微型泵的制作方法

本发明涉及一种微型泵。微型泵可用于分配少量液体，特别是用于医疗应用，例如用于药物递送装置。与本发明相关的微型泵还可用于需要高精度递送少量液体的非医疗应用。

背景技术：

1、ep1803934和ep1677859中描述了可特别用于医疗和非医疗应用的一种用于递送少量液体的微型泵。上述文献中描述的微型泵包括具有不同直径的第一轴向延伸部和第二轴向延伸部的转子，所述第一轴向延伸部和第二轴向延伸部与定子的第一密封件和第二密封件接合以形成第一阀和第二阀，第一阀和第二阀根据转子的角位移和轴向位移来开启和关闭跨相应密封件的液体流通。在定子的第一密封件和第二密封件之间形成泵腔室，由此转子每旋转周期泵送的液体体积是第一转子轴向延伸部和第二转子轴向延伸部之间的直径差以及转子的轴向位移两者的函数，转子的轴向位移是由凸轮系统根据转子相对于定子的角位置来实现的。

2、通过转子的连续旋转来泵送少量液体的能力在许多情况下是有利的。考虑到每个旋转周期泵送的液体量较小，旋转驱动输出的旋转速度通常大于用于推进活塞泵的活塞的螺旋机构的速度。旋转驱动控制简单，并且避免了活塞机构，使泵变得非常紧凑。而且，泵模块可以由低成本的一次性部件制成，例如由注入的聚合物制成。

3、然而，在某些应用中，特别是对于泵送含有对摩擦敏感的分子的液体，如ep1803934中所述的泵的转子轴和阀密封件之间的摩擦可能是不期望的。例如，对于大分子、诸如对于剪切应力敏感的某些蛋白质来说，这是个问题。

4、上述问题可通过提供其他泵系统来克服，特别是活塞泵或包括筒的泵，所述筒具有由活塞杆推进的柱塞。然而，这样的泵系统不是很经济，并且考虑到活塞机构的长度不是很紧凑。活塞泵系统的可靠性和安全性也可能是一个问题，因为它们不会固有地阻止液体容器和泵系统的出口之间的直接流体连通。

5、ep3732375中描述了另一种可特别用于医疗和非医疗应用的用于输送少量液体的微型泵。该文献中描述的微型泵包括可相对于定子轴向且可旋转地移动的转子。转子包括布置在转子轴的外表面上的端口。该端口布置成在对应于泵吸入阶段的转子的旋转角上与入口至少部分地重叠，并且布置成在对应于泵排出阶段的转子的旋转角上与出口至少部分地重叠。定子包括转子轴容纳腔，入口和出口流体连接到转子轴容纳腔，转子包括容纳在转子轴容纳腔中的轴。转子轴包括在其中容纳定子的活塞部分以形成活塞室的空腔、安装在活塞部分和空腔的内部侧壁之间以密封地封闭活塞室的端部的密封件。

6、转子还包括将活塞室流体地连接至转子轴的外表面的端口。在ep3732375的泵中，被泵送的液体仍然位于转子和定子在泵循环期间相对于彼此移动的部分之间，这对于被泵送的脆弱的物质具有潜在的危害。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够以可靠且安全的方式泵送少量液体的微型泵。

2、有利地，在某些应用中，提供不对被泵送的液体施加剪切应力的微型泵。

3、有利地，提供一种不会污染被泵送的液体的微型泵。

4、有利地，提供非常紧凑的微型泵。

5、有利地，提供具有小的死体积的微型泵。

6、有利地，提供一种制造经济且可以结合在一次性不可重复使用的部件(例如药物递送装置的一次性部分)中的微型泵。

7、本发明的目的通过根据权利要求1的微型泵来实现。

8、本文公开了一种泵，包括定子和相对于定子轴向且可旋转地移动的转子，定子包括活塞室、入口、出口，该活塞室包括径向表面，入口包括形成在径向表面中的入口嘴，出口包括形成在径向表面中的出口嘴，转子包括活塞部分，活塞部分包括径向表面、端面和形成在活塞部分的径向表面和端面之间的非轴对称凹口，其中凹口布置成在对应于泵吸入阶段的转子相对于定子的角位置范围上至少部分地重叠入口嘴，且被布置成在对应于泵排出阶段的转子相对于定子的角位置范围上至少部分地重叠出口嘴，并且其中活塞部分的径向表面构造成在泵吸入阶段期间关闭出口嘴、在泵排出阶段期间关闭入口嘴以及在泵吸入阶段和泵排出阶段之间关闭入口嘴和出口嘴。定子包括将活塞部分与活塞室密封地分隔开的柔性弹性膜。

9、在有利的实施方式中，该柔性弹性膜包括单层或多层柔性材料。

10、在有利的实施方式中，柔性材料是硅橡胶或热塑性弹性体。

11、在有利的实施方式中，单层或多层中的每一层的厚度在0.1mm和1mm之间。

12、在有利的实施方式中，单层或多层中的每一层通过注塑成型或通过压缩成型制成。

13、在有利的实施方式中，泵包括位于多层中的至少两层之间的润滑剂。

14、在有利的实施方式中，泵包括位于活塞部分和柔性弹性膜之间的润滑剂。

15、在有利的实施方式中，活塞部分被成形，膜被构造成在整个泵循环期间以形状配合弹性张紧方式使膜弹性地贴合在活塞部分的凹口、端面和径向表面上。

16、在有利的实施方式中，活塞冲程与活塞部分的直径的比率小于0.5，优选地小于0.2。

17、在有利的实施方式中，定子包括盖部分和基座部分，其中膜的边缘部分紧固在盖部分和基座部分之间。

18、在有利的实施方式中，盖部分通过卡扣锁装置紧固至基座部分。

19、在有利的实施方式中，泵还包括从转子或活塞室的表面突出的密封肋，该密封肋构造成密封地夹紧柔性弹性膜，并且至少在入口嘴和出口嘴上方密封活塞室。

20、在有利的实施方式中，密封肋包括从转子突出的至少一个下部密封肋，该至少一个下部密封肋构造成密封地夹紧在入口的打开阶段期间在出口嘴下方和入口嘴上方、以及在出口的打开阶段期间位于入口嘴下方和出口嘴上方的弹性膜。

21、在有利的实施方式中，密封肋包括从围绕入口嘴和出口嘴的活塞室的径向表面突出的密封肋。

22、在有利的实施方式中，泵包括凸轮系统，该凸轮系统将转子相对于定子的轴向位置限定为转子相对于定子的角位置的函数。

23、本发明的进一步目的和有利特征将从权利要求、详细描述和附图中变得明显，其中：

技术特征：

1.一种泵(1)，包括定子(4)和相对于定子轴向和可旋转地移动的转子(6)，所述定子(4)包括活塞室(10)、入口(3)和出口(5)，所述活塞室(10)包括径向表面(30)，所述入口(3)包括形成在径向表面中的入口嘴(28)，所述出口(5)包括形成在径向表面中的出口嘴(29)，所述转子(6)包括活塞部分(13)，所述活塞部分(13)包括径向表面(16)、端面(15)和形成在活塞部分(13)的径向表面(16)与端面(15)之间的非轴对称凹口(14)，其中所述凹口(14)布置为在对应于泵吸入阶段的转子相对于定子的角位置范围上至少部分地与所述入口嘴(28)重叠，并且布置成在对应于泵排出阶段的转子相对于定子的角位置范围上至少部分地与所述出口嘴(29)重叠，并且其中活塞部分(13)的径向表面(16)构造成在泵吸入阶段期间关闭出口嘴(29)，在泵排出阶段期间关闭入口嘴(28)，以及在泵吸入阶段和泵排出阶段之间关闭入口嘴(28)和出口嘴(29)，其特征在于，所述定子(4)包括柔性弹性膜(7)，所述柔性弹性膜(7)将活塞部分(13)与活塞室(10)密封地分开。

2.根据权利要求1所述的泵，其中所述柔性弹性膜(7)包括单层或多层柔性材料。

3.根据权利要求2所述的泵，其中所述柔性材料为硅橡胶或热塑性弹性体。

4.根据权利要求2所述的泵，其中所述单层或所述多层中的每一层的厚度在0.1mm至1mm之间。

5.根据权利要求2所述的泵，其中所述单层或所述多层中的每一层通过注塑成型或通过压缩成型制成。

6.根据权利要求2所述的泵，包括位于所述多层中的至少两层之间的润滑剂。

7.根据权利要求1所述的泵，包括位于活塞部分(13)和柔性弹性膜(7)之间的润滑剂。

8.根据权利要求1所述的泵，其中活塞部分(13)被成形，并且所述膜进行构造，使得所述膜在整个泵循环期间以形状配合弹性张紧的方式弹性地贴合在所述活塞部分(13)的凹口(14)、端面(15)和径向表面(16)上。

9.根据权利要求1所述的泵，其中活塞冲程与活塞部分(13)的直径的比值小于0.5，优选小于0.2。

10.根据权利要求1所述的泵，其中所述定子(4)包括盖部分(4b)和基座部分(4a)，并且其中所述膜(7)的边缘部分紧固在所述盖部分(4b)和所述基座部分(4a)之间。

11.根据权利要求10所述的泵，其中所述盖部分(4b)通过卡扣锁装置紧固至所述基座部分(4a)。

12.根据权利要求11所述的泵，还包括从所述转子(6)或所述活塞室(10)的表面突出的密封肋(17、18、23、24)，所述密封肋构造成密封地夹紧所述柔性弹性膜(7)和至少在入口嘴和出口嘴上方密封活塞室。

13.根据权利要求12所述的泵，其中所述密封肋包括从所述转子突出的至少一个下部密封肋(18)，所述下部密封肋构造成在入口(3)的打开阶段期间密封地夹紧出口嘴(29)下方和入口嘴(28)上方的弹性膜(7)，并在出口(5)的打开阶段期间密封地夹紧入口嘴(28)下方和出口嘴(29)上方的弹性膜(7)。

14.根据权利要求12所述的泵，其中所述密封肋包括围绕入口嘴(28)和出口嘴(29)从所述活塞室(10)的径向表面(30)突出的密封肋(24)。

15.根据权利要求1所述的泵，包括凸轮系统(8)，所述凸轮系统根据所述转子(6)相对于所述定子(4)的角位置(φ)限定所述转子(6)相对于所述定子(4)的轴向位置(z)。

技术总结
泵包括定子和相对于定子轴向和可旋转地移动的转子，定子包括包括径向表面的活塞室、包括形成在径向表面中的入口嘴的入口和包括形成在径向表面中的出口嘴的出口，转子包括包括径向表面、端面和形成在活塞部分的径向表面与端面之间的非轴对称凹口的活塞部分，其中凹口被布置成在对应于泵吸入阶段的转子相对于定子的角位置的范围上至少部分地与入口嘴重叠，并且被布置成在对应于泵排出阶段的转子相对于定子的角位置的范围上至少部分地与出口嘴重叠，其中活塞部分的径向表面被构造成在泵吸入阶段期间关闭出口嘴，在泵排出阶段期间关闭入口嘴以及在泵吸入阶段和泵排出阶段之间关闭入口嘴和出口嘴。定子包括将活塞部分与活塞室密封地分开的柔性弹性膜。

技术研发人员：马提亚·穆勒
受保护的技术使用者：森西勒医药股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29