具有保守泵作用力的泵膜的扩张弹性的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总的来说涉及隔膜泵领域。本发明尤其涉及病人监测、呼吸监测、麻醉监测 设备中，特别是监测病人呼吸气体成分的医学通气监测和气体分析仪中，当做采样泵使用 的隔膜泵。
【背景技术】
[0002] 隔膜泵具有结构简单、紧凑及密封性好的优点。因此，隔膜泵作为流体分析的采 样泵广泛应用于医疗设备和生化分析。在医学通气监测领域，气体测量模块分析隔膜泵从 病人呼吸回路中采集的气体，并实时监测病人呼吸回路中气体的组成成分以获取病人的状 态。目前，气体测量模块趋向于小型化并具有更好的稳定性及更低的能耗。因此，对有关膜 泵的尺寸、寿命和能量损失的设计提出了更高的要求。
[0003] 检测气体的气体监测设备，例如感应器，通常为精密元件，对降低测量准度的振动 干扰很敏感。在正常情况下，采样泵是监测模块主要振动来源，如此可能导致影响测量精度 的噪音产生。因此，采样泵需要提供更加稳定的采样样本。
[0004] 常规设计的隔膜泵具有平薄膜以及呈球形凹面或具有平底面的圆柱形状的泵腔 体。托马斯隔膜泵和Xavitcch*泵均属于这类隔膜泵。此外，这类隔膜泵的薄膜通常是外 部边缘固定以形成泵区。这样的设计限制了薄膜的弹性形变能力，同时也限制了薄膜的冲 程长度。而泵区则限制了隔膜泵的最大泵压力（因为泵区与泵作用力会共同限制最大泵压 力）以及疲劳寿命。另一个问题是，当平薄膜匹配于腔体的凹面或平表面时，会产生噪声， 与此同时，冲程将立即停止产生机械振动。
[0005] 因此，有必要提供一种改进的隔膜泵。特别是提供一种比现有隔膜泵更小型的且 在提供更高压力的同时具有更小振动和更安静的隔膜泵。
【发明内容】
[0006] 相应地，优选地本发明实施例的目的在于减少或消除现有技术中的一个或多个不 足、缺点或问题，例如通过提供根据附属的具有保守泵力的泵膜的扩张弹性的权利要求形 成的装置或方法来减少或消除上述提出的单个问题或多个问题的任何结合，例如通过用于 病人监测、呼吸监测、麻醉监测的装置，尤其用于医学通气监测的装置，以及用于监测病人 呼吸时的气体成分的气体分析仪。
[0007] 这里所揭露的是提供具有保守泵力的泵膜的扩张弹性的装置、系统和方法。
[0008] 根据揭露的一方面，包括泵壳、隔膜元件及第二泵壳的泵被揭露。泵壳包括腔体， 腔体包括壁及具有第一区域的开口端。泵壳包括环绕腔体开口端的延展表面。隔膜元件具 有第二区域。泵壳包括环绕腔体的开口端的延展表面。隔膜元件具有第二区域。隔膜元件 包括具有第三区域的第一中间部，第三区域的尺寸等于腔体的开口端的第一区域的尺寸。 隔膜元件设置于泵壳之上且第一中间部位于开口端之上，以形成密封腔体。隔膜元件的一 部分滑动地夹持于延展表面及第二泵壳之间，在有作用力施加时夹持部分做径向移动及伸 展。
[0009] 这个结构的优点在于保持隔膜元件滑动地固定在比实际工作区域的直径大的区 域，因此隔膜可自由地做径向移动及扩张。更大的区域使得隔膜可扩张更多，因此可实现较 长的冲程（例如每次冲程输出的量大）。并且，由于径向运动，在扩张较小的情况下，可保持 相同的泵输出量，由于较低的疲劳应力等级，隔膜的疲劳负荷寿命显著增加，例如为具有较 长的寿命。隔膜的弹性阻力消耗较少的可用作用力，因此可用泵作用力可被更有效率地利 用。
[0010] 第一中间部和腔体都为环形。
[0011] 在某些例子中壁为倾斜内壁。倾斜内壁为直的，或凸起的，或凹陷的，或具有两个 或多个半径，或为正弦波形形状，或为高阶多项式波形形状。
[0012] 隔膜元件的第一中间部的第三区域可为有效泵区域。
[0013] 泵壳的延展表面包括尺寸至少与隔膜元件相等的区域。
[0014] 在某些例子中，隔膜元件包括凸出边缘。凸出边缘的作用如同0型圈，用于增强密 封效果。
[0015] 延展表面包括凹槽，以安装隔膜元件的凸出边缘。这个可用于将隔膜元件固定于 泵壳。
[0016] 在某些例子中，隔膜元件包括具有第四区域的第二中间部。第二中间部为隔膜元 件的中心部分。第二中间部比隔膜元件的其他部分厚。第二元件的其他部分可以考虑为环 绕第二中间部的外围部。并且，第二中间部的第四区域小于腔体的开口端的第一区域。
[0017] 这里揭露的结构的优点在于因为冲程以渐进式地方式减速，可以阻止冲程碰撞腔 体的底部，不仅可以使冲程无声停止，而且可将机械噪音降至最低。进一步，在接近冲程的 结束时，减速可降低隔膜的有效泵区域。因为冲程作用力是不变的，在接近冲程的结束时， 泵变得更强。
[0018] 第二中间部可为环形。
[0019] 在某些例子中，隔膜由弹性材料制作而成。材料可为橡胶及/或为下列材料的一 种：氯丁二烯、三元乙丙橡胶、氟橡胶、硅、热塑性弹性体或腈。
[0020] 在某些例子中，第二中间部与隔膜元件的其他部分的厚度比例范围为2-15。
[0021] 在进一步的某些例子中，隔膜元件的第二区域与第一中间部的第三区域的比例范 围为 1. 5-10。
[0022] 在某些例子中，第二中间部包括倾斜外壁，如截头锥体，倾斜外壁具有大于顶部的 基部。
[0023] 在某些例子中，第二泵壳包括边缘，边缘为圆锥形，或者包括朝向所述开口端的一 个或多个半径。
[0024] 根据揭露的另一方面，一种用于泵膜的扩张弹性的方法被揭露。该方法包括提供 这里所描述的泵。向隔膜元件的第一中间部施加往复式冲程运动，因此隔膜元件的一部分 滑动地夹持于泵壳的延展表面及第二泵壳之间，因此夹持部分可自由地做径向移动以及伸 展。
[0025] 需要强调的是本说明书中使用的单词"包括"是用于详述特征、整数、步骤或元件 的存在，而不是排除一个或多个其他特征、整数、步骤、元件或分组的存在或增加。
【附图说明】
[0026] 揭露的例子中的这些和其他方面、特征以及优点是明显的，并由以下对本发明揭 露的实施例的描述以及对附图的参考进行阐述，其中：
[0027] 图1为一个例子中泵壳以及隔膜的剖视图。
[0028] 图2为一个例子中泵壳以及隔膜的剖视图。
[0029] 图3为隔膜泵的剖视图。
【具体实施方式】
[0030] 结合附图对揭露的具体实施例进行描述。然而，揭露的内容可有多种不同的表现 方式，并不限于这里所揭露的表现形式。当然地，提供的这些实施例可使得揭露的内容是全 面的、完整的，以及将本发明的保护范围完全地传达至本领域的技术人员。附图解释的实施 例的详细描述中的专用名词并不用于对揭露的内容进行限制。在图示中，同样的标号指代 同样的元件。
[0031] 下面的描述致力于描述本发明揭露的实施例中的隔膜元件及隔膜泵。隔膜泵作为 装置的采样泵，这些装置用于病人监测、呼吸监测、麻醉监测，尤其是医学通气监测以及为 用于监测病人呼吸时的气体成分的气体分析仪。然而，可以理解地本发明并不限制于这些 应用，而是可以应用于需要流体泵的许多其他系统。
[0032] 图1揭露的隔膜泵100,在一个例子中包括泵壳1及隔膜元件6。泵壳包括具有开 口端的腔体21，开口端包括第一区域。隔膜元件6设置于腔体21的开口端之上以密封腔体 21〇
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