[发明专利]泵、促动器和相关装置以及用于制作的方法

说明书

背景技术

微型泵是针对诸如化学分析和其它"芯片实验室(lab-on-a-chip)"应用领域的微流体应用制造的。这些微型泵中的许多是由电磁机构驱动的隔膜泵。永磁铁与电磁线圈(能够使其极性反转)之间的相互作用引起隔膜往复且驱动泵。隔膜通常固定到线圈或永磁铁上，且电磁配对的其它元件保持相对于隔膜固定。

这样的布置可在泵送流体时或在没有较大压差的情况中有效地操作。然而，如果穿过此泵的隔膜的压差很大，则需要更大功率来驱动泵。在微型泵的背景下，可能难以在不产生非期望的问题如热累积的情况下将更大功率发送至电磁机构。

大型泵通过使用机械能来在泵冲程期间协助推动隔膜来处理穿过隔膜的较大压差。例如，仅电磁力可在排出冲程期间驱动隔膜，而机械弹簧可在泵冲程期间协助驱动隔膜。也就是说，在排出冲程期间，机械弹簧压缩，且当电磁场反转时，机械弹簧卸载其加载的能量来使隔膜返回。然而，此布置在泵冲程开始时具有其最高能量，且在隔膜遇到高阻力的同时损失能量。此外，此机械加载在微型泵中不实际。

这些挑战和其它可通过本文公开的实施例来解决。

发明内容

本发明的某些实施例涉及用于提高微型隔膜泵且具体是由电磁促动器驱动的微型隔膜泵的效率的装置和方法。

在一些实施例中，微型隔膜泵在排出冲程期间加载能量，且加载能量在泵冲程期间释放，这改善了微型泵的效率。

在一些实施例中，补充永磁铁固定到微型电磁驱动的隔膜泵的隔膜上。补充永磁铁在泵的排出冲程期间与固定极磁铁分开，且在泵冲程期间磁性吸引至固定极磁铁。将永磁铁与极磁铁分开在排出冲程期间加载能量。

本发明的某些实施例包括用于操作微型隔膜泵的控制系统。控制系统可包括控制、储存、感测和I/O构件。

本发明的某些实施例包括动态地控制微型隔膜泵中的隔膜的位置和/或性能的处理器。在一些实施例中，偏移和/或增益响应于测得操作参数动态地控制，以便实现期望的操作特征。

附图说明

图1示出了根据本发明一个实施例的微型泵的透视图。

图2示出了图1的透视图的截面。

图3示出了根据本发明的实施例的微型泵的分解透视图。

图4示出了图2中的截面视图的近视图。

图5A和5B分别示出了根据某些实施例的微型泵的一部分的截面的透视图和平面视图。

图6A和6B示出了根据某些实施例的促动器与微型泵的隔膜之间的相互作用的机构的简图。

图7为根据本发明的实施例的使用附加加载磁铁的微型电磁隔膜泵与没有加载磁铁的电磁隔膜泵之间的效率比较的图解示图。

图8A和8B分别示出了根据某些实施例的微型泵泵体的一部分的截面的透视图和平面视图。

图9A示出了根据本发明的一些实施例的包括一定数目的控制、储存和I/O构件的控制和I/O子系统。

图9B示出了根据本发明的一些实施例的由处理器执行一定数目的步骤以便根据由传感器测得的压力值动态地控制隔膜的流程图。

图9C示出了根据本发明的一些实施例的上述若干参数在一定数目的泵循环内的示例性演变。

图9D示出了由控制系统执行步骤来实施自动启动模式的示例性顺序。

图10示出了微型泵的实施例的分解透视图。

图11A和11B示出了排出阀的一个实施例的一部分的截面的不同视图。

图12A和12B示出了根据本发明的一些实施例的排出阀的外部视图。

图13A和13B示出了根据本发明的一些实施例的下泵泵体的不同视图。

图14A、14B和14C示出了根据本发明的一些实施例的上泵泵体的不同视图。

图15A、15B和15C示出了根据本发明的一些实施例的下阀组件体的不同视图。

图16A和16B示出了根据本发明的一些实施例的上阀组件体的不同视图。

具体实施方式

在描述本装置和方法之前，将理解的是，本发明不限于所述特定实施例。还将理解的是，本文使用术语是仅为了描述特定实施例的目的，且不旨在为限制性的，因为本发明的范围将仅由所附权利要求限制。

除非另外限定，则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同意义。尽管与本文所述的那些类似或等同的任何方法和材料可在本发明的实施或测试中使用，但现在描述优选的方法和材料。本文所述的所有刊物通过引用并入本文来公开和描述刊物结合其引用的方法和/或材料。