[发明专利]微电化泵

说明书

本发明涉及按预定时间周期连续地或间歇地以微小速率放射液体的便携型微量放射装置。

先有技术中，例如，在日本公开特许公报第54（1979）-12191号和日本特许公报第61（1986）-22599号中已公开过这种微量放射装置。在所公开的微量放射装置中，将一种电磁致动器用作原动机，并耦合到具有可变尺寸齿轮组合的传动机构上，从而使一注射器可用一臂直接推动。

然而，由于该装置使用电磁致动器，所以抗电磁噪声能力弱且消耗电流大。况且，因为用齿轮传动机构，由于齿隙游移，使该装置放射量差量增大且结构复杂。另外，为要推动注射器还增大了总体尺寸，从而限制了可携带性。

本发明的一个目的是提供一种微电化泵，即，一种抗电磁噪声能力强、具有如此小的电流损耗以使用小电池便于携带，且具有良好放射精度的小型便携式微量放射装置。

本发明的另一目的是提供一种在抑制由于泄漏而形成的故障和产品成本增大的同时，易于组装且具有通用性的小型微电化泵。

根据本发明的一个方面，提供一种具有泵组件的微电化泵，该泵组件包含：由陶瓷或有机材料制成、且一加上控制电压就会变形的压电元件;有所述压电元件粘着于其上、并可随所述压电元件的变形而一致地变形的振动膜片;根据所述振动膜片按预定方向的变形而使其吸入口释放其关闭状态、从吸入口吸入液体的进液管逆止阀;以及根据所述振动膜片按上述相反方向的变形而使其放射孔释放其关闭状态、将从吸入口吸入的液体通过所述放射孔从放射口放射的排液逆止阀。

若将控制电压加到压电元件上，压电元件就沿径向方向伸缩。随着这些伸缩动作使粘在压电元件上的振动膜片上下振动，从而把容器中液体吸入泵组件并从放射口将其排出。

由于将采用压电元件的泵用作微电化泵，所以与采用电磁致动器的放射装置相比可用较少数量的部件构成，从而可使之小型化且降低产品成本。此外，由于容器的形状可不受限制，使放射装置的形状可有更多的自由度，而且，既然压电元件是一种电压驱动的致动器，它消耗的电流小到仅为μA的数量级。因此，即使用锂电池也可得到有长使用寿命的电池的便携型微电化泵。

另一方面，采用电磁致动器的微电化泵不可能逐调节流量。但是，在本发明中，使用压电元件因而可根据电压来控制位移，即，放射量。结果，可根据频率控制放射量，而根据各级电压控制流速，这样，就能够微调放射量。况且，可控制压电元件小于1μm的位移，而没有象用电磁致动器的放射装置那样由齿轮传动机构引起可能的齿隙游移。例如，倘若所用加压腔直径为10mm，则所述排量控制可精确到非常微小的量0.02微公升。而且，由于压电元件不受磁场影响，所以，即使处于磁场环境下，也不会象电磁型致动器那样引起误动作，因而，可得到很好的安全性。

此外，根据本发明的另一方面，微电化泵的泵组件具有整体（阀）构件，其中，该整体构件组合了至少一个逆止阀和构成有通道部分的构件。由于采用这样的阀构件，有可能解决现有的问题，即，在超声波溶焊时由超声波能量引起泄漏的问题。在先有技术中，即使只有一个阀出故障，也会使两个阀和阀的各附件发生故障。然而，根据本发明的该方面，在组装之前就可以对阀构件本身诸如泄漏的可靠性方面进行测试。结果，若存在有缺陷构件的话可予排除，而只将好构件可靠地装进泵内。这降低了不合格率。此外，将以前难于组装的阀分成阀构件，使得一个构件的缺陷不会波及整体。这样，尽管增加了一步工序，但使阀变成易于组装。从整体来看，大幅度提高了可靠性和安全性，并可显著降低产品成本。因而，本发明可提供显著的实用效果。

另一方面，假如准备将各阀构件装进吸入侧和排出侧时，可将它们任意置放而不用考虑将它们设定在哪一侧。

此外，由于在吸入侧和排出侧可采用不同的阀构件，所以它们可根据相应的进行互换。对于一种细流量控制来说，可采用由微切削加工的陶瓷阀构成的阀构件。假如允许小的逆流或如果希望低的产品成本时，阀构件可以由塑料阀构成。这样，就有可能考虑到使用目的而提供最佳的阀构件。这排除了过质量或欠质量。此外，除阀构件以外的部件通常可用于提供成本优值。

在先有技术的设计中，根据其种类来设计整个泵。但是，本发明中，由于阀构件是合成一体的，所以仅设计阀构件而不是整体就已足够。因此，简化了设计工作从而显著降低成本。

另一方面，假如要对现正使用的阀加以改进，因为所述阀构件所以可连续使用该阀构件直到得到改进。在改进结束时通过更换该阀构件通常可使用其它部件。这种顺当更换现有装置的优点，不仅在加工方面明显节省了成本，而且在用户方面可无干扰地更换现有阀。进而，该优点以显著的优越性提高了对制作者的信赖。