專(zhuān)利名稱(chēng)：：蠕動(dòng)微型泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明與一種微型泵有關(guān)，且特別地是與根據(jù)一蠕動(dòng)抽吸原則所工作的微型泵有關(guān)。
背景技術(shù)：
：根據(jù)一蠕動(dòng)抽吸原則所工作的微型泵在現(xiàn)有技術(shù)中是被熟知的。由LiCao等人發(fā)表于SensorsandActuators，A94(2001)，第117至125頁(yè)的文章″使用微電機(jī)系統(tǒng)技術(shù)的注射醫(yī)藥傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真(Designandsimulationofanimplantablemedicaldrugdeliverysystemusingmicroelectromechanicalsystemstechnology)″，處理了包括一入口，三泵室，三硅膜，三一般關(guān)閉活動(dòng)閥，三鋯酸鹽鈦酸鹽的壓力疊堆啟動(dòng)器，介于該泵室間的微通道，以及一出口的蠕動(dòng)微型泵。該三個(gè)泵室具有同樣的尺寸并被刻蝕至一硅晶片中。由WO87/07218也可了解一蠕動(dòng)微型泵是在一連續(xù)基質(zhì)范圍中具有三膜區(qū)域。在一支撐該基質(zhì)與一相關(guān)背面層的支撐層中，一泵通道被形成的，其與一流體供應(yīng)相連接。在該泵通道中，在一入口閥與一出口閥的區(qū)域中，一轉(zhuǎn)換支撐(rib)是形成在一位于該非啟動(dòng)狀態(tài)中的相關(guān)膜部分上，以關(guān)閉該入口閥，且該出口閥是于非啟動(dòng)狀態(tài)中。介于與該入口閥與出口閥有關(guān)的分離可啟動(dòng)膜區(qū)域之間，配置被個(gè)別啟動(dòng)的第三個(gè)膜區(qū)域。借由啟動(dòng)該第三膜區(qū)域，介于該兩閥區(qū)域之間的腔室容積是被增加的。因此，以該三膜區(qū)域的相關(guān)時(shí)序，介于入口閥與出口閥之間的一蠕動(dòng)泵作用便可達(dá)成。根據(jù)WO87/07218，該作用器單元是由包括金屬膜，連續(xù)陶瓷層，與分段電極配置的三單元的組合而組成。該陶瓷層必須以一分段的方式被極化，其在技術(shù)上是困難的。這樣的一分段壓力彎曲單元因此昂貴并僅形成一小的沖程容積，因此這樣的泵不能以一容忍氣泡式(bubble-tolerant)與自吸式(self-priming)的方式中作用。從DE19719862A1，一微膜泵不能根據(jù)該蠕動(dòng)原則而作用是被熟知的，其中連接一泵室的泵膜可以一壓力作用器而啟動(dòng)。為被動(dòng)檢核閥而該泵室設(shè)有流體入口與流體出口。根據(jù)此文獻(xiàn)，該微型泵的壓縮比率，換言之該泵膜的沖程容積對(duì)總體泵室容積的比率，是根據(jù)與該閥幾何與閥濕潤(rùn)度有關(guān)的該最大壓力值所調(diào)整，其必須用來(lái)開(kāi)啟閥，以讓該微膜泵的的容忍氣泡式(bubble-tolerant)與自吸式(self-priming)操作進(jìn)行。除了該上述的壓力作用器以外，其也可能使用靜電作用器來(lái)操縱微型泵，其中，該靜電作用器無(wú)論如何僅形成一非常小的沖程。替代地，氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)的操縱是可能的，然而，就外部氣動(dòng)式而言其需要高耗費(fèi)，就如同為此所需要的切換閥一樣。氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)代表了昂貴、高成本以及空間密集的方式，以操縱膜偏斜。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的蠕動(dòng)微膜泵，且其允許容忍氣泡式(bubble-tolerant)與自吸式(self-priming)操作。本發(fā)明提供一蠕動(dòng)微型泵，包括一第一膜區(qū)域，帶有用來(lái)啟動(dòng)該第一膜區(qū)域的第一壓力作用器；一第二膜區(qū)域，帶有用來(lái)啟動(dòng)該第二膜區(qū)域的第二壓力作用器；一第三膜區(qū)域，帶有用來(lái)啟動(dòng)該第三膜區(qū)域的第三壓力作用器；以及一泵體，其與該第一膜部分區(qū)域一起形成第一閥，其通道開(kāi)口是在該第一膜區(qū)域的未啟動(dòng)狀態(tài)中開(kāi)啟，且其通道開(kāi)口可由啟動(dòng)該第一膜區(qū)域而關(guān)閉，其與該第二膜區(qū)域一起形成泵室，其容積可以啟動(dòng)該第二膜區(qū)域而減少，并與該第三膜區(qū)域一起形成第二閥，其通道開(kāi)口是在該第三膜區(qū)域的未啟動(dòng)狀態(tài)中開(kāi)啟，且其通道開(kāi)口可由啟動(dòng)該第三膜區(qū)域而關(guān)閉，其中該第一與第二閥是流體連通至該泵室。本發(fā)明因此提供一蠕動(dòng)微型泵，其中該第一與第二閥是在未啟動(dòng)狀態(tài)中開(kāi)啟，且其中該第一與第二閥可以朝著該泵體移動(dòng)該膜而被關(guān)閉，而該泵室的容積是也借由朝著該泵體移動(dòng)該第二膜區(qū)域而減少。通過(guò)此結(jié)構(gòu)，本發(fā)明蠕動(dòng)微型泵可進(jìn)行容忍氣泡式(bubble-tolerant)與自吸式(self-priming)的操作，即使配置在該膜上的壓力單元是作為壓力作用器。替代地，根據(jù)本發(fā)明，所謂的壓力疊堆也可被使用作為壓力作用器，然而其對(duì)于壓力薄膜轉(zhuǎn)換器為較不利的，因?yàn)槠漭^大且昂貴，而對(duì)該疊堆與膜之間的連結(jié)技術(shù)方面，以及對(duì)該疊堆的調(diào)整方面產(chǎn)生問(wèn)題，而要全部連接則是高耗費(fèi)的。為了確保本發(fā)明蠕動(dòng)微型泵可在容忍氣泡式(bubble-tolerant)與自吸式(self-priming)的方式中操作，其較佳地是被尺寸化，以使得沖程容積與死區(qū)容積的比率大于該傳送壓力(傳遞壓力)與大氣壓力的比率，其中該沖程容積為由該泵膜所位移的容積，該死區(qū)容積為該微型泵的入口開(kāi)口與出口開(kāi)口之間維持的容積，當(dāng)該泵膜是被啟動(dòng)，且該閥其中之一是被關(guān)閉，另一被開(kāi)啟時(shí)，該大氣壓力是大約為1050百帕(hPa)的最大值(最差情況考量)，且該傳送壓力為在該微型泵的流體腔室區(qū)域，也就是在該壓力室中所需的壓力，以移動(dòng)一液體/氣體接口通過(guò)一在該為蠕動(dòng)泵中代表流動(dòng)束縮(瓶頸)的位置，換言之，介于該泵室與該第一或第二閥的通道開(kāi)口之間，并包括該通道開(kāi)口。如果該沖程容積與死區(qū)容積的比率，其被稱(chēng)為壓縮比率，滿(mǎn)足上述的條件，其確保該蠕動(dòng)微型泵可在容忍氣泡式(bubble-tolerant)與自吸式(self-priming)的方式中操作。為了傳送流體，該蠕動(dòng)微型泵的兩方使用的應(yīng)用，在一般為空氣氣泡的氣體氣泡到達(dá)該泵的流體區(qū)域，且本發(fā)明微型泵是使用作為一氣體泵時(shí)，當(dāng)被傳輸?shù)臍怏w的水氣是非故意凝結(jié)時(shí)，一氣體/液體接口便會(huì)在該泵的流體區(qū)域中產(chǎn)生。滿(mǎn)足上述條件的壓縮比例，例如可利用將該泵式的容積具體化為，大于在該各閥膜區(qū)域與對(duì)面的泵體部分之間所形成的閥室容積而被實(shí)現(xiàn)。在較佳地實(shí)施例中，此是由膜與表面之間的距離所實(shí)現(xiàn)，且在該泵室區(qū)域中的泵室表面是大于在該閥室中的區(qū)域。本發(fā)明蠕動(dòng)微型泵的額外增加的壓縮比率，可以調(diào)整在該泵室中的泵室結(jié)構(gòu)形狀至該泵膜的彎曲線(xiàn)而達(dá)成，換言之，在該啟動(dòng)狀態(tài)的彎曲線(xiàn)輪廓，因此開(kāi)泵膜大體上可替代在啟動(dòng)狀態(tài)中所有的泵室容積。此外，形成在泵體中閥室的輪廓也可相應(yīng)地調(diào)整至該個(gè)別對(duì)面膜部分的彎曲線(xiàn)，因此在最佳情況中，該啟動(dòng)膜區(qū)域的大體上取代在關(guān)閉狀態(tài)中的完全閥室容積。這些與其它的目的以及本發(fā)明的特點(diǎn)，將從后續(xù)結(jié)合附圖的描述變得更清楚，其中圖1為在一流體系統(tǒng)中，本發(fā)明實(shí)施例的蠕動(dòng)微型泵剖面示意圖；圖2a至2f是用以說(shuō)明壓力膜轉(zhuǎn)換器的示意圖；圖3a至3c是用以說(shuō)明該沖程容積與死區(qū)容積項(xiàng)目的剖面示意圖；圖4是說(shuō)明在一抽吸循環(huán)中，該容積/壓力狀態(tài)曲線(xiàn)圖；圖5a至5c是用以說(shuō)明該傳送壓力項(xiàng)目的示意圖；圖6a至6c是本發(fā)明的替代實(shí)施例的微型泵示意圖；圖7是圖6b的區(qū)域放大的示意圖；圖8是圖7的一修正區(qū)域的放大剖面示意圖；圖9a，9b與9c是可能的泵室設(shè)計(jì)的示意圖；圖10a與10b是本發(fā)明的替代實(shí)施例的微型泵的示意圖；圖11至圖13為圖10a與10b說(shuō)明范例的修正的放大區(qū)域的剖面示意圖；圖14是本發(fā)明另一替代實(shí)施例的微型泵的剖面示意圖；圖15是本發(fā)明多重微型泵的示意圖；以及圖16是本發(fā)明替代實(shí)施例的微型泵的示意圖。具體實(shí)施例方式整合于流體系統(tǒng)的中的發(fā)明蠕動(dòng)微型泵，其第一實(shí)施例是于圖1中顯示。該微膜泵包括一具有三膜部分12，14與16的膜組件10。每個(gè)膜部分12，14與16分別裝配有一壓力單元22，24與26，并以此一起形成一壓力膜轉(zhuǎn)換器。該壓力單元22，24與26可以被膠合在該各膜部分上，或是以一屏幕印刷或其它厚膜技術(shù)，形成于該膜上。該膜組件結(jié)合于一泵體30外部區(qū)域的周?chē)?，因此在其之間有流體貼緊連接的區(qū)域。在該泵體30中形成兩流體通道32與34，而根據(jù)其抽吸方向，其中之一代表流體入口，而另一個(gè)為流體出口。在圖1顯示的實(shí)施例中，該流體通道32，34是各自以一密封邊緣36所包圍。此外，在圖1顯示的實(shí)施例中，該膜組件10的底部側(cè)與該泵體30的頂部側(cè)是被結(jié)構(gòu)化而限定出在它們之間的一流體腔室40。在顯示的實(shí)施例中，該膜組件10與該泵體30兩者都是分別以一硅盤(pán)(silicondisk)所實(shí)作，因此其例如可用硅融合接合來(lái)彼此結(jié)合。如同從圖1所能看到的，在該膜組件10的頂部側(cè)具有三個(gè)凹處，且在其底部側(cè)具有一個(gè)凹處，用以限定該三膜區(qū)域12，14與16。以該壓力單元或壓電陶瓷體22，24與26，該膜部分12，14與16可以在朝向該泵體30的方向上各自被啟動(dòng)，因此與該流體通道32一起的膜部分12代表了一入口閥62，其可借由啟動(dòng)該膜部分12而被關(guān)閉。同樣的，該膜部分16與該流體通道34一起代表了一出口閥64，其可利用該壓力單元26的方式啟動(dòng)該膜部分16而被關(guān)閉。最后，借由啟動(dòng)該壓力單元24，于該閥之間所配置的泵室區(qū)域42的容積可被減少。在開(kāi)始進(jìn)行圖1中所顯示的蠕動(dòng)微型泵的功能之前，在該流體系統(tǒng)的最初環(huán)境，而將根據(jù)圖1所裝配的微型泵予以描述。該泵如圖1中所顯示，在一可選擇的支撐塊50上膠合于該泵體30，并于該支撐塊50中提供鍵槽52以容納過(guò)多的膠。這些鍵槽52例如是被提供在該支撐塊50中所形成的流體通道54與56周?chē)?，以容納過(guò)多的膠，并避免其到達(dá)該流體通道54、56或該流體通道32、34。該泵體是被膠合或結(jié)合至該支撐塊，如此該流體通道32是與該流體通道54流體連通，而該流體通道34是與該流體通道56流體連通。在該流體通道54與56之間，也可于該支撐塊50中提供一另外的通道58，作為橫向裂縫保護(hù)。在該流體通道54，56的外側(cè)端，提供附件60，其可以例如于圖1中所顯示的，用來(lái)在該流體系統(tǒng)中附加管道。此外，在圖1中，一外罩61是概要顯示，其使用例如一膠合連接而與一支撐塊50結(jié)合，以對(duì)該微型泵提供保護(hù)，并以一濕潤(rùn)緊貼的方式完成該壓力單元。為了進(jìn)行如圖1中所顯示的泵的蠕動(dòng)抽吸循環(huán)的描述，首先是從一初始狀態(tài)開(kāi)始，其中該入口閥是被關(guān)閉的，有關(guān)該第二膜部分14的泵膜是處于未啟動(dòng)狀態(tài)，且該出口閥64是被開(kāi)啟的。從此狀態(tài)開(kāi)始，借由啟動(dòng)該壓力單元24，該泵膜14是被朝下移動(dòng)，其與該傳送沖程有關(guān)，借由該沖程容積被傳送通過(guò)該開(kāi)啟的入口閥至該出口，換言之，該流體通道56。在該傳送沖程期間，由該沖程容積所形成泵室42的壓縮，在該泵室中形成一正向壓力，并隨著流體流過(guò)該出口閥而降低。從此狀態(tài)開(kāi)始，該出口閥64被關(guān)閉，且該入口閥62是被開(kāi)啟的。接著該泵膜14是借由結(jié)束該壓力單元24的啟動(dòng)而朝上移動(dòng)。該泵室便因此擴(kuò)張，并在該泵室中形成一負(fù)向壓力，其再一次造成吸吮該流體通過(guò)開(kāi)入口閥62。接著該入口閥62是被關(guān)閉，且該出口閥64是被開(kāi)啟，因此再次達(dá)成該上述的初始條件。借由該描述的抽吸循環(huán)，大體上與該膜部分14的沖程容積有關(guān)的一流體容積，可因此從該流體通道54被注入該流體通道56。根據(jù)本發(fā)明，較佳地是使用壓力膜轉(zhuǎn)換器或壓力彎向轉(zhuǎn)換器(piezo-bendingconverters)作為壓力作用器。這樣的一個(gè)彎向轉(zhuǎn)換器，在當(dāng)該壓電陶瓷體的側(cè)向尺寸大約為該下方的典型地包括邊長(zhǎng)為4毫米至12毫米的膜的80％時(shí)，形成一最佳沖程，其可達(dá)成10微米偏斜的沖程，以及由此的從0.1微升(μl)至10微升的沖程容積。本發(fā)明的較佳實(shí)施例至少包括于此范圍的沖程容積，因?yàn)?，在這樣的沖程容積中，容忍氣泡式(bubble-tolerant)的蠕動(dòng)泵可有利地被操作。對(duì)于壓力膜轉(zhuǎn)換器而言，需被注意的是僅能有一朝下的作用沖程，換言之，朝向該泵體。在此觀點(diǎn)中，參照至圖2a至2f的概要描述，其顯示在兩側(cè)表面上都帶有金屬化物102的一壓電陶瓷體100。該壓電陶瓷體較佳地是包括一大d31系數(shù)，并以圖2a中的箭頭方向被極化。根據(jù)圖2a，在該壓電陶瓷體中是不存在電壓的。為了生產(chǎn)一壓力膜轉(zhuǎn)換器，于圖2a中所顯示的壓電陶瓷體100是固定地設(shè)置在一膜106上，以例如在圖2b中所顯示的膠合方式。該描述的膜為一硅膜，其中然而該膜也可以其它的材料形成，只要其可以電傳導(dǎo)的，舉例而言像是金屬硅化物膜、金屬箔片或是以雙成分注射鑄造傳導(dǎo)所制造的塑料膜。如果一正向電壓U＞0，換言之，在極化方向上的電壓，是被施加至該壓電陶瓷體，參照?qǐng)D2c，該壓電陶瓷體便收縮。借由該壓電陶瓷體100固定連接至該膜106，該膜106便因此收縮而朝下偏斜，就如在圖2d中以箭頭所清楚表示的一樣。為了造成該膜的一朝上移動(dòng)，一負(fù)向電壓，換言之，一相反于該極化方向的電壓，必須被施加至該壓電陶瓷體上，就如圖2e中所顯示。然而此導(dǎo)致已經(jīng)在低場(chǎng)強(qiáng)度終于相反方向上的該壓電陶瓷體的一去極化作用，就如在圖2e中以箭頭所表示一樣。典型的鉛垂鋯酸鹽鈦酸鹽(plumbzirconatetitanate，PZT)陶瓷體的去極化場(chǎng)強(qiáng)度例如為-4000伏特/厘米(V/cm)。因此如圖2f中所示，該膜的一朝上移動(dòng)，換言之，于該壓電陶瓷體的方向便無(wú)法實(shí)現(xiàn)。盡管由帶有雙層硅壓力彎向轉(zhuǎn)向器，即該壓力膜轉(zhuǎn)換器，的該壓力影響的非對(duì)稱(chēng)性質(zhì)造成的不利因素，是僅有一活動(dòng)的朝下移動(dòng)，換言之，朝向該泵體的方向是可被實(shí)現(xiàn)的，使用如此的一彎向轉(zhuǎn)換器代表了本發(fā)明的一較佳實(shí)施例，因?yàn)榇宿D(zhuǎn)換器的形式具有許多優(yōu)點(diǎn)。其中一部份，其在低能量耗費(fèi)時(shí)，具有大約1毫秒尺度的快速反應(yīng)。此外，壓電陶瓷體與膜的尺寸尺度可以橫跨大范圍，因此一大的沖程(10......200微米)以及一大的力量(轉(zhuǎn)換成壓力為104帕至106帕)便成為可能，其中在一大的沖程之下，可達(dá)到的力量便降低，反之亦然。此外，被切換的媒介物是由該膜而從該壓電陶瓷體所分離。如果本發(fā)明的蠕動(dòng)微型泵是被使用應(yīng)用于一容忍氣泡式(bubble-tolerant)中，其便需要自吸(self-priming)操作，該微蠕動(dòng)泵必須被設(shè)計(jì)成滿(mǎn)足關(guān)于該限定為沖程容積與死區(qū)容積的比率的壓縮比率的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。為了該沖程容積ΔV與該死區(qū)容積V0的定義，首先參照?qǐng)D3a至3b。圖3a概要的顯示具有一頂部表面的泵體200，其中一泵室202是被結(jié)構(gòu)化的。在該泵體200上方，一膜204是被概要的顯示，其是裝配具有一入口閥壓力作用器206，一泵室壓力作用器208以及一出口閥壓力作用器210。借由該壓力作用器206，208與210，如在圖3a中以箭頭所顯示一樣，該膜204的分別區(qū)域可以被朝下移動(dòng)，即朝向該泵體200的方向。借由圖3a中的線(xiàn)212，該膜204所面對(duì)該泵體200的部分，即該泵膜，也同樣的在其偏斜狀態(tài)中顯示，換言之，由該泵室壓力作用器208所啟動(dòng)。在該膜204的未偏斜狀態(tài)與該膜204的偏斜狀態(tài)212之間的泵室容積差異，代表了該泵膜的沖程容積ΔV。根據(jù)圖3a，配置于該入口閥壓力作用器206下方與該出口閥壓力作用器210下方的通道區(qū)域214與216，可以利用位于該泵體下方的各膜區(qū)域所啟動(dòng)的個(gè)壓力作用器而被關(guān)閉。圖3a至3c僅為粗糙的概要描述，其中該個(gè)單元被設(shè)計(jì)成可能關(guān)閉各閥開(kāi)口。由此，一入口閥62與一出口閥64是再一次被形成。在圖3b中顯示了一狀態(tài)，其中該泵室202的容積是以啟動(dòng)該泵室壓力作用器208而減少，且其中該入口閥62是被關(guān)閉的。因此顯示于圖3b中的狀態(tài)代表從該出口閥64的一流體量噴出后的情況，其中介于該關(guān)閉的入口閥62與該打開(kāi)的出口閥64的通道開(kāi)口之間的剩余流體區(qū)域容積，代表了關(guān)于該傳送沖程的死區(qū)容積，如在圖3b中以陰影所表示的區(qū)域。對(duì)于一吸力沖程的死區(qū)容積，其中該入口閥62是被打開(kāi)的，而該出口閥64則被關(guān)閉，是以介于該關(guān)閉的出口閥64與該打開(kāi)的入口閥62的通道開(kāi)口之間的剩余流體區(qū)域容積所定義，如在圖3c中以陰影所表示的區(qū)域。于此觀點(diǎn)，其應(yīng)被注意的是該各死區(qū)容積是由該各關(guān)閉閥至該通道開(kāi)口，大體上在該泵室中實(shí)行一壓力跌落，使得一個(gè)別容積改變的時(shí)刻所定義。以入口與出口閥的一對(duì)稱(chēng)構(gòu)造，較佳地為一雙方向性(bi-directional)泵，用為傳送沖程與吸力沖程的死區(qū)容積V0為一致的。如果由為了一傳送沖程與一吸力沖程所造成的非對(duì)稱(chēng)性所形成的不同死區(qū)容積，就最差情況考量而論，在后續(xù)中其是需要開(kāi)始使用兩死區(qū)容積中較大的一個(gè)，以確定該各壓縮比率。該微蠕動(dòng)泵的壓縮比率是以該沖程容積ΔV與該死區(qū)容積V0所計(jì)算ε＝ΔV/V0第1式在后續(xù)中，其會(huì)從一最差情況開(kāi)始考慮，其中該完整的泵區(qū)域是以一壓縮流體(氣體)所填充。在一蠕動(dòng)泵中，像是以上已經(jīng)敘述的蠕動(dòng)抽吸循環(huán)中所形成的容積/壓力狀態(tài)，顯示于圖4中。在圖4中，顯示了該等溫的容積/壓力曲線(xiàn)與該絕熱的容積/壓力曲線(xiàn)，其中，就最差情況而論，在后續(xù)中會(huì)從他們以緩慢的狀態(tài)改變中所形成的等溫條件開(kāi)始。在一傳送沖程的開(kāi)始時(shí)，當(dāng)該流體區(qū)域中具有一容積V0+ΔV時(shí)，在入口閥與出口閥之間存在一壓力p0。從此狀態(tài)開(kāi)始，借由在該流體區(qū)域，換言的，該泵室中形成一正向壓力pp，該壓力膜在由該沖程容積ΔV的傳送沖程期間朝下移動(dòng)，因此在容積V0中具有壓力p0+pp。在泵室中的正向壓力由被傳送通過(guò)該出口的空氣容積ΔV而降低，直到壓力補(bǔ)償是被執(zhí)行的。從該出口所流出的流體，與圖4中從該上方曲線(xiàn)至該下方曲線(xiàn)的跳躍有關(guān)。在該壓力補(bǔ)償結(jié)束時(shí)，其具有一與吸力沖程起始點(diǎn)有關(guān)的狀態(tài)p0，V0。從此狀態(tài)開(kāi)始，該膜便遠(yuǎn)離該泵體，換言之，該壓力室容積以該沖程容積ΔV而擴(kuò)展。因此，其是被改變成為在圖4中稱(chēng)為”擴(kuò)展之后的吸力沖程”的狀態(tài)p0-pn，V0+ΔV。由于存在的負(fù)向壓力，一流體容積ΔV是被吸引通過(guò)該入口開(kāi)口，直到壓力補(bǔ)償被完成。流進(jìn)入該泵室的流體，與圖4中從該下方曲線(xiàn)至該上方曲線(xiàn)的跳躍有關(guān)。在該壓力補(bǔ)償之后，具有一狀態(tài)p0，V0+ΔV，其再次與該吸力沖程的起始點(diǎn)有關(guān)。在上述一般考量的狀態(tài)，用于本發(fā)明的一般說(shuō)明中，介于各吸力沖程與傳送沖程之間，該入口閥與出口閥的容積位移是被忽略的。對(duì)一容忍氣泡式(bubble-tolerant)而言，該傳送沖程時(shí)的正向壓力pp與在該吸力沖程時(shí)的負(fù)向壓力pn，必須分別地超過(guò)傳送沖程的最小值以及低于該吸力沖程。換句話(huà)說(shuō)，在該傳送沖程與吸力沖程時(shí)的壓力強(qiáng)度，必須超過(guò)一最小值，其可以指明作為傳送壓力pF。該傳送壓力為該壓力室中的壓力，其至少必須存在以移動(dòng)一液體/氣體接口，通過(guò)代表介于該泵室與包含該通道開(kāi)口的第一或第二閥的通道開(kāi)口之間的流動(dòng)束縮的位置。此傳送壓力也與此流動(dòng)束縮的尺寸有關(guān)，在的后將被表明。當(dāng)自由表面，像是在該泵中以氣體泡泡(例如空氣泡泡)的形式于流體區(qū)域中移動(dòng)的時(shí)候，其需要克服毛細(xì)力。所必須被施加以克服這樣毛細(xì)力的壓力，是與該液體于該液體/氣體接口的表面張力，與該新月型接口的最大曲率半徑r1及該最小曲率半徑r2有關(guān)Δp=σ(1r1+1r2)]]>第2式該被產(chǎn)生的傳送壓力是以第2式所定義，即是在該微蠕動(dòng)泵的流動(dòng)路徑的位置，于一液體/氣體接口的曲率半徑r1及r2的倒數(shù)，在一給定表面張力下的最大數(shù)值。此位置是與該流動(dòng)束縮有關(guān)。為了描述，例如考慮一具有寬度d的通道220(圖5a)，且該通道的高度也為d。該通道在位于該閥膜或該泵膜下方的通道兩端222具有一橫斷面改變。在圖5a中，該通道是完全以一液體224填充，并于箭頭226的方向上移動(dòng)。根據(jù)圖5b，一空氣泡泡228現(xiàn)在在該通道220的輸入處撞擊改變的橫斷面上。于此，產(chǎn)生一濕潤(rùn)角度θ。該濕潤(rùn)角度θ定義一新月型230的最大曲率半徑r1與一最小曲率半徑r2，其移動(dòng)通過(guò)該通道，其中在該通道的高與寬相等處r1＝r2。在圖5c中所描述的狀態(tài)為，當(dāng)該空氣泡泡或是該新月型230達(dá)到該通道端點(diǎn)的改變橫斷面222。如果這樣的一通道代表了一流體系統(tǒng)在該最大毛細(xì)力所需要被克服的區(qū)域，于此情況中所需要的壓力于r1＝r2＝r＝d/2時(shí)，為Δp=σ2r=σ4d]]>第3式在本發(fā)明形式的微蠕動(dòng)泵中，當(dāng)這樣的一通道代表了該泵的束縮時(shí)，由于該小的幾何尺寸，此壓力障礙便不能被忽略。例如帶有一線(xiàn)性直徑為d＝50微米與一空氣/水的表面張力為σwa＝0.075牛頓/米(N/m)時(shí)，該壓力障礙為Δpb＝60百帕(hPa)，在一通道直徑為d＝25微米中，該壓力障礙為Δpb＝120百帕(hPa)。在本發(fā)明形式的微蠕動(dòng)泵中，該說(shuō)明的束縮無(wú)論如何通常將以閥膜與在開(kāi)口閥處的泵體(例如一密封邊緣)的反面區(qū)域之間的距離所定義。此束縮代表一具有對(duì)該高度來(lái)說(shuō)的無(wú)限寬度的狹縫，換言之，r1＝r而r2＝無(wú)限。從上述的第2式中，這樣的一個(gè)通道造成后續(xù)結(jié)果Δp=σ1r]]>第4式一般上，在該最小曲率半徑與該最小壁距離d之間的連接，是以下述關(guān)系給定第5式其中，Θ代表該濕潤(rùn)角度，而Γ代表兩壁間的傾斜角度。該最差情況，換言之，該最小曲率半徑與該傾斜角及濕潤(rùn)角度無(wú)關(guān)，是在當(dāng)該正弦函數(shù)具有最大值的時(shí)候產(chǎn)生，換言之sin(90°+Γ-Θ)＝1。此發(fā)生在例如在圖5a至5c中所顯示的橫斷面突然改變的時(shí)候，或傾斜角度Γ與濕潤(rùn)角度Θ的組合時(shí)。在該最差情況中，即成為r=d2]]>第6式該最小發(fā)生壁距離之半，可因此被考量成該最小發(fā)生曲率半徑，是與該傾斜角度Γ，濕潤(rùn)角度Θ或突然改變的橫斷面無(wú)關(guān)。一方面，在一蠕動(dòng)泵中，流體連接存在于具有一給定信道幾何之室與定義該最低信道尺寸d的束縮之間。對(duì)于這樣的信道，其具有Δp=σ4d]]>第7式另一方面，該蠕動(dòng)泵具有在該入口或出口閥處的束縮，其是以關(guān)于該閥沖程的狹縫幾何所定義。對(duì)此其具有Δp=σ2d]]>第8式在其需要被克服的較大毛細(xì)力處的各束縮(通道束縮或在該打開(kāi)狀態(tài)的閥束縮)，可被視為該為蠕動(dòng)泵的流動(dòng)束縮。在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，位于該蠕動(dòng)泵中的連接通道是被設(shè)計(jì)成該通道的直徑至少超過(guò)該閥束縮的兩倍，換言之，介于膜與該開(kāi)口閥狀態(tài)中的泵體之間的距離。在這樣的情況中，該閥狹縫代表了該微蠕動(dòng)泵的流動(dòng)束縮。舉例而言，以20微米的閥沖程，帶有一例如束縮的最小尺度的50微米的連接通道，可以被提供。該通道直徑的上部限制是由該通道的死區(qū)容積所決定。該需被克服的毛細(xì)力在該液體/氣體接口的表面張力有關(guān)。此表面張力進(jìn)一步與該有關(guān)的搭檔有關(guān)。對(duì)一水/空氣接口而言，該表面張力約為0.075牛頓/米且輕微地隨著溫度變化。有機(jī)溶劑通常具有一明顯低的表面張力，像是在一汞/空氣接口處的表面張力約為0.475牛頓/米。一設(shè)計(jì)用以克服在0.1牛頓/米的表面張力所形成的毛細(xì)力的蠕動(dòng)泵，因此適合用于一容忍氣泡式(bubble-tolerant)與自吸式(self-priming)中，抽吸所有已知的液體與氣體。替代地，一發(fā)明微蠕動(dòng)泵的壓縮比率可相對(duì)應(yīng)的較高，以讓這樣例如為了汞所使用的泵也可達(dá)成。隨后所討論的設(shè)計(jì)規(guī)則，用以傳送氣體與不可壓塑液體，其中，在液體的傳送中，其必須從這樣的最差狀況開(kāi)始，空氣泡泡完全填充該泵室的容積。在氣體的傳送中，其必須面對(duì)由于凝結(jié)所形成的液體可能到達(dá)該泵的情況。在后續(xù)中，其是從該情況開(kāi)始，該壓力作用器是被設(shè)計(jì)成讓所有所需要的負(fù)向壓力與正向壓力可以到達(dá)。首先，先考慮一傳送沖程。在該排除過(guò)程期間，該作用器膜壓縮該氣體容積或是空氣容積。該泵室中的最大正向壓力pp是接著由該空氣泡泡中的壓力所決定。其是從該空氣泡泡的狀態(tài)方程式所計(jì)算。p0(V0+ΔV)γA=(p0+pp)(V0)γA]]>第9式該變量p0，V0，ΔV與pp是已經(jīng)于上參考圖4所說(shuō)明。γA代表像是空氣的氣體的絕熱系數(shù)。上述方程式的左側(cè)代表在壓縮之前的狀態(tài)，而右側(cè)代表壓縮之后的狀態(tài)。此外，在傳送沖程的正向壓力pp必須較該傳送壓力pF為大pp＞pF第10式現(xiàn)在，考慮一吸力沖程。該吸力沖程是因?yàn)樵撊莘e的開(kāi)始位置而不同。在該泵室中的負(fù)向壓力發(fā)展的擴(kuò)展之后，換言之，pn為負(fù)值p0V0γA=(p0+pn)(V0+ΔV)γA]]>第11式第11式的左側(cè)反應(yīng)在該擴(kuò)展之前的狀態(tài)，而該右側(cè)反應(yīng)在該擴(kuò)展之后的狀態(tài)。該傳送沖程的負(fù)向壓力pn必須較該所需要的負(fù)向傳送壓力pF為小。要被注意的是，該正數(shù)值的傳送壓力是考慮為傳送沖程，而負(fù)數(shù)值是考慮為吸力沖程。其Pn＜pF第12式從該上述的方程式，對(duì)于容忍氣泡式(bubble-tolerant)微蠕動(dòng)泵用以傳送沖程的所需要的最小壓縮比率為ϵ<(p0p0+pF)1γA-1]]>第13式而該后續(xù)用以吸力沖程的壓縮比率為ϵ<(p0p0+pF)1γA-1]]>第14式如果該傳送壓力pF相對(duì)該大氣壓力p0而言為小的，該之前的方程式可被如之后簡(jiǎn)化，其是與該點(diǎn)p0，V0所線(xiàn)性相關(guān)傳送沖程ϵ>1-1γApFp0]]>第15式吸力沖程ϵ>1-1γApFp0]]>第16式對(duì)于該吸力沖程與該傳送沖程的有效方程式為ϵ>1-1γA|pF|p0]]>第17式對(duì)于快速改變的狀態(tài)，該情況系為絕熱的，換言之對(duì)空氣而言γA系為1.4。對(duì)于慢速改變的狀態(tài)，該條件系為等溫的，換言之γA系為1。對(duì)于該最差狀況假設(shè)的應(yīng)用，在后續(xù)中系使用γA＝1的臨界值。因此做為該容忍氣泡式(bubble-tolerant)微蠕動(dòng)泵之所需壓縮比率的設(shè)計(jì)規(guī)則，其系被表示為該壓縮比率系較該傳送壓力對(duì)該大氣壓力之比率為大，換言之ϵ>|pF|p0]]>第18式或是以容積表示ΔVV0>|pF|p0]]>第19式上面所指出的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)規(guī)則，是與圖4中的等溫狀態(tài)方程式中，于該點(diǎn)p0，V0的正切值有關(guān)。本發(fā)明微蠕動(dòng)泵的較佳實(shí)施例是依此設(shè)計(jì)，因此該壓縮比率滿(mǎn)足上述的條件，其中該當(dāng)發(fā)生于蠕動(dòng)泵中的通道束縮所具有的最小尺寸，是至少為該閥狹縫的兩倍時(shí)，該最小需要的傳送壓力是與在第8式中所定義的壓力有關(guān)。替代地，當(dāng)該為蠕動(dòng)泵的流動(dòng)束縮細(xì)部以一狹縫而用一通道所定義時(shí)，該最小需要的傳送壓力是與該第3或第7式中所定義的壓力有關(guān)。如果本發(fā)明的微蠕動(dòng)泵被使用，當(dāng)在該入口處的負(fù)向壓力p1壓力邊界條件，或是在該出口處的后方壓力p2存在時(shí)，一微蠕動(dòng)泵的壓縮比率必須被相對(duì)應(yīng)的變大，以讓泵可以抵抗這些入口壓力或出口壓力。該壓力邊界條件是以該微蠕動(dòng)泵所提供的應(yīng)用所定義，且可能的范圍為數(shù)百帕(hPa)至數(shù)千百帕(hPa)。為了這樣的情況，發(fā)生在該泵室中的正向壓力pp或負(fù)向壓力pn必須至少達(dá)到這些后方壓力，因此產(chǎn)生泵活動(dòng)。舉例而言，一獨(dú)自可能的入口容器或出口容器的50厘米高度差異，對(duì)水而言造成50百帕(hPa)的后方壓力。此外，該需求的傳輸率代意味著引起額外需求的邊界條件。對(duì)一給予的沖程容積ΔV，該傳輸率Q細(xì)以該重復(fù)的蠕動(dòng)循環(huán)的操作頻率f所定義Q＝ΔV·f。其中該周期為T(mén)＝1/f，該蠕動(dòng)泵的吸力沖程與傳送沖程兩者都必須被實(shí)作，特別是該沖程容積ΔV必須被平移。對(duì)吸力沖程與傳送沖程而言，該可獲得時(shí)間因此最大為T(mén)/2。需要用來(lái)傳輸該沖程容積通過(guò)該泵室供應(yīng)線(xiàn)與該閥束縮的時(shí)間，一方面是與該流動(dòng)束縮有關(guān)，另一方面則與該泵室中的壓力強(qiáng)度有關(guān)。如果似泡沫(foam-like)的物質(zhì)是以一發(fā)明的微蠕動(dòng)泵所抽吸，其可能需要克服如同上述的多數(shù)毛細(xì)力，因?yàn)楫a(chǎn)生許多對(duì)應(yīng)的液體/氣體接口。在這樣的情況中，該微蠕動(dòng)泵必須被設(shè)計(jì)為具有一壓縮比率，其可以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)高的傳送壓力?？偨Y(jié)而言，其可被表示的是一發(fā)明微蠕動(dòng)泵的壓縮比率，當(dāng)在該微蠕動(dòng)泵中所需要的傳送壓力pF，除了該指出的毛細(xì)力之外，是進(jìn)一步地與該應(yīng)用的邊界條件有關(guān)時(shí)，其必須被對(duì)應(yīng)較高地選擇。其應(yīng)被注意的是，于此是考慮有關(guān)于該大氣壓力的傳送壓力，一正向傳送壓力pF是被假設(shè)于該傳送沖程中，而一負(fù)向的傳送壓力是被假設(shè)于該吸力沖程中。為了穩(wěn)定操作的技術(shù)敏感度數(shù)值，至少應(yīng)為pF＝100百帕(hPa)的傳送壓力強(qiáng)度，是被假設(shè)用于一吸力沖程與一傳送沖程中?？紤]在泵出口處，例如為3000百帕(hPa)的后方壓力，對(duì)照其應(yīng)被抽吸，根據(jù)第13式便得到ε＞3的壓縮比例，其中是假設(shè)1013百帕(hPa)的大氣壓力。如果該微蠕動(dòng)泵必須以一例如-900百帕(hPa)的非常大的負(fù)向壓力抽吸，根據(jù)上述第14式，便需要達(dá)到一ε＞9的壓縮比而能夠以這樣的一個(gè)負(fù)向壓力作用。能夠?qū)嵭羞@樣的壓縮比的蠕動(dòng)微型泵范例，是于之后更詳細(xì)地說(shuō)明。圖6b顯示一沿著圖6a與6c中的b-b線(xiàn)，具有膜組件300與泵體302的蠕動(dòng)微型泵的概要橫斷面圖，而圖6a顯示在該膜組件300的概要上視圖，且圖6c為該泵體302的概要上視圖。該膜組件300具有三個(gè)膜部分12，14與16，且每個(gè)帶有壓力作用器22，24與26。在該泵體302中，一入口開(kāi)口32與一出口開(kāi)口34再次形成，因此該入口開(kāi)口32與該膜部分12一起限定了一入口閥，而該出口開(kāi)口34與該膜部分16一起限定了一出口閥。在該膜部分14下方，一泵室304形成于該泵體302之中。此外，流體通道306也在該泵體302中形成，其是與有關(guān)于該膜部分12與16的閥室308與310流體連通。于該實(shí)施例所顯示中，該閥室308與310是由該膜組件300中的凹槽所形成，其中，在該膜組件300中，也同時(shí)形成貢獻(xiàn)于該泵室304的凹槽312。在圖6a至6c中所顯示的實(shí)施例中，該泵室容積304形體上是大于該閥室308與310的容積。在顯示的實(shí)施例中，其是以在該泵體302中所形成的一凹陷的泵室形式結(jié)構(gòu)所達(dá)成。該泵膜14的沖程較佳地是被設(shè)計(jì)為可以大量取代該泵室304的容積。于圖6a至6c中所顯示的實(shí)施例中，相對(duì)于該閥室容積所額外增加的泵室容積，是以設(shè)計(jì)該泵室膜14較該閥室膜的面積(在該膜組件300或泵體302的平面中)為大而達(dá)成，然而其無(wú)法良好的在圖6a中呈現(xiàn)。因此，形成較該閥室為具有較大面積的泵室。為了減少介于該閥室308及310以及該泵室304之間的流動(dòng)阻抗，該供應(yīng)通道306是被結(jié)構(gòu)化于該泵體302的表面上。這些流體通道306提供一減低的流動(dòng)阻抗，而不明顯的降低該蠕動(dòng)微型泵的壓縮比率。在圖6a至6c中所顯示的替代實(shí)施例中，該泵體302的表面可以執(zhí)行三步驟沉降的方法，以實(shí)作讓泵室深度增加(與該閥室相比)，而該上方芯片大體上為一非結(jié)構(gòu)化膜。這樣的二步驟沉降在技術(shù)上是較圖6a至6b中所顯示的實(shí)施例而稍難實(shí)作。圖6a至6c中所顯示一蠕動(dòng)微型泵的實(shí)施例的示范尺寸如下該閥膜12，16的尺寸7.3×5.6毫米；該泵膜14的尺寸7.3×7.3毫米；膜厚度40微米；該入口或出口閥噴嘴32，34的直徑至少50微米閥室高度8微米；該泵室高度30微米該閥密封邊緣dDL的寬度10微米；可操作的全尺寸8×21毫米；該壓力單元的尺寸面積0.8倍的膜尺寸，厚度2.5倍的膜厚度；該壓力單元的厚度100微米；以及該開(kāi)口32，34的開(kāi)口橫斷面100微米×100微米于圖6b中顯示所描述的橫斷面的左側(cè)部分的放大描述顯示于圖7中，其中在圖7中，該泵室304的高度H是被顯示的。雖然，根據(jù)圖7的描述，在該泵體302與該膜組件300中所形成該泵室304的結(jié)構(gòu)，具有相同的深度，其較佳地是定義在該泵體302的結(jié)構(gòu)中具有較在該膜組件中為大的深度，以提供具有足夠流動(dòng)橫斷面的流動(dòng)通道306，但不需要過(guò)度的妨礙該壓縮比率。舉例而言，在該泵體302中的結(jié)構(gòu)所提供的流體通道306，以及該泵體302可具有一22微米的深度，而在該膜組件300中的結(jié)構(gòu)所定義的閥室308或所提供的壓力室304可具有一8微米的深度。圖8描述圖7的A部分的放大概要的修正形式橫斷面圖。根據(jù)圖8，該脊部是從該開(kāi)口32，于該通道206的方向配置。由此，容許的配置可以考慮到一雙側(cè)的印刷方式。此外，可避免該晶片厚度的變異，在閥開(kāi)口處所可能造成的不同橫斷面尺寸，其便具有負(fù)向的影響。如在圖8中所認(rèn)清的，到該膜12的距離x定義了該泵室與在開(kāi)啟閥位置的閥通道開(kāi)口之間的流動(dòng)束縮。如同以上所說(shuō)明，在該流體系統(tǒng)的區(qū)域中，需要一抽吸動(dòng)作，一蠕動(dòng)泵的壓縮比率便需要以形成一蠕動(dòng)泵的泵室容積的方式，而被較大的選擇，以保證自吸式(self-priming)實(shí)作以及與容忍氣泡式(bubble-tolerant)有關(guān)的穩(wěn)定操作。為了達(dá)成此目標(biāo)，其較佳地是保持較小的死區(qū)容積，其可以借由調(diào)整該泵室的輪廓或形狀至在該偏斜狀態(tài)中的泵膜的彎曲線(xiàn)所支持。實(shí)現(xiàn)如此調(diào)整的一第一可能性，在于實(shí)作一球型泵室，換言的，一泵室的周?chē)螤钍潜徽{(diào)整至該泵膜的偏斜處。在該泵室與一具有如此泵室的泵體流體通道部分的概要上視圖是顯示在圖9a中。再一次與圖6c的描述相比，該流體通道306產(chǎn)生至閥室的一流體連通，其例如可以一膜組件引導(dǎo)至該球型泵室330而形成。為了可以達(dá)成該死區(qū)容積的一進(jìn)一步減少，并因此增加該壓縮比率，在該泵膜下方的泵室可被設(shè)計(jì)成其面對(duì)該泵膜的輪廓，是適切地依著該泵膜的彎曲線(xiàn)。如此的泵室輪廓是例如以一相應(yīng)形成的注入鑄造工具或一凸起壓印所達(dá)成。一泵體340的概要上視圖，其中這樣的一個(gè)依著該作用器膜的彎曲線(xiàn)的流體腔室342是被結(jié)構(gòu)化，并顯示于圖9b中。此外，在圖9c中，于該泵體中所形成，引導(dǎo)至或遠(yuǎn)離該流體腔室342的流體通道344，是被描述的。沿著圖9b中的線(xiàn)c-c的一概要橫斷面是于圖9c中所顯示，其中圖9c中也描述具有一與此相關(guān)的壓力作用器348的膜346。一通過(guò)該流體通道344的流是在圖9c中以箭頭350所指明。此外，在圖9c中，該流體腔室或泵室342的輪廓352，面對(duì)該膜346并適合該膜的彎曲線(xiàn)(在該啟動(dòng)狀態(tài))是可以被確認(rèn)的。該流體腔室352的形狀，在以該壓力作用器348所啟動(dòng)該膜346的時(shí)候，大體上讓該流體腔室342的完全容積被取代，借此達(dá)到一高壓縮比率。一蠕動(dòng)微型泵的實(shí)施例，其中該泵室342與該閥室360兩者都是被調(diào)適至分別相關(guān)膜部分12，14與16的彎曲線(xiàn)，是顯示于圖10a與10b，其中圖10b顯示在該泵體340上的一概要上視圖，而圖10a顯示沿著圖10b中的線(xiàn)a-a的概要橫斷面圖。如在圖10a與10b中所能的到的，該閥室360與362的形狀與輪廓，如以上關(guān)于該泵室342所說(shuō)明的，是被調(diào)整至該分別相關(guān)膜部分12或16的彎曲線(xiàn)上。如在圖10b中可良好所見(jiàn)，流體通道344a，344b，344c與344d是在一次于該泵體340中形成。該流體通道344s代表一輸入流體通道，該流體通道344b連接該閥室360至該泵室342，該流體通道344c連接該泵室342至該閥室362，且該流體通道344d代表一輸出通道。如在圖10a中所顯示，在此實(shí)施例中的膜組件380，是一插入至該泵體340中所提供的凹槽的非結(jié)構(gòu)化膜組件，以與形成在該泵體340中的流體區(qū)域一起定義該閥室與該泵室。介于該作用器腔室連接通道344b與344d是被切換的，因此他們包括一與該沖程容積相比為小的死區(qū)容積。在該同時(shí)間，這些流體通道明顯的減少介于該作用器腔室之間的流動(dòng)阻抗，也可能提升該抽吸頻率，并因此較佳地傳輸流體，其中在一次以圖10a中的箭頭指出這樣的流動(dòng)。在該閥室360與362的區(qū)域中，該流體通道是以該完全偏斜膜部分所啟動(dòng)膜部分12或16而被分離，因此在該流體通道344a與344b間或該流體通道344c與344d之間的流體分離便產(chǎn)生。該閥室的輪廓必須被正確地調(diào)整至該各膜部分的彎曲線(xiàn)，以達(dá)到一緊貼的流體分離。替代地，如在圖11中所顯示，一脊部390可提供于位在該膜部分12的最大沖程區(qū)域中的各閥室。更明確地，該脊部朝著該閥室的邊緣向上彎曲，以與該調(diào)整至該彎曲線(xiàn)的閥室形狀一致。該脊部可以投影至該各閥室中，其中替代地，如在圖11中所顯示，該連接通道344的深度是大于該膜部分12的沖程y，在該膜部分鄰近于該泵體處，因此該脊部390可以說(shuō)是下陷。如果該連接通道的深度是大于該最大沖程，其為該壓縮比率的成本，但可形成在該作用器腔室之間的低流動(dòng)阻抗。圖12中顯示一閥室360的替代實(shí)施例，其中該連接通道344的深度是小于該膜部分12的最大沖程y，以及小于在該膜區(qū)域12的最大沖程區(qū)域中，調(diào)適至該膜區(qū)域12的閥室360深度。由此，安全的密封可在該罰的關(guān)閉狀態(tài)中達(dá)成。為了達(dá)到在滿(mǎn)足預(yù)定壓力要求的關(guān)閉狀態(tài)的閥密封，其較佳地是在該閥室360中提供一脊部390a，其不與跟該壓力作用器22一豈知作用器單元，也就是該膜部分12的最大可能彎曲線(xiàn)重疊，就如在圖13中所顯示。該膜部分12的最大可能彎曲線(xiàn)是在圖13中以一破碎線(xiàn)400顯示，其中由于提供該脊部390a，線(xiàn)410是與該膜部分12的最大可能偏斜有關(guān)。因此，當(dāng)該脊部390是被密封時(shí)，該膜12以在該完全偏斜狀態(tài)的一殘余力而座落于該脊部390a之上，其中此殘余力是被調(diào)整以滿(mǎn)足該密封所抵抗的要求壓力。在實(shí)際實(shí)作中，該膜的彎曲線(xiàn)時(shí)常不是完好地與該膜中央同中心，例如由于該壓電陶瓷體的裝設(shè)容忍，以及由于利用來(lái)將壓電陶瓷體貼緊至該膜的使用膠的非均值性。因此，該密封脊部的區(qū)域可以是輕微的，例如大概5至20微米，隨著抵抗該流體腔室的剩余部分而增加，與該作用器的沖程有關(guān)，以確保帶有該脊部的膜的安全接觸，以及由此的安全密封。其是與圖13中所顯示的狀態(tài)有關(guān)。然而，其是被觀察到由此的死區(qū)容積是增加的，而該壓縮比率是減少的。替代該指出的可能性，一蠕動(dòng)可變形材料，如是硅，是被使用作為至少在低于該可移動(dòng)膜的區(qū)域中的流體腔室材料。借由作用器力量，其是被設(shè)計(jì)為相應(yīng)大的，非均值性便可被平衡。在這樣的情況中，不再存在任何硬碰硬的密封，因此是有一特定對(duì)于顆粒與沉積上的容忍度。在之后，一蠕動(dòng)泵的示范尺寸，就如同在圖10a與10b中所顯示，被簡(jiǎn)要地指明。該膜部分12，14與16的厚度，以及由此的該膜組件的厚度，是如為40微米，而該壓力作用器的厚度例如為100微米。作為一壓電陶瓷體，帶有一大d31系數(shù)的鋯酸鹽鈦酸鹽(PZT)陶瓷體是被使用的。該膜的側(cè)邊長(zhǎng)度例如為10毫米，而該壓力作用器的側(cè)邊長(zhǎng)度例如為8毫米。用起啟動(dòng)該具有指出的尺寸的作用器的揚(yáng)升電壓例如為140伏特，其造成大約100至200微米的一最大沖程，而伴隨的泵膜沖程容積約為2至4微升。借由該流體腔室設(shè)計(jì)為該膜的彎曲線(xiàn)的調(diào)整方式，用于蠕動(dòng)泵的三流體腔室所需要的死區(qū)容積不再存在，因此僅剩余連接該閥室與該泵室的該連接通道。如果帶有一深度為100微米，寬度為100微米，長(zhǎng)度為10毫米的流體通道是被使用，則一用于該流體通道344b與344c的總體長(zhǎng)度為20毫米，此造成在一0.2微升的泵室死區(qū)容積。從此便可確定一壓縮比率＝ΔV/V＝4微升/0.2微升＝20。以這樣接近到20的大壓縮比率，這樣的流體模塊為容忍氣泡式(bubble-tolerant)與自吸式(self-priming)，并可傳輸液體與氣體。原則上，這樣的流體泵可根據(jù)該壓力作用氣的設(shè)計(jì)，另外建立許多用于壓縮與液體媒介的壓力棒(barsofpressure)。以這樣的微型泵，該最大可產(chǎn)生壓力是不再受到該壓縮比率而限制，但以該驅(qū)動(dòng)單元的最大力量與該閥的緊密度所決定。不過(guò)這些性質(zhì)，每分鐘些許毫升可以一低的流動(dòng)阻抗由適當(dāng)?shù)耐ǖ莱叽缢鶄魉汀Ｔ谠撋鲜龅膶?shí)施例中，所有的流體通道，即該入口流體通道344a與該出口流體通道344d，是被側(cè)向的膠合，也就是，該流體通道在與該流體腔室相同的平面中通過(guò)。如同以上前方所設(shè)置的，在這樣的一個(gè)方向中，該通道的密封為困難的。然而，其是有利地在該流體通道的側(cè)方向中，該完全的流體系統(tǒng)，包括連接至該入口流體通道344a及/或該出口流體通道344d的貯存器，是可以一像是注入鑄造工具或一凸起壓印的制作步驟被制作。在圖14中，一發(fā)明微蠕動(dòng)泵的實(shí)施例被顯示，其中該入口流體通道412與該出口流體通道414是于該泵體340中垂直凹陷。該流體通道412與414大體上具有一垂直部分412a與414a，每個(gè)大體上在該相關(guān)膜部分12或16之下，中央地引導(dǎo)至該閥室360或362。于圖14中所顯示的流體通道實(shí)施例的有利的處，在于該流體通道是以一定義方式所密封。然而，其不利之處是該垂直凹陷的流體通道，就制程方面來(lái)說(shuō)是難以生產(chǎn)的。本發(fā)明蠕動(dòng)微型泵較佳地是以處于一接地勢(shì)能的膜所控制，舉例而言像是金屬膜或是半導(dǎo)體膜，而該壓電陶瓷體是以一典型的蠕動(dòng)循環(huán)，由每個(gè)被施加至該壓電陶瓷體的相關(guān)電壓所移動(dòng)。除了該上述使用三流體腔室342，360與362的微蠕動(dòng)泵之外，本發(fā)明蠕動(dòng)微型泵包括另外的流體腔室，舉例而言通過(guò)一流體通道422連接至該泵室342的額外流體腔室420。這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)在圖15中概要的顯示，其中一第一貯存器424是通過(guò)該流體通道344a被連接至該閥室360，一第二貯存器426是通過(guò)一流體通道428被連接至該閥室420，而一第三貯存器430是通過(guò)該流體通道344d被連接至該閥室362。一帶有四個(gè)流體腔室的結(jié)構(gòu)，如在圖15中所顯示的，是形成例如一分支結(jié)構(gòu)或是一混和器，其中該混合流是主動(dòng)被傳送的。該擴(kuò)張至帶有四個(gè)相關(guān)流體作用器的四個(gè)流體通道，如同在圖15中所顯示的，讓三蠕動(dòng)泵得以實(shí)行，其中介于所有貯存器424，426與430之間的每個(gè)泵方向是可以在雙方向上操作。以此，其可能使一單一膜組件覆蓋所有的流體腔室與貯存器容器，其中一分離的壓力作用器為了每個(gè)流體腔室而準(zhǔn)備。因此，該完全的射流可被設(shè)計(jì)為非常平坦，其中該作用的，包過(guò)流體腔室，通道，膜，壓力作用器與支撐結(jié)構(gòu)的射流結(jié)構(gòu)，具有一總體上為200至400微米尺度的高度。因此，系統(tǒng)可能被整合至芯片卡之中。此外，更彈性的射流結(jié)構(gòu)也是可能的。除了所顯示的實(shí)施例以外，流體腔室可被任意地插入在一平面中。因此，每個(gè)微蠕動(dòng)泵可與不同的貯存器相關(guān)聯(lián)，的后例如其供應(yīng)試劑至一化學(xué)反應(yīng)器中(是如于一燃料胞元中)或?yàn)榱艘幌袷撬治龅姆治鱿到y(tǒng)執(zhí)行測(cè)定序列。為了該壓力膜轉(zhuǎn)換器的創(chuàng)造，該例如為鋯酸鹽鈦酸鹽(PZT)陶瓷體的壓電陶瓷體可例如被膠合至該各膜部分上，例如以帶有適當(dāng)中介層的屏幕印刷的方式。一發(fā)明微蠕動(dòng)泵的替代實(shí)施例，帶有凹陷入口流體通道412與凹陷出口流體通道414，顯示在圖16中。該入口流通道412大體上再一次在該膜部分12之下，中央地引導(dǎo)一閥室442，其中該出口流體通道大體上在該膜部分16之下，中央地引導(dǎo)一閥室444。該入口通道412與該出口通道414的分別開(kāi)口為了一密封邊緣450做準(zhǔn)備。此外，在該泵體440中形成一泵室452，其是以在壁454中的流體通道，流體連結(jié)至該閥室442與444。根據(jù)圖16中顯示的實(shí)施例，該三膜部分12，14與16再一次形成一膜組件456。在此實(shí)施例中，無(wú)論如何該膜部分是以一壓力疊堆作用器460，462與464所驅(qū)動(dòng)，其是可以位于該相關(guān)膜部分之上。為這目的，如圖16中所顯示，該壓力疊堆作用器是以使用遠(yuǎn)離該泵體與膜組件的適當(dāng)遮蔽部分470或472而被使用。壓力疊堆作用器為有利的，因?yàn)樗麄儾恍枰还潭ㄟB接至該膜組件，因此他們能夠成為一調(diào)變結(jié)構(gòu)。在這樣不需固定連接的壓力疊堆作用器中，當(dāng)其啟動(dòng)是被終止的時(shí)候，該作用器是不主動(dòng)地拉回一膜部分。該膜部分的反轉(zhuǎn)移動(dòng)僅可以由該彈性膜本身的反作用力而被取代。該發(fā)明蠕動(dòng)微型泵可使用許多不同的制造材料與造技術(shù)而被制造。該泵體是例如由硅而產(chǎn)生，以注入鑄造的方式制程，或是以精確工程切割的方式產(chǎn)生。為了兩閥與該泵室所形成該驅(qū)動(dòng)部分的膜組件，可由硅而產(chǎn)生，由例如不銹鋼或是鈦的金屬薄片而產(chǎn)生，可以由一可塑的膜在為了傳導(dǎo)覆蓋的兩成分注入技術(shù)技術(shù)中所形成，或由一彈性體膜所實(shí)作。膜組件與泵體的連接是一重要的課題，因位在此連接的高剪力可在該蠕動(dòng)泵的操作中發(fā)生。為了此連接，便產(chǎn)生后續(xù)的要求-緊貼；-薄連接層(＜10微米)，因?yàn)樵摫檬业母叨仁怯绊懺撍绤^(qū)容積的臨界設(shè)計(jì)參數(shù)；-機(jī)械耐久性；以及-對(duì)于被傳輸媒介的化學(xué)阻抗。在以硅作為基本結(jié)構(gòu)與膜組件的情況中，不需連接層的硅融合鍵結(jié)可被實(shí)行。在一硅玻璃結(jié)合的情況中，較佳地是使用陽(yáng)極鍵結(jié)。另外的可能性為共熔晶片鍵結(jié)或晶片膠合。如果由塑料所組成的基本結(jié)構(gòu)，以及膜組件為一金屬薄片，當(dāng)作為在該卜莫單元與基本結(jié)構(gòu)之間的首先使用時(shí)，是可被切片的。替代地，以一高剪力強(qiáng)度膠的膠合可被實(shí)行，接著其中較佳地毛細(xì)終止溝槽便在該基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生，以避免在該流體結(jié)構(gòu)中的膠侵入。如果膜組件與泵體都由塑料組成，超音波焊接是可為此的連接而使用。如果該兩結(jié)構(gòu)之一為光學(xué)穿透的，替代的采用激光焊接實(shí)行。在一彈性體膜的情況中，該膜的密封特性被額外使用，以保證強(qiáng)制施加的密封。在后續(xù)中，齊備簡(jiǎn)要的解釋該膜至該泵體的一可能配置是如何在一發(fā)明微蠕動(dòng)中實(shí)行。在該發(fā)明微型泵中如果該膜是被膠合至該泵體，其要被注意地是連結(jié)層材料(例如，膠)的劑量為臨界的，因?yàn)橐环矫嬖撃け仨毐煌耆馁N緊(換言之，必須施加足夠的膠)，而另一方面在該流體腔室中的多余膠侵入必須被避免。該連接層材料，其可為膠或是一黏著劑，是被施加在該連接層上，例如以免除或是以一相應(yīng)形狀壓印的方式。在該連接層材料的施加后，該膜是裝載在該基本主體之上?？赡艿拿叄淅缡钱?dāng)修邊時(shí)在該膜的邊緣所產(chǎn)生，為了該毛邊而找尋一相關(guān)貯藏器中的空間，因此該膜的一定義位置是被確定的，特別是在垂直于其表面的方向上，其對(duì)于該死區(qū)容積與緊貼度為重要的。接著其是以一壓印被壓制該泵體之上，因此該膠層盡可能為維持薄的與清晰的。為了考慮到超過(guò)的膠，一毛細(xì)終止溝槽可在該泵體中形成的該流體區(qū)域周?chē)峁?。因此，這樣多余的膠不能到達(dá)該流體腔室。在這些情況下，該膠細(xì)以一明確與薄的方式而處理。該處理可在室溫時(shí)實(shí)行，或在該烤箱以加速的方式或以使用紫外線(xiàn)處理膠的紫外輻射進(jìn)行。替代該描述的膠技術(shù)，以適當(dāng)溶劑與基本主體的塑性膜，所進(jìn)行的基本主體或泵體的部分方案，可以連接技術(shù)來(lái)實(shí)行。權(quán)利要求1.一種蠕動(dòng)微型泵，包括一第一膜區(qū)域(12)，其具有用以啟動(dòng)該第一膜區(qū)域的一第一壓力作用器(22；460)；一第二膜區(qū)域(14)，其具有用以啟動(dòng)該第二膜區(qū)域的一第二壓力作用器(24；462)；一第三膜區(qū)域(16)具有用以啟動(dòng)該第二膜區(qū)域的一第三壓力作用器(26；464)；以及一泵體(30；302；340；440)；其中該泵體與該第一膜區(qū)域(12)一起形成一第一閥(62)，其通道開(kāi)口(32)在該第一膜區(qū)域的非啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)開(kāi)放，且其通道開(kāi)口可借由啟動(dòng)該第一膜區(qū)域而關(guān)閉；其中該泵體與該第二膜區(qū)域(14)一起形成一泵室(42；304；330；342；452)，其容積可以借由啟動(dòng)該第二膜區(qū)域而減少；并且其中該泵體與該第三膜區(qū)域(16)一起形成一第二閥(64)，其通道開(kāi)口(34)在該第三膜區(qū)域的非啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)開(kāi)放，且其通道開(kāi)口可借由啟動(dòng)該第三膜區(qū)域而關(guān)閉；其中該第一與第二閥(62，64)與該泵室流體連通。2.如權(quán)利要求1的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于在一沖程容積ΔV與一死區(qū)容積V0間，一傳送壓力PF，與大氣壓力P0具有以下的關(guān)系ΔV/V0＞PF/P0，其中該沖程容積ΔV為由該第二膜區(qū)域(14)的啟動(dòng)所位移的容積，其中該死區(qū)容積V0為在該第二膜區(qū)域(14)的啟動(dòng)狀態(tài)中，存在于該閥(62，64)的一開(kāi)啟的通道開(kāi)口(32；34)與該另一閥的關(guān)閉的通道開(kāi)口(32；34)間的容積，且其中該傳送壓力PF為該泵室(42；304；330；342；452)中移動(dòng)一液體/氣體接口通過(guò)該蠕動(dòng)微型泵中的瓶頸所需要的壓力。3.如權(quán)利要求1或2所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于介于該第一膜區(qū)域(12)與該泵體(302；340；440)間形成一第一閥室(308；360；442)，且在該第三膜區(qū)域(16)與該泵體(302；340；440)間形成一第二閥室(310；362；444)，其中該等閥室是與該泵室(42；304；330；342；452)流體連通。4.如權(quán)利要求3所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于在該泵室(304)的容積是大于該第一或第二閥室(308，310)的容積。5.如權(quán)利要求4所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于在該泵室(304)的區(qū)域中，一介于膜表面與泵體表面的距離是大于在該閥室(308，310)區(qū)域中的距離。6.如權(quán)利要求4或5所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于第二膜區(qū)域(14)與該泵室在面積上是大于該第一或第三膜區(qū)域(12，16)與該相關(guān)閥室的面積。7.如權(quán)利要求3至6其中任一項(xiàng)所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于該膜區(qū)域(12，14，16)是在一膜組件(10；300；380；456)中形成，其中該閥室(308，310；360，362；442，444)，該泵室(42；304；330；342；452)，與流體通道(306；344)是在該閥室與該泵室之間由位于該泵體及/或該膜組件中的結(jié)構(gòu)形成。8.如權(quán)利要求1至7其中任一項(xiàng)所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于該泵室(330；342)具有一位于該泵體(340)的結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)的輪廓是適于在該啟動(dòng)狀態(tài)中的第二膜部分(14)的拱形輪廓。9.如權(quán)利要求3至7其中任一項(xiàng)所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于該泵室(342)與該閥室(360，362)具有一位于該泵體(340)的結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)的輪廓是適合在該啟動(dòng)狀態(tài)中相對(duì)應(yīng)的膜部分(12，14，16)的個(gè)別拱形區(qū)域。10.如權(quán)利要求1至9其中任一項(xiàng)所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于該第一與第三膜區(qū)域(12，16)與該壓力作用器(22，26；460，464)經(jīng)設(shè)計(jì)成推動(dòng)一在該啟動(dòng)狀態(tài)中帶有預(yù)定力量的計(jì)數(shù)單元(390；390a)，以關(guān)閉該個(gè)別閥。11.如權(quán)利要求9所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于包括形成在該泵體(340)中的閥室(360，362)的側(cè)向流體供應(yīng)線(xiàn)(344a，344b)，其借由啟動(dòng)該相關(guān)膜部分而關(guān)閉。12.如權(quán)利要求11所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于，在一閥室(360，362)的區(qū)域中設(shè)有一脊部(390；390a)是為了該相關(guān)的被啟動(dòng)膜部分鄰靠在該脊上以關(guān)閉該相關(guān)的側(cè)向流體線(xiàn)。13.如權(quán)利要求11所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于該閥室包括，與該相關(guān)膜部分相對(duì)的一塑性可變形材料，而在該啟動(dòng)狀態(tài)中相關(guān)的膜部分是鄰靠在其上。14.如權(quán)利要求1至13其特征在于任一項(xiàng)所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于進(jìn)一步包括至少帶有一另外的壓力作用器的一另外膜區(qū)域，該另外的壓力作用器用以啟動(dòng)該另外膜區(qū)域，該另外膜區(qū)域與該泵體一起形成一另外的閥，其通道開(kāi)口在該另外膜區(qū)域的非啟動(dòng)狀中開(kāi)啟，且其通道開(kāi)口可由啟動(dòng)該另外的膜區(qū)域而關(guān)閉，該另外的閥是與該泵室流體連通。15.如權(quán)利要求1至14其特征在于任一項(xiàng)所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于該壓力作用器為由施加至一膜區(qū)域上的個(gè)別壓力單元所形成的壓力-膜轉(zhuǎn)換器。16.如權(quán)利要求15所述的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于該壓力單元是膠合在該各膜區(qū)域上，或在厚膜技術(shù)中形成于各膜區(qū)域上。17.如權(quán)利要求1至14其特征在于一項(xiàng)的蠕動(dòng)微型泵，其特征在于該壓力作用器由各壓力疊架形成。18.一種流體系統(tǒng)，其具有多個(gè)如權(quán)利要求1至17其特征在于任一項(xiàng)所述的蠕動(dòng)微型泵以及具有多個(gè)與該蠕動(dòng)微型泵流體連通的貯藏器。全文摘要一蠕動(dòng)微型泵，包括第一膜區(qū)域(12)、第二膜區(qū)域(14)，以及第三膜區(qū)域(16)；一泵體(30)與該第一膜區(qū)域(12)一起形成一第一閥(62)，其通道開(kāi)口(32)在該第一膜區(qū)域(12)的未啟動(dòng)狀態(tài)中開(kāi)啟可以借由啟動(dòng)該第一膜區(qū)域(12)而關(guān)閉，該泵體(30)與該第二膜區(qū)域(14)一起形成一泵室(42)；該泵體(30)與該第三膜區(qū)域(16)一起形成一第二閥(64)，其通道開(kāi)口(34)在該第三膜區(qū)域(16)的未啟動(dòng)狀態(tài)中開(kāi)啟并可以借由啟動(dòng)該第三膜區(qū)域(16)而關(guān)閉；該第一與第二閥(62，64)與該泵室(42)流體連通。文檔編號(hào)F04B43/02GK1675468SQ03819430公開(kāi)日2005年9月28日申請(qǐng)日期2003年8月22日優(yōu)先權(quán)日2002年8月22日發(fā)明者馬丁·李奇特爾,馬丁·瓦克爾雷,約瑟·康格爾,朱利亞·尼森申請(qǐng)人:德商弗朗霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)學(xué)會(huì)