[发明专利]渐进式泵作用力调节

说明书

技术领域

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

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。

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。

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。

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

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渐进式泵作用力调节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。

这里所揭露的是提供渐进式泵作用力调节的装置、系统和方法。

根据揭露的一方面，用于具有腔体的泵的隔膜元件被揭露。隔膜元件具有第一区域及包括具有第二区域的中间部，中间部被外围部环绕。中间部比外围部厚，中间部的第二区域小于所述腔体的开口端的一个区域，所述中间部设置于所述区域之上。

进一步，根据揭露的一方面，一种包括隔膜元件及具有腔体的泵壳的泵被揭露，腔体包括倾斜内壁。腔体包括具有第三区域的开口端。隔膜元件具有第一区域，以及包括具有第二区域的中间部，中间部被外围部环绕。其中中间部比外围部厚。进一步，中间部的第二区域小于腔体的开口端的第三区域，隔膜元件设置于泵壳之上以形成密封腔体，因此隔膜元件的中间部设置于开口端之上，且中间部从远离腔体的方向凸出。

这个结构的优点在于因为冲程是以渐进方式减速的，可以防止冲程碰撞腔体的底部，以及使冲程无声停止，将机械振动降至最小。进一步，在接近冲程结束时，减速降低了隔膜的有效泵区域。因为冲程作用力是不变的，在接近冲程结束时，泵变得更强。

在某些例子中，中间部为环形。

隔膜元件由弹性材料制作而成，例如橡胶及/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。

在某些例子中，中间部与外围部的厚度比例范围为2-15。

在某些例子中，第一部包括凸出边缘。如同O型圈，凸出边缘用于增强密封效果。

在某些例子中，较厚的中间部具有倾斜外壁，例如截头圆锥体，倾斜外壁具有大于顶部的基部。

揭露的某些例子中，中间部和腔体都为环形。

揭露的某些例子中，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。

在某些例子中，隔膜元件包括有效泵区域，有效泵区域包括几乎与腔体的开口端的第三区域相同的区域。

在某些例子中，泵壳包括环绕腔体的开口端的延展表面，延展表面具有至少与隔膜元件的尺寸相同的区域。

揭露的某些例子中，隔膜元件夹持于泵壳的延展表面与泵壳的第二元件之间。

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伸展。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，隔膜的寿命增加，以及可用泵作用力可被更有效率地利用。

延展表面包括凹槽，以安装隔膜元件的凸出边缘。