微型泵及用於連接兩個基底的無粘合劑方法

2023-10-29 21:59:07 2

專利名稱：微型泵及用於連接兩個基底的無粘合劑方法
技術領域：
本發明涉及一種用於連接兩個基底的無粘合劑方法，尤其涉及一種通過使用連接兩個基底的無粘合劑方法製造的微型泵。
現有技術披露了各種用於使第一層、第二層和第三層相互連接的方法，尤其是由塑料和/或玻璃和/或基底和/或金屬製成的基本上是二維的層。例如，第一層、第二層和第三層可以通過粘合劑相互連接，在這種情況下，現有技術中公知的方法是使用面積基本上大小相等的三層。
此外，現有技術還披露了微型泵，其基本上包括下殼體部分和上殼體部分，其間安置有閥隔膜，例如可參考DE-19720482C2。
現有技術中公知的用於連接三層的方法通常很複雜而且成本高，現有技術中公知的且按上述方法製造的微型泵也同樣如此。
因此，本發明的目的是提供一種設計緊湊、抽吸能力高的微型泵，通過使用簡單、低成本的製造和連接技術就可以大量生產這種微型泵。本發明另一個目的是提供一種用於製造微型機械元件的低成本方法，該元件基本上包括兩層結構，其中在該兩層之間置有功能元件。
獨立權利要求的特徵實現了這些目的。所附的權利要求書和/或以下結合附圖的說明中描述了本發明的有利實施方案，其中

圖1a、圖1b、圖1c和圖1d是本發明裝置基本元件的示意圖；圖2a、圖2b和圖2c每一個均是對圖1所示的本發明裝置做出改變後的示意圖；圖3a是按照本發明第一實施方案的本發明裝置中各主要元件的示意性平面圖，圖3b是圖3a中相互排列於其上的各元件的截面圖4a是按照本發明第二實施方案的本發明裝置中相互排列於其上的各元件的部分截面圖，圖4b和圖4c是圖4a所示本發明第二實施方案的功能元件的示意性平面圖；圖5a是按照本發明第三實施方案的本發明裝置中相互排列於其上的各元件的示意性部分截面圖，圖5b和圖5c是圖5a所示本發明第三實施方案的功能元件的示意性平面圖；圖6a是按照本發明第四實施方案的本發明裝置的結構示意圖，圖6b是圖6a所示本發明第四實施方案的功能元件的示意圖，圖6c是按照本發明第五實施方案的本發明裝置的結構示意圖，圖6d是圖6c所示本發明第五實施方案的功能元件的示意圖；圖7a和圖7b分別是分解圖和截面圖，更進一步說明了圖3所示的本發明第一實施方案的本發明裝置；圖8是圖6d所示的功能元件改良後的示意圖；圖9是圖6c所示的結構中本發明裝置的示意性截面圖；圖10是圖9所示的本發明裝置改良後的示意圖。
本發明的構思如下，提供一種用於連接第一基底層1、第二基底層2和功能元件3的方法，其中功能元件3為彈性結構和/或設計成與第一基底層1和第二基底層2相比非常薄，功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間，第一基底層1和第二基底層2通過壓力連接在一起，從而功能元件3夾在兩個基底層之間，使得第一基底層1和第二基底層2永久地相互連接，而且功能元件3永久地置於第一基底層1和第二基底層2之間。在這種情況下，第一基底層1、第二基底層2和功能元件3基本上是二維形狀，其中本發明的功能元件3其表面積比第一基底層1和第二基底層2的小。
本發明中，選擇壓力及第一基底層1和第二基底層2的材料，使得在除去壓力後，第一基底層1和第二基底層2仍能相互永久地連接。
此外，本發明方法還特別包括如下步驟，其中，首先將功能元件3置於第一基底層1或第二基底層2中任一個上的預定位置處，例如安置在第一基底層1上，然後將適合溶劑塗覆在第一基底層1或第二基底層2未被功能元件3所覆蓋的表面上，然後將第二基底層2置於第一基底層1和功能元件3上方，然後對第二基底層2施加壓力，從而第一基底層1與第二基底層2相互連接，並且功能元件3夾在第一基底層1與第二基底層2之間。
本發明中，選擇第一基底層1和第二基底層2的材料、溶劑、壓力的程度和持續時間，使得在除去壓力後，第一基底層1和第二基底層2仍能相互永久地連接。
適合的功能元件包括塑料薄膜和/或金屬箔。
有利的是，第一基底層1和第二基底層2包括由塑料、並優選由聚碳酸酯和/或PPSU和/或PEI和/或三聚氰胺製成的基底層。
本發明的平行基本構思是提供一種用於傳輸和/或存儲液態和/或氣態介質並帶有通道狀結構的裝置，該裝置包括第一基底層1、第二基底層2及夾在第一基底層1和第二基底層2之間的功能元件3，該功能元件3為彈性結構和/或設計成與第一基底層1和第二基底層2相比非常薄，其中該通道狀結構形成在第一基底層1和/或第二基底層2之中，第一基底層1和第二基底層2牢固永久地相互連接，功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間，使得第一基底層1和/或第二基底層2之中的通道狀結構藉助於功能元件3至少部分地以氣密封和/或液密封的方式密封。
本發明的裝置還特別包括設計成可移動元件的功能元件3，使得第一基底層1和/或第二基底層2之中的通道狀結構藉助於功能元件3打開和/或封閉，特別地，功能元件3也可以具有閥功能。
有利的是，本發明提供一種微型泵，其中功能元件3包括至少一個閥瓣31，此外，該裝置還包括用於改變該裝置中的腔室體積的動力驅動元件4。
有利的是，本發明的裝置包括其中形成有第一通道10的第一基底層1和其中形成有第二通道20的第二基底層2，使得第一通道10和第二通道20間產生連接。此外，設置功能元件3的閥瓣31，使得打開或關閉第一通道10和第二通道20間的連接。在本發明的裝置中，特別和有利的是，第一通道10和第二通道20基本上平行設置，在這種情況下，第一通道10與第二通道20間的連接包括在第一通道10與第二通道20間形成5°至80°的角α，優選15°至50°，使得通過第一通道10與第二通道20間的連接在第一通道10與第二通道20之間提供切向過渡。此外，有利的是，功能元件3的閥瓣31置於第一通道10與第二通道20間的連接處。
特別和有利的是，第一通道10具有第一寬度10b，第二通道20具有第二寬度20b，閥瓣31具有第三寬度31b，其中第一寬度10b≤第三寬度31b≤第二寬度20b，在這種情況下，驅動元件4與閥瓣31按流動方向132所示的上端(4，132)和/或下端(132，4)連接，從而提供一種泵結構(I)。
在本發明的改進實施方案中，特別和有利的是，提供的裝置中第一通道10具有第一寬度10b，第二通道20具有第二寬度20b，閥瓣31具有第三寬度31b，其中第二寬度20b≤第三寬度31b≤第一寬度10b，在這種情況下，驅動元件4與閥瓣31按流動方向231所示的上端(4，231)和/或下端(231，4)連接，從而提供本發明的泵結構(II)。
本發明中，多個微型泵結構(I)和/或微型泵結構(II)可以組合在本發明的裝置中。特別和有利的是，本發明的裝置包括中心驅動元件4，其中泵結構(I)中的至少一個第一閥瓣31與該中心驅動元件按流動方向132所示的上端(4，132)連接，此外，泵結構(II)中的至少一個第二閥瓣31與該中心驅動元件4按流動方向231所示的下端(231，4)連接，本發明的裝置尤其還包括泵結構I中的第三閥瓣31，該第三閥瓣31與驅動元件4按流動方向132所示的下端(132，4)連接並與第二閥瓣31的上端連接，此外，還包括泵結構II中的第四閥瓣31，該第四閥瓣31與驅動元件4按流動方向231所示的上端(231，4)連接並與第一閥瓣31的下端連接。在這種情況下，特別和有利的是，閥瓣31沿流動方向形成在塑料膜3中，而且在第三閥瓣31與第四閥瓣31之間形成有凹口30，該凹口30與腔室連接，該腔室與驅動元件4相互配合。
在本發明一種特別有利的實施方案中，本發明的裝置包括沿流動方向順次連接的泵結構(I)、泵結構(II)、泵結構(I)和泵結構(II)，及相連的第一閥瓣31、第二閥瓣31、第三閥瓣31和第四閥瓣31，其中中心驅動元件4和腔室(泵室)置於中間泵結構(II)和泵結構(I)之間。在這種情況下，特別和有利的是，閥瓣31沿流動方向形成在功能元件3中。此外，在兩個中部閥瓣31之間形成有凹口30，該凹口30與泵室和驅動元件4相互配合。
在本發明功能元件3的有利實施方案中，可以形成具有過濾作用的孔結構30』來代替凹口30，在這種情況下，有利的是功能元件3形成在塑料薄膜中。
以下結合附圖對本發明的有利實施方案進行詳細說明。
圖1a、圖1b、圖1c和圖1d是本發明裝置基本元件的示意圖，這些圖也說明了本發明方法的基本原理。本發明方法是用於連接第一基底層1、第二基底層2和功能元件3，其中功能元件3為彈性結構並有利地設計成與第一基底層1和第二基底層2相比非常薄。此外，將功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間，功能元件3其表面積比第一基底層1和第二基底層2的小，並且有利地是置於第一基底層1上的預定位置。然後將適合溶劑塗覆在第一基底層1未被功能元件3所覆蓋的表面上。然後將第二基底層2置於第一基底層1和功能元件3的上方，並對第二基底層2施加壓力，從而第一基底層1與第二基底層2連接，並且功能元件3夾在第一基底層1與第二基底層2之間，因此，第一基底層1和第二基底層2相互永久地連接，功能元件3永久地置於第一基底層1和第二基底層2之間。
在這種情況下，選擇第一基底層1和第二基底層2的材料、溶劑、壓力的程度和持續時間，使得在除去壓力後，第一基底層1和第二基底層2仍能相互永久地連接。
如圖1c和圖1d所示，在第一基底層1中可以形成有定位凹口，這些凹口與功能元件3上的定位銷相互配合，使得功能元件3可以容易準確地置於第一基底層1上的預定位置。反之，顯而易見的是定位銷也可以形成在第一基底層1的表面上，而與第一基底層1上的定位銷相互配合的定位凹口或定位孔形成在功能元件3上。
本發明中，功能元件3基本上是二維層形狀，該二維層為彈性結構並有利地設計成與第一基底層1和第二基底層2相比非常薄，而且功能元件3其表面積也比第一基底層1和第二基底層2的小，此外，第一基底層1和第二基底層2由能夠通過適合溶劑和壓力而連接的材料構成，而且該材料必須有足夠的彈性，使得在除去壓力後，通過壓力將功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間，同時第一基底層1和第二基底層2的表面相互接觸並連接，並且相互永久地連接。在這種情況下，功能元件3可以夾在第一基底層1和第二基底層2之間，使得在其邊緣不會形成腔室x。
有利的是，第一基底層1和第二基底層2由塑料、並優選由聚碳酸酯和/或PPSU和/或PEI和/或三聚氰胺製成，有利的是，功能元件3由塑料薄膜和/或金屬箔製成，尤其是由塑料、並優選由聚醯亞胺製成。
圖2a、圖2b和圖2c示意性地表明了本發明裝置和圖1所示的本發明裝置改變後的基本元件。在圖2a所示的裝置中，舉例來說，兩個功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間，根據上下文可以理解，在本發明中利用本發明方法可以將多個功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間。
圖2b表明對圖1所示的本發明裝置進一步改變後的基本元件；在圖中，舉例來說，僅有一個功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間。此外，在如圖2所示的實施方案中，預處理第一基底層1，即在第一基底層1的表面中形成適合的凹口，使得功能元件3可以放入凹口的準確位置。此外，在如圖2b所示的實施方案中，功能元件3可以比圖1和圖2a所示實施方案的功能元件3更厚。有利的是，圖2b中所示的功能元件3的厚度大於或等於第一基底層1中凹口的深度。
圖2c示意性地表明對本發明裝置進一步改變後的各主要元件，其中在與第一基底層1中的凹口和功能元件3相應的位置處，在第二基底層2中也形成有適合凹口。在如圖2c所示的實施方案中，功能元件3其厚度可以比圖1、圖2a和圖2b所示的實施方案中的功能元件3更厚，在這種情況下，有利的是，功能元件3的厚度大於或等於第一基底層1和第二基底層2中凹口深度的總和。
結合圖1、圖2a、圖2b和圖2c所示的實施方案，顯然可以對本發明裝置和本發明方法做出進一步改變。
下面各附圖示意性地表明依照本發明其他實施方案的本發明裝置的各主要元件，其中選擇圖1所示實施方案的基本結構，其中沒有形成用於定位置於相對第一基底層1和第二基底層2中的功能元件3的凹口。顯而易見的是，上述圖2b或圖2c實施方案中的相應結構也可用於以下的實施方案，功能元件3和/或第一基底層1和/或第二基底層2也可以分別具有圖1和圖2所描述的定位結構。
圖3a為按照本發明第一實施方案的本發明裝置中各主要元件的平面圖，圖3b是圖3a中相互排列於其上的各元件的截面圖。
圖3a所示的本發明第一實施方案提供一種用於傳輸和/或存儲液態和/或氣態的介質並帶有通道狀結構的裝置，該裝置包括第一基底層1、第二基底層2和功能元件3，該功能元件3為彈性結構並有利地設計成與第一基底層1和第二基底層2相比非常薄，並夾在第一基底層1和第二基底層2之間。此外，通道狀結構10和20形成在第一基底層1和/或第二基底層2之中，第一基底層1和第二基底層2牢固永久地相互連接，功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間，使得第一基底層1和/或第二基底層2之中的通道狀結構10和20藉助於功能元件3至少以氣密封和/或液密封的方式密封。在圖3所示的本發明實施方案中，在頂部打開的通道10形成在第一基底層1中，與通道10相互配合且貫穿基底層2的連續開口20形成在第二基底層2中。此外，本發明中的功能元件3設計成為帶有通口30的薄膜，該通口與第二基底層2中的開口20相互配合，還設計成帶有閥瓣31，其寬度與長度對應於通道10的寬度與深度。
本發明中，第一基底層1和第二基底層2以上下方式排列，而且功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間，使得通道10與腔室連接，該腔室通過開口20和通口30與驅動元件4相互配合，此外，通道10可藉助於閥瓣31打開和/或封閉，從而提供本發明的泵結構。
圖3b示意性地表明上述泵結構。作為例子且有利的是，驅動元件4可以是壓電致動器4。在圖3b所示的實施方案中，舉列來說，通口30、開口20和驅動元件4與閥瓣31按流動方向(箭頭方向)所示的下端連接。顯而易見的是，只要閥瓣31的設計適合，開口20、通口30和驅動元件4也可與閥瓣按流動方向所示的上端連接，和/或除了如圖3a和圖3b所示的開口20和通口30之外的第二開口20和第二通口30、除了與閥瓣31的下端連接的驅動元件4之外的第二驅動元件4可以與閥瓣31的上端連接。
有利的是，在功能元件3中可以形成孔結構30』來代替通口30，該孔結構具有過濾功能，可以有效地防止待抽吸的液體中所含的任何汙染或灰塵顆粒進入腔室或泵室中。此類有效的孔結構30』示意性地表明在圖8中，以下將對其進行詳細說明。
圖4a是按照本發明第二實施方案的本發明裝置中相互排列於其上的各元件的部分截面圖，圖4b是圖4a所示本發明第二實施方案的功能元件的平面圖，圖4c是部分平面圖。
圖4所示的本發明第二實施方案基本上與圖3所示的實施方案相應，除了第一基底層中的通道10在預定位置傾斜預定角度α，而且第二基底層2中的第二通道20同樣在預定位置傾斜預定角度α，並與第一基底層1中的通道10相互配合，使得當第一基底層1和第二基底層2相互排列於其上時，在通道10與通道20之間形成預定角度α的切向連接。此外，設計通道20，使得其在預定位置處(圖未示)與置於第二基底層2上方並與驅動元件4相互配合的腔室連接。
圖4所示的實施方案中的功能元件3與圖3所示實施方案中的功能元件3基本相應，除了圖4中所示的功能元件3不包括通口30。
本發明中的第一通道10、第二通道20和帶有閥瓣31的功能元件3可按以下方式設計，將閥瓣31置於第一通道10和第二通道20之間的連接處，使得可以通過與閥瓣31的上端和/或下端連接的驅動元件4的相互配合，打開或關閉第一通道10和第二通道20之間的連接。本發明中，第一通道10、第二通道20和閥瓣31可按如下方式設計，第一通道10具有第一寬度10b，第二通道20具有第二寬度20b，閥瓣31具有第三寬度31b，使得第一寬度10b≤第三寬度31b，並且第三寬度31b≤第二寬度20b。此外，有利的是，設置和形成閥瓣31，使得在從第一通道10到第二通道20的流動方向(箭頭方向)上提供泵結構，驅動元件4可以與閥瓣31按流動方向132所示的上端(4，132)和/或下端(132，4)連接。圖4a所示的實施方案中提供了一種本發明的泵結構(I)。
圖5a是按照本發明第三實施方案的本發明裝置中相互排列於其上的各元件的部分截面圖，圖5b和圖5c分別是圖5a所示本發明第三實施方案的功能元件3的平面圖和部分平面圖。
圖5所示的本發明第三實施方案其原理基本上與圖4所示的第二實施方案相應，除了設計和設置通道10、通道20和帶有閥瓣31的功能元件3，使得在從通道20到通道10的流動方向(箭頭方向)上提供有泵。在這種情況下，通道10、通道20分別具有第一寬度10b和第二寬度20b，閥瓣31具有第三寬度31b，使得第二寬度20b≤第三寬度31b，並且第三寬度31b≤第一寬度20b。顯而易見的是，在圖5所示的第三實施方案中，驅動元件4同樣可以與閥瓣31按流動方向231所示的上端(4，231)和/或下端(231，4)連接。本發明第三實施方案提供了一種本發明的泵結構(II)。
對於本發明的這兩種實施方案(即圖4和圖5所示的實施方案)而言，有利的是角度α包括5°至80°的角，優選15°至50°的角，特別有利的是該角度使得在第一通道10與第二通道20之間提供切向過渡。
圖6a是按照本發明第四實施方案的本發明裝置的結構示意圖。
根據本發明，在圖6a所示的本發明第四實施方案中，至少一個按圖4所示泵結構(I)的第一閥瓣31與中心驅動元件4按流動方向(箭頭方向)所示的上端連接，至少一個按圖5所示泵結構(II)的第二閥瓣31與中心驅動元件4按流動方向所示的下端連接。在本發明第四實施方案中，泵結構(I)與泵結構(II)分別由獨立的功能元件3和其閥瓣31來形成。有利的是，用帶有中心通口30的適合設計的單片功能元件3來形成泵結構(I)和泵結構(II)，該功能元件具有與通口按流動方向所示的上端連接的圖4所示實施方案的閥瓣31，及與通口30按流動方向所示的下端連接的圖5所示實施方案的閥瓣31。本發明這種類型的功能元件3示意性地表明在圖6b中，圖6b表明帶有中心連續凹口30的適合單片功能元件3，該功能元件具有與中心連續凹口按流動方向(箭頭方向)所示的上端連接的圖4(I)所示實施方案的閥瓣31，及與中心連續凹口按流動方向所示的下端連接的圖5(II)所示實施方案的閥瓣31。有利的是，在功能元件3中也可以形成孔結構30』來代替通口30，這種孔結構表明在圖8所示的功能元件3中，以下將對其進行詳細說明。
圖6c是按照本發明第五實施方案本發明裝置的結構示意圖，與圖6a所示的本發明第四實施方案相似，圖4所示實施方案的第一泵結構(I)與中心驅動元件4按流動方向(箭頭方向)所示的上端連接，圖5所示實施方案的第二泵結構(II)與中心驅動元件4按流動方向所示的下端連接，其中圖5所示實施方案的第三泵結構(II)與中心驅動元件4按流動方向所示的上端連接並與第一泵結構(I)按流動方向所示的下端連接，及其中圖4所示實施方案的第四泵結構(I)與中心驅動元件4的下端連接並與圖5所示實施方案的第一泵結構(II)的上端連接。
當使用圖6c所示的本發明第五實施方案時，液體流過第一基底層1內的通道10，流過泵結構(I)和第二基底層2內的通道20，流過泵結構(II)和第一基底層1內的通道10，流過另一泵結構(I)和第二基底層2內的通道20，最後流過另一泵結構(II)和第一基底層1內的通道10。
在圖6c所示的本發明第五實施方案中，通過與中心驅動元件4相互配合的各功能元件3形成第四泵結構(I)和泵結構(II)。有利的是，在本發明中由單片功能元件3形成各閥瓣31，該單片功能元件在其中心區域具有連續凹口30，在有兩個閥瓣31的情況下，根據泵結構(II)和泵結構(I)的實施方案，閥瓣與凹口30按流動方向的上端和下端連接。圖9是圖6c所示本發明第五實施方案的示意性截面圖。
圖6d表明有用的功能元件3，其包括泵結構(I)、泵結構(II)、泵結構(I)和泵結構(II)中的閥瓣31，它們沿流動方向F順次連接，中心凹口30置於中間泵結構(II)和泵結構(I)的閥瓣31之間。有利的是，在功能元件3中也可以形成孔結構30』來代替通口30，這種孔結構表明在圖8所示的功能元件3中，以下將對其進行詳細說明。
圖7a示意性表明本發明第一實施方案的本發明裝置，該裝置包括形成在第一基底層1內的通道10和帶有連續凹口30或孔結構30』的功能元件3，其中閥瓣31與連續凹口30或孔結構30』的上端連接，該裝置還包括帶有連續凹口20的第二基底層2，該連續凹口20與第三基底層41內的腔室410相互配合。由於圖7a所示實施方案的結構和作用與圖3所示實施方案相應，因此可以參考對圖3實施方案的說明。第一基底層1和第二基底層2相互上下排列，功能元件3夾在第一基底層1和第二基底層2之間。帶有腔室410的第四基底層41包括泵室並置於第二基底層2上方，用薄玻璃層42覆蓋，薄玻璃層上方還放有通過適合方法由壓電致動器4提供的驅動元件43。有利的是，形成和設置第二基底層內的開口20和基底層41中的腔室410，使得第二基底層內的開口20設置在基底層41中的腔室410的頂點位置。當本發明用作液體泵時，這樣可以最小化空氣泡滲透到腔室410內。
在位於第二基底層20上方的基底層41內形成腔室410，及這種有利的結構，儘管已結合圖7a與圖3的實施方案進行了說明，但同樣也可用於本發明的其他實施方案。顯而易見的是，第一基底層內通道10的進口和出口可按任何所需的方式排列，如相對排列、平行排列或成角度排列。
此外，顯而易見的是，上述本發明的第二至第五實施方案，可以按相應的方式與圖7的功能元件43和其他元件或層4、41、410、42、43組合使用。
有利的是，驅動元件4可以是壓電薄膜。
通過使用微結構技術，本發明生產成本低廉，即使在工業連續生產和小型生產時也如此。
圖8是圖6d所示的本發明單片功能元件3改良後的示意圖，該功能元件3包括塑料薄膜。該功能元件3還包括泵結構(I)、泵結構(II)、泵結構(I)和泵結構(II)的閥瓣31，這些閥瓣依次形成在塑料膜中，並沿流動方向F排列。有利的是，與泵室的腔室410相互配合的孔結構30』形成在中間泵結構(II)和泵結構(I)之間。在這種情況下，孔結構具有過濾作用，可以有效地防止待抽吸的液體中所含的任何汙染或灰塵顆粒滲透進泵室410中，從而有效地防止在操作驅動元件4時引起的相關破壞。因此，待抽吸的液體中所含的顆粒都將完全通過流體通道，不能到達泵室，這意味著壓電膜4能不受阻礙地持續移動。因此，僅通過通道結構10和通道結構20的通道截面就可有利地確定對待抽吸的液體的純度要求，例如通道截面積約為1mm2。
特別有利的是，將上述功能元件3的孔結構30』與圖6c、圖9和圖10所示的多種閥結構相配合，在這種情況下即使有較長的纖維顆粒通過本發明的泵，也不會引起任何問題。
圖9是按照本發明第五實施方案的本發明裝置的示意性截面圖，已經結合圖6c對該實施方案進行了詳細說明。本發明的第五實施方案尤其適合於圖6d所示的單片功能元件3，圖9作為例子進行了說明，而且該實施方案尤其更適合於圖8所示的功能元件4。
泵結構(I)、泵結構(II)、泵結構(I)和泵結構(II)沿流動方向F順次連接，包括各自的閥瓣31、在上基底層1中和在下基底層2中的相連通道結構10和通道結構20、置於中間泵結構(II)和泵結構(I)之間並帶有中心泵室的中心驅動元件4，由於在通道結構10與通道結構20之間形成切向過渡的一定角度α的結構，因此，可以提供特別有效的泵能力。
圖10是對圖6c和圖9所示的本發明第五實施方案改良後的示意圖，其基本上與以上針對圖6c和圖9的第五實施方案相應，除了通道結構10和通道結構20之間的過渡設計成沒有任何臺階、銳邊或角部的連續結構，這種設計能明顯提高泵能力，並在相當程度上減少因汙染和灰塵顆粒引起問題的可能性，尤其是與圖8中帶有孔結構30』的功能元件3結合使用時，而且有利的是使用這種結構。
特別地，功能元件3的單片結構、其作為過濾器的多功能作用、帶有多個不同設計和相似的閥瓣31是特別有利的，原因是這對於適合的通道結構10和通道結構20的性能和作用特別有效，而且可以通過簡單、低成本的方法實現小型化生產裝配，甚至大規模生產。
如上所述，本發明微型泵的第一至第五實施方案，特別是本發明的第四和第五實施方案，尤其適用於輸送極小量的液體和氣體，適合的小型結構其顆粒容差達到粒徑約為40μm。此外，由於本發明的流體通道結構具有逐漸的角度和集成的閥瓣，所以在使用時僅有極小的壓力損失。
此外，可以理解的是，本發明的微型泵可以用於許多方面，例如可以在化學、生物學和醫學分析中用於定量流體，例如在環境分析中用於取樣，例如在食品工業中用作製冷系統，例如在潤滑系統中用於傳輸或用於分配等等。
權利要求
1.一種用於連接第一基底層(1)、第二基底層(2)和功能元件(3)的方法，其特徵在於功能元件(3)選自具有預定彈性的材料；及第一基底層(1)和第二基底層(2)選自具有預定剛性的材料；功能元件(3)夾在第一基底層(1)和第二基底層(2)之間；第一基底層(1)和第二基底層(2)通過壓力連接在一起，功能元件(3)夾在其間，使得在除去壓力後，第一基底層(1)和第二基底層(2)永久地相互連接，且功能元件(3)永久地置於第一基底層(1)和第二基底層(2)之間。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於功能元件(3)設計成與第一基底層(1)和第二基底層(2)相比非常薄；及第一基底層(1)、第二基底層(2)和功能元件(3)基本上是二維形狀；及功能元件(3)其表面積比第一基底層(1)和第二基底層(2)的小；及該方法包括如下步驟將功能元件(3)置於第一基底層(1)上的預定位置處；將適合溶劑塗覆在第一基底層(1)未被功能元件(3)所覆蓋的表面上；將第二基底層(2)置於第一基底層(1)和功能元件(3)上方；對第二基底層(2)施加壓力，使得第一基底層(1)與第二基底層(2)連接，並且功能元件(3)夾在第一基底層(1)和第二基底層(2)之間，在除去壓力後，第一基底層(1)和第二基底層(2)永久地相互連接。
3.如權利要求1或2中任一項所述的方法，其特徵在於功能元件(3)由塑料薄膜和/或金屬箔製成，及第一基底層(1)和第二基底層(2)由塑料、並優選由聚碳酸酯和/或PPSU和/或PEI和/或三聚氰胺製成；及功能元件(3)由塑料、並優選由聚醯亞胺製成。
4.一種用於傳輸和/或存儲液態和/或氣態介質並帶有通道狀結構的裝置，其特徵在於該裝置包括第一基底層(1)、第二基底層(2)及夾在第一基底層(1)和第二基底層(2)之間的功能元件(3)；及通道狀結構形成在第一基底層(1)和/或第二基底層(2)之中；及第一基底層(1)和第二基底層(2)牢固永久地相互連接，功能元件(3)夾在第一基底層(1)和第二基底層(2)之間；在該裝置中，功能元件(3)為彈性結構，第一基底層(1)和第二基底層(2)為剛性結構；及第一基底層(1)和/或第二基底層(2)之中的通道狀結構藉助於功能元件(3)至少部分地以氣密封和/或液密封的方式密封，及功能元件(3)設計成與第一基底層(1)和第二基底層(2)相比非常薄，及功能元件(3)設計成至少一個可移動功能元件，使得通道狀結構(10，20)藉助於功能元件(3)打開和/或封閉，功能元件(3)包括至少一個閥瓣(31)；該裝置包括用於改變該裝置中的腔室(410)體積的動力驅動元件(4)，及第一通道(10)形成在第一基底層(1)中，及第二通道(20)形成在第二基底層(2)中，使得第一通道(10)和第二通道(20)間產生連接；設置功能元件(3)的至少一個閥瓣(31)，使得打開或關閉第一通道(10)和第二通道(20)間的連接，及第一通道(10)和第二通道(20)基本上平行設置；及第一通道(10)與第二通道(20)間的連接包括在第一通道(10)與第二通道(20)間形成5°至80°的角(α)，優選15°至50°。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於通過第一通道(10)和第二通道(20)之間的連接，在第一通道(10)和第二通道(20)間形成沒有臺階、銳邊或角部的切向過渡。
6.如權利要求4或5中任一項所述的裝置，其特徵在於第一通道(10)具有第一寬度(10b)，第二通道(20)具有第二寬度(20b)；及閥瓣(31)具有第三寬度(31b)；及適用下面的關係第一寬度(10b)≤第三寬度(31b)≤第二寬度(20b)；在該裝置中，驅動元件(4)與閥瓣(31)按流動方向(132)所示的上端(4，132)和/或下端(132，4)連接。
7.如權利要求4或5中任一項所述的裝置，其特徵在於第一通道(10)具有第一寬度(10b)；第二通道(20)具有第二寬度(20b)；及閥瓣(31)具有第三寬度(31b)；及適用下面的關係第二寬度(20b)≤第三寬度(31b)≤第一寬度(10b)；驅動元件(4)與閥瓣(31)按流動方向(231)所示的上端(4，231)和/或下端(231，4)連接。
8.如權利要求6或7所述的裝置，其包括中心驅動元件(4)，其帶有至少一個如權利要求6所述並與該中心驅動元件按流動方向(132)所示的上端(4，132)連接的第一閥瓣(31)；及還帶有至少一個如權利要求7所述並與該中心驅動元件按流動方向(231)所示的下端(231，4)連接的第二閥瓣(31)。
9.如權利要求8所述的裝置，其包括如權利要求11所述的第三閥瓣(31)，其與驅動元件(4)按流動方向(123)所示的下端(132，4)連接並與第二閥瓣(31)的上端連接，及如權利要求12所述的第四閥瓣(31)，其與驅動元件(4)按流動方向(231)所示的上端(231，4)連接並與第一閥瓣(31)的下端連接。
10.如權利要求6、7和8所述的裝置，其包括如權利要求6和/或權利要求7所述的多個閥瓣(31)及至少一個驅動元件(4)。
11.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於泵結構(I)、(II)、(I)和(II)中的第一、第二、第三和第四閥瓣(31)沿流動方向形成在塑料膜(3)中，而且在第二泵(II)的閥瓣(31)和第三泵(I)的閥瓣(31)之間形成有凹口(30)，該凹口(30)與腔室(410)連接，該腔室與驅動元件(4)相互配合。
12.如權利要求4至11中任一項所述的裝置，其特徵在於驅動元件(4)包括通過具有中心凹口(410)的基底層(41)形成的腔室(410)，其上設置具有預定剛性的層(42)和壓電元件(43)。
13.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於第二基底層(2)中的開口(20)設置在基底層(41)中的腔室(410)的頂點位置。
14.如權利要求4至13中任一項所述的裝置，其特徵在於該裝置包括單片功能元件3，該功能元件形成在塑料薄膜中，並包括閥瓣31和中心孔結構30』，該中心孔結構與泵室的腔室相互配合而具有過濾功能。
15.如權利要求4至14中任一項所述的裝置，其特徵在於該裝置按照權利要求1至4中任一項所述的方法來製造。
全文摘要
本發明涉及一種用於連接第一基底層(1)、第二基底層(2)和功能元件(3)的方法。所述方法中的功能元件選自具有預定彈性的材料；第一基底層和第二基底層選自具有預定剛性的材料；功能元件夾在第一基底層和第二基底層之間；第一基底層和第二基底層通過壓力連接，功能元件夾在其間，使得第一基底層和第二基底層永久地相互連接，功能元件永久地置於第一基底層和第二基底層之間。本發明還涉及一種用於傳輸和/或存儲液態和氣態介質並帶有通道狀結構的裝置。所述裝置包括第一基底層(1)、第二基底層(2)及夾在第一基底層(1)和第二基底層(2)之間的功能元件(3)，通道狀結構包含在第一基底層和/或第二基底層之中。第一基底層和第二基底層牢固永久地相互連接，功能元件夾在第一基底層和第二基底層之間。所述功能元件是彈性的，第一基底層和第二基底層是剛性的，第一基底層和/或第二基底層之中的通道狀結構藉助於功能元件至少部分地以氣密封和/或液密封的方式密封。
文檔編號F04B53/10GK1759247SQ200480006319
公開日2006年4月12日 申請日期2004年12月20日 優先權日2003年12月19日
發明者隆·梅克尼科特 申請人:巴特爾斯微技術股份有限公司