[發明專利]致動器泵系統

無效

• 申請號: 200580048306.3
• 申請日: 2005-12-14
• 公開（公告）號: CN101124403A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 馬克·巴尼斯特
• 申請（專利權）人: 麥德醫像公司
• 主分類號: F04B17/03
• 分類號: F04B17/03;F04B17/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 張祖昌

相關申請的相互參照

本申請要求享有2005年10月1日提交的美國臨時申請序列號60/723,065和2004年12月14日提交的美國臨時申請序列號60/636,256以及2005年10月24日提交的美國臨時申請序列號______________(尚未規定)的優先權。

技術領域

本發明涉及多種泵，更準確地說，涉及一種用于以確定速率和確定流動路徑移動流體的可編程致動器泵系統。

背景技術

在本領域中已知有許多種類的泵，而且已應用于特定應用領域。用于移動流體的泵由電動機提供動力，這些電動機驅動通常為活塞和閥門的運動部件，以產生施加在流體上使其流動的力。這類泵系統中的閥門通常由機電裝置啟動，如螺線管或其它機械部件。本領域的技術人員將要意識到，存在無數種用于許多不同用途的泵。在醫療器械領域中，例如有用于輸送血液和其它特定目的生物流體的蠕動泵，隔膜泵和離心泵。用于包括石油和原油精練、食品和藥物制造以及發電在內的許多當今現代化學加工中的泵，廣泛地依賴于泵、管子和閥門之間的相互復雜連接，以實現特殊的化學轉化或混合。這種對多個專用泵或眾多閥門結構的依賴導致復雜、昂貴的系統，這種系統需要很高的維護和制造成本。

在這些復雜系統中經常采用不需要運動部件的聚合物致動器，以簡化閥門操作。近來，已研制出一種電活性聚合物(EAP-稱為人工肌肉)致動器。例如參見Society?of?Photo-Optical?InstrumentationEngineers(光學照相儀器工程師協會)，出版者(2001)，Yosephar-Cohen?Ed的“作為人工肌肉的電活性聚合物(EAP)致動器”。電活性聚合物當被激活時可逆地膨脹或改變形狀。獲取由被激活的EAP施加的機械力以移動致動器裝置內的部件。

美國專利No.6,664,718描述了用作換能器并將電能轉換成機械能的整體電活性聚合物。EAP用于發生機械力，以移動機器人或泵的部件。

美國專利No.6,682,500描述了一種由EAP提供動力的隔膜泵。在該泵中，EAP被置于稱為“隔膜”的柔性膜下面。當EAP被激活時，便膨脹和收縮，從而可逆地移動隔膜，隔膜再使其中接觸的流體移動。隔膜泵采用止回(check-flow)閥來控制液流。

美國專利No.6,685,442公開了一種基于導電彈性聚合物凝膠的閥門致動器。操作時，導電凝膠聚合物由電解質溶液激活。通過操縱橫穿凝膠的電勢，可控制膨脹凝膠和電解質溶液上彈性隔膜的運動，以起到打開或關閉流體通道“閘門”的作用，而作為該通道的止回閥。

在泵系統中采用致動器減少了系統操作的復雜性。然而裝有聚合物致動器的每個公開的泵仍需要運動部件和閥門。機械復雜性、維護費用高、體積大且笨重、消毒問題、流體污染侵蝕產物、與某些流體的化學不相容性以及經常噪聲運行，使大多數泵不適合于某些用途。

前述背景技術的論述來自本發明人已公開PCT申請PCT/US2004/005922，該申請的全部內容在此引入作為參考，在該申請中本發明人描述了一種致動器泵送系統，該系統利用固定容積殼體內部膨脹或偏轉致動器的力，以使液體流過殼體。不需要運動部件或閥門。各個致動器的定時激活使致動器以確定的時間和順序改變尺寸，從而造成流體以一定時間和路徑流動。更具體地說，如本發明人前述PCT申請所描述的，用于移動流體的泵系統包括具有容納流體腔室的致動器殼體、多個位于該腔室內的毗鄰致動器和用于按順序激活各個致動器的激活裝置。每個致動器當被激活時便改變尺寸并將移動力施加到容納的流體上。

在本發明人前述PCT申請的發明優選實施例中，致動器殼體包括兩個或多個流體連通的腔室。在某些情形下，這些單獨的腔室可以編程為使不同的流體段以互不相同的速率和流動路徑移動。單獨的腔室例如可以用來修改流體流動速率，使得流體在流過殼體時改變粘性。在其它情形下，可采用協調流過單獨腔室的流動速率將來自各個腔室的任何脈沖流動模式減弱成腔室下游平滑連續的流體流動模式。

該泵可包括控制致動器激活裝置的裝置，以使各個致動器在確定的時間被激活。在優選實施例的控制器是與激活裝置電氣連接的可編程微處理器。而且在某些情形下，該泵可包括用于確定流體物理特性的傳感器裝置。該傳感器與控制裝置電氣連接并向控制裝置提供關于流體物理狀態的反饋。該傳感器例如可以測量流體的pH值、粘性、離子強度、速度、壓力或化學成分中的變化。該反饋使泵能夠交互性地改變流體的流動速率和方向。