)選的?；蛘撸ㄟ^在適當(dāng)位置使彈性體前驅(qū)體固化以形成隔膜可影響隔膜粘接;在這種情況下，隔膜204或是直接粘接至閥管202，或是通過涂覆在閥管202內(nèi)表面上的一層助粘劑粘接至閥管202。通常，可采用任何類型的結(jié)合技術(shù);合適的技術(shù)包括例如熱結(jié)合、超聲結(jié)合、紅外線(IR)結(jié)合、等離子體結(jié)合等。在一些實施例中，結(jié)合表面由隔膜的周邊和厚度來限定(如所示的)；在其它實施例中，結(jié)合表面通過管狀“裙部”208被擴大，該裙部與隔膜204周邊一體形成并從隔膜周邊延伸出。這樣的裙部208具有進一步阻止?jié)B漏的附加優(yōu)點，因為其增大了閥管202與隔膜204之間的、任何滲漏流體必然經(jīng)過的接觸部的面積。在一個實施例中，剛性管202具有穿過裙部208附近的壁部的多個孔，所述孔允許環(huán)氧樹脂或其它膠粘劑流過以產(chǎn)生在閥管202與裙部208之間的互鎖界面。為了更清楚起見，下文所述的各種閥結(jié)構(gòu)被描繪為沒有裙部;但應(yīng)該明白，這些結(jié)構(gòu)可被直接改為包括從隔膜延伸出的裙部。
[0050]圖3A-3E概念性地示出止回閥200的操作，其如圖所示可被插入至外管(為便于說明起見僅示出其一部分)。如果壓力被施加至隔膜的上游側(cè)300(即在向前流動方向上)，則剛性閥管為彈性體隔膜提供固定的邊界，從容使隔膜彎曲且隔膜內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力增大(圖3A)。當(dāng)達到閥的開啟壓力Pc^時，內(nèi)應(yīng)力開始超過縫隙周圍的最大靜摩擦力并且閥“裂張打開”(圖3B)，允許加壓流體(如藥液)經(jīng)由閥開口到達下游區(qū)域。打開縫隙的間隙寬度對流體提供流動阻力，其大致與隔膜彎曲程度成比例。原則上，驅(qū)動壓力越高，隔膜彎曲越大，并且間隙會變得越寬。因此，通常驅(qū)動壓力越高，藥物流量越大。
[0051]當(dāng)壓力下降時，流量減小，直到閥開口重新關(guān)閉(圖3C)。在正壓力Pcd下發(fā)生該關(guān)閉行為是源于隔膜在低應(yīng)力水平下在固定邊界條件下彎曲，這對于熟悉板殼力學(xué)基本原理的人來說是眾所周知的現(xiàn)象。如果反向施壓(即在隔膜204的下游側(cè)302的反壓或者如果在上游形成真空壓力，例如隨著藥物被栗出而在儲器中形成真空壓力)，則隔膜204反向彎曲(圖3D)?？p隙206首先保持關(guān)閉，阻止流體反向流動。但如果壓力繼續(xù)增大，則在反向壓力達到破解壓力Pbd(如果該閥中包括有破壞構(gòu)型對稱性的附加結(jié)構(gòu)特征如在下文中討論的凸塊或反向滲漏止擋，則破解壓力通常與開啟壓力不同)時該閥被迫開啟(圖3E)。
[0052]圖4A和圖4B示出改進的止回閥400，由于形成在隔膜404下游側(cè)的“密封凸塊”或凸部402，止回閥400相比于圖2A和圖2B的止回閥200能承受來自下游區(qū)的更高反壓。在本實施例中，縫隙406形成在凸塊402內(nèi)(即與凸塊402同位置)，使得凸塊402在反壓下增大縫隙界面的密封力，從而增大破解壓力(拋開密封凸塊402不算，閥400與前述閥200具有相似的結(jié)構(gòu))。圖5A-f5D示出閥400的操作。特別是，圖5C和圖5D示出施加于隔膜的反壓如何趨于壓縮凸塊402，從而增大縫隙界面處的密封力，造成明顯更高的破解壓力性能。盡管示出為半球狀，但凸塊402還可以成形為半橢圓形、半拋物體形、方塊形、角錐形、棱柱形、圓錐形體等。重要的是，該凸塊應(yīng)整體呈凸?fàn)?，以實現(xiàn)期望的增大的密封力；而具體形狀并不重要。
[0053]圖6A和圖6B示出閥的實施例600、601，其除了剛性管202和隔膜204外還包括靠近隔膜204上游側(cè)的結(jié)構(gòu)602或604，其阻止隔膜204反向彎曲并由此增大破解壓力和/或此外消除或減輕反向滲漏(包括例如透過隔膜材料本身的流體滲漏)。在圖6A中，“抗彎結(jié)構(gòu)”或“反向滲漏止擋” 602包括或由如下的管構(gòu)成，管的外徑適配于主閥管202的內(nèi)徑，而管的內(nèi)徑限定出與隔膜縫隙206對準的孔603。或者，抗彎結(jié)構(gòu)可延伸至閥管202外部。例如在圖6B中，抗彎結(jié)構(gòu)604與閥上游的管606整體形成，并包括跨越外管606的橫截面且緊鄰隔膜204的壁608，所述隔膜在該實施例中位于閥管202的入口端。穿過抗彎結(jié)構(gòu)604的壁608的中心開口或孔609與隔膜204中的縫隙206對準以允許閥601打開并允許流體通過。抗彎結(jié)構(gòu)602、604可由聚合物、玻璃、金屬、陶瓷、硅、氧化物、復(fù)合材料或其它材料制成并可以具有比閥管202更大或更小的剛度。
[0054]反向滲漏止擋602、604提供抵抗止回閥隔膜204反向彎曲的支承結(jié)構(gòu)，由此增大反向滲漏壓。具體說，參見圖6A的結(jié)構(gòu)602，止擋管與隔膜的上游表面接觸(雖然以零或接近零的接觸力)。當(dāng)反壓被施加于隔膜204時，隔膜彎曲被限制到止擋管內(nèi)徑中的區(qū)域，而隔膜外環(huán)的彎曲被止擋限制。因此，隔膜變形受到顯著制約，結(jié)果，需要高許多的反壓來打開隔膜，提供了更好的反向滲漏性能。反向滲漏止擋602的工作原理如圖7A-7D所示。如顯而易見地，集成至上游管606中的抗彎機構(gòu)604的功能相似，因為其將隔膜彎曲限制到與止擋壁608中的開口 609鄰近的區(qū)域，如圖8A-8D所示。除阻止流體反向滲漏外，止擋還用作在向前方向上的流動限制器;其內(nèi)徑可根據(jù)特定流量來定制。
[0055]止擋602、604中的孔或開口 603、609的形狀和位置可被改變。在圖6A和圖6B的實施例中，開口是圓形的且居中位于閥管202內(nèi)。在替代實施例中，孔或開口成形為例如方形、橢圓形、三角形等。另外，開口603、609可偏心就位，甚至無需與隔膜縫隙206重疊。例如圖9A-9D示出包括具有偏心孔904的管狀抗彎結(jié)構(gòu)902的閥900。在本實施例中，由于流經(jīng)該孔的流體施加了壓力，故打開閥需要隔膜204充分彎曲以產(chǎn)生從孔開始經(jīng)過止擋前表面與隔膜之間直到開啟的縫隙206的流體路徑。反向滲漏止擋還可具有多個孔或通孔，它們可選地具有不同的幾何形狀。另外，孔無需是筆直且平行于閥軸線的，而可以是例如彎曲的、鋸齒形的或波浪形的。在其它實施例中，通過在此外是實心的抗彎桿中機加工出一個或多個槽來形成該孔。槽的數(shù)量和形狀可改變。這種抗彎曲桿還可被中途加工成具有連接至在另一端上漸縮外直徑的多個溝槽。當(dāng)然，具有不同形狀和尺寸的孔和/或槽可按照對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的不同方式來組合。特殊的設(shè)計布置可被調(diào)整以獲得開啟壓力、工作流量和反向滲漏壓的期望組合。多個孔或槽可用于在一個或多個路徑被堵情況下提供冗余流路。在如圖9E和圖9F所示的止擋906的一個實施例中，不同尺寸的多個孔沿兩個同心圓布置，大直徑孔908圍繞內(nèi)圓布置，而小直徑孔909圍繞外圓布置。當(dāng)然，孔的許多其它布置形式是可行的；優(yōu)選對稱的布置形式以避免偏壓隔膜的一些部分而使其比其它部分更明顯彎曲。另外，(多個)孔最好不與(多個)隔膜開口(或縫隙)重疊，從而該開口靠近該止擋的實心部，只要保持止擋的整體性，就阻止了任何反向滲漏。
[0056]在如圖1OA和圖1OB所示的各不同實施例中，閥1000包括推桿1002，其使閥隔膜204“預(yù)彎曲”或“預(yù)緊”以提供更高的向前開啟壓力?？梢杂衫缇酆衔铩⒉Ａ?、金屬、陶瓷、娃、氧化物、復(fù)合材料或其它材料制成的推桿1002通常沿管202軸線定位于閥管202內(nèi)部。如圖1OB所示，推桿1002可以在一個橫截維度上匹配閥管202內(nèi)徑，從而使它能被結(jié)合至閥管202。而在另一橫截維度(例如垂直的方向)上，推桿1002的寬度可以小于管202的內(nèi)徑，從而留出可供流體流過的空間1004。或者，推桿可以具有圓形橫截面，其直徑等于閥管202內(nèi)徑，并且包括可供流體流過的一個或多個孔或腔，允許桿徑匹配于閥管內(nèi)徑。孔的布置可以類似于上述反向滲漏止擋的孔布置(例如在圖9E和圖9F中)。具有多個腔的實施方式允許在一個或多個(不是全部)腔被堵情況下保持閥的功能。腔的尺寸和與隔膜縫隙或開口的距離可被調(diào)整以改變開啟壓力。腔的整個橫截面決定了由推桿施加的流阻；因此，推桿附加用作流動限制器。在其它的實施例中，推桿可以具有直徑小于內(nèi)管徑的圓形橫截面，并且可以懸置在具有支桿或類似結(jié)構(gòu)件的閥管的內(nèi)部。
[0057]在閥加工期間里，推桿1002被壓頂在隔膜204上，迫使隔膜變形;變形程度取決于推桿1002沿閥軸線的位置，因此可通過使推桿1002移動至期望的軸向位置來控制(在加工期間)。預(yù)緊力在隔膜204與推桿1002之間形成密封。因此，為了打開閥1000，栗壓須破除該密封，即克服來自推桿1002的預(yù)緊力以及隔膜縫隙的靜摩擦力。因此，與圖2A和圖2B所示的具有平面開縫隔膜的閥200相比，推桿增大開啟壓力。
[0058]在如圖1OC所示的一些推桿的實施例中，閥1006沒有縫隙而是在隔膜1010中有永久開口 1008，從而在施加向前壓力前只有來自推桿1002的預(yù)緊力保持閥密封。所述閥中沒有靜摩擦力，并且一旦向前壓力達到推桿1002的預(yù)緊力，則閥打開并允許藥物流過其中。由于靜摩擦力通常不如預(yù)緊力可靠，故該閥結(jié)構(gòu)在期望非常準確的開啟力時是有利的。
[0059]圖11A-11D示出閥1006的工作原理。當(dāng)向前壓力達到推桿1002的預(yù)緊力時，閥1006打開(圖11A)并允許藥物繞推桿1002流過閥開口 1008(圖11B)。而當(dāng)施加反壓時，推桿1002起到與上述反向滲漏止擋類似的作用并通過隔膜1010密封貼靠推桿表面來阻止回流(圖1lC和圖11D)。在具有開縫隔膜的推桿閥(如圖1OA所示)中獲得了在反壓下的相似密封效果。為保證閥隔膜與推桿之間的良好密封，推桿優(yōu)選具有非常光滑的前表面，該前表面成形為具有不變的或連續(xù)變化或平緩變化的曲率。推桿前表面可以成形為例如半球形、半橢圓形或半拋物面形等?？稍试S的推桿表面粗糙度和/或凹凸度通常是可容許滲漏級的函數(shù)。例如對于0.5標準升/分鐘(nl/min)的滲漏限制條件來說，粗糙度通常應(yīng)小于16微英寸。
[0060]3.生產(chǎn)技術(shù)
[0061]上述的微型閥能使用任何方式來生產(chǎn)。例如彈性體隔膜可被模制到剛性管中。在如圖12A-12G所示的一個實施例中，將直徑與剛性管內(nèi)徑相匹配的桿1200安放在管202內(nèi)部，在管出口端留出用于隔膜材料的小空間(圖12A)。桿1200例如可由金屬(如不銹鋼、黃銅、銅、鋁、金、銀、鉑等)、塑料(如聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚醚醚酮等)、玻璃(石英玻璃、鈉鈣玻璃、石英等)或上述材料的組合制成。剛性管202可由玻璃、硬塑料(如聚醚醚酮、聚碳酸酯、丙烯酸等)或金屬制成并且可以(但并非必須)利用助粘劑預(yù)處理以增大用于將彈性體隔膜附接至剛性管內(nèi)部的結(jié)合力。在將桿1200安放在管202內(nèi)后，液態(tài)彈性體前驅(qū)體1202被填充至桿1200前部的小空間中(圖12B);適合的彈性體材料例子包括硅樹脂(如羧基氯丁乳膠、高孵化酶、低孵化酶等)、合成橡膠(如三元乙丙橡膠、丁基橡膠、丁納橡膠等)和天然橡膠。然后，抵靠剛性管202出口端地安置平面模件1204，以除去任何多余的前驅(qū)體(圖12C)。彈性體前驅(qū)體隨后在可易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員確定的條件下固化，通常按照針對所選彈性體的制造商固化指導(dǎo)書;移除模件1204和桿1200(圖12D);并用鋒利刀片1208(如眼科刀片、剃須刀片、美工刀、解剖刀等)將多余的硅樹脂1206從管202外部修剪掉(圖12E)。固化的隔膜204隨后使用小的尖銳工具如細絲、細針、電探針、眼科刀片等進行刺穿(圖12F)以產(chǎn)生閥縫隙206(圖12G)。
[0062]圖13A-13G示出稍有改動的方法，在此，在將液態(tài)彈性體前驅(qū)體填充至形成在桿1200上方的空間(圖13C)后，用刮板1300即帶有柔軟光滑的橡膠刀的工具除去多余前驅(qū)體，刮板隨著其被拉過或推過剛性管202的頂部邊緣或外表面而將多余的前驅(qū)體刮走(圖13D)。彈性體隨后固化(圖13E)并被開縫(圖13F)。圖13A-13G還示出涂覆至剛性管202內(nèi)表面以增強彈性體隔膜204與管202之間結(jié)合力的助粘劑層1302。
[0063]在如圖14A-14F所示的又一實施例中，隔膜204被預(yù)先模制并粘接至剛性管202。實際上，這可能牽涉到將較長的彈性體柱1400預(yù)先模制在例如微型毛細管(如玻璃微量吸液管、金屬微量吸液管或塑料微量吸液管)中，并將模制的彈性體柱1400插入剛性管202至符合所期望的隔膜厚度的深度(圖14B)。粘膠1402(如硅樹脂粘合劑、環(huán)氧樹脂、丙烯酸粘合劑等)可被用在彈性體柱1400和剛性管202相配合的表面部分之間(圖14C)。同樣，剛性管可利用助粘劑來預(yù)處理(件圖14A)以增大粘膠1402的粘接力。在粘膠固化后(圖14D)，彈性柱突出于剛性管202外的部分1404可用鋒利切割工具被切除(圖14E)。然后，隔膜可被刺穿以產(chǎn)生閥縫隙，如上所述。
[0064]在另一實施例中，使用注塑成型以在剛性閥管202中形成彈性體隔膜204，如圖15A-15F所示。模具通常由金屬如鋁或不銹鋼制成并可包括兩個部分，如圖15A所示；S卩，具有匹配并接納剛性閥管202的凹槽的下模具部1500和平的上模具部1504。在下模具部1500中由凹槽1502限定的中心柱體1506具有上表面1508，該上表面略低于下模具部1500的上表面1509，從容當(dāng)上模具部1504安裝在下模具部1500上時留出淺的空腔1510(圖15B)。通過注射液態(tài)彈性體，在空腔1510中形成隔膜(圖15C);為此，上模具部1504和/或下模具部1502可包括使模具外部與空腔1510相連通的一個或多個孔。注入的彈性體1512在熱作用下在注射模具中固化，通常是通過將其在烘箱中烘烤。對于多型腔模具，模具通常也被加壓。另外，可以在注射后但在烘烤前施加真空，以盡量減少任何困在液態(tài)彈性體內(nèi)的氣體。固化后，將模具打開并將包括剛性管202和隔膜204在內(nèi)的閥結(jié)構(gòu)從模具中取出(圖15D)。然后如上所述，可以通過在隔膜中形成縫隙而完成閥(圖15E)。
[0065]或者，彈性體隔膜閥可使用微加工模制技術(shù)來形成。在微加工模制過程中，如圖16A-16I所示，可以在模制步驟前加工兩個硅晶片1600、1602。上晶片1600可包括閥管202的壁和管支承結(jié)構(gòu)1604，下晶片1602可包括立柱1606，立柱頂面限定隔膜204的下(即上游)表面?？刹捎梦⑽g刻將材料從硅片中除去，以產(chǎn)生管202的豎向側(cè)壁輪廓以及支承結(jié)構(gòu)1604和立柱1606。蝕刻過程可利用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的若干蝕刻技術(shù)中的任一種，包括例如深反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)、反應(yīng)離子蝕刻(RIE)、光刻電鑄注塑(LIGA)、激光微加工等。在加工后可將上晶片和向晶片1600、1602對準并組裝(圖16B)。然后，液態(tài)彈性體前驅(qū)體1608被澆到晶片組件頂部上，填充內(nèi)部閥管202且包圍閥管202(圖16C)?？墒┘诱婵找宰柚乖谠撎畛洳襟E期間氣泡被困在液態(tài)彈性體中。然后，多余彈性體可被刮板刮除(圖16E)或用其它方式除去。在固化后(圖16E)，移除下模具(圖16F)，并且通過在凹槽底端破碎或切割上晶片而輕柔地使閥脫離上晶片(圖16G)。最后，用尖銳工具將模制隔膜刺穿以產(chǎn)生縫隙(圖16H)。微加工模制方法可適用于用上晶片和下晶片1600、1602同時生產(chǎn)用于多個閥的多個閥結(jié)構(gòu)，所述上晶片和下晶片包括閥管壁、管支承結(jié)構(gòu)1604和立柱1606的。另外，與根據(jù)圖15A-15F描述的注塑成型技術(shù)一樣，該方法有助于通過反復(fù)使用相同模具部或晶片來可再現(xiàn)地生產(chǎn)閥。
[0066]如上所述，在一些實施例中，小凸塊被模制到閥隔膜中以增大閥的回流阻力(即破解壓力)。如圖12A-12G所示的模制方法能被直接改成產(chǎn)生這樣的凸塊，如圖17A-17G所示:在將桿1200插入閥管202中并將液態(tài)彈性體前驅(qū)體填充至其上方小空間后，包括其形狀與凸塊互補的凹部1702(8卩“負凸塊”)的但其它地方是平的前模具1700被抵靠管202安放以除去多余前軀體。在有前模具1700情況下固化前驅(qū)體形成了具有期望的凸塊的隔膜?；蛘?，可通過修改如圖15A-15E所畫出的注塑成型技術(shù)來產(chǎn)生凸塊。如圖18A-18F所示，其它地方是平的上模具部1800可僅具有“負凸塊”凹部1802，其在前驅(qū)體固化后在隔膜中央形成期望的凸塊。在又一實施例中，圖16A-16I所示的微加工模制方法適于產(chǎn)生凸塊。如圖19A-19H所示，經(jīng)改進的技術(shù)利用三個硅晶片模件:除了包括閥管和支承結(jié)構(gòu)的晶片1600(在此為中間晶片)和包括限定隔膜上游表面的立柱的下晶片1602外，還設(shè)有第三上晶片1900，它在其此外平坦的底面中具有“負凸塊”凹部1902。與下晶片和中間晶片中的豎向輪廓一樣，上晶片1900內(nèi)的凹部1902可利用如下技術(shù)被蝕刻至硅晶片，例如濕法蝕刻(利用氫氧化鉀、乙二胺鄰苯二酚、四甲基氫氧化銨等)、等離子蝕刻(利用氧、六氟化硫(SF6)、四氟化碳(CF4)等)或其它傳統(tǒng)硅蝕刻技術(shù)。在加工晶片1600、1602、1900之后，將中間晶片1600和下晶片1602對準組裝，并將液態(tài)彈性體前驅(qū)體澆注到該組件頂部。然后，將帶有圖案的上晶片1900與中間晶片和下晶片組件對準并輕柔組裝至中間晶片和下晶片組件，在除去多余彈性體的同時，產(chǎn)生凸塊(圖19D)。在固化后，將該組件打開并且移除上晶片和下晶片1900、1602(圖19E)，并且輕柔地使閥脫離中間晶片1600。然而由于產(chǎn)生了凸塊，固化隔膜在凸塊位置被刺穿而形成閥縫隙206。
[0067]如上所述，各不同的閥實施例包括抗彎結(jié)構(gòu)(反向滲漏止擋件)以提高閥回流阻力。止擋件可通過傳統(tǒng)技術(shù)制造(如通過從具有適當(dāng)內(nèi)徑和外徑的預(yù)制管中切割出適當(dāng)長度的管段602，或者通過模制或加工更復(fù)雜的止擋結(jié)構(gòu)604)，隨后與通過任何上述方法加工的彈性體隔膜閥機構(gòu)組裝在一起。參見圖20A-20C，為了安裝止擋管602，其被緩慢插入剛性閥管202中直到輕輕接觸到隔膜204(圖20A)。然后，止擋管602通過如下方式被附接至外閥管202，例如化學(xué)粘合劑(如使用環(huán)氧樹脂2000、硅樹脂、丙烯酸等)(如圖20B所示)、機械連接(如壓接、螺紋連接、成型、彈簧加載機構(gòu)等)或先進的結(jié)合技術(shù);這些和其它用于將止擋602永久附接至閥管的適當(dāng)方法對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是眾所周知的。在采用被整合到上游管中的止擋604的實施例中，如圖6B所示，可以使用同樣的結(jié)合技術(shù)將閥外部附接至管的內(nèi)表面，從而止擋604緊貼隔膜204。
[0068]當(dāng)使用反向滲漏止擋管602時，空氣可能被困在止擋602與周圍的剛性閥管202之間的間隙中；消除被困空氣是由使用止擋602引起的一項挑戰(zhàn)并能以不同方式來實現(xiàn)。在一個方法中，如圖21A-21G所示，用液態(tài)彈性體前驅(qū)體2100將剛性閥管202填充至遠超過既定隔膜204厚度的深度(如填充至超過其長度的一半)(圖21A)。然后，其形狀與閥管202互補但外徑略小于閥管202內(nèi)徑的管狀模件2102被插入閥管202中(圖21B)，在排出一大部分彈性體前驅(qū)體的同時，從隔膜起向下至一定距離(其上游)地填充模件2102與閥管202之間的間隙；在彈性體固化后，填充間隙的部分形成與隔膜204成一體的裙部208。然后，可以將模件2102移除(圖21C)，并且在隔膜204中切割出閥縫隙206(圖21D)。然后，可將止擋602插入由彈性體裙部限定的空間(圖21E)，并且可以使用之前提到的任何結(jié)合技術(shù)使止擋602與閥管202相互結(jié)合ο
[0069]圖22A-22G所示的替代技術(shù)涉及迫使液態(tài)彈性體前驅(qū)體進入具有預(yù)裝模件2102的剛性閥管中(圖22A和圖22B)。當(dāng)前驅(qū)體充滿在模件2102和閥管202之間間隙的期望長度時前驅(qū)體固化，并且模件2102隨后被移除(圖22C)。如在圖21D中，止擋可隨后被插入由新形成的彈性體隔膜和裙部限定的空間中并使用任何適合的結(jié)合技術(shù)結(jié)合至閥管202。
[0070]如上所述，根據(jù)本文的某些閥包括推桿，推桿安置在閥內(nèi)的精確確定的軸向位置并由此使隔膜預(yù)彎曲一定程度，以獲得更可靠的開啟壓力。這種閥可通過如下方式制造，首先，以任何上述方式將閥隔膜204模制入或以其它方式安裝在剛性閥管202中，切割或刺穿隔膜204以產(chǎn)生縫隙206或永久開口 1008，隨后，緩慢小心地將推桿1002插入剛性閥管202，如分別圖23A-23C所示以獲得開縫隔膜和如圖23D-23F所示以獲得帶有開口 1008的隔膜。推桿1002的插入可通過具有用于準確移位控制的帶有微型操縱機構(gòu)的固定裝置來簡化;一旦推桿與隔膜204形成接觸，則微型操縱機構(gòu)被操作以使隔膜204移位至所期望的偏移程度(圖23B和圖23E)。對于特殊的期望開啟壓力，可解析計算或數(shù)字計算必要的偏移(如使用有限元分析)。作為替代或補充，偏移可通過對具有類似尺寸和形狀的隔膜進行加載偏移試驗來確定。一旦達到確定的偏移，則例如使用采用膠2300的傳統(tǒng)結(jié)合技術(shù)、機械連接技術(shù)或先進的結(jié)合技術(shù)將推桿固定至外管(圖23C和圖23F)。
[0071]在另一替代生產(chǎn)方法中，疊層模具固定裝置被用來以更高產(chǎn)量和更低成本且同時提高再現(xiàn)性地制造閥。該固定裝置可尤其實現(xiàn)隔膜和裙部段的恒定厚度。另外，所制造的閥機構(gòu)僅需要最小限度的加工后修整(如果有)。示例性疊層模具固定裝置分別在圖24A和圖24B-24D中以透視圖和各局部視圖被示出。疊層模具固定裝置2400包括四個模柱2402(其中一個在圖24E中被單獨示出)和用于安放在其上的平面滑板2404或類似平面件(如圖24C所示)以及平行的頂部支架件2406和底部支架件2408，它們用于將柱2402和滑板2404固定在它們之間。模柱2402例如可通過加高的底部支架部2410被固定安裝在底部支架2408上，而頂部支架2406可以用螺釘2412、夾子或其它機械裝置被可分離連接至底部支架2408。當(dāng)模具固定裝置2400被組裝完時，平面滑板2404被夾緊在模柱2406的上表面和頂部支架2406的底表面之間；其可通過螺釘2414被進一步固定至頂部支架。在組裝狀態(tài)下，頂部支架和底部支架2406、2408以相當(dāng)于模柱2402高度加上滑板2404厚度的距離和/或以相當(dāng)于任何支承桿2416高度的距離間隔。
[0072]每個模柱2402包括銷2418，銷可被一個或多個間隔墊2420沿著與銷2418同心的圓被部分圍繞；間隔墊2420布置中的間隙有助于在疊層模具固定裝置閉合時接近銷2418。銷2418構(gòu)成疊層模具固定裝置2400的基本功能構(gòu)件，即其用作閥結(jié)構(gòu)的模具。單獨的閥利用每個銷2418來制造；因此，銷2418的數(shù)量決定利用疊層模具固定裝置2400能同時制造的閥的數(shù)量。如在示出利用銷和間隔墊構(gòu)型生產(chǎn)閥的圖25A-25E中所示，銷2418有兩層:直徑與閥管內(nèi)徑匹配的第一層2501和直徑與隔膜閥內(nèi)徑匹配的第二層2502，隔膜內(nèi)徑是在裙部內(nèi)表面上的相對兩點之間測量的(換句話說，隔膜內(nèi)徑等于隔膜外徑減去裙部厚度的兩倍)。當(dāng)在生產(chǎn)過程中閥管202被置于銷2418上時，第一層2501用于通過管內(nèi)表面與銷之間的接觸將管202保持在適當(dāng)位置，而較窄的第二層2502在銷與管內(nèi)表面之間留出用于形成隔膜裙部的空間。兩個層2501、2502通常以共同軸線為中心同心設(shè)置，使得銷2418與管202內(nèi)表面之間的空間具有均勻厚度。第一層2501可包括一個或多個出口流道2503，氣體和多余液態(tài)彈性體前驅(qū)體1202能經(jīng)其流出。在一些實施例中，所用的液態(tài)彈性體前驅(qū)體量被仔細調(diào)節(jié)以產(chǎn)生特定裙部長度，而沒有或僅有少量前驅(qū)體流出。環(huán)繞包圍或局部圍繞銷2418的間隔墊2420在高度上延伸超出第二層2502。因此，當(dāng)平面滑板2404被放置在(多個)間隔墊2520頂部上時，在銷2418的上表面與(多個)間隔墊2520的上表面之間形成空隙。該空隙的高度即(多個)間隔墊2520的上表面與銷2418的上表面之間的高度差等于在疊層模具固定裝置2400中產(chǎn)生的隔膜的厚度?；蛘?，間隔墊結(jié)構(gòu)可以遠離銷放置以便于為了除去多余彈性體前驅(qū)體而接近銷。
[0073]因此，為了產(chǎn)生閥結(jié)構(gòu)，具有適當(dāng)長度且內(nèi)徑與第一銷層2501的直徑相匹配的閥管202被放置在銷2418上。閥管202可安放在O形環(huán)2506頂部，該O形環(huán)被置于銷2418上并安放在支承面2508上，銷2418從所述支承面延伸(即模柱2402的下角段2509的上表面)上，如圖25B所示。O形環(huán)2506通常用于補償閥管202的實際長度與標稱長度之間的小差異，因此適應(yīng)所產(chǎn)生的閥結(jié)構(gòu)的緊公差，盡管精密生產(chǎn)閥管202是有難度的。通過各模柱2402上的O形環(huán)2506提供的壓縮力和反作用力能保持管202全以微小高度差被壓靠在平面滑板2404上。
[0074]然后，剛性管202被填充液態(tài)彈性體前驅(qū)體?；蛘撸瑒傂怨?02可在安裝于銷2418上之前被填充液態(tài)彈性體前驅(qū)體;在這種情況下，隨著管202正在安裝，彈性體前驅(qū)體從管202的內(nèi)部空間中被排出并被擠壓經(jīng)過出口流道2503。如果需要，可以將更多的液體彈性體前驅(qū)體添加至管202的頂部。然后，平滑的滑板2404可被安放支承在(多個)間隔墊2504上，如圖25D所示；因此，在銷2418的上表面與滑板2404的下表面之間形成均勻厚度的彈性體層。在此過程中，任何多余液態(tài)彈性體前驅(qū)體經(jīng)出口流道2503和/或在平面滑板2404與剛性管202之間被迫從管202內(nèi)流出。此時，通過經(jīng)在(多個)間隔墊之間或圍繞(多個)間隔墊的開口接近，多余液態(tài)彈性體前驅(qū)體可被手工除去，以盡量減少加工后的修整工作。在小凸塊被模制到閥隔膜以增大回流阻力的實施例中，平滑的滑板2404被蝕刻以產(chǎn)生其形狀與期望凸塊互補的凹部。另外，平滑的滑板2404可涂覆有不同材料以減弱液態(tài)彈性體粘附，從而使除去隔膜更容易;適當(dāng)?shù)恼掣揭种仆繉影ǖ幌抻诰蹖Χ妆胶蛧婂兘稹?br>[0075]為避免滑板2404與模柱2402相對運動，頂部支架件2406可被放置在平的滑板2404的頂部上(如圖25E所示)并被固定至底部支架件2408 ο或者，平的滑板2404可在底部支架件2408被安放固定至底部支架件之前被固定至頂部支架件2406。然后，彈性體通過烘烤和根據(jù)可能針對所選類型的彈性體的制造商固化指導(dǎo)書的其它適當(dāng)方式被固化。固化后，頂部支架件2406被移除并且剛性管202連同模制于其中的隔膜204—起被取出。最后，模制的隔膜204用尖銳工具刺穿以產(chǎn)生期望的閥縫隙或開口，如上文關(guān)于其它生產(chǎn)方法所述的那樣。在包括推桿或反向滲漏止擋的實施例中，預(yù)制的桿或止擋可被插入閥結(jié)構(gòu)中。
[0076]當(dāng)然，疊層模具固定裝置及其使用方法可根據(jù)如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的多種方式來修改。疊層模具固定裝置的可行變化構(gòu)型包括例如不同數(shù)量和/或布置的模柱2402;用于固定頂部和底部支架件2406、2408的不同緊固件；用于將平面滑板保持在適當(dāng)位置的完全不同的支架結(jié)構(gòu)或裝置;不同的間隔墊構(gòu)型(例如在疊層模具中心區(qū)域中的單個大型間隔墊，其允許更方便地接近所有銷2418);和/或模柱2402的下角段2509的不同幾何結(jié)構(gòu)。另外，代替使用平面滑板2404地，可使用具有平坦底面的不同結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生厚度均勻的隔膜，并且頂部支架件2406的形狀可被相應(yīng)調(diào)整以固定所述結(jié)構(gòu)?；蛘?，可以采用不同的除去多余彈性體前驅(qū)體的方法以形成隔膜;例如，前驅(qū)體可通過刀片或滑過(多個)間隔墊2420的平面件被刮除。
[0077]以上已描述了本發(fā)明的各實施例，然而對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以采用包括本文所述概念的其它實施例。因此，以上的說明僅旨在是示例性的，而非限制性的。
【主權(quán)項】
1.一種直通止回閥，包括: 管，其限定出供流體流經(jīng)的腔;和 彈性隔膜，其包括縫隙或開口，所述彈性隔膜附接至所述管的內(nèi)表面且跨越所述管的橫截面； 其中所述閥被構(gòu)造成 (i)當(dāng)至少在所述隔膜的第一側(cè)施加開啟壓力時打開，以允許流體從所述隔膜的第一側(cè)經(jīng)過所述縫隙或開口流至第二側(cè)，和 (ii)阻止流體從所述第二側(cè)反流至所述第一側(cè)，直到在所述第二側(cè)至少達到破解壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的止回閥，其中，所述管的直徑小于1_。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的止回閥，其中，所述閥的最大尺寸小于1_。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的止回閥，其中，所述隔膜包括穿過隔膜的縫隙，所述縫隙被構(gòu)造呈當(dāng)至少在所述隔膜的所述第一側(cè)施加所述開啟壓力時彎曲并打開。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的止回閥，其中，所述隔膜包括在所述第二側(cè)的凸塊，所述縫隙與所述凸塊位于相同位置。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的止回閥，還包括在所述隔膜的所述第一側(cè)緊靠所述隔膜的反向滲漏止擋。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的止回閥，其中，所述止擋包括裝配到所述管的內(nèi)部的止擋管。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的止回閥，其中，所述止擋管具有穿過其的腔。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的止回閥，其中，所述腔的尺寸被設(shè)定成對流經(jīng)其的流體流量施加規(guī)定的限制。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的止回閥，其中，所述腔在所述縫隙處居中。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的止回閥，其中，所述腔偏離所述縫隙。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的止回閥，其中，所述止擋管具有穿過其的多個腔。13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的止回閥，其中，所述止擋延伸超出并圍繞所述剛性管的入口端。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的止回閥，還包括抵靠在所述隔膜的第一側(cè)以便在所述閥的關(guān)閉狀態(tài)下使所述隔膜彎曲并封閉所述縫隙或開口的預(yù)緊構(gòu)件。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的止回閥，其中，所述開啟壓力至少部分取決于所述預(yù)緊構(gòu)件的軸向位置。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的止回閥，其中，所述隔膜延伸至固定于所述剛性管的內(nèi)部的裙部中。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的止回閥，其中，所述剛性管包括在鄰近所述裙部的區(qū)域中貫通該剛性管的側(cè)壁的孔。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的止回閥，其中，所述裙部通過延伸穿過所述孔的環(huán)氧樹脂被固定至所述剛性管。19.一種使用疊層模具固定裝置制造直通閥結(jié)構(gòu)的方法，所述疊層模具固定裝置包括(i)具有第一層和第二層的至少一個銷，所述第一層具有第一直徑，所述第二層具有小于該第一直徑的第二直徑，和(ii)在高度上延伸超出所述銷的至少一個間隔墊，所述方法包括: 將內(nèi)徑匹配于所述第一直徑的閥管放置在所述至少一個銷上，并且將液態(tài)彈性體前驅(qū)體填充至所述閥管的內(nèi)部空間中； 迫使液態(tài)彈性體前驅(qū)體離開所述閥管的內(nèi)部空間，由此迫使液態(tài)彈性體的表面達到所述至少一個間隔墊的高度； 使所述彈性體前驅(qū)體固化，由此在所述閥管中產(chǎn)生隔膜，該隔膜的厚度等于所述至少一個間隔墊的高度延伸超出所述銷的距離；以及 在固化之后，從所述疊層模具中移除所述閥管和所述隔膜。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，固化彈性體前驅(qū)體還導(dǎo)致裙部的形成，該裙部從所述隔膜起延伸并具有等于所述第一直徑與所述第二直徑之差的一半的距離。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，迫使液態(tài)彈性體前驅(qū)體離開所述閥管的內(nèi)部空間并由此迫使液態(tài)彈性體的表面達到所述至少一個間隔墊的高度包括將平面件放置在所述至少一個間隔墊上。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括在將所述平面件放置在所述間隔墊上之前用粘附抑制涂層涂覆所述平面件。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述粘附抑制涂層包括聚對二甲苯或金中的至少一種。24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括在將所述平面件放置在所述間隔墊上之前在所述平面件中蝕刻出凹部，使彈性體前驅(qū)體固化，由此在所述隔膜中產(chǎn)生與所述凹部形狀互補的凸塊。25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述疊層模具固定裝置還包括第一支架件和第二支架件，所述方法還包括將所述至少一個銷和所述平面件固定在所述第一支架件和所述第二支架件之間。26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述至少一個銷的所述第一層包括至少一個出口流道，液態(tài)彈性體前驅(qū)體至少被迫部分從該至少一個出口流道離開所述內(nèi)部空間。27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在固化之前除去被迫離開所述內(nèi)部空間的液體彈性體前驅(qū)體。28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述閥隔膜中形成所述縫隙或開口。29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述銷的所述第一層安放在支承面上，所述方法還包括將O形環(huán)圍繞所述銷放置在所述支承面上并將所述閥管放置在所述O形環(huán)的頂部上。30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述疊層模具固定裝置包括多個銷，所述方法包括同時產(chǎn)生多個閥結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】B29C70/76GK105874254SQ201480014015
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年1月13日
【發(fā)明人】宇-宗·苔, 李柏穎, 富康·江, 龐長林, 娜塔莎·伊薇特·寶邑, 鄒敏婷, 阿圖莎·盧特菲
【申請人】迷你泵有限責(zé)任公司, 宇-宗·苔, 李柏穎, 富康·江, 龐長林, 娜塔莎·伊薇特·寶邑, 鄒敏婷, 阿圖莎·盧特菲