微量泵的制作方法

专利名称：微量泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微量泵，特别是用于输注医药有效成分如胰岛素 或者止痛剂的微量泵。
背景技术：
用于胰岛素的受控且高精度的输注的微量泵原则上是已知的。不 过迄今的微量泵受制于具有多个非标准工艺步骤的复杂制成过程。多 个按照迄今的现有技术的特殊工艺步骤，造成这种微量泵昂贵并且降 低了制成收益。
此外已知的微量泵对于输注的有效成分量不足够精确。但是用于 胰岛素输注的微量泵必须非常精确地以高的计量精度工作，而且不要 用于获取输注的胰岛素量的昂贵的传感装置。主动的流量测量对于胰 岛素很有问题，因为该材料在较高温度时例如与所谓的用于流量观'J量 的热膜传感器有害地反应。
此外迄今的微量泵的严重缺点是不足的安全性例如对于根据迄 今的现有技术的微量泵，输注的胰岛素量依赖于在胰岛素储藏容器中 的初压力，该储藏容器，如果它构造成柔软的液嚢，可能机械地置于 压力下。例如泵支架在胰岛素微量泵储藏容器上的放置或者摆放可能 导致不希望的胰岛素输注或者导致刚好输注的计量的不希望的提高。 面对胰岛素过度计量的危险无论如何都要避免它。
因此由申请人开发了 一种改善的用于胰岛素输注的微量泵。该微 量泵利用到本申请的申请时间点还没有公开的申请DE 10 2008 00 37 92.3申请专利。该改善的微量泵的特征在于，微量泵的功能元件仅仅 通过从一个方向的结构化制成，由此避免了在制成微量泵时脆弱的中 间状态，这样又可以在制成时取消支承膜等等，并且由此获得微量泵 大规模制造的前提。
在此目标是，优化目前的微量泵，使它能够自充注并且容忍气泡
发明内容
本发明的任务是，提出一种能够自充注并且容忍气泡的微量泵， 特别是用于医药有效成分输注，优选用于胰岛素输注的微量泵。
该任务根据本发明通过一种微量泵来完成，它包括至少一个具有 阀室的阀门并包括泵室，根据本发明，在所述阀室中设有至少一个减 'J、阀室容积的不可动的结构元件。
所有至少两个在说明、权利要求和/或附图中公开的特征的组合都 在本发明的范围中。
本发明认识到，微量泵的压缩比例是微量泵相对气泡的容忍度的 尺度，并且在另外的意义中是微量泵自充注的能力的尺度。微量泵的 压缩比例在这种情况下是有效泵容积与泵的总容积的比例，或者换句 话说，是有效泵容积与有效泵容积和死容积之和的比例。为了实现尽 可能大的压缩比例以及与此相连的气泡容忍度和自充注能力，本发明 提出，通过在微量泵的至少一个阀门的阀室中设置至少一个减小阀室 容积的不可动的结构元件，来减小微量泵的死容积。换句话说，本发 明以这个构思为基础，即通过在阀室区域中设置至少一个结构元件来 减小微量泵的死容积，其中该结构元件相比不带结构元件的微量泵而 言减小了阀室的容积。通过死容积的相应减小，可以使微量泵也能够 抽吸可压缩的介质，如气体，例如空气。通过不可动地布置至少一个 结构元件，仅仅减小了死容积，而没有以任何方式影响相应地构造的 阀门的强度以及它的功能性。特别优选微量泵的这样一种实施方式， 其中至少一个流入阀和至少一个排出阀，非常特别优选所有的阀门，， 都构造成按照本发明的构思构造的具有至少 一个减小阀室容积(死容 积)的不可动的结构元件的阀门。结构元件的类型或者形状原则上可 以自由选择。优选所述至少一个结构元件应该构造得尽可能大，以尽 可能强地减小死容积，而不会在这种情况下在阀门的功能性和可靠性 上施加负面的或者不希望的影响。
在本发明的改进方案中有利地规定，所述至少一个结构元件在面 对可动的界定了所述阀室的薄膜的侧面上抗粘附地涂装，和/或在这种 薄膜和结构元件之间设有空隙。通过结构元件不与薄膜连接或者与薄 膜构造成一体，必要地提高了系统的惯性，这在阀门的动态性上有积 极影响。由于通过结构元件而增强的薄膜可能产生较高的机械应力， 这在极端情况下甚至可能导致薄膜失效破裂。
5在本发明的改进方案中有利地规定，在结构元件的背离薄膜的侧 面上也设置抗粘附涂层，或者实现到微量泵的特别是刚性的承载层相 距地布置。换句话说，优选一种实施方式，其中阀室沿着阀门元件的
调整轴线的高度比结构元件在这个方向上的延伸尺寸更大。
不过也可以实现一种实施方式，其中所述至少一个结构元件由承
载层构成或者固定在承载层上面。重要的是，该结构元件不与位于承 载层对面的薄膜连接或者与薄膜构成一体。
非常特别优选微量泵的一种实施方式，其中所述至少一个结构元 件布置在外侧界定所述阀室的、优选空心柱状内周边表面形的周边壁 和可调整的、特别是构造成阀杆的阀门元件之间的区域中。在这种情
不会由于附加的可动质量负面影响系统的动态性。
非常特别优选微量泵的一种实施方式，其中所述至少一个减小死 容积的结构元件与在径向外侧界定所述阀室的周边壁固定连接，或者 与周边壁构成一体，由此获得特别稳固的阀门。
如果径向在所述至少一个结构元件、优选在多个在周边方向上并 排布置的结构元件和阀门元件之间构造特别是构造成环形通道的通 道，则是特别适宜的，于是要输送的介质-按照阀门作为流入阀或者排 出阀的构造-可以通过该通道流进阀门或者^J岡门流出。
非常特别优选微量泵的一种实施方式，其中优选构造成阀杆(阀 门活塞)的阀门元件借助于至少 一 个特别是构造成螺旋弹簧的弹簧弹 性地悬挂。非常特别优选设置多个在周边方向上并排布置的螺旋弹簧， 阀门元件利用它们侧面固定或者弹性地支承在阀室的周边壁上。
为了不负面影响弹性悬挂的阀门元件的动态性，在本发明的改进 方案中有利地规定，所述至少一个结构元件与所述至少一个螺旋弹簧 相距地布置。特别优选一种实施方式，其中所述至少一个结构元件布 置在两个在周边方向上相邻的螺旋弹簧之间。非常特别优选设置多个 结构元件，其中在每两个在周边方向上相邻的结构元件之间分别布置 至少一个，优选仅仅一个螺旋弹簧，螺旋弹簧优选将阀门元件与阀室 的内部的周边壁连接。对于具有通过螺旋弹簧弹性地支承的阀门元件 的阀门而言，非常特别优选是指微量泵的流入阀。
为了不妨碍通过微量泵的流量，即要输送的介质朝阀门的方向或200910167492.2
说明书第4/7页 者离开阀门的方向的流入和流出，在本发明的改进方案中有利地规定，
所述至少 一个结构元件不布置在阀室的流入或者流出区域内；即阀室 的流入或者流出区;或构造成无结构元件的。
非常特别优选微量泵的一种实施方式，其中所述至少一个具有结 构元件的阀门构造成流入阀。附加地或者替代地，如果设有结构元件 的阀门构造成排出阀，则是有利的。
在本发明的改进方案中有利地规定，微量泵的所有功能元件仅仅 通过从一个方向的结构化制成。换句话说，微量泵通过特别是半导体 材料的结构化，特别是通过酸蚀，仅从一个方向产生。优选这种结构 化从承载层的正面开始进行。再换句话说，提出为了制成微量泵设置 至少一个整体的载体，即第一承载层，在它的正面布置有多个层，其 中至少一个层为制成功能元件如阀门和/或至少一个薄膜而被结构化， 也就是不从承载层的优选用作支承部的背面开始，而是从承载层的正 面朝第一承载层的方向。在这种情况下，第一承载层在功能元件制成 期间优选保持未被结构化，并且由此用于在第 一承载层的正面和该承 载层的背面之间提供绝对的密封，在微量泵的制成期间该承载层的背 面总是安放在工艺工位或者设备的所谓卡盘上。优选该承载层在微量 泵制成之前被除去。通过在制造功能元件时优选不损坏地存在承载层， 有利地避免了在制成微量泵时的脆弱的中间阶段，由此可以在制造时 取消支承膜等等，并且由此获得微量泵大规模制造的前提。非常特别 优选樣么量泵如在后7>开的DE 10 2008 00 37 92.3中所述地构造。前 述的专利申请的公开内容用作为本专利申请的公开内容，这样，本申 请的至少一个任意的特征可以与DE 10 2008 00 37 92.3的至少一个 任意的特征组合并要求权利。


本发明其它的优点，特征和细节由下面的优选实施例的说明以及 借助附图给出。图中示出
图1在立体的不完整的示意图中示出了微量泵的主要元件，包括 流入阀、泵室以及排出阀，
图2在仰视图中示出了根据图1的微量泵的主要元件的示意图，
图3在俯视图中示出了根据图1和2的流入阀的放大的示意图，
图4是流入阀的仰视图，
7图5是流入阀的剖视图，
图6在俯视图中示出了根据图l和2的微量泵的排出阀的立体图， 图7在仰视图中示出了排出阀的示意图， 图8示出了排出阀的剖视图。
具体实施例方式
在附图中，相同的元件和具有相同功能的元件利用相同的附图标 ^己才示明。
在图1和2中，在不完整的示意图中示出了构造成胰岛素泵的微 量泵l。可以看出约15jam至24jam厚的功能层2，在该功能层中设有 微量泵1的多个功能元件，呈构造成流入阀的第一阀门3的形式以及 呈构造成排出阀的第二阀门4的形式。在两个阀门3、 4之间的区域中 设有泵室5。阀门3、 4以及泵室5在图1中下方的侧面上被作为薄膜 6的基础层所界定，该基础层在图2中在仰视图中示出，并且该基础层 在图2中为了更好的理解，在阀门3、 4下方以及在泵室5下方的区域 中表示成透明的。为了运行微量泵l，可以在阀门下面薄膜6下方的区 域中以及在泵室5的下方分别设有一个特别是构造成压电叠的致动器， 其中也可以实现这样一种实施方式，其中仅仅第一阀门3和泵室5分 别配属有致动器。对于可实现的控制方案，为此请参考后公开的DE 10 2008 00 37 92. 3。
在功能层2的背离薄膜6的侧面上，对于微量泵1设有由于清楚 原因未示出的第二承载层，它被示意示出的用于向第一阀门3供应胰 岛素的进入通道7以及用于排出从第二阀门4流出的胰岛素的排出通 道8穿通。 一个同样未示出的第一承载层以及位于这个第一承载层上 的终止层在微量泵1制造完成后被去除。所述制造从由硅晶片构成的 第 一承载层出发朝着由于清楚原因未示出的第二承载层的方向进行。
下面借助图3至4说明构造成流入阀的第一阀门3的结构，其中 在图4中示出了第一阀门3的仰视图，为了更好地理解，取消了薄膜6 在第一阀门3的第一阀室9下方的区域中以及在泵室5下方的区域中 的表示。可以看出中心的构造成柱形的阀杆的第一阀门元件，它不是 与薄膜6固定地连接，而是相对薄膜6可运动。第一阀门元件10借助 三个均匀地分布在周边上的螺旋弹簧11悬挂，也就是首先悬挂在第一 阀门3的内部的空心柱体周边表面形的第一周边壁12上，以及悬挂在用于调节从第一阀室9到泵室5中的介质流量的结构13上。在这种情 况下，螺旋弹簧11从第一阀门元件10出发在径向和周边方向上延伸。 第一阀室9的阀室容积，即微量泵1的死容积，通过总共三个第 一结构元件14最小化，这些第一结构元件14布置在第一周边壁12和 第一阀门元件10之间的区域中。在现有情况下，结构元件14与第一 周边壁12构成一体，也就是说，由同一个层构成并且从这个层开始在 径向向内延伸，其中在第一结构元件14的内周边和阀门元件10的外 周边之间保留有通道形式的距离。还可以看出，第一结构元件14与螺 旋弹簧11相距地布置，该螺旋弹簧在径向方向穿通每两个第一结构元 件14之间的区域，直至延伸到内部的周边壁12。如进一步由图4得知， 每个第一结构元件14布置在每两个在周边方向上相邻的螺旋弹簧11 之间。
由图3和4的概述得知，第一结构元件14不是平放在薄膜6上， 而是与薄膜6相距地布置。同样，第一结构元件14与未示出的第二承 载层相距地布置，于是第一阀室9从在第一结构元件14和第一阀门元 件10之间构成的通道开始，在径向方向上延伸到结构元件14上方和 下方的区域中。这可以由图5特别好地看出，该图示出了第二承载层 15，这个第二承载层15构成微量泵1的盖板的形式。由图5进一步可 以看出，承载层15被进入通道7穿通。此外由图5可以看出，结构元 件14和第一阀门元件10都在微量泵1的静止状态下与薄膜6相距。 设在薄膜6下方的、特别是构造成压电叠的致动器未示出。
在图6至8中示出了在图2中示出的用作排出阀的阀门4。这里在 泵室5和第二阀门4的第二阀室16之间也设有用于调节流量的结构 13。结构13与薄膜6固定地连接。此外可以看出，如在前面说明的流 入阀一样，在泵室5和第二阀室16之间的区域也没有不可动的结构元 件。在图6中示出的在第二阀门4前面的结构，如用作流入阀的第一 阀门3时的结构13 —样，与薄膜6固定地连接。
如由图6和8的概述得知，仅仅在图8中示出的第二承载层15被 排出通道8穿通，由微量泵1输送的介质通过该排出通道排出。如由 图6至8得知，径向地在构造成柱形的阀杆的第二阀门元件17和第二 阀室16的第二内部周边壁18之间设有第二部分圓环形的结构元件19, 用于减小第二阀门4的死容积。第二结构元件19和第一结构元件14
9一样布置，即在阀门元件，这里即第二阀门元件17，和第二结构元件 19之间保留有通道，这里是环形通道。第二结构元件19与薄膜6相距 地布置，并且直接在背离薄膜6的侧面上邻接于第二承载层15 (参见 图8)。于是，第二阀室16从第二阀门元件17和第二结构元件19之 间的构造成环形通道的通道出发，沿着径向方向延伸到第二结构元件 19下方的区域中，即进入到第二结构元件19和薄膜6之间的区域中。
权利要求
1.微量泵，它包括至少一个具有阀室(9，16)的阀门(3，4)并包括泵室(5)，其特征在于，在所述阀室(9，16)中设有至少一个减小阀室容积的不可动的结构元件(14，19)。
2. 根据权利要求1所述的微量泵，其特征在于，所述结构元件(14， 19)在面对和/或背离可动的界定所述阀室(9， 16)的薄膜(6)的侧 面上抗粘附地涂装和/或与薄膜(6)相距地布置。
3. 根据权利要求1或2所述的微量泵，其特征在于，所述结构元 件(14， 19)在面对不可动的界定所述阀室(9, 16)的承载层(15) 的侧面上抗粘附地涂装和/或与承载层(15)相距地布置。
4. 根据权利要求1所述的微量泵，其特征在于，所述结构元件(14, 19)布置在外侧界定所述阀室(9， 16)的周边壁(12, 18)与可调整 的阀门元件(10, 17)之间的区域中。
5. 根据权利要求4所述的微量泵，其特征在于，所述结构元件(14, 19)与周边壁(12, 18)连接或者构造成周边壁(12， 18)的径向向 内耳又向的延伸部分。
6. 根据权利要求4或5所述的微量泵，其特征在于，径向在所述 结构元件(14， 19)和阀门元件(10, 17)之间构造有通道。
7. 根据权利要求1所述的微量泵，其特征在于，所述阀门元件(10, 17)借助于至少一个弹簧弹性地悬挂。
8. 根据权利要求7所述的微量泵，其特征在于，所述结构元件(14, 19)布置在两个在周边方向上相邻的螺旋弹簧(11)之间。
9. 根据权利要求7或8所述的微量泵，其特征在于，所述结构元 件(14， 19 )与螺旋弹簧(11 )相距地布置。
10. 根据权利要求1或2所述的微量泵，其特征在于，所述结构 元件U4， 19)仅仅与阀室(9, 16 )的流入或者流出区域相距地布置。
11. 根据权利要求1或2所述的微量泵，其特征在于，所述至少 一个阀门(3, 4)构造成流入阀。
12. 根据权利要求1或2所述的微量泵，其特征在于，所述至少 一个阀门(3, 4)构造成排出阀。
13. 根据权利要求1或2所述的微量泵，其特征在于，所述微量 泵(1)的所有功能元件仅仅通过从一个方向的结构化而制成。
14，根据权利要求1所述的微量泵，其特征在于，所述微量泵是 医药有效成分泵。
15. 根据权利要求1所述的微量泵，其特征在于，所述微量泵是胰岛素泵或者止痛剂泵。
16. 根据权利要求4所述的微量泵，其特征在于，所述周边壁U2， 18)是空心柱状内周边表面形的。
17. 根据权利要求4所述的微量泵，其特征在于，所述阀门元件 (10, 17 )构造成阀杆。
18. 根据权利要求6所述的微量泵，其特征在于，所述通道是环 形通道。
19. 根据权利要求7所述的微量泵，其特征在于，所述弹簧构造 成螺旋弹簧(11)。
全文摘要
本发明涉及一种微量泵(1)，特别是医药有效成分泵，优选胰岛素泵或者止痛剂泵，所述微量泵包括至少一个具有阀室(9，16)的阀门(3，4)并包括泵室(5)。根据本发明，在所述阀室(9，16)中设有至少一个减小阀室容积的不可动的结构元件(14，19)。
文档编号F04B19/00GK101660509SQ20091016749
公开日2010年3月3日 申请日期2009年8月25日 优先权日2008年8月26日
发明者J·卡塞迈耶, R·赖克恩巴赫 申请人:罗伯特.博世有限公司