一种流体的传输方法及实现该方法的微型蠕动泵的制作方法

专利名称：一种流体的传输方法及实现该方法的微型蠕动泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体的传输方法及实现这种方法的微型蠕动泵。
背景技术：
微流体器件在许多领域都有着越来越广泛的应用，特别是医疗、生化以及司法鉴定这样的领域，为了保证结果的可靠性，对于一次性使用的器件有着更加迫切的需求。因此在这些领域，越来越多的仪器采用了“卡盒+检测仪器”这样的结构，其中卡盒作为反应和检测过程的载体，是一次性使用的；而检测仪器可以重复使用。仪器操作中的重要步骤就是将待测样品(例如流体)输送进卡盒。在目前的仪器中有的是手工将流体注射进卡盒中，这样会大大降低仪器的自动化程度和可靠性；有的是将微泵也集成到卡盒中(常见的微泵驱动方式有压电式、电磁式等)，这样虽然减少了手工操作，但是却大幅度地提高了仪器的生产成本。
近几年来人们研究和发明了多种类型的微型蠕动泵。与传统包含一个柔性软管和三个以上的滚轮的蠕动泵(例如中国专利85204827，94243597.4，98804300.9，美国专利6,062,829，6,102,678和欧洲专利1,078,879，1,099,154)不同，微型蠕动泵通常由至少三个腔体组成，流体在传输时依次从一个腔体被搬运到另外一个腔体(例如美国专利5,085,562和5,759,015，欧洲专利WO 01/28,682。)其中欧洲专利WO 01/28,682典型的实施方式是采用三个驱动单元分别独立驱动三个腔体的开合，同时通过外部供给这三个单元的驱动信号来协调控制这三个驱动单元，进而造成三个腔体的蠕动开合顺序，以这样的方式泵浦的效果。

发明内容
本发明是针对上述具有至少三个腔体的微型蠕动泵进行的，本发明的目的是提供一种结构和运动方式简单，动作准确性控制方便的流体的传输方法及实现这种方法的微型蠕动泵。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种流体的传输方法，其特征在于a、设置一个由电机及其通过所述电机驱动的第一施力元件组成的驱动单元；b、设置至少含有三个封闭腔体的卡盒，并在所述卡盒上设置作为封闭腔体一部分的弹性膜，以及对应所述腔体连接在所述弹性膜上，且与所述第一施力元件相互作用的第二施力元件；c、所述卡盒上至少有三个封闭腔体含有各自的出口和入口，这些出口和入口彼此串行连接；d、所述第一施力元件在充分平行于所述卡盒上各腔体结构平面的平面内做依次靠近和远离各所述腔体的运动时，通过与所述第二施力元件之间力的作用打开或关闭其覆盖的所述腔体。
所述电机带动偏心地连接在其上的所述第一施力元件作旋转运动，所述第一施力元件依次覆盖同一圆周上设置的各所述第二施力元件。
所述电机带动所述第一施力元件进行平移运动，所述第一施力元件依次覆盖呈直线设置的各所述第二施力元件。
当所述第一施力元件不足够靠近所述第二施力元件时，所述腔体保持关闭或打开，当所述第一施力元件足够靠近卡盒上腔体时，所述腔体被打开或关闭。
所述第一和第二施力元件中至少有一个是铁磁体，另一个是除铁磁体之外的顺磁体或任一可磁化物质，使二者之间可以产生磁力的作用。
所述第一和第二施力元件均带有一定量的电荷，使二者之间可以产生静电力的作用。
将所述第一施力元件与所述第二施力元件的作用表面设置成具有波浪式的起伏结构，当所述起伏结构的较低端靠近所述腔体时，会接触所述第二施力元件迫使其关闭所述腔体，当所述较低端离开所述第二施力元件后，所述腔体恢复打开状态。
其特征在于在所述卡盒上设置与所述第二施力元件对应且施力于所述第二施力元件的第三施力元件。
当所述第一施力元件不足够靠近所述腔体时，所述腔体被第三和第二施力元件的作用力关闭或打开，当所述第一施力元件足够靠近所述腔体时，第一和第二施力元件之间产生的相互作用力，能够抵消所述第三施力元件的作用力，使所述腔体被打开或关闭。
所述第三施力元件还可以与第一施力元件一同设置在驱动单元上被电机驱动，但是二者对于第二施力元件的力的作用是交替的，方向是相反的。
所述第三施力元件是一铁磁体、顺磁体或任一可磁化物质，其与所述第二施力元件相互作用产生磁力，限制所述第二施力元件对所述腔体的关闭或打开。
所述第三施力元件与所述第二施力元件均带有一定量的电荷，二者相互作用产生静电力，限制所述第二施力元件对所述腔体的关闭或打开。
所述第三施力元件是一弹簧片，其一端固定在所述卡盒上，另一端限制所述第二施力元件对所述腔体的关闭或打开。
在所述第一和第二施力元件之间设置一固定在所述卡盒上的限位架，用所述限位架控制所述腔体被打开的程度。
一种微型蠕动泵，其特征在于，它包括a、一个由电机以及被所述电机驱动的第一施力元件组成的驱动单元；b、至少含有三个封闭腔体的一卡盒，并在所述卡盒上设置作为封闭腔体一部分的弹性膜，以及对应所述腔体连接在所述弹性膜上，且与所述第一施力元件相互作用的第二施力元件；c、所述卡盒上至少有三个封闭腔体含有各自的出口和入口，这些出口和入口彼此串行连接。
设置在所述卡盒上的封闭腔体为三个，每一个所述腔体上设置一入口和一出口，所述腔体的出入口依次串连，第一个所述腔体的入口和第三个所述腔体的出口分别是整个泵体的出、入口。
在所述第一和第二施力元件之间设置一固定在所述卡盒上的限位架。
所述限位架、弹性膜和卡盒被螺栓紧固连接在一起。
所述卡盒上设置有与所述第二施力元件对应且施力于所述第二施力元件的第三施力元件。
所述第一和第二施力元件中至少有一个是铁磁体，另一个是除铁磁体之外的顺磁体或任一可磁化物质。
所述第一和第二施力元件均带有一定量的电荷，使二者之间可以产生静电力的作用。
所述第三施力元件是一个弹簧片，其一端固定在所述卡盒上，另一端与所述第二施力元件接触。
所述第一施力元件与所述第二施力元件的作用表面设置成具有波浪式的起伏结构。
与所述第一施力元件的波浪起伏结构对应，在所述卡盒上设置一盖设在所述第二施力元件的第三施力元件，且所述第三施力元件上设置一与所述第一施力元件相互作用的凸起。
所述第三施力元件为一弹簧，其上设置有一拱形凸起。
所述第一施力元件为一扇形永磁体，其偏心地固定在一法兰盘上，所述法兰盘连接在所述电机轴上，各所述腔体呈同一圆周环设在所述卡盒上。
所述第一施力元件连接在一直线电机上，各所述腔体设置呈直线排列在所述卡盒上。
所述第一施力元件被加工在所述电机轴上。
通过粘接、焊接或者超声焊接在所述卡盒上的弹性膜的材料是橡胶或硅橡胶。
所述腔体的出入口被卡盒的外接管道或者加工在所述卡盒上的管道串接起来。
所述第二施力元件被直接加工在所述弹性膜内部。
所述第二施力元件被粘接、焊接或者通过机械方式连接到所述弹性膜上。
本发明由于仅设置了一个驱动单元，通过驱动单元带动连接其上的第一施力元件，在同一水平面方向进行旋转和平移运动，非常方便地实现了对设置在各腔体上的第二施力单元的依次覆盖，并通过对第一施力元件与第二施力元件之间的垂直运动达到了打开和关闭腔体的目的，其与现有技术相比不但结构和运动方式简单，而且控制方便，动作的准确性和可靠性强，其作为微流体器件在许多领域特别是医疗、生化以及司法鉴定中都具有十分广泛的应用前途。


图1是本发明结构示意2是图1去除电机后的俯视示意3是带有弹簧片的本发明实施方式的俯视4是卡盒基体的俯视示意4-1是图4的剖视示意4-2是图4-1的局部示意5是卡盒基体的仰视示意6是加工有流体管道示意7-1～图7-10是在一个工作周期各阶段的动作示意图及侧剖视8是一种实施方式中回复力的产生方式示意9是所述微型蠕动泵的一种实施方式，其中第一施力元件依靠接触卡盒结构来实现打开或关闭卡盒上腔体的动作。
图10是由膜的弹性力充当回复力的原理示意11是弹簧片的悬臂梁模型示意12-1～12-10是由直线运动所产生的一个工作周期各个阶段的动作示意图具体实施方式
本发明典型的微型蠕动泵包括两部分一个卡盒和一个驱动单元。他们可以接触或不接触地协同工作。
卡盒包括至少三个类似具有阀结构的封闭腔体。每个腔体结构都包括如下部分在卡盒上设置的阀座，在卡盒上设置的作为封闭腔体一部分的阀膜，在阀膜上固定的用于同仪器部分第一施力元件配合使用的第二施力元件，阀座与阀膜二者围成的泵腔和在泵腔的某部位分别加工的流体的入口和出口，每个阀结构都各有一个用来使阀膜压紧阀座的第三施力元件，另外在卡盒上、各个阀膜的外侧还有一共同的限位架层。中间的阀结构的入口、出口分别和另两个阀的出口和入口通过管道串联连接，而另两个阀各自剩下的一个流体端口可定义为整个卡盒的入口和出口(或者出口和入口)。此处的阀膜即为弹性膜。
仪器部分包括一个微型电机和一个连接其上的法兰盘，另有一扇形永磁片被固定法兰盘上，可以同卡盒上固定在阀膜上的磁片产生磁力的作用。此时被法兰盘连接到电机上的扇形永磁体即为第一施力元件，卡盒的弹性膜上固定的磁片即为第二施力元件，而用来在磁片不受扇形永磁体吸引时关闭腔体的弹簧片即为第三种施力元件。
本发明流体输送的方式是通过扇形永磁片同阀膜上的磁片接近(但不一定接触)与否，使得阀膜离开或者不离开阀座。同时，通过弹簧片的作用，使得阀膜在不被磁力吸引的磁片带动的时候可以紧压在阀座上。阀膜离开阀座的距离由限位架层控制。由于三个阀结构被固定在卡盒的特定位置，通过固定在电机轴上的扇形永磁片的旋转，可以实现以一定的时序来控制三个阀开关的循环控制。而在这种时序下依次开关的三个阀结构就可以将流体从卡盒的一个腔体运送到另一个腔体，从整体上看流体就从卡盒的入口被运送到卡盒的出口。改变电机的转向就可以改变流体输送方向，而流体的输送速度则可以通过调节电机的转速来控制。
下面是本发明微型蠕动泵的典型实施方式，如图1～5所示，它包括一个卡盒和一个驱动单元。驱动单元的固定部分被固定在检测仪器(或基座)上，驱动单元包括电机23，法兰盘12和扇形永磁体1。法兰盘12可通过紧定螺钉22固定在电机轴上。扇形永磁体1则可通过粘接、焊接等方法固定在法兰盘12的下端面。本发明工作时，电机23的机身相对仪器固定，扇形永磁体1被电机轴带动而转动。
如图1～3所示，本发明的卡盒部分，主要由卡盒基体4、弹性膜3、磁片7、弹簧片5、定位架2组成，另外还可能有相应的安装螺栓6和11等。卡盒的材料可能是金属、玻璃或塑料等。如图4、图4-1、图4-2所示，在卡盒上加工有至少三个阀状腔体的各自的底部结构，包括阀座18，出、入口9、10以及阀腔， 其余空腔部分则为阀腔。为了封闭阀腔，需要在卡盒上方覆盖一层弹性膜3，弹性膜3同卡盒基体4之间的结合可以通过粘接、热焊接或超声波焊接等工艺来完成。在每个阀的阀座位置，在弹性膜3的另一侧还固定有一磁片7。磁片7可以是软磁片也可以是永磁片(如果是永磁片的话则要求它的不结合弹性膜3的一侧的磁极同扇形永磁体1的不结合法兰盘12的一侧的磁极相反)，它可以被粘接在弹性膜3上或者包覆在弹性膜3中。为了使得弹性膜3在磁片7不受永磁体1吸引的情况下能够压紧在阀座上而使阀关闭，还需要一弹簧片5。弹簧片5的材料可以是金属、塑料或者任何有弹性且在此合适的材料。弹簧片5的一端被固定在卡盒盒体上，这可能需要事先在卡盒上钻孔并且借助螺栓6及相应螺母来紧固，也可以采用粘接等其它方式。弹簧片5的另外一端被固定在磁片7的上表面(即不与弹性膜3结合的表面)，固定方法仍可采用粘接、焊接等不限。此时，弹簧片5、磁片7和弹性膜3实际上已经依这样的顺序结合成了一体。
当卡盒部分与仪器部分安装后(如图1、图2所示)，扇形永磁体1随着电机轴转动的某些时刻会位于磁片7的上方，永磁体1将会对磁片7产生吸引力。调节二者之间的间距是磁力大到足以克服弹簧片5对磁片7的反方向压力时，磁片7就会带动弹性膜3产生远离阀座的运动，直至抵达限位架2。于是阀打开，该阀的出入口被连通。当永磁体1随电机轴转动离开磁片7上方时，二者之间的吸引力消失，此时磁片7以及弹性膜3均在弹簧片5的回复力作用下重新回到初始位置，弹性膜3压紧阀座，阀关闭。另外两个阀结构的工作方式也是如此。
在三个腔体配合工作的时候，三个腔体的出入口是首尾依次连通的。譬如在图4和图5中，可以外加管道将10和11连通，12和13连通，于是端口9和14就成为了所述蠕动泵的出入口；或者，也可以在卡盒制作的时候将内部连通的管道16、17加工出来(如图6所示)。
当永磁片1随电机轴进行周期性转动时，在一个周期内，所述泵依次经历了如下几个状态(如图7-1～7-10中的阴影位置所示)如图7-1、图7-2所示，此状态为初始状态，永磁体1不位于任何阀体上方——亦即固定在弹性膜上的磁片上方(以下简称“覆盖”)。在此状态下阀体V1、V2和V3均关闭。
如图7-3、图7-4所示，永磁片7旋转到阀体V1部分，于是阀体V1被打开，阀V1的腔体体积增大，而此时阀体V2和V3处于关闭状态，于是流体从端口9被吸进阀体V1中。
如图7-5、图7-6所示，永磁片7继续旋转，同时覆盖了阀体V1和V2。于是阀体V2也被打开，同时阀体V1并未关闭，而V3因没有被永磁片7覆盖而依旧保持关闭。由于阀体V2的阀腔体积增大，阀体V2从V1吸进一定体积的流体，同时阀体V1中的液体从端口9得到补充。
如图7-7、图7-8所示，永磁片7继续旋转，逐渐离开阀体V1部分，于是阀体V1关闭，在阀体V3此时亦关闭的情况下V1将自己腔中的流体从端口9排出。在这个过程中永磁片7始终覆盖着阀体V2使其一直处于打开状态。之后永磁片7到达阀体V3上方使阀体V3打开。这时阀体V2中已经充满流体，在阀体V1已经关闭的情况下，阀体V3增大的腔体只能从端口14吸入一定体积的流体来充满，造成阀体V2和V3此时都充满了流体。
如图7-9、图7-10所示，永磁片7继续旋转离开了阀体V2使得阀体V2关闭。V2体中的流体无法从已经关闭的阀体V1排出因而只能排向打开的阀体V3，进而将阀体V3中的流体挤出端口14。
在回到初始状态的过程中阀体V3关闭。将自己腔体中的流体排出端口14，一个工作周期结束。
反复这个过程，就可以将端口9的流体运送到端口14。在一定范围内加快电机23的旋转速度就可以加快整个泵的泵速；使电机23反向旋转就可以改变泵浦方向。
如图1所示，法兰盘12通过螺栓22固定到电机轴23上，限位架2通过装配孔15固定到卡盒基体4上(如图2所示)。如图3所示，磁片19、20是同前述磁片7类似的另外两个腔体的磁片，它们可以但不必须与磁片7具有相同的材料、形状和装配到卡盒上的方式。如图4-2所示，其显示了一种典型阀座18的结构。作为一种典型的实施方式，弹性膜3通过粘接剂21粘接到卡盒基体4上(如图8所示)。
由上可见，所述微型蠕动泵的工作是依靠三个阀状腔体结构以一定顺序开、合来实现的。三个阀体的开关动作可以通过相同的驱动原理实现，也可以互不相同。阀的开和关可以有多种实现方式。以上说明中都是利用磁力来打开阀而采用弹簧片的弹性力来关闭阀，也可以采用其他的方法来使阀体开和关。例如，可以使用静电力代替举例中的磁力来使阀体打开；也可以利用弹性膜3的弹性来提供回复力来使阀关闭(如图8所示)；同样，弹簧片也可以用来提供开阀力，这完全取决于其初始形状。仪器部分的工作头(法兰盘12)也可以被加工成特殊的形状使得当法兰盘旋转到不同的角度的时候三个阀形成前述说明中提到的时序关系，此时法兰盘12可以与卡盒部分不接触，也可以接触(如图9所示)。
作为另一种驱动方式，法兰盘12可以被加工成特定的形状，通过接触卡盒上的腔体结构来打开或者关闭其覆盖的腔体。例如法兰盘12同卡盒结构产生力的作用的表面可以在圆周方向上被加工成波浪式结构(如图9所示)，亦即法兰盘底部的部分区域要比其它的区域低。当这些较低的区域同弹簧片5接触时，阀膜3则可被压迫到阀座18上而使腔体关闭；当较低区域离开弹簧片5后，阀膜则可以被弹簧片5拉开远离阀座18而使该腔体打开。
作为另外一种驱动方式，也可以采用直线运动带动第一施力元件来控制各个设置腔体的开合，比如通过直线电机带动第一施力元件作直线运动依次同设置在直线运动轨迹上的第二施力元件产生运动，从而实现蠕动动作。如图12-1至12-10所示，在各个阶段第一施力元件24依次覆盖了一个或两个腔体，其顺序同图7，从而引起了流体的流动。
本发明的驱动力可以通过多种方式产生。事实上，只要是可以满足如前所述的通过第一施力元件的单一运动(例如水平运动)在另一方向上(例如竖直方向)产生蠕动动作，任何合适的驱动力都可以采用。如图11所示，当弹簧片5受到弯曲时会产生反抗弯曲方向的弹簧弹力，即弹簧片5的左半边被固定而右半边为自由端，自由端在外力P的作用下会产生位移y，反之当自由端沿图中方向被移动y时弹簧会产生与P等大反向的力。另外，弹性膜3本身也可以提供回复力来关闭腔体(如图10所示)，其中Yx是垂直应变Y的径向分量，弹力T由内径为d的整个环形面积上所有的应变Yx积分产生，Ty是其垂直分量。
静电力也可以提供回复力。当两物体携带电性相反的静电荷时它们会相互吸引，当它们携带同性静电荷时则相互排斥。作为一种典型的实施方式，第一施力元件和卡盒上的配合驱动部分可以各自带有一定数量的静电荷，此时二者之间的力的作用则完全由二者所携带的电荷性质决定，其在竖直方向上的驱动方式同前述利用磁力驱动的方式类似，例如在运动部分和配合驱动部分发生力的作用时，二者之间也可以没有物理接触。
上述各实施例中，腔体的数目可以选择任意合适的数目，比如三个、四个、五个，或五个以上，所属蠕动泵中50％以上的腔体都各连有出口和入口，特别地，最好每个腔体都连有一个出口和一个入口，而将前一腔体出口与后一腔体的入口串行连接起来。根据需要各腔体除串联外，还可以有并联的腔体。
作为另外一种实施方式，当第一施力元件不足够靠近卡盒上腔体时，腔体保持关闭；当第一施力元件足够靠近卡盒上腔体时，腔体被驱动单元与卡盒之间的相互作用力打开。
作为另外一种实施方式，当第一施力元件不足够靠近卡盒上腔体时，腔体保持打开；当第一施力元件足够靠近卡盒上腔体时，腔体被驱动单元与卡盒之间的相互作用力关闭。在这种方式中，驱动单元同卡盒之间的作用力可以为互相排斥的磁力。
以上举例说明中的各种实施方式仅用作对于本发明的解释说明，本发明的实施和应用范围并不限于以上各举例实施方式，而且非常有可能同以上所举例子不同。由于本发明中一些技术环节在不同情况下将存在多种不同的实施方式，因此，本发明的实施例不能限制本发明的保护范围。
下面对上述发明涉及的术语进行定义1、除非另外说明，本发明中所涉及的所有科学和技术术语都同本发明所属领域所共识的定义相同。其中所有涉及到的的专利、申请、已公布的申请及其他出版物均完整引用。如果本发明中对术语的定义不同于其他专利、申请、已公布的申请及其他出版物中的定义，以本发明中的定义为准。
2、在本发明中，“一个”的意思是“至少一个”或者“一个或多个”。
3、在本发明中，“一个同所述卡盒结构充分平行的平面”的意思是第一施力元件作靠近和远离卡盒运动的运动平面与卡盒上的腔体结构排布平面之间的夹角在小于45°或者大于135°的范围内。特别地，上述驱动单元的运动平面与上述卡盒平面之间的夹角为30°，15°，10°，5°，2°，1°或小于1°，或者为150°，165°，170°，175°，178°，179°或大于179°。在最佳实施情况下，所述两平面之间夹角为0°或者180°，即二者完全平行。
4、在本发明中，“第一施力元件足够靠近卡盒上腔体”的意思是第一施力元件和卡盒上腔体之间的距离足够接近以致于可以引起所希望的该腔体的开或关的动作。通常驱动部分和卡盒之间的距离在几微米到几毫米之间，例如5微米至5毫米。
5、在本发明中，“磁性物质”指具有磁性特征的物质，指磁体，或具有磁力，可以产生或在磁力作用下可被操纵的物质。
6、在本发明中，“可磁化物质”指可以与磁场相互作用的，当悬挂或者自由放置在磁场中时可以产生磁化产生磁矩的物质。可磁化物质包括但不限于顺磁体、铁磁体和亚铁磁体。
7、在本发明中，“顺磁体”指内部的单个原子、离子或分子具有磁偶极矩的物质。当无外加磁场时，该物质内部的众多磁偶极子呈现随即分布，从而整个材料在宏观上并无磁性。当施加外加磁场时，该物质内部的磁偶极子均转向平行于外磁场方向，因为这种状态下磁偶极子的能量比非平行状态下要低。于是外磁场中的整个材料在宏观上具有净的磁取向和正磁化系数。关于“顺磁体”和“顺磁性”的进一步的细节请参见专门文献，例如《电磁》(“Electricity and Magnetism”，B.I Bleaney和B.Bleaney，Oxford，1975)中第6章169至171页。
8、在本发明中，“铁磁体”指一类具有非常大的正磁化系数并且受外磁场强度影响的物质。并且，铁磁体还有可能在没有外加磁场的情况下具有磁矩，其在零外磁场下能够保留磁性的特征被称为“剩磁”。关于“铁磁体”和“铁磁性”的进一步的细节请参见专门文献，例如《电磁》(“Electricity and Magnetism”，B.I Bleaney和B.Bleaney，Oxford，1975)中第6章171至174页。
9、在本发明中，“亚铁磁体”指具有自磁化，剩磁等很多同普通铁磁体相类似特征的物质，但是其自磁矩却并不符合所有磁偶极子均平行排布的情形下的磁矩值。关于“亚铁磁体”和“亚铁磁性”的进一步的细节请参见专门文献，例如《电磁》(“Electricity and Magnetism”，B.I Bleaney和B.Bleaney，Oxford，1975)中第16章519至524页。
以上举例说明中的各种实施方式仅用作对于本发明的解释说明，本发明的实施和应用范围并不限于以上各举例实施方式，而且非常有可能同以上所举例子不同。由于本发明中一些技术环节在不同情况下将存在多种不同的实施方式，因此，本发明的实施例不能限制本发明的保护范围。
权利要求
1.一种流体的传输方法，其特征在于a、设置一个由电机及其通过所述电机驱动的第一施力元件组成的驱动单元；b、设置至少含有三个封闭腔体的卡盒，并在所述卡盒上设置作为封闭腔体一部分的弹性膜，以及对应所述腔体连接在所述弹性膜上，且与所述第一施力元件相互作用的第二施力元件；c、所述卡盒上至少有三个封闭腔体含有各自的出口和入口，这些出口和入口彼此串行连接；d、所述第一施力元件在充分平行于所述卡盒上各腔体结构平面的平面内做依次靠近和远离各所述腔体的运动时，通过与所述第二施力元件之间力的作用打开或关闭其覆盖的所述腔体。
2.如权利要求1所述的流体的传输方法，其特征在于所述电机带动连接在其上的所述第一施力元件作旋转运动，所述第一施力元件依次覆盖同一圆周上设置的各所述第二施力元件。
3.如权利要求1所述的流体的传输方法，其特征在于所述电机带动所述第一施力元件进行平移运动，所述第一施力元件依次覆盖呈直线设置的各所述第二施力元件。
4.如权利要求1所述的流体的传输方法，其特征在于当所述第一施力元件不足够靠近所述第二施力元件时，所述腔体保持关闭或打开，当所述第一施力元件足够靠近卡盒上腔体时，所述腔体被打开或关闭。
5.如权利要求4所述的一种流体的传输方法，其特征在于所述第一和第二施力元件中至少有一个是铁磁体，另一个是除铁磁体之外的顺磁体或任一可磁化物质，使二者之间可以产生磁力的作用。
6.如权利要求4所述的一种流体的传输方法，其特征在于所述第一和第二施力元件均带有一定量的电荷，使二者之间可以产生静电力的作用。
7.如权利要求4所述的一种流体的传输方法，其特征在于将所述第一施力元件与所述第二施力元件的作用表面设置成具有波浪式的起伏结构，当所述起伏结构的较低端靠近所述腔体时，会接触所述第二施力元件迫使其关闭所述腔体，当所述较低端离开所述第二施力元件后，所述腔体恢复打开状态。
8.如权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种流体的传输方法，其特征在于在所述卡盒上设置与所述第二施力元件对应且施力于所述第二施力元件的第三施力元件。
9.如权利要求8所述的一种流体的传输方法，其特征在于当所述第一施力元件不足够靠近所述腔体时，所述腔体被第三和第二施力元件的作用力关闭或打开，当所述第一施力元件足够靠近所述腔体时，第一和第二施力元件之间产生的相互作用力，能够抵消所述第三施力元件的作用力，使所述腔体被打开或关闭。
10.如权利要求9所述的一种流体的传输方法，其特征在于所述第三施力元件是一铁磁体、顺磁体或任一可磁化物质，其与所述第二施力元件相互作用产生磁力，限制所述第二施力元件对所述腔体的关闭或打开。
11.如权利要求9所述的一种流体的传输方法，其特征在于所述第三施力元件与所述第二施力元件均带有一定量的电荷，二者相互作用产生静电力，限制所述第二施力元件对所述腔体的关闭或打开。
12.如权利要求9所述的一种流体的传输方法，其特征在于所述第三施力元件是一弹簧片，其一端固定在所述卡盒上，另一端限制所述第二施力元件对所述腔体的关闭或打开。
13.如权利要求1或2或3或4或5或6或9或10或11或12所述的流体的传输方法，其特征在于在所述第一和第二施力元件之间设置一固定在所述卡盒上的限位架，用所述限位架控制所述腔体被打开的程度。
14.一种微型蠕动泵，其特征在于，它包括a、一个由电机以及被所述电机驱动的第一施力元件组成的驱动单元；b、至少含有三个封闭腔体的一卡盒，并在所述卡盒上设置作为封闭腔体一部分的弹性膜，以及对应所述腔体连接在所述弹性膜上，且与所述第一施力元件相互作用的第二施力元件；c、所述卡盒上至少有三个封闭腔体含有各自的出口和入口，这些出口和入口彼此串行连接。
15.如权利要求14所述的微型蠕动泵，其特征在于设置在所述卡盒上的封闭腔体为三个，每一个所述腔体上设置一入口和一出口，所述腔体的出入口依次串连，第一个所述腔体的入口和第三个所述腔体的出口分别是整个泵体的出、入口。
16.如权利要求14所述的微型蠕动泵，其特征在于在所述第一和第二施力元件之间设置一固定在所述卡盒上的限位架。
17.如权利要求15所述的微型蠕动泵，其特征在于在所述第一和第二施力元件之间设置一固定在所述卡盒上的限位架。
18.如权利要求16所述的微型蠕动泵，其特征在于所述限位架、弹性膜和卡盒被螺栓紧固连接在一起。
19.如权利要求17所述的微型蠕动泵，其特征在于所述限位架、弹性膜和卡盒被螺栓紧固连接在一起。
20.如权利要求14或15或16或17或18或19所述的微型蠕动泵，其特征在于所述卡盒上设置有与所述第二施力元件对应且施力于所述第二施力元件的第三施力元件。
21.如权利要求14或15或16或17或18或19所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第一和第二施力元件中至少有一个是铁磁体，另一个是除铁磁体之外的顺磁体或任一可磁化物质。
22.如权利要求20所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第三施力元件和第二施力元件中至少有一个是铁磁体，另一个是除铁磁体之外的顺磁体或任一可磁化物质。
23.如权利要求14或15或16或17或18或19所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第一和第二施力元件均带有一定量的电荷，使二者之间可以产生静电力的作用。
24.如权利要求20所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第三施力元件和第二施力元件均带有一定量的电荷，使二者之间可以产生静电力的作用。
25.如权利要求20所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第三施力元件是一个弹簧片，其一端固定在所述卡盒上，另一端与所述第二施力元件接触。
26.如权利要求14或15所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第一施力元件与所述第二施力元件的作用表面设置成具有波浪式的起伏结构。
27.如权利要求26所述的微型蠕动泵，其特征在于与所述第一施力元件的波浪起伏结构对应，在所述卡盒上设置一盖设在所述第二施力元件的第三施力元件，且所述第三施力元件上设置一与所述第一施力元件相互作用的凸起。
28.如权利要求27所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第三施力元件为一弹簧，其上设置有一拱形凸起。
29.如权利要求14或15或16或17或18或19所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第一施力元件为一扇形永磁体，其偏心地固定在一法兰盘上，所述法兰盘连接在所述电机轴上，各所述腔体呈同一圆周环设在所述卡盒上。
30.如权利要求20所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第一施力元件为一扇形永磁体，其偏心地固定在一法兰盘上，所述法兰盘连接在所述电机轴上，各所述腔体呈同一圆周环设在所述卡盒上。
31.如权利要求14或15或16或17或18或19所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第一施力元件连接在一直线电机上，各所述腔体设置呈直线排列在所述卡盒上。
32.如权利要求20所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第一施力元件连接在一直线电机上，各所述腔体设置呈直线排列在所述卡盒上。
33.如权利要求14或15或16或17或18或19或27或28所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第一施力元件被加工在所述电机轴上。
34.如权利要求26所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第一施力元件被加工在所述电机轴上。
35.如权利要求14或15或16或17或18和19所述的微型蠕动泵，其特征在于通过粘接、焊接或者超声焊接在所述卡盒上的弹性膜的材料是橡胶或硅橡胶。
36.如权利要求20所述的微型蠕动泵，其特征在于通过粘接、焊接或者超声焊接在所述卡盒上的弹性膜的材料是橡胶或硅橡胶。
37.如权利要求14或15或16或17或18所述的微型蠕动泵，其特征在于所述腔体的出入口被卡盒的外接管道或者加工在所述卡盒上的管道串接起来。
38.如权利要求20所述的微型蠕动泵，其特征在于所述腔体的出入口被卡盒的外接管道或者加工在所述卡盒上的管道串接起来。
39.如权利要求14或15或16或17或18所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第二施力元件被直接加工在所述弹性膜内部。
40.如权利要求20所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第二施力元件被直接加工在所述弹性膜内部。
41.如权利要求14或15或16或17或18所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第二施力元件被粘接、焊接或者通过机械方式连接到所述弹性膜上。
42.如权利要求20所述的微型蠕动泵，其特征在于所述第二施力元件被粘接、焊接或者通过机械方式连接到所述弹性膜上。
全文摘要
本发明涉及一种流体的传输方法及实现该方法的微型蠕动泵，其特征在于a.设置一个电机以及一个可跟随电机转子移动的第一施力元件组成的驱动单元；b.设置至少三个封闭腔体的卡盒以及依次(按相对所述驱动单元由近及远的方向联)接在所述卡盒上的限位架和作为封闭腔体的一部分的弹性膜；c.第一施力元件在充分平行于卡盒上各腔体结构平面的平面内做靠近和远离卡盒运动时，通过力的作用开或关所述卡盒上的腔体。同现有微型蠕动泵相比，本发明通过与现有微型蠕动泵不同的驱动原理，容易在相当体积下产生更大的驱动力。另外由于本发明所提出的微型蠕动泵由完全分离的两部分构成，其中一部分完全封闭而另一部分可重复使用，因此一方面可以提高工作的可靠性，另一方面也降低了生产成本。
文档编号F04B43/14GK1521398SQ0310187
公开日2004年8月18日 申请日期2003年1月28日 优先权日2003年1月28日
发明者刘诚迅, 郭旻, 程京 申请人:清华大学, 北京博奥生物芯片有限责任公司