专利名称：流体循环装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体循环装置，尤其涉及一种包括薄膜泵的流体循环装置。
背景技术：
现有技术描述多种薄膜泵，可分为两类第一类为在该薄膜与其驱动统的间具有 一刚性连接；第二类为以流体来推动该薄膜。第二类薄膜泵的优点是每次使用泵，都允许薄 膜改变，从而避免污染元素输送进入被泵送的流体中。相反地，第一种刚性连接的弹性对于 每一泵送循环中流体流量的准确性及对于如泵送流体压力等外部参数的灵敏度都有负面 影响。现有技术更精确描述多种使用多个薄膜泵的系统，其中该薄膜泵具有一薄膜，以气体 通常是空气推动该薄膜移动，从而使该薄膜作往复运动，并配合阀门运动，交替地注入、流 出由软薄膜封闭的刚性槽，进而使该刚性槽中的流体产生循环运动。上述现有技术的泵均 包括一薄膜，其具有弹性，允许体积变化而产生流体循环；一个或多个阀；以及一刚性槽， 设置在该薄膜的另一侧，该刚性槽容纳用来推动该薄膜的气体。 特别地，美国专利第5， 938， 634号揭露一种由压力变化驱动的腹膜透析系统，其 包括多个薄膜泵和多个阀，用于推动流体、控制流体方向；美国专利第5， 554， 011号揭露 一种由真空驱动的薄膜泵，其包括一受一弹簧回复作用的活塞。 以气态流体控制薄膜泵的现有流体循环装置的缺点主要在于很难准确控制每一 薄膜往复运动循环中泵送流体的总量或体积，该困难的起因在于下述事项以空气作为驱 动薄膜运动的可压縮流体，因空气的压縮性、压力及温度的影响，空气的体积变化与薄膜移 动所泵送的流体体积不一致。
发明内容
本发明的目的是为了解决了前述现有装置中很难准确控制每一薄膜往复运动循 环中泵送流体的总量或体积的缺点。 为了达到上述目的，本发明提供了 一种流体循环装置，
包括 —泵送流体的回路，该回路包括由一软薄膜隔离的一刚性槽； —驱动构件与该薄膜配合； —马达推动该驱动构件作往复运动； 与该薄膜配合的该驱动构件的表面通过一导管与一真空泵连接，使该薄膜吸附并
抵于该驱动构件的表面，因而产生该驱动构件与该薄膜间的刚性连接，该薄膜将确切地随 着该驱动构件作往复运动。 由该旋转马达和一运动链将旋转运动转换为线性往复运动，因而产生该驱动构件 的往复运动。 所述流体循环装置包括两个阀，阀设置于该循环回路中，且分别位于该刚性槽和 该薄膜的上游与下游，阀受到由该马达推动的该些凸轮所控制。
该薄膜为凹圆锥形，与其相对应的该驱动构件的表面为平面形。 所述薄膜为平面形，与其相对应的该驱动构件的表面为凹圆锥形。 所述流体循环装置还包括一压力传感器，该回路的该薄膜与接有该压力传感器的
该驱动构件配合。 所述流体循环装置更包括多个回路和多个驱动构件，每一回路的该薄膜各自与其 该驱动构件配合，该流体循环装置用单一真空泵将所有的薄膜吸附并抵于相对应的该些驱 动构件。 所述真空泵与一真空岐管相连接，该真空岐管通过该些导管与每个驱动构件连 接。 所述流体循环装置还包括一控制单元，该控制单元控制连接每个驱动构件与该真 空泵的该真空岐管。 由该旋转马达和一运动链将旋转运动转换为线性往复运动，因而产生驱动构件的 往复运动。 所述循环回路包括两个阀，该些阀分别位于刚性槽和薄膜的上游与下游，阀受到 由该马达推动的该些凸轮所控制。 所述薄膜为凹圆锥形，与其相对应的该驱动构件的表面为平面形。 所述薄膜为平面形，与其相对应的该驱动构件的表面为凹圆锥形。 所述流体循环装置还包括一压力传感器，该回路的该薄膜与接有该压力传感器的
该驱动构件配合。 本发明所提供的一种包括至少一薄膜泵的流体循环装置，其中，由薄膜在该薄膜 泵中的位移，即可得知并准确地测定流体体积的变化，且该薄膜泵不受外界参数如循环的 流体压力等的显著影响。 而且，本发明提供的一种包括多个简单、坚固、可靠的薄膜泵的流体循环装置，尤 其适用于医疗领域，从而避免了循环的流体与所有潜在的污染组件的接触。
图1A为一流体回路的示意图，其包括本发明的流体循环装置。
图1B为图1A中的流体回路沿A-A剖面线的截面图。
图2为一薄膜泵的示意图，该薄膜泵包括图1A所示的回路。
图3说明该薄膜泵及与该泵的上、下游连通的阀的运转的示意图。
图4A为该薄膜泵的驱动构件和阀的立体图
图4B为该薄膜泵的驱动构件和阀的截面图。 图5为本发明实施例中的流体循环装置的一压力传感器的基础示意图。 图6为本发明实施例中的流体循环装置的一个装置的示意图，其包括多个流体循
环回路。 图7为本发明实施例中的流体循环装置的一个装置的示意图，显示了薄膜泵中的 驱动构件表面和薄膜的形状。 图8为本发明另一个实施例中的流体循环装置的一个装置的示意图，显示了薄膜 泵中的驱动构件表面和薄膜的形状。
具体实施例方式
如图1A和2所示，根据本发明的装置包括一泵送流体的循环回路IO，其带有可分 开的节段11，并包括一刚性槽12，其一壁是由一薄膜13构成的。实施例中所示，回路10包 括一上游阀14和一下游阀15，上游阀14和下游阀15分别将上、下游与循环回路10的刚性 槽12连接。 循环回路10的薄膜13与一驱动构件20的前表面配合， 一马达30促使驱动构件 20做往复运动。真空泵40通过导管50与驱动构件20的前表面上的一孔连接，在真空泵 40产生的负压作用下，薄膜13吸附于驱动构件20的前表面。所以当真空泵40运转时，在 驱动构件20的前表面与薄膜13间产生的负压，可确保薄膜13与驱动构件20间的刚性连 接，因此薄膜13紧密地贴附在驱动构件20并随着驱动构件20移动。 在较佳实施例中，驱动马达30为一电动马达，其包括一转子，该转子通过曲柄轴 与驱动构件20相连。因而马达30的旋转运动转换为驱动构件20的往复动作，从而推动薄 膜13，使得流体回路10的刚性槽12的体积交替地增加和减少。 如图3所示，一置于薄膜13上游和另一置于薄膜13下游的阀可控制泵送流体的
流动方向。请参见图4A和图4B，在本发明的较佳实施例中，阀由凸轮60、70所控制，凸轮
60、70装配于马达30的该轴上。此方式可确保统制造成本低廉和可靠性高。 图5图示一同样应用真空泵和包括软薄膜13的流体回路10的装置，当以一传感
器80取代马达30时，由于薄膜13与传感器80的间的真空所产生的连接力，使得该装置得
以量测回路中的正、负压力。 参考图6，本发明的装置包括多个回路IO，每个回路10包括一如前述连接于驱动 构件20或压力传感器80的薄膜13。该装置用单一真空泵40和一真空岐管100将所有回 路10的薄膜13黏附至相对应的驱动构件20或传感器80。 真空岐管IOO可以为被动式，其仅包括固定相互连接的支管，从而使所有的泵和 传感器同时受到真空的影响。这种方式的优点在于简单和低成本，而其缺点为不论任何原 因，若其中一薄膜与相联结的驱动构件20或传感器80之间无法产生真空时，那么所有的连 接都将受到影响。而且在这种情况下，也无法知道问题是由哪个连结造成的。被动的真空 岐管还有其它的缺点，那就是真空泵的尺寸必须与回路10的数目成正比，以及与设有的连 接数目成正比。所以，最好是采用设有多个阀的真空岐管，从而可将包括泵甚或传感器的每 个回路10依次连接至真空泵40。这些阀可以是机械式或者是由一控制单元90所控制。无 论阀是何种形式，最好在每个阀上设置可指示阀位置(未显示)的指示器，并将指示器与控 制单元90连接起来，如此可利于得知阀的位置。进一步地，真空泵与真空岐管之间可设置 一压力传感器110，用以感测可能的的渗漏，以利于修正。基于上述理由，可将压力传感器和 真空泵与控制单元和排放阀相连，如此藉由破坏空气真空，来解除一个或多个薄膜与驱动 构件间的连接。 为充分利用上述方式所提供的优点，控制单元90可通过如以下的方式来控制阀。 首先，只打开一个阀而关闭所有其它的阀，启动真空泵。当负压达到足以操纵一个阀时，处 理器打开第二个阀，依此类推，直到打开所有阀且负压低于某一临界值为止。然后，处理器 关闭真空泵，并继续用传感器IIO侦测压力。若压力增加，则表示渗漏存在，处理器可重新启动真空泵，并根据需要操控阀，从而解决问题或提供诊断。 所以要使前述的装置达到预期的结果，还需要薄膜13的形状与和薄膜接触的连 接构件或驱动构件20表面的形状相匹配，以确保整个接触面的真空度。在一较佳实施方式 中，相对应的形状也可减小在抽真空的前薄膜与接触表面间的空气体积，并易于抽除现存 的空气。例如，符合前面叙述的较佳实施方式，其中两表面中的一个是圆锥形，另一个则是 平面形，连接至真空泵的孔位于连接构件表面的中间。 在另一实施例中，两表面都是平面形，连接构件的表面上有多个与真空泵连通的 剌穿小孔，以确保空气的排出。 如图7所示，一薄膜13为喷嘴形，其与驱动构件20或传感器80配合的表面为凹
圆锥形。与薄膜13配合的驱动构件20或传感器80的前表面则为平面形。 如图8所示， 一平面形的薄膜13，与该薄膜13配合的驱动构件20或传感器80的
前表面为凹圆锥形。 以上所述，仅为本发明的较佳实施例，非因此即包含于本发明的专利范围，例如对 于薄膜13的形状、与该薄膜配合的表面的形状、以及推动驱动构件20往复运动的方式等所 为的许多变化，均包含于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。
权利要求
一种流体循环装置，包括一泵送流体的回路，该回路包括由一软薄膜隔离的一刚性槽；一驱动构件与该薄膜配合；一马达推动该驱动构件作往复运动；其特征在于，与该薄膜配合的该驱动构件的表面通过一导管与一真空泵连接，使该薄膜吸附并抵于该驱动构件的表面，因而产生该驱动构件与该薄膜间的刚性连接，该薄膜将确切地随着该驱动构件作往复运动。
2. 如权利要求1所述的流体循环装置，其特征在于，由该旋转马达和一运动链将旋转 运动转换为线性往复运动，因而产生该驱动构件的往复运动。
3. 如权利要求2所述的流体循环装置，其特征在于，所述流体循环装置包括两个阀，阀 设置于该循环回路中，且分别位于该刚性槽和该薄膜的上游与下游，阀受到由该马达推动 的该些凸轮所控制。
4. 如权利要求1所述的流体循环装置，其特征在于，该薄膜为凹圆锥形，与其相对应的 该驱动构件的表面为平面形。
5. 如权利要求1所述的流体循环装置，其特征在于，所述薄膜为平面形，与其相对应的 该驱动构件的表面为凹圆锥形。
6. 如权利要求1所述的流体循环装置，其中，所述流体循环装置还包括一压力传感器， 该回路的该薄膜与接有该压力传感器的该驱动构件配合。
7. 如权利要求1所述的流体循环装置，其特征在于，所述流体循环装置更包括多个回 路和多个驱动构件，每一回路的该薄膜各自与其该驱动构件配合，该流体循环装置用单一 真空泵将所有的薄膜吸附并抵于相对应的该些驱动构件。
8. 如权利要求7所述的流体循环装置，其特征在于，所述真空泵与一真空岐管相连接， 该真空岐管通过该些导管与每个驱动构件连接。
9. 如权利要求8所述的流体循环装置，其特征在于，所述流体循环装置还包括一控制 单元，该控制单元控制连接每个驱动构件与该真空泵的该真空岐管。
10. 如权利要求7所述的流体循环装置，其特征在于，由该旋转马达和一运动链将旋转 运动转换为线性往复运动，因而产生驱动构件的往复运动。
11. 如权利要求io所述的流体循环装置，其特征在于，所述循环回路包括两个阀，该些阀分别位于刚性槽和薄膜的上游与下游，阀受到由该马达推动的该些凸轮所控制。
12. 如权利要求7所述的流体循环装置，其特征在于，所述薄膜为凹圆锥形，与其相对 应的该驱动构件的表面为平面形。
13. 如权利要求7所述的流体循环装置，其特征在于，所述薄膜为平面形，与其相对应 的该驱动构件的表面为凹圆锥形。
14. 如权利要求7所述的流体循环装置，其特征在于，所述流体循环装置还包括一压力 传感器，该回路的该薄膜与接有该压力传感器的该驱动构件配合。
全文摘要
本发明公开了一种流体循环装置包括一泵送流体的回路，该回路包括由一软薄膜隔离的一刚性槽；一驱动构件与该薄膜配合；一马达推动该驱动构件作往复运动；与该薄膜配合的该驱动构件的表面通过一导管与一真空泵连接，使该薄膜吸附并抵于该驱动构件的表面，因而产生该驱动构件与该薄膜间的刚性连接，该薄膜将确切地随着该驱动构件作往复运动。由薄膜在该薄膜泵中的位移，即可得知并准确地测定流体体积的变化，且该薄膜泵不受外界参数如循环的流体压力等的显著影响。
文档编号F04B43/02GK101725511SQ20081017200
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者奥利佛·法鲁 申请人:英弗梅公司