[實用新型]一種電致動人工肌肉作動器驅動的小流量泵

有效

• 申請號: 201120392376.3
• 申請日: 2011-10-16
• 公開（公告）號: CN202280601U
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 賀紅林;占曉煌
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;F04B49/06
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

?本實用新型涉及一種醫學用途流體輸送裝置，尤其涉及一種利用電致動人工肌肉的電致彎曲效應，實現流體泵送功能的小流量泵。

背景技術

醫用流體輸送裝置是一類重要醫療器具，在醫學操作和手術中發揮極為重要的作用，例如，在腹腔鏡檢查和內窺鏡檢查中，就需采用流體泵向患處輸送藥物，在血液透析或心臟手術中，也需利用泵向血透機或人工心肺機輸送血液。目前，絕大多數醫用泵都采用正排量泵和離心泵。

通常，正排量泵是利用齒輪、螺旋、滾柱等部件將流體從吸入端吸入泵腔，再將流體輸致排出端，具有流量穩定，抽吸力強，壓頭穩定和結構簡單等特點。而離心泵則通過泵軸帶動葉輪旋轉，驅使使流體在離心力作用下葉片流道甩向葉輪出口，再經蝸殼收集后送入排出管，它具有空間占用小、噪聲小、成本低且無脈動現象，但是離心泵的抽吸力較低、水頭小且摩擦損失較大。正排量泵和離子泵具有齒輪泵、蠕動泵、活塞泵、徑向葉輪泵、軸流泵等多種型式。

現有的正排量泵和離心泵技術正日臻成熟，它們在生產、生活等各領域中發揮著極為重要的作用。但是，盡管如此，這些泵也存在一些不足，比如，在它們的泵腔內通常需設置了一個較大轉子系統，從而使泵的結構變得非常復雜。特別是，轉子系統通常還與流體直接接觸（如葉輪泵、齒輪泵），這就大大增加了流體受污染的可能性，并制約了其在醫學領域的應用。在這種條件下，不斷推出全新的泵送技術與裝置來解決此問題并豐富流體泵的型式，就變得非常有必要。

眾所周知，電致動聚合物（EAP）又稱電致動人工肌肉，是一類在外電場誘導下，能通過改變其內部結構而產生彎曲、伸縮、束緊或扭變等多種機械行為的高分子聚合物，其電致量大、響應快、機電耦合效率高。在各種EAP中，最具代表性的是金屬與離子型聚合物的合成物（IPMC），這種EAP的電致動應變效應是建立在其內部帶電水合陽離子擴散運動的基礎上，它在較低電壓（小于10V）作用時，可產生明顯彎曲。利用IPMC的這種電致彎曲效應，可實現許多機電功能，本實用新型所推出的泵送裝置正是基于IPMC人工肌肉。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種電致動人工肌肉作動器驅動的小流量泵，它利用人工肌肉作動器的電致彎曲應變效應，實現流體泵送，該裝置具有結構簡單、性能穩定、泵送效率高、可實現流體精密控制等優點。

本實用新型是這樣實現的，它包括泵腔、人工肌肉作動器、入口單向閥、出口單向閥、滑移組件、上蓋板，底板、前蓋板、后蓋板、左蓋板、右蓋板、驅動控制器和集流器。其特征在于：泵腔的左端連接左蓋板，泵腔的右端連接滑動組件，人工肌肉作動器連接泵腔，入口單向閥連接左蓋板，出口單向閥連接右蓋板，上蓋板連接左蓋板、左蓋板連接底板，前蓋板連接底板、后蓋板連接底板，右蓋板連接底板，驅動控制器通過導線連接人工肌肉作動器，集流器連接在泵的出口處，它通過在人工肌肉上通入低頻交變電壓信號，激勵IPMC電致動人工肌肉產生彎曲振動并帶動泵腔膜產生機械變形，從而改變泵腔的容積并實現流體的抽吸和泵送。

本實用新型的技術效果是：1泵的運轉所需的電-機能量轉換通過人工肌肉來完成，因此，無需為泵配置電動機或內燃機等原動機；2泵通過人工肌肉作動器對彈性泵腔膜進行操作來改變泵腔體積，這樣可省卻傳統的機械泵所需的復雜機械傳動和執行機構，大大地簡化泵的結構；3由于泵的運動執行件（人工肌肉）不與流體進行接觸，因此這種泵能避免執行件對流體的污染問題；4由于IPMC人工肌肉的驅動電壓比較低，因此該泵可實現低電壓驅動；5由于調節施加在IPMC上的激勵電壓的幅值，就能改變泵腔的變化幅度，并且改變人工肌肉的驅動頻率便可改變泵送速度，這就使該泵具有精密流量控制特性。

附圖說明：

圖1?為本實用新型的結構示意圖。

圖2?為本實用新型結構的A-A剖面示意圖。

圖3?為本實用新型結構的B-B剖面示意圖。

圖4?為本實用新型的泵吸原理。

圖5?為本實用新型的泵排原理。

在圖中：1、泵腔??2、人工肌肉作動器??3、入口單向閥???4、出口單向閥???5、滑移組件???6、上蓋板???7、底板????8、前蓋板???9、后蓋板???10、左蓋板???11、右蓋板????????12、驅動控制器????13、集流器???14、彈性膜???21、人工肌肉作動器組件???22、人工肌肉作動器組件???23、人工肌肉作動器組件???24、人工肌肉作動器組件??25、人工肌肉作動器組件???26、人工肌肉作動器組件。

具體實施方式