泵、促动器和相关装置以及用于制作的方法与流程

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。

技术实现要素：

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。

某些术语的简述在本发明的描述中提出。各个术语在描述、附图和实例各处阐释和列举。本描述中的术语的任何理解都应当考虑本文提出的完整描述、附图和实例。

单数术语"一个"、"一种"和"该"包括复数指示物，除非上下文清楚地另外指出。因此，例如，提到的对象可包括多个对象，除非上下文清楚地另外指出。类似地，提到的多个对象可包括单个对象，除非上下文清楚地另外指出。

术语"基本上(substantially)"、"基本(substantial)"等是指相当大的程度或范围。在连同事件或情形使用时，所述术语可(can)表示事件或情形准确发生的情况，以及事件或情形非常近似发生的情况，如，引起说明本文所述的实施例的典型公差水平或可变性。

术语"大约"是指近似或接近基准值的值、量或程度。由术语"大约"涵盖的从基准值变化的程度是公差水平或测量条件中典型的。

所有所述连接可为直接连接和/或经由中间结构的间接操作连接。

一组元件包括一个或多个元件。

除非另外指出，则执行两个元件之间的比较涵盖执行直接比较来确定一个元件大于(或大于等于)另一个，以及例如通过比较两个元件与阈值的比或差异的间接比较。

图1示出了微型泵10的透视图，微型泵10包括入口端口12和出口端口14。微型泵10包括泵体11，其可为单件或可由多件形成。在图1中，泵体11包括上泵体11a和下泵体11b。微型泵10还包括促动器15。作为优选，促动器15是电磁音圈类型的促动器，如手机和其它电子装置中常用的那些。

图2示出了微型泵10的图1的透视图的截面。图2示出了包括隔膜55的隔膜组件50。图2也示出了促动器15的上表面上的促动器膜片5。促动器膜片5联接到隔膜组件50上，且驱动微型泵的运动来起作用。

图3示出了微型泵10的分解透视图。图3将隔膜组件50示为包括上隔离物53、隔膜55、磁铁57和壳体59。上隔离物53有助于限定隔膜55在其中往复的泵送室的上部。作为备选，上隔离物53可为下泵体11b的构件，如，模制构件。磁铁57附接到隔膜55的下表面上，且还附接到促动器膜片5的上表面上。壳体59附接到下泵体11b的下表面上。隔离物53构造成配合在壳体59的上区段的内周内。隔膜55的外缘夹在隔离物53的下表面与壳体59的内环的上表面之间，使得隔离物53和壳体59协作来保持隔膜55的外缘固定。隔膜55的边缘保持固定，同时隔膜55的内部能够向上和向下往复，且隔膜55因此用作微型泵10的容积位移机构。构成隔膜组件50的构件应当以不透流体和/或不透空气的方式连结。

图3示出了下泵体11b，其可为结合微型泵10的许多流动通路和流动控制特征的模制部分。例如，入口阀凹口21a构造成收纳入口阀20a，且出口阀凹口21b构造成收纳出口阀20b。也在下泵体11b内的是开口和端口，其构造为与阀和隔膜布置互补，且允许气体或液体受控流动通过下泵体11b。

图3示出了控制板70、排出阀60和传感器80，它们所有都可收纳在泵体内的凹入区域中。在图3中，上泵体11a和下泵体11b包括构造成收纳控制板70、排出阀60和传感器80的特征。

总的来说，入口阀20a和出口阀20b的操作类似于正排量隔膜泵。即，当隔膜从入口端口12取离时，入口阀20a还被来自上入口室端口202a的负压力拉离，且相对于入口端口支管201a接合。该移动产生了通过入口端口12、通过上入口室端口203a(见图8b)、穿过入口阀20a和向下通过下入口室端口202a的流动通路。负压还将出口阀20b吸入与下出口室端口202b密封接合，其密封出口室且防止通过至出口14的流动。

当隔膜55朝入口端口12开始其返回冲程时，正压力推动入口阀20a远离入口端口支管201a，且与上入口室端口203a密封接合。正压力还推动出口阀20b远离下出口室端口202b且与出口端口支管201b接合。该移动产生了从隔膜室、通过下出口室端口202b、穿过出口阀20b、通过上出口室端口203b(见图8b)且经由出口14离开的流动通路。

图4示出了图2中的截面视图的近视图。在图4中，入口阀20a绘制在其闭合位置，使得其上表面相对于上入口室端口202a密封接合，且出口阀20b绘制为相对于出口端口支管201b接合。此外，出口阀20b绘制为从下出口室端口202b解除接合。

阀设置尺寸并构造为可由微型泵10的使用环境的预期压力范围移动。例如，阀应当具有一定重量与表面面积比，使得它们在微型泵使用时可由液流或气流移动。此外，阀由允许阀在由液流或气流移动到诸如密封位置时相对于其相应端口密封接合的材料制成。橡胶是用于制作此微型泵中的阀的适合材料的一个实例。

图5a和5b分别示出了根据某些实施例的微型泵10的一部分的截面的透视图和平面视图。图5a和5b示出了与下泵体11b的区段接合的壳体59。隔膜的一部分示为接合至壳体59，且以标号55a标记。实际上，隔膜55跨越壳体59，且在该透视图中将从视图中遮挡磁铁57。为了这些视图的目的，仅示出了隔膜55的一部分。磁铁57附接至促动器膜片5。

当已知隔膜位移泵连接到闭合室上以便在此室抽真空时，各个泵冲程在穿过隔膜的压差增大时需要比上个冲程依次更大的能量。即，闭合室中的真空越大，则隔膜行进完整冲程就越难。大体上，以更大功率驱动泵，以便在较高真空状态下生成较长的泵冲程。

相比之下，根据某些实施例的泵不需要这样大的功率增加来在较高真空状态下生成较长泵冲程，因为这些微型泵在排出冲程上加载。相比于之前已知的正排量隔膜泵，微型泵10包括磁铁57，其作用为在排出冲程期间加载微型位移泵的泵冲程。促动器膜片5可使用正弦信号驱动，使得促动器膜片5在上位置与下位置之间往复。由于促动器膜片5附接到隔膜55上，故促动器膜片5的往复引起隔膜55的类似往复。当促动器膜片5和隔膜55远离泵体11往复时，隔膜运动使隔膜室的尺寸扩大，且在泵冲程中将气体或液体吸入室内。当促动器膜片5和隔膜55朝泵体11往复时，隔膜运动在排出冲程中收缩隔膜室54的尺寸。入口阀20a和出口阀20b当然与此泵冲程和排出冲程一齐移动，以允许气体或液体从入口到出口单向流过微型泵。

促动器15可为电磁音圈，其包括联接到促动器膜片5上的电磁驱动元件。此音圈促动器基本上类似于扬声器执行，使得发送至电磁驱动元件的波形信号以由波形生成的模式来驱动促动器膜片。

图6a和6b示出了促动器与隔膜之间的相互作用的机构的简图。促动器15包括促动器底座15b、促动器膜片5、促动器极磁铁7和促动器线圈3。促动器极磁铁7固定到促动器底座15b上。促动器线圈3固定到促动器膜片5的下侧上。磁铁57为永磁铁，且固定到促动器膜片5的上表面和隔膜55的下侧上。在一些情况中，磁铁57的位置相对于促动器膜片5可向上和向下调整，但在图6a和6b中，其绘制为固定到促动器膜片5上。

在泵冲程期间，电流施加到促动器线圈3上，以产生电磁磁场，其将促动器线圈3吸引至促动器极磁铁7。促动器线圈3固定到促动器膜片5上，膜片5连接到隔膜55上。因此，隔膜55被拉离隔膜室54，从而增加了室容积，且在泵冲程中吸引空气或液体通过入口阀且进入隔膜室中。

仍参看图6a和6b，磁铁57定向成磁性吸引至促动器极磁铁7。在隔膜55拉离隔膜室54的泵冲程期间，磁铁57与促动器极磁铁7之间的磁性吸引有助于将隔膜55和促动器膜片5比磁铁57未存在此位置的情况下朝促动器极磁铁7更完全地拉回。这在高吸力下尤其有用，其中隔膜55由于穿过隔膜55的压降而一般不能进一步向下行进。即，在隔膜室54中的低负压水平下，存在对将隔膜55拉离隔膜室54的阻力低。因此，由促动器线圈3中的低功率生成的电磁力足以驱动泵冲程。然而，在隔膜室54中的较高水平的负压下，存在对拉动隔膜55的阻力较高，且因此将需要较高功率。磁铁57在此背景下有帮助，因为其加入了磁力来向下拉隔膜55，而不需要附加的功率，因为磁铁57为永磁铁。

图6b绘出了排出冲程，其中电流施加到促动器线圈3上，以产生电磁场，电磁场使促动器线圈3排斥促动器极磁铁7。排斥促动器线圈3朝隔膜室54推动促动器膜片5和隔膜55，这减小了隔膜的体积，且在排出冲程中驱使空气或液体通过出口阀。在该排出冲程期间，铁57也被推离促动器极磁铁7。即，电磁力足以排斥促动器线圈3和固定到其上的所有构件(如，促动器膜片5、磁铁57和隔膜膜片55)远离促动器极磁铁7。

有利地，磁铁57在排出冲程期间移离促动器极磁铁7。这是有利的，因为隔膜55在气体或液体从隔膜室54转移时的排出冲程期间遇到相对低的阻力。因此，排出冲程以比磁铁57不在隔膜55上的情况下相对较低的附加功率需求来使磁铁57与促动器极磁铁7分离。然偶，在泵冲程期间，磁铁57与促动器极磁铁7之间的分离提供了如上文所述的附加磁力。结果，微型泵能够与常规电磁隔膜泵相比较低功率下更有效地操作。

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。该图绘出了在电磁泵用于抽空闭合室时作为泵冲程的数目函数的隔膜的物理位移或冲程长度。此外，该图假定了泵在大体上恒定功率下驱动，但加载磁铁的益处不限于恒定的功率应用。由于图中的泵抽空闭合室，故穿过隔膜的压差在闭合室内的负压增大时随各个泵冲程增大。尽管加载和卸载的隔膜两者在初始泵冲程期间都以其完整位移或接近其完整位移行进，但泵的效率随负压增大而分划。卸载隔膜(标为"未加载")具有快速减小的泵冲程，使得其在较高泵冲程下边的相对低效。相比之下，由于固定到隔膜上的永磁铁的被动磁性加载力，故加载隔膜能够在该恒定功率应用中较大程度物理上位移。

促动器构件(例如，电磁线圈和极磁铁)和隔膜磁铁之间的磁力的相对强度可用于调节微型泵的效率。例如，较强的隔膜磁铁将在与极磁铁分离时将更多加载能量提供至隔膜的泵冲程，但在排出冲程期间也将需要更多功率来分离。

在一些实施例中，隔膜磁铁与调整机构配合，这允许了隔膜磁铁与极磁铁之间的分离改变。例如，隔膜磁铁可收纳在固定到促动器膜片的上表面上的凹口内。隔膜磁铁可抵靠在锥形调整螺钉的顶部上，使得当螺钉在一个方向转动时，磁铁移动更接近促动器膜片，且当螺钉相反方向转动时，磁铁移动更远离促动器膜片。

有利地，磁场对距离敏感。两个永磁铁(促动器极磁铁与隔膜磁铁)之间的磁场的强度可遵循离源的距离的反立方衰退。即，如果d为磁铁之间的距离，且f为力的强度，则f＝1/d³。这对于本发明的实施例是有利的，因为在永磁铁较近时，如，在泵冲程期间的隔膜的最大位移下，力高得多。并且，力在排出冲程期间的隔膜的最小位移下低得多。本发明的实施例的加载的微型泵设计由于力与距离之间的这一相反关系可在比未加载泵设计显著更大效率下操作。

根据一些实施例，微型泵优选为大约12到20mm长、大约10到15mm宽且大约3到9mm高，更优选大约18mm长、大约12mm宽且大约7mm高。质量优选为大约1到5克，更优选大约3克。微型泵优选以大约3.5到5伏的电压、大约100到200ma运行时峰值电流和大约20到40ma的稳态电流操作。微型泵是自动注入的，且优选在两英寸外小于大约90db，更优选在两英寸外小于大约70db。微型泵优选具有大约-6hg，更优选大约-8hg的峰值吸力。吸收率优选在小于大约10秒内在10ml空气体积下为大约0到-6hg，更优选在小于大约10秒内在10ml空气体积下为0到-8hg。

图8a和8b分别示出了根据某些实施例的泵体11的一部分的截面的透视图和平面视图。在这些视图中，上通道52a和下通道52b从隔膜室流体连接到排出阀60和传感器80。阀通道62和传感器通道82与上通道52a流体连接。这些通道允许经由传感器80和排出阀60监测和控制隔膜室中的压力。通道可设计为模制的泵体11区段的一部分，可在模制之后钻入泵体11中，或可为在过模制步骤中或泵体的组装期间包括的管或其它导管。

排出阀60、传感器80和控制板70在闭环控制系统中一起工作，以监测和调整微型泵的性能。在一个实例中，闭环控制系统可编程为保持隔膜室内的负压水平。即，传感器连续地监测隔膜室中的压力水平，且将该数据提供至控制板。控制板上的固件(或软件)可将数据与编程的压力水平相比较，且然后将功率发送至促动器来驱动微型泵以增大压力，或将信号发送至排出阀来释放负压。在另一个实例中，预编程或用户选择的吸入概况可使用闭环控制系统生成。即，闭环控制系统通过将隔膜室中的负压水平与概况中指定的取决于时间的水平连续比较来寻求取决于时间的压力水平模式，而非寻求负压的设置水平。排出阀或泵然后可按需要促动。

在另一个实例中，闭环控制系统可有助于优化操作效率和降低噪音水平。在该实例中，固件使用查找表来找出给定负压水平下的微型泵的最佳操作条件。在给定压力下，微型泵可在某一功率信号概况下最有效地操作。即，信号波形的特定形状(例如，正弦信号的振幅和频率)可允许微型泵在给定压力下比另一类似形状更安静地操作。大体上，微型泵中的噪音由隔膜冲击隔膜室的壁和由阀冲击其阀凹口和支管的壁生成。通过在给定功率水平和压力水平下校准隔膜和阀的位置且交叉参照相对于在固件可获取的查找表中功率水平和压力水平的那些位置，微型泵可以以减小或消除阀和/或隔膜噪音的方式操作。此外，减小或最小化隔膜和阀噪音提高了微型泵的效率，因为较少能量通过阀和/或隔膜与泵体之间的膨胀而失去至泵体。

闭环控制系统的另一个优点在于，排出阀可在某些状态下促动。例如，如果负压超过一定水平，则固件可促动排出阀来允许空气进入隔膜室。作为另一个实例，如果阀温度升高到高于一定水平(如由整体结合到微型泵中且与控制板通信的温度传感器检测到)，则固件可促动排出阀。

大体上，微型泵的控制和感测构件可位于泵壳体中，或可远离泵。即，处理器和传感器可位于远离实际泵体，且仍能够提供本文所述的感测和控制特征。另外，假设其具有提供卸压性能所需的流体连接，则排出阀可位于远离泵体。因此，闭环反馈系统可存在于功能上互连的物理上单独的构件的系统中。

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220。一些构件可为控制板70的一部分，而其它如一组用户输入/输出(i/o)装置232可与控板70电连接但物理上分离。在一些实施例中，控制板70包括处理器224、存储器226、一组储存装置234，以及仅一组外部通信接口控制器230，以及模数(a/d)转换器234和数模(d/a)转换器236，所有都由一组总线250互连。模拟电路238连接到a/d转换器234上。模拟电路238包括构件，如放大器和滤波器，其配置成执行模拟处理，如对由控制板70从外部传感器接收到的模拟信号放大和滤波。模拟电路240连接到d/a转换器236上。模拟电路240包括构件如放大器，其配置成执行模拟处理，如，对从d/a转换器236接收到的模拟信号放大。如下文所述，a/d转换器234和d/a转换器236将处理器224连接到排出阀60、传感器80和隔膜55上。

在一些实施例中，处理器224包括微控制器集成电路或其它微处理器，其配置成利用一组信号和/或数据执行计算和/或逻辑操作。此逻辑操作以一系列处理器指令(例如，机器代码或其它类型的软件)的形式对处理器224指定。存储器单元226可包括随机存取存储器(ram，例如，dram)储存在执行指令的过程中由处理器224读取和/或生成的数据/信号。处理器224还可包括附加的核心整合ram和/或其它储存器。

储存装置228包括允许软件指令和/或数据的非易失性储存、读取和写入的计算机可读介质，如，eeprom/闪速存储器装置。通信接口控制器230允许子系统220经由有线和/或无线连接来连接到控制板70外的数字装置/计算机系统上。例如，有线连接可用于连接到构件如用户i/o装置232上，而无线连接如wi-fi或蓝牙连接可用于连接到外部构件上，如，智能电话、平板计算机、pc或其它外部控制器。总线250代表允许处理器224与装置226、228、230、234和236之间的通信的多个系统、外围设备和/或其它总线，和/或所有其它电路。取决于硬件制造者，这些构件中的一些或所有可整体结合到单个集成电路中和/或可与处理器224集成。

用户i/o装置232包括用户输入装置，其提供允许用户引入数据和/或指令来控制子系统220的操作的一个或多个用户界面，以及用户输出装置，其将感测(例如，视觉、听觉和/或触觉)输出提供至用户。用户输入装置可包括按钮、触摸屏界面和麦克风等。用户输出装置可包括一个或多个显示装置、扬声器和振动装置等。输入和输出装置可共用共同的硬件，如，在触摸屏装置的情况中。

在一些实施例中，处理器224通过使用模拟电路240来动态地控制隔膜驱动信号的直流(dc)偏移和增益来控制隔膜55的定位。偏移水平控制隔膜55的静止位置，而增益控制正弦或其它周期信号波形的振幅，其确定隔膜55由其静止位置偏离的幅度。偏移和增益可响应于测得的操作参数来动态地控制，以便实现如下文所述的期望的操作特征。具体而言，偏移和/或增益可响应于使用传感器80测得的压力变化来改变。

当泵以给定抽空顺序按时间操作时，穿过隔膜55的压差大体上增大。在偏移和增益不变的情况下，增大压差将导致隔膜55的静止位置的逐渐变化。压差的增大导致实现特定泵特征如最大压差增大速率(泵送速度)、最小电流消耗(或增大能效)或最小噪音的最佳偏移和增益值的变化。在一些实施例中，偏移随时间减小(或增大)，以补偿穿过隔膜55的增大压差对隔膜55的静止位置的影响。偏移和增益值可根据压力查找表改变，且/或根据动态测得的一个或多个感兴趣的参数如在一个泵循环内观察到的压差(δ)的变化来改变。

图9b示出了根据本发明的一些实施例的由处理器224执行一定数目的步骤以便根据由传感器80测得的压力值动态地控制隔膜55的流程图。在步骤300中，处理器224接收由传感器80在当前泵循环内测得的瞬时压力值。在步骤302中，确定相对于之前测得的压力值(例如，刚才前个泵循环中测得的压力值)的压差(δ)。在步骤304中，确定的压力δ与一个或多个参考值相比较，以便确定将对随后的泵循环进行的偏移和/或增益调整的幅度和/或符号。参考值可等于以下或在其它情况下根据以下确定：在刚才前个泵循环中的测得的压力δ，或如从校准表格或其它储存器取得的给定测量泵压力的预期压力δ。执行此比较可包括从测得压力δ减去参考值。

在步骤306中，确定偏移是否对于下个泵循环更新。在一些实施例中，确定是否更新偏移可独立于上文所述的压力δ比较来执行。例如，偏移更新可在循环的某些块期间执行，而增益更新可在循环的其它块期间执行，以便尝试分开所测得的偏移和增益变化对压力δ的作用。在另一个实施例中，偏移和增益更新可在交替的泵循环上执行。在一些实施例中，偏移和增益更新两者在至少一些泵循环期间执行。在一些实施例中，如果确定偏移变化可能改善泵性能，则确定是否更新偏移可根据上文所述的压力δ比较来执行。

在步骤308中，偏移根据步骤304中执行的压力δ比较更新。在一些实施例中，如果确定此增加/减少可能导致改善下一个泵循环的泵性能，则更新偏移包括以固定阶梯(例如，±1)增加或减少偏移。

在步骤310中，确定是否对于下个泵循环更新增益。步骤310可以以类似于上文针对步骤306所述的方式执行。随后，在步骤312中，增益根据步骤304中执行的压力δ比较更新。在一些实施例中，如果确定此增加/减少可能导致改善下一个泵循环的泵性能，则更新增益包括以固定阶梯(例如，±1)增加或减少增益。

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。x轴线表示时间(或泵循环)，而y轴线示出了各种参数值。估计的偏移400代表独立于动态测得的压力根据预定校准表格值选择的偏移。动态确定的偏移402代表根据如上文所述的动态确定的压力δ值选择的偏移。真空水平(压缩)404代表测得的真空水平或穿过隔膜55的压差。增益408代表增益。压力δ406代表在各个泵循环内观察到的压力δ，即，真空水平404的有效导数。

如图9c中所示，真空水平404在泵操作时随时间增大，其中每个循环的压力δ406在泵相对于增大的隔膜压差工作时大体上随时间减小。适用于将泵保持在最佳操作范围中的增益408随时间增大。在各个时间点，如果隔膜55在其偏离结束时与外部结构碰撞，则低增益导致亚最佳的转移容积，而高增益可导致效率损失和/或噪音。同时，对应于最佳操作范围的偏移随时间减小，以补偿穿过隔膜55的压差对隔膜55的中心位置的影响。例如，由于泵的独立特征(其确定偏移402)与用于生成确定估计偏移400的校准数据的总体泵特征之间的差异，故动态地确定的偏移402可不同于之前确定(校准)的偏移400。例如，增大总体偏移400单调减小，而动态地确定的偏移402偶尔增大。另外，动态地确定的偏移402有时以不同于总体偏移400的速率减小。使用动态地确定的偏移402便于使用不太严的制造公差来制造泵，因为最佳泵操作较少依赖单个泵特征与校准数据中反映的总体泵特征之间的任何失配。

在一些实施例中，如上文所述的泵和相关联的控制系统可用于生成除单调增大的一个(如，图9c中所示的一个)之外的压力模式。例如，交替压力(吸力)周期可通过将增大泵送(和/或减少相关联的泄压阀使用)的周期与减小或停止泵送(和/或增加相关联的泄压阀使用)的周期交替来使用。

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。在步骤500中，处理器224在泵关闭的同时接受当前测得的压力值。在步骤502中，处理器224将测得的压力与预定正阈值相比较。检测高水平的正压力指出了有待抽空的室已经接合且略微密封。如果测得的压力不高于阈值，则过程回到步骤500。如果测得的压力高于阈值，则处理器224通过开启泵来开始泵自动启动过程(步骤504)。本泵循环的当前压力值在步骤506中接收到，且在步骤508中与之前的压力值相比较。在步骤510中，确定测得的压力值是否指出室密封已经被破坏。例如，压力突然较大下降或回到大气压力可指出室不再密封。如果检测到没有失去大部分密封，则偏移和/或增益如上文所述那样调整(步骤512)，且该过程回到步骤506来接收下一泵循环的压力值。如果检测到失去大部分密封，则泵关闭(步骤514)，且过程回到步骤500以允许检测室的新接合。

在一些实施例中，步骤512可包括开启和关闭泵，以便保持一定水平的负压。步骤512可包括监测参数，如，泵开启或泵压力缓慢的时间分数，以确定增大或是减小泵的活动。泵然后自动调节来保持一定水平的负压。

图10示出了微型泵1010的实施例的分解透视图。微型泵1010包括促动器1015，其可为电磁音圈类型的促动器，如，手机和其它电子装置中常用的那些。下泵体1011b附接到促动器1015上，下泵体1011b包含如本文之前所述的隔膜组件。图10具体绘出了隔膜组件的某些元件，包括磁铁1057和隔膜1055。下泵体1011b和下阀组件体1200b一起形成如本文在别处所述的隔膜室。图10还示出了经由控制板安装件1070m以及从控制板1070延伸的控制板线1071a，1072b支承控制板1070的下泵体1011b，以向隔膜组件的电磁特征提供电连接性。传感器1080也存在于控制板1070上，传感器1080具有形成传感器1080与上泵体1011a和排出阀1060之间的密封的传感器垫圈1085。排出阀隔膜1065在图10中示出，而排出阀的上区段，包括其出口端口，并未具体绘出。

仍参看图10，下阀组件体1200b以本文所述的方式附接到隔膜1055的外环的上表面上(例如，见图5a、5b、6a和6b以及相关描述)。下阀组件体1200b可包括提供本文所述的阀动作所需的阀凹口、入口端口以及密封表面。这些特征可整体结合地形成在下阀组件体1200b中，如，通过注射模制整体部分，它们可由多个模制过程形成，或它们可通过切削或机加工等来制作在下阀组件体1200b中。下阀组件垫圈1205b置于下阀组件体1200b与上阀组件体1200a之间，且向阀室提供不透流体的密封。入口阀1020a和出口阀1020b可浮在阀室内，且如本文别处所述那样作用。

仍又参看图10，上阀组件体1200a类似于下阀组件体1200b，其中其可包括提供本文所述的阀动作所需的阀凹口、入口端口和密封表面，且这些特征可以以针对下阀组件体1200b所述的相同多种方式形成。此外，提供阀室、压力传感器和排出阀之间的连接所需的流体流动通路可形成在上阀组件体1200a中。上阀组件垫圈1205a可形成这些流动通路中的一些的上边界，且提供上阀组件体1200a与上泵体1011a之间的密封。上泵体1011a继而又还可具有流动通路，其在图10中绘制为上泵体通道1008。上阀组件垫圈1205a和上泵体密封件1009分别用于某些流动通路的下边界和上边界。此外，上阀组件垫圈1205a中的切口提供与上泵体1011a上的入口端口1012和出口端口1014流体连接。螺钉1001用于微型泵1010的最终组装中，但当然可使用将上泵体1011a装固到下泵体1011b上的其它方法。

上泵体1011a中的流动通路提供若干连接，如：(1)排出阀与微型泵的入口端口之间的连接；(2)排出阀与微型泵的出口端口之间的连接；以及(3)压力传感器与吸入室之间的连接。

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。排出阀隔膜1065的上表面接合排出阀的外壳上的端口(其未绘出)。排出阀隔膜1065的下侧装固定到排出阀吸引板1068上，吸引板1068由铁材料形成。在排出阀下方吸引板1068为排出阀轭1067和排出阀线圈1069，其协作来提供可吸引排出阀吸引板1068的电磁力。排出阀隔膜1065形成为使得在其静止状态，其形成相对于排出阀上的端口的密封。当电流穿过排出阀线圈1069时，排出阀吸引板1068被下拉，这继而又将排出阀隔膜1065拉离其密封位置。排出阀轭1067、排出阀线圈1069和排出阀吸引板1068收纳在排出阀壳1061内。图12a和12b示出了排出阀1060的外部视图，包括排出阀端口1062和排出阀壳1061。

排出阀隔膜1065可由材料如硅橡胶或其等同物形成。排出阀吸引板1068和排出阀轭1067可由具有相对较高导磁率的合金如镍铁合金形成。排出阀线圈1069可由卷绕的铜线或其它传导线形成。排出阀壳1061可由基于聚合物的材料如玻璃填充的聚碳酸酯形成。

排出阀通过具有最小预载起作用，最小预载将隔膜压靠阀端口，以确保阀在开始吸入之前闭合。预载可通过使用具有足够的弹性模量的隔膜材料来选择，使得隔膜在组装状态保持相对于阀端口接合。在一些实施例中，排出阀还可包括电磁组件内的非磁性压缩弹簧，其总是推动吸引板。在此方案中，隔膜将设计成尽可能挠性，且预载可根据与弹簧常数和自由长度相关联的公差改变。

由于该电磁排出阀在微型泵内操作，微型泵自身由电磁力驱动，故需要考虑由吸引板经历的总体磁场。阀隔膜应当足够刚性而不受此外周磁力影响。即，隔膜应当经由联接到隔膜上的吸引板与外周磁场之间的相互作用来抵抗不需要的位移。另外，较硬的隔膜需要较强的局部磁场来使其和吸引板位移。实现期望的局部磁场的一种方法在于优化排出阀线圈中的线圈匝数。较大线圈匝数可通过增加总体电磁铁的高度或直径来实现。尽管增加高度是更高空间效率的(假设可防止必须跳至较低规格的线的总线长度越低，电阻增大越缓慢)，但增大外径也可提供用于更多线圈的空间，这可更有效地使用可用的封闭空间。

在一些实施例中，可用于电磁铁的最大电流假定为300ma。这基于电池(1cmax)的极限。如果有来源获得更高电流，假设对微型泵采用3.0v的最低电池电压，则构件的电阻(当前10-12ohm)也将必须减小。总体上，排出阀的电流消耗应当根据微型泵的应用来监测。

如本文使用的术语"排出阀"大体上是指用于控制或限制系统或容器中的压力的阀的类型。此阀也可称为泄压阀、安全阀等，且本文的某些实施例涵盖此类阀，而不管其如何命名。

图13a和13b示出了根据某些实施例的下泵体1011b的不同视图。下泵体1011b包括形成隔膜隔离物1053的切口。隔膜的边缘接触隔膜隔离物1053的边缘，且因此与促动器的促动器膜片间隔开，促动器附接到下泵体1011b的下侧上。

图14a、14b和14c示出了根据某些实施例的上泵体1011a的不同视图。上泵体1011a包括上泵体通道1008，其将端口1012和1014连接到上泵体1011a的传感器区域和排出阀区域。上泵体1011a包括密封特征1206。密封特征1206大体上外接处理流体的上泵体1011a的区域上泵体1011a的区域。密封特征1206可为升高区域，如，凸脊，其与垫圈相互机械作用以形成围绕流体处理区域的可靠密封。

图15a、15b和15c示出了根据某些实施例的上阀组件体1200a的不同视图。上阀组件体1200a包括类似于本文在别处所述那些的端口、凹口和支管。图15a绘出了上阀组件体1200a的下表面的半透明透视图，且图15b绘出了该相同表面的平面视图。上阀组件体1200a包括入口阀凹口1021a和出口阀凹口1021b，其提供了分别用于入口阀和出口阀的座靠位置。入口阀和出口阀与上入口室端口1203a和上出口室端口1203b相互作用，以提供本文所述的阀泵送动作。此外，上阀组件体1200a包括出口端口支管1201b。密封特征1206存在于上阀组件体1200a的该下表面上，以向下阀组件垫圈1205b提供改善的密封和入口区域与出口区域的分离。图15c绘出了上阀组件体1200a的上表面，其具有上入口室端口1203a和上出口室端口1203b。密封特征1206存在于上阀组件体1200a的该上表面上，以向上阀组件垫圈1205a提供改善的密封和入口区域与出口区域的分离。

图16a和16b示出了根据某些实施例的下阀组件体1200b的不同视图。图16a绘出了下阀组件体1200b的上表面的半透明视图，且图16b绘出了该相同表面的平面视图。下阀组件体1200b包括入口阀凹口1021a和出口阀凹口1021b，其分别提供了分别用于入口阀和出口阀的座靠位置。入口阀和出口阀与下入口室端口1202a和下出口室端口1202b相互作用，以提供本文所述的阀泵送动作。此外，上阀组件体1200a包括入口端口支管1201a。密封特征1206存在于下阀组件体1200b的该上表面上，以向下阀组件垫圈1205b提供改善的密封和入口区域和出口区域的分离。

尽管参照某些实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将理解的是，可制作出各种变化且等同物可替换，而并未脱离本发明的范围。此外，可制作出许多改型来使特定情形或材料适于本发明的教导内容，而不脱离其范围。因此，期望本发明不限于公开为针对特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。