[实用新型]一种电致动人工肌肉作动器驱动的小流量泵

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种医学用途流体输送装置，尤其涉及一种利用电致动人工肌肉的电致弯曲效应，实现流体泵送功能的小流量泵。

背景技术

医用流体输送装置是一类重要医疗器具，在医学操作和手术中发挥极为重要的作用，例如，在腹腔镜检查和内窥镜检查中，就需采用流体泵向患处输送药物，在血液透析或心脏手术中，也需利用泵向血透机或人工心肺机输送血液。目前，绝大多数医用泵都采用正排量泵和离心泵。

通常，正排量泵是利用齿轮、螺旋、滚柱等部件将流体从吸入端吸入泵腔，再将流体输致排出端，具有流量稳定，抽吸力强，压头稳定和结构简单等特点。而离心泵则通过泵轴带动叶轮旋转，驱使使流体在离心力作用下叶片流道甩向叶轮出口，再经蜗壳收集后送入排出管，它具有空间占用小、噪声小、成本低且无脉动现象，但是离心泵的抽吸力较低、水头小且摩擦损失较大。正排量泵和离子泵具有齿轮泵、蠕动泵、活塞泵、径向叶轮泵、轴流泵等多种型式。

现有的正排量泵和离心泵技术正日臻成熟，它们在生产、生活等各领域中发挥着极为重要的作用。但是，尽管如此，这些泵也存在一些不足，比如，在它们的泵腔内通常需设置了一个较大转子系统，从而使泵的结构变得非常复杂。特别是，转子系统通常还与流体直接接触（如叶轮泵、齿轮泵），这就大大增加了流体受污染的可能性，并制约了其在医学领域的应用。在这种条件下，不断推出全新的泵送技术与装置来解决此问题并丰富流体泵的型式，就变得非常有必要。

众所周知，电致动聚合物（EAP）又称电致动人工肌肉，是一类在外电场诱导下，能通过改变其内部结构而产生弯曲、伸缩、束紧或扭变等多种机械行为的高分子聚合物，其电致量大、响应快、机电耦合效率高。在各种EAP中，最具代表性的是金属与离子型聚合物的合成物（IPMC），这种EAP的电致动应变效应是建立在其内部带电水合阳离子扩散运动的基础上，它在较低电压（小于10V）作用时，可产生明显弯曲。利用IPMC的这种电致弯曲效应，可实现许多机电功能，本实用新型所推出的泵送装置正是基于IPMC人工肌肉。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电致动人工肌肉作动器驱动的小流量泵，它利用人工肌肉作动器的电致弯曲应变效应，实现流体泵送，该装置具有结构简单、性能稳定、泵送效率高、可实现流体精密控制等优点。

本实用新型是这样实现的，它包括泵腔、人工肌肉作动器、入口单向阀、出口单向阀、滑移组件、上盖板，底板、前盖板、后盖板、左盖板、右盖板、驱动控制器和集流器。其特征在于：泵腔的左端连接左盖板，泵腔的右端连接滑动组件，人工肌肉作动器连接泵腔，入口单向阀连接左盖板，出口单向阀连接右盖板，上盖板连接左盖板、左盖板连接底板，前盖板连接底板、后盖板连接底板，右盖板连接底板，驱动控制器通过导线连接人工肌肉作动器，集流器连接在泵的出口处，它通过在人工肌肉上通入低频交变电压信号，激励IPMC电致动人工肌肉产生弯曲振动并带动泵腔膜产生机械变形，从而改变泵腔的容积并实现流体的抽吸和泵送。

本实用新型的技术效果是：1泵的运转所需的电-机能量转换通过人工肌肉来完成，因此，无需为泵配置电动机或内燃机等原动机；2泵通过人工肌肉作动器对弹性泵腔膜进行操作来改变泵腔体积，这样可省却传统的机械泵所需的复杂机械传动和执行机构，大大地简化泵的结构；3由于泵的运动执行件（人工肌肉）不与流体进行接触，因此这种泵能避免执行件对流体的污染问题；4由于IPMC人工肌肉的驱动电压比较低，因此该泵可实现低电压驱动；5由于调节施加在IPMC上的激励电压的幅值，就能改变泵腔的变化幅度，并且改变人工肌肉的驱动频率便可改变泵送速度，这就使该泵具有精密流量控制特性。

附图说明：

图1 为本实用新型的结构示意图。

图2 为本实用新型结构的A-A剖面示意图。

图3 为本实用新型结构的B-B剖面示意图。

图4 为本实用新型的泵吸原理。

图5 为本实用新型的泵排原理。

在图中：1、泵腔  2、人工肌肉作动器  3、入口单向阀   4、出口单向阀   5、滑移组件   6、上盖板   7、底板    8、前盖板   9、后盖板   10、左盖板   11、右盖板        12、驱动控制器    13、集流器   14、弹性膜   21、人工肌肉作动器组件   22、人工肌肉作动器组件   23、人工肌肉作动器组件   24、人工肌肉作动器组件  25、人工肌肉作动器组件   26、人工肌肉作动器组件。

具体实施方式