通道，该第一出口通道包括： 具有第一出口喉部宽度的第一出口喉部，和具有第一出口端部宽度的第一出口端部， 其中该第一出口通道被构造为使得流体沿从第一出口喉部至第一出口端部的方向流 动，且 其中该第一出口喉部被布置在第一侧壁中，且其中该第一出口喉部宽度小于该第一出 口端部宽度； 第二入口通道，该第二入口通道包括： 具有第二入口喉部宽度的第二入口喉部，和具有第二入口端部宽度的第二入口端部， 其中该第二入口通道被构造为使得流体沿从第二入口喉部至第二入口端部的方向流 动，且 其中第二入口端部被布置在第二侧壁中，且其中第二入口喉部宽度小于第二入口端部 宽度； 第二出口通道，该第二出口通道包括： 具有第二出口喉部宽度的第二出口喉部，和具有第二出口端部宽度的第二出口端部， 其中该第二出口通道被构造为使得流体沿从第二出口喉部至第二出口端部的方向流 动，且 其中该第二出口喉部被布置在第二侧壁中，且其中该第二出口喉部宽度小于该第二出 口端部宽度。
6. 如权利要求1所述的微型泵，还包括布置在所述隔膜上的第一磁体。
7. 如权利要求6所述的微型泵，还包括布置在所述隔膜上的第二磁体，其中第一磁体 定位为与第一腔室相邻且第二磁体定位为与第二腔室相邻。
8. 如权利要求6所述的微型泵，包括多个磁体，该多个磁体被布置在隔膜上并与第一 腔室和第二腔室中的任一个相邻。
9. 如权利要求6所述的微型泵，其中第一磁体是钕-铁-硼稀土磁体。
10. 如权利要求7所述的微型泵，其中第二磁体是钕-铁-硼稀土磁体。
11. 如权利要求1所述的微型泵，其中柔性隔膜由与磁性材料混合的软聚合物材料构 造。
12. 如权利要求11所述的微型泵，其中软聚合物材料是聚二甲硅氧烷。
13. 如权利要求1所述的微型泵，其中柔性隔膜被构造用于能调节张紧，允许隔膜的柔 性关于由驱动器施加至该隔膜的磁力而被改变。
14. 如权利要求6所述的微型泵，其中驱动器还包括位于泵体附近的第一磁性线圈，该 第一磁性线圈包括电线绕组且限定外周边。
15. 如权利要求14所述的微型泵，其中驱动器还包括构造为检测第一磁体的位置的传 感器，该传感器定位为与第一线圈的外周边相邻的一位置处，在该位置中第一线圈的磁通 密度与第一磁体的磁通密度相比可被忽略。
16. 如权利要求15所述的微型泵，其中传感器是霍尔效应传感器。
17. 如权利要求1所述的微型泵，其中驱动器还包括反馈控制系统，该反馈控制系统被 构造为通过感应附连至隔膜的磁体的位置、将该位置与预定的设定点比较、并调节施加至 隔膜的磁力来控制隔膜的位移。
18. -种用于从流体储存器输送流体的微型泵组件，该微型泵组件包括： 泵筒，该泵筒包括： 第一泵体，该第一泵体限定： 第一腔室，该第一腔室包括第一腔室壁和第一侧壁， 第一入口和第一出口，其中第一入口和第一出口与第一腔室流体连通， 第二泵壳，该第二泵壳限定： 第二腔室，该第二腔室包括第二腔室壁和第二侧壁， 第二入口和第二出口，其中第二入口和第二出口与第二腔室流体连通，和 柔性隔膜，布置在第一腔室和第二腔室之间； 其中泵筒被构造为允许流体储存器流体连通至第一腔室和第二腔室中的至少一个；和 壳体，该壳体包封： 促动器组件，该促动器组件被构造为与微型泵筒协作，该促动器组件包括： 磁性耦合至隔膜的驱动器，和 构造为检测隔膜的位置的第一传感器， 其中驱动器施加磁力至隔膜，导致隔膜挠曲，且其中隔膜的该挠曲导致第一腔室和第 二腔室内的压力的变化，由此导致流体流动； 控制器，该控制器被联接至驱动器且被构造为通过从第一传感器接收输入并调节由驱 动器施加的磁力来控制隔膜的位置，和 电源，该电源被构造用于给驱动器和控制器供电， 其中该壳体被构造为使得微型泵筒可被插入且被保持在促动器组件内。
19. 如权利要求18所述的微型泵组件，其中微型泵筒被构造用于单次使用。
20. 如权利要求19所述的微型泵组件，其中流体储存器被附连至微型泵筒。
21. 如权利要求19所述的微型泵组件，其中流体储存器被容纳在壳体内且被构造用于 在将微型泵筒插入壳体时与微型泵筒联接。
22. 如权利要求18所述的微型泵组件，其中控制器被构造为从第一传感器接收反馈信 号，且其中控制器被构造为将附连至隔膜的磁体的位置与预定的设定点进行比较，且其中 控制器被构造为响应该反馈信号而调节施加至隔膜的磁力。
23. 如权利要求22所述的微型泵组件，其中控制器是比例积分微分类型的控制器。
24. 如权利要求18所述的微型泵组件，还包括第二传感器，该第二传感器被构造为检 测流体储存器内的流体的体积，且其中控制器被构造为从第二传感器接收输入，从而控制 器能计算和预测流体流动。
25. 如权利要求18所述的微型泵组件，其中控制器被构造为基于来自第一传感器的反 馈信号计算传送的流体的体积。
26. 如权利要求25所述的微型泵组件，其中控制器被构造为将基于来自第一传感器的 反馈信号的传送的流体的体积与来自第二传感器的体积输入进行比较，且其中控制器被构 造为如果比较的体积在预定范围之外则提供输出信号。
27. 如权利要求26所述的微型泵组件，其中输出信号是警告和关机中的至少一个。
28. -种制造微型泵的方法，该方法包括步骤： 由聚合物材料制造柔性隔膜，包括步骤： 在硅晶片上旋涂第一聚合物层并使第一聚合物层固化， 将磁性材料布置在第一聚合物层上， 在磁性材料周围施加第二聚合物层并使第二聚合物层固化，和 施加第三聚合物层并使第三聚合物层固化； 通过将液体聚合物材料浇入模具并使液体聚合物固化来制造刚性泵体，该模具被构造 为形成流体腔室、入口通道和出口通道； 将柔性隔膜与刚性泵体对齐；和 将柔性聚合物隔膜结合至刚性泵体。
29. 如权利要求28所述的方法，其中第一聚合物层被旋涂至约0. 15mm的厚度。
30. 如权利要求29所述的方法，其中使第一聚合物层在75摄氏度固化2小时。
31. 如权利要求28所述的方法，其中第二聚合物层被施加至约0. 5mm的厚度。
32. 如权利要求29所述的方法，其中使第二聚合物层在100摄氏度固化30分钟。
33. 如权利要求28所述的方法，其中第三聚合物层被施加至约0. 15mm的厚度。
34. 如权利要求33所述的方法，其中使第三聚合物层在75摄氏度固化2小时。
35. 如权利要求28所述的方法，其中用于刚性泵体的模具由环氧基负光阻材料形成。
36. 如权利要求35所述的方法，其中光阻材料是SU-8。
37. 如权利要求28所述的方法，其中柔性聚合物层至刚性泵体的结合利用粘接剂进 行。
38. 如权利要求28所述的方法，其中柔性聚合物隔膜的结合使用氧等离子体方法进 行，该氧等离子体方法包括步骤：将布置在柔性隔膜和模制的泵体之间的聚合物膜在100 摄氏度固化20分钟。
39. 如权利要求28所述的方法，其中柔性聚合物隔膜的结合使用氧等离子体方法进 行，该氧等离子体方法包括步骤：通过在10%氧的气氛中施加微波10秒将布置在柔性隔膜 和模制的泵体之间的未固化的聚合物膜固化。
40. 如权利要求28所述的方法，其中聚合物材料由聚对二甲苯、聚酰亚胺、SU-8和聚二 甲硅氧烷组成的组中选择。
41. 如权利要求28所述的方法，其中柔性隔膜由10份聚二甲硅氧烷和1份固化剂的混 合物制造。
42. 如权利要求28所述的方法，其中刚性泵体由5份聚二甲硅氧烷和1份固化剂的混 合物制造。
43. -种用于输送流体的微型泵，该微型泵包括： 泵组件，该泵组件包括： 第一泵体，该第一泵体限定： 第一腔室，该第一腔室包括第一腔室壁和第一侧壁， 第一入口和第一出口，其中第一入口和第一出口与第一腔室流体连通，和 第一柔性隔膜，布置在第一腔室上并与第一腔室壁相对； 第二泵体，该第二泵体限定： 第二腔室，该第二腔室包括第二腔室壁和第二侧壁， 第二入口和第二出口，其中第二入口和第二出口与第二腔室流体连通，以及 第二柔性隔膜，布置在第二腔室上并与第二腔室壁相对； 至少第三泵体，布置在第一泵体和第二泵体之间，该第三泵体限定： 第三腔室，该第三腔室包括第三侧壁， 第三入口和第三出口，该第三入口和第三出口与第三腔室流体连通， 其中该至少第三腔室与第一隔膜和第二隔膜相邻；和 促动器组件，该促动器组件被构造为与泵组件协作，该促动器组件包括： 磁性耦合至第一隔膜和第二隔膜的驱动器，和 构造为检测第一隔膜和第二隔膜的位置的至少一个传感器， 其中驱动器施加磁力至第一隔膜和第二隔膜，导致第一隔膜和第二隔膜挠曲，且其中 第一隔膜和第二隔膜的该挠曲导致第一腔室、第二腔室和第三腔室内的压力的变化，由此 导致流体流动。
44.如权利要求43所述的微型泵，还包括布置在第一泵体和第二泵体之间的多个中间 泵体，其中每个中间泵体都限定包括侧壁的中间流体腔室、入口和出口，该入口和出口与该 中间流体腔室流体连通；和 多个中间柔性隔膜，其中每个中间柔性隔膜都布置在相邻的中间泵体之间，且其中驱 动器被磁性耦合至中间隔膜的每个。
【专利摘要】用于处理小流体体积的磁驱动微型泵。该微型泵包括第一腔室和第二腔室。柔性隔膜被布置在第一和第二腔室之间。柔性隔膜被磁性耦合至促动器用于移动该隔膜。
【IPC分类】B29D7-01, B29C69-00, F04B49-06, F04B43-04, F04B51-00, B29B11-14
【公开号】CN104564621
【申请号】CN201410850753
【发明人】F.阿米罗切, Y.周, M.L.坎特韦尔, J.西特林
【申请人】伊利诺伊大学受托管理委员会
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2009年9月30日
【公告号】CA2749878A1, CA2749878C, CN102395790A, CN102395790B, EP2396547A1, US20110274566, WO2010093383A1