专利名称：一种微型正负压力交替输出装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压力供给装置，具体地说是一种微型正负压力交替输出装置。用于组织液超滤提取与检测微系统中交替输出正负压力。
背景技术：
近年来动态连续血糖检测技术研究逐渐成为国内外学者研究的热点。在众多的连续血糖检测方法中，基于超滤方法体内提取组织液、体外葡萄糖检测是实现连续血糖检测的一种有效方法，是目前能够实现较长时间持续血糖检测的一种有效途径。超滤方法是由Janle等于1987年提出的一种简单方便的活体取样技术。它通过施加负压做驱动力，收集经过半透膜过滤的体液进行后续分析。该方法不需要额外配置液泵，具有操作简单、可持续提取、提取液浓度再现率高，可直接进行后续分析的特点。1992年Ash等人第一次将超滤技术用于人体进行葡萄糖浓度检测，随后又基于此技术进行了组织液中其它化学成分的分析。到目前为止，已有很多研究团体将其直接应用在鼠，猫，狗、马、猪、鸡、羊、牛等动物以及人体进行组织液提取，对包括葡萄糖在内的很多种小分子成分进行分析。但目前基于超滤的血糖持续检测技术研究中，人们通常将超滤针末端刺入一个带有橡胶塞的玻璃瓶，通过另外使用带针头的注射器，刺破橡胶塞进入瓶子，将瓶内的空气抽吸出来造成负压来实现组织液超滤提取。超滤提取出的组织液需先贮存在试剂瓶或一段毛细管中，待积累到足够剂量后再 转移到专用的检测设备对其进行葡萄糖浓度测量。由于组织液提取和后续测量设备是分离的，这导致每次检测所需组织液用量较大、抽吸时间长，致使完成一次血糖检测整体用时较长。进而使基于超滤原理的血糖检测技术存在较大的延迟，影响了该技术的进一步发展。因此，迫切需要一种能够同时完成组织液超滤提取并直接对其进行葡萄糖检测的传感器装置。为了实现这一功能需求，提出一种适应组织液超滤提取特点、具有组织液收集和排除，并可对提取组织液直接进行检测分析的检测微系统。它由压力供给模块和检测模块组成。实际工作时，超滤针、检测模块与压力供给模块连接到一起。抽吸时，需要压力供给模块提供负压。此时，皮下组织液流入检测模块的微通道并汇集在检测区域中与检测电极接触，基于电化学原理来检测组织液中的葡萄糖浓度。本次检测结束后，需要压力供给模块提供正压，检测区域的组织液在压力作用下可沿着微通道流出。其中，检测模块是采用MEMS技术研制的微型传感器模块。而压力供给模块，是该系统的关键部分。虽然现有的许多商用的气泵和装置可以实现正、负压力的输出功能，但这些设备往往只能输出正压或者负压，而且体积较大，大多应用于工业应用领域。而基于组织液超滤提取检测的血糖检测技术中，希望检测芯片和压力供给模块能够体积微小、紧凑，便于集成从而形成便携式检测设备。而且，在组织液超滤提取过程中，为了保持检测的持续性，需要正压、负压交替施加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种构造合理，体积微小、紧凑，便携，可自动控制的微型正负压力交替输出装置。本发明解决上述技术问题采用的技术方案是一种微型正负压力交替输出装置，其包括有底座、舵机、缸体、主动齿轮、从动齿轮、带内螺纹的中间套、活塞以及信号控制器，其特征是所述舵机和缸体安装在底座上，舵机输出轴与主动齿轮过盈配合在一起，所述缸体一端设有压力输出接口，中间壁上设有一气孔，缸体另一端设有缸盖；所述从动齿轮位于缸盖外侧，与主动齿轮啮合转动，从动齿轮套在带内螺纹的中间套外面并与其过盈配合，带动中间套与其一起旋转，所述活塞位于缸体内部，其带螺纹的活塞杆穿过缸盖，其螺纹部分与带内螺纹的中间套的内螺纹配合；舵机在信号控制器控制下经主动齿轮、从动齿轮传递，进而带动活塞杆在缸体内反复移动来实现正、负压力交替输出。 所述带内螺纹的中间套外端通过轴承安装在底座的轴承孔中。所述舵机输出轴上还连接一芯轴，芯轴一端连接舵机输出轴，另一端通过轴承安装在底座的轴承孔中。本发明采用微型舵机做驱动，其带动活塞在信号控制器控制下向缸盖方向移动时，缸体内形成负压并输出；活塞继续向缸盖方向移动，越过缸体壁上的气孔，这样缸体内部压力为大气压力。之后需要压力输出装置提供正压时，活塞杆向反方向运动，越过气孔后，由于密闭缸体内体积减小，气体受到压缩，会形成正压力输出，为驱动残液排出提供正压力。本发明将舵机的旋转运动，经由齿轮传递，进而带动活塞杆在缸体内反复移动来实现正、负压力的交替输出。对照现有技术，其构造合理，体积微小、紧凑，便携，可自动控制，提供正负压力交替输出。该装置可以用于医疗、微流控等需要正、负压力可控交替输出的应用场合。其适应组织液超滤提取特点，具有组织液收集和排除，以满足组织液灵活可控抽吸，进而实现灵活、持续的血糖监测功能。
下面结合附图对本发明做进一步说明。图1是本发明组成结构示意图。图2是本发明的剖面示意图。图3是本发明底座的结构示意图。图4是本发明活塞的结构示意图。图5是本发明缸体的结构示意图。图中标号是1.底座，2.缸体，3.缸盖，4.从动齿轮，5.舵机，6.主动齿轮，7.芯轴，8.轴承，9.活塞，10.垫圈，11.轴承，12.带内螺纹的中间套。1-1.平面槽，1-2.曲面槽，1-3.轴承孔，1-4.轴承孔，2-1.压力输出接口，2-2.气孔，9-1.环形槽，9-2.活塞杆，9-3.螺纹。
具体实施例方式如图1所不,一种微型正负压力交替输出装置,其包括有底座1、舵机5、缸体2、主动齿轮6、从动齿轮4、带内螺纹的中间套12、活塞9以及信号控制器等。
所述舵机5嵌入底座I上的平面槽1-1中固定。其上的舵机输出轴与主动齿轮6过盈配合在一起，带动其一起转动。为了保证主动齿轮6转动平稳和具有良好的支撑，所述舵机输出轴上还连接一芯轴7，芯轴7 —端连接舵机输出轴，另一端通过轴承8安装在底座I的轴承孔1-3中，如图2、图3所示。所述缸体2嵌入底座I上的曲面槽1-2中固定。缸体2 —端设有压力输出接口21，中间壁上设有一气孔2-2，缸体另一端设有缸盖3。如图5所示。所述从动齿轮4位于缸盖3外侧，与主动齿轮6啮合转动，从动齿轮4套在带内螺纹的中间套12外面并与其过盈配合，带动中间套12与其一起旋转。所述带内螺纹的中间套12外端通过轴承11安装在底座的轴承孔1-4中。以限制中间套12轴向串动。所述活塞9位于缸体2内部，其带螺纹9-3的活塞杆9_2穿过缸盖，其螺纹9_3部分与带内螺纹的中间套12的内螺纹配合。活塞9上还设有环形槽9-1，以装配密封圈。如图2、图4所示。所述从动齿轮4和轴承11之间还安装有垫圈10。本发明工作时，舵机5在信号控制器控制下经主动齿轮6、从动齿轮4传递，进而带动活塞杆9-2在缸体2内反复移动来实现正、负压力交替输出。具体是舵机5的输出轴旋转，带动与之紧固在一起的主动齿轮6转动。从动齿轮4与主动齿轮6啮合转动，并且从动齿轮4中心与带内螺纹的中间套12形成过盈配合，这样从动齿轮4转动进而带动带内螺纹的中间套12转动。由于缸体2的缸盖3限制了活塞9的活塞杆9-2转动，带内螺纹的中间套12与活塞9螺纹部分9-3的相对转动转化为活塞9的直线移动。当活塞杆9-2带动活塞9向缸盖3方向移动时，缸体2内形成负压，为超滤提取提供压力。检测结束后，活塞9继续向缸盖3方向移动，越过缸体2壁上的气孔2-2，如图5所示，这样缸体2内部压力为大气压力。随后，舵机5在信号控制器的控制下会向反方向转动。此时,主动齿轮6向反方向旋转，经过机械传动后活塞9向反方向运动,再次越过气孔2-2后，由于缸体2内密闭体积减小，气体受到压缩，会形成正压力输出。为驱动残液排出提供正压力。这样，活塞9往复直线运动将会形成负压、正 压，从而实现微量组织液的抽取和排出。本发明舵机以及信号控制器的具体组成结构属于现有技术，不再详细介绍。本发明采用微型舵机做驱动，舵机输出轴旋转，带动与之紧固在一起的主动齿轮转动。主动齿轮与从动齿轮啮合转动，并且从动齿轮中心与带内螺纹的中间套形成过盈配合，这样从动齿轮转动进而带动带内螺纹的中间套转动。由于压力缸体的缸盖限制了活塞杆的转动，带内螺纹的中间套与带螺纹的活塞杆的相对转动转化为活塞杆的直线移动。当活塞杆向缸盖方向移动时，缸体内形成负压，可为超滤提取提供压力。当抽吸检测结束后。活塞杆继续向缸盖方向移动，越过缸体壁面上的气孔，这样缸体内部压力为大气压力。之后活塞杆向反方向运动，越过气孔后，由于密闭缸体内体积减小，气体受到压缩，会形成正压力输出。为检测传感器内部的残液排出提供正压力。这样，活塞杆的往复直线运动将会形成负压、正压，从而实现微量组织液的抽取和排出。本发明构造合理，体积微小、紧凑，便携，可自动控制，提供正负压力交替输出。该装置可以用于医疗、微流控等需要正、负压力可控交替输出的应用场合。其适应组织液超滤提取特点，具有组织液收集和排除，以满足组织液灵活可控抽吸，进而实现灵活、持续的血糖监测功能。
权利要求
1.一种微型正负压力交替输出装置，其包括有底座、舵机、缸体、主动齿轮、从动齿轮、带内螺纹的中间套、活塞以及信号控制器，其特征是所述舵机和缸体安装在底座上，舵机输出轴与主动齿轮过盈配合在一起，所述缸体一端设有压力输出接口，中间壁上设有一气孔，缸体另一端设有缸盖；所述从动齿轮位于缸盖外侧，与主动齿轮啮合转动，从动齿轮套在带内螺纹的中间套外面并与其过盈配合，带动中间套与其一起旋转，所述活塞位于缸体内部，其带螺纹的活塞杆穿过缸盖，其螺纹部分与带内螺纹的中间套的内螺纹配合；舵机在信号控制器控制下经主动齿轮、从动齿轮传递，进而带动活塞杆在缸体内反复移动来实现正、负压力交替输出。
2.根据权利要求1所述的微型正负压力交替输出装置，其特征是所述带内螺纹的中间套外端通过轴承安装在底座的轴承孔中。
3.根据权利要求1所述的微型正负压力交替输出装置，其特征是所述舵机输出轴上还连接一芯轴，芯轴一端连接舵机输出轴，另一端通过轴承安装在底座的轴承孔中。
全文摘要
本发明涉及一种微型正负压力交替输出装置，其包括有底座、舵机、缸体、主动齿轮、从动齿轮、带内螺纹的中间套、活塞，所述舵机输出轴与主动齿轮过盈配合在一起，所述缸体一端设有压力输出接口，中间壁上设有一气孔，另一端设有缸盖；所述从动齿轮主动齿轮啮合转动，从动齿轮套在带内螺纹的中间套外面并与其过盈配合，带动中间套与其一起旋转，所述活塞位于缸体内部，其带螺纹的活塞杆穿过缸盖，其螺纹部分与带内螺纹的中间套的内螺纹配合。本发明将舵机的旋转运动，经由齿轮传递，进而带动活塞杆在缸体内反复移动来实现正、负压力的交替输出。其构造合理，体积微小、紧凑，便携，可自动控制，提供正负压力交替输出。
文档编号A61B10/00GK103027714SQ20131000567
公开日2013年4月10日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者姚玉峰, 刘亚欣, 黄博, 郗洪柱 申请人:哈尔滨工业大学(威海)