[发明专利]阀装置

说明书

技术领域

本发明涉及阀装置。更特别地，本发明涉及配置为用于基于膜的流体系统的阀装置。

背景技术

基于膜的流体系统用于处理如生物流体等流体。在这种系统中，流体经常被泵送、隔离、混合、发送、融合、分离和/或储存。为使这种流体操作是可能的，采用可阻止和/或允许流体流经流体通道的阀装置。在基于膜的流体系统中，通常需要单向、溢流和双向阀装置。

基于膜的流体系统的实例见于例如美国专利6382923、6663359、5178182、6416293、4865584和4470760。在这些系统中提出了不同的阀装置。但是，这些阀装置结构复杂。特别地，这些阀不适于在单层基体中使用。

在美国专利2004/0209354、2002/0155010、2004/0155213和2004/0148777中描述了基体系统中单向阀的多个实例。而且，这些单向阀结构复杂，其每个单向阀装置包括多层基体。此外，已公开的阀结构仅可用作单向阀。

发明内容

本发明一个目的是提供结构较为简单的阀装置，使阀装置可用于包括单层基体和膜的基于膜的流体系统中。

该目的由包括基体和膜的阀装置实现，所述膜至少在阀区域周围被结合到基体上，所述基体包括第一通道和第二通道，第一通道和第二通道在阀区域终止，第一通道在阀区域中具有第一通道端面、且第二通道在阀区域中具有第二通道端面，其中第一通道端面的面积大体上大于第二通道端面的面积。

阀区域是基体和膜没有相互结合的区域。在该区域中，柔性膜可从基体被推动或抬起，使基体和膜之间有间隙。通过该间隙，第一和第二通道流体连通，流体可从第一通道流至第二通道或反之亦然。但是，当膜在阀区域中紧靠基体即在通常的常规位置时，第一和第二通道之间的流体连通将被阻断，因此第一和第二通道之间不可能流通。

第一和第二通道的第一和第二通道端面分别是各通道位于阀区域中、且位于膜所在的基体一侧的平面内的端面。

大体上大于是指第一通道端面的面积是第二通道端面面积的至少1.5倍，优选是第二通道端面面积的至少2.5倍，更优选是第二通道端面面积的至少5倍。

当第一通道中压力增加到某一水平时，柔性膜将从基体被抬起，具有该结构的阀装置可将流体从第一通道泵送至第二通道。此后流体将流经阀区域中基体与膜之间的(临时)间隙。

通常，在阀区域中将膜从基体抬起时需要一定的力。由于第一通道端面大体上大于第二通道端面，当流体在第一通道受压时更易于获得打开阀的力。由于可选择力的水平使得仅需利用“常规”流体压力，第一通道就会产生足够的力以将膜从基体抬起，从而实现单向阀。

打开阀所需的力水平也可进行选择，以符合对系统常规使用过高的压力水平。在这种构型中，阀装置可用作溢流阀。

还可以从两个通道均可经阀区域泵送流体的方式选择力水平。因此应清楚的是，对于同样的打开力水平，与第一通道相比在第二通道中需要更大的压力，以获得经阀区域的流动。

在一个实施例中，在阀区域外的第一通道和/或第二通道的纵向壁的至少一部分由膜形成。这种通道可容易地形成在基体中。例如，可在基体中设置纵向凹槽，其中凹槽由膜覆盖。在一个实施例中，第一和第二通道均以这种方式制成。在另一实施例中，单层基体可设置有两个膜，分别位于基体每侧。此后每个膜可形成第一或第二通道中的一个的纵向壁的一部分。位于与阀区域相反的膜一侧的通道此后可由穿过基体的孔与阀区域相连。这种孔也可以容易地形成在基体中。

在一个实施例中，阀装置包括柱塞，所述柱塞可在与基体相反一侧在阀区域的至少一部分中被挤靠到膜上。该柱塞将膜挤靠到基体上，这样可用于设定打开阀所需的最小力。因此，阀装置可包括配置为将柱塞挤靠到膜上的压紧装置。通过使用压紧装置可设定最小力。

在一个实施例中，压紧装置可以是可调节或不可调节的被动装置。例如压紧装置可包括将柱塞推靠到膜上的弹簧元件。该弹簧元件可以是片簧，或任何其它适用弹簧，还可使用如机械、气动、电力或磁力装置。

在另一实施例中，压紧装置可以是主动装置，主动装置可主动控制施加在柱塞上、从而施加在膜上的压力。