BR112012022433B1

BR112012022433B1 - Método para fabricação de um transdutor de dobra, uma microbomba e uma microválvula, microbomba e microválvula

Info

Publication number: BR112012022433B1
Application number: BR112012022433-6A
Authority: BR
Inventors: Martin Richter; Martin Wackerle; Markus Herz
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2021-06-29
Also published as: WO2011107162A1; US9410641B2; JP2013522512A; CN102884352A; JP5480983B2; BR112012022433A2; EP2542810B1; US20130055889A1; CN102884352B; EP2542810A1

Abstract

método para fabricação de um transdutor de dobra, uma microbomba e uma microválvula, microbomba e microválvula. é provido um método de fabricação de um 5 transdutor de dobra compreendendo um meio de condução e uma membrana, o método compreendendo: prover (1010) a membrana (110) e o meio de condução (210); e aplicar (1020) um sinal de produção (uprodução) para o meio de condução (210) durante uma ligação do meio de condução à membrana (110) de forma que o meio de condução é 10 pré-tensionado após a ligação, em que o sinal de produção é de um mesmo tipo que um sinal de operação para operar o transdutor de dobra.

Description

DESCRIÇÃO HISTÓRICO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um método para fabricar um transdutor de dobra, uma microbomba e uma microválvula, e a uma microbomba e uma microválvula compreendendo o transdutor de dobra fabricado de acordo com o método.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

De acordo com a técnica anterior existe um grande número de diferentes microbombas de membrana, os conceitos de condução usados sendo principios eletromagnéticos, térmicos e de condução piezelétrica. No entanto, quase todas as microbombas de membrana disponiveis no mercado são conduzidas através dos 15 principios de condução piezelétrica.

A proporção de compressão das microbombas é um parâmetro importante que define a tolerância de bolha e a capacidade de pressão contrária das microbombas quando gases são o meio a ser bombeado. Assim como para as bombas de fluido, as 20 bombas de gás podem em qualquer momento entrar na câmara da bomba, a capacidade de pressão contrária para as bombas de liquido também é definida - na prática - através da proporção de compressão (além da grande força do diafragma de acionamento e baixos vazamentos da válvula). A proporção de compressão é definida como a proporção 25 entre o volume deslocado pela membrana da bomba em um sopro ou ciclo, o então chamado volume sistólico, e o volume morto, isto é, o volume minimo restante quando a membrana da bomba foi movida para bombear o meio contido na câmara da bomba para fora da câmara da bomba. 0 volume morto também pode ser referido como a diferença no volume entre o volume máximo da câmara da bomba e o volume sistólico. A proporção de compressão das microbombas conhecidas é relativamente pequena e dentro da faixa de 0,1 a 1.

A publicação do pedido de patente EP 0 424 087 Al descreve, por exemplo, uma microbomba com um meio piezelétrico sendo deformável através dos sinais de voltagem na primeira e segunda direções, isto é, para cima e para baixo, de forma a drenar respectivamente o liquido e expelir o liquido do reservatório de liquido da microbomba. As microbombas descritas no documento EP 0 424 087 Al, no entanto, são desvantajosas em que compreendem volumes mortos relativamente grandes ou somente permitem pequenas batidas na direção para cima e assim somente pequenos volumes sistólicos.

Além disso, a proporção de compressão das microbombas de membrana conduzidas piezeletricamente é tipicamente definida através das condições de contorno a seguir. Ao aplicar uma tensão positiva a um transdutor de piezo-membrana, o transdutor de membrana pode somente ser defletido na direção para 20 baixo. A deflexão para cima somente é possivel aplicando uma tensão negativa, em que somente 20% da sistole descendo é alcançável, pois caso contrário a cerâmica piezelétrica seria despolarizada. Ao restringir o movimento da membrana ao movimento descendente é dificil reduzir o volume morto e aumentar a 25 proporção de compressão. Portanto, para as microbombas convencionais, vide, por exemplo, a microbomba de membrana do documento US 2005/0123420 Al e a microbomba peristáltica do documento US 6,261,066 Bl, o meio piezelétrico somente é movido em uma direção e/ou a câmara da bomba é formada de maneira que seu contorno seja adaptado à linha de dobra da membrana para reduzir o volume morto e assim maximizar a proporção de compressão. Esta adaptação para a linha de dobra da membrana de bombeamento é 5 complexa e custosa em relação à engenharia de produção, e além disso uma adaptação completa para a linha de dobra não é tipicamente possivel devido à membrana de bombeamento se defletir não completamente simetricamente, por exemplo, devido as distorções da membrana de bombeamento devido ao processo de 10 colagem, de forma que espaços permaneçam dentro da câmara da bomba que reduzem a proporção de compressão. Além disso, o volume sistólico de um acionador padrão é limitado através das condições de contorno, se as bordas do diafragma são grampeadas. Finalmente, com silicio este alinhamento pode ser alcançado somente 15 parcialmente através da gravação de diversas etapas na pastilha, o que leva a um grande esforço.

O documento US 5.759.014 descreve uma microbomba com uma membrana de bombeamento de silicio arranjada em uma placa de vidro de base e um válvula de entrada e uma válvula de saida 20 arranjadas opostas uma a outra em lados opostos da membrana de bombeamento. A membrana de bombeamento tem um formato curvado para fora na posição de descanso. Um elemento piezelétrico é preso ao topo do membrana. No caso do elemento piezelétrico estar acionado, a membrana se desloca para baixo. O formato curvado para fora da 25 membrana pode ser obtido colocando sob vácuo a câmara localizada acima da membrana fechada hermeticamente ou aplicando à sua superficie superior uma camada de óxido incluindo uma deformação adequada pré-tensão. As microbombas de acordo com o documento US 5,759,014 são desvantajosas em que o volume morto causado pelos espaços de conexão entre a câmara de bombeamento e a válvula de saída e entrada ainda é consideravelmente alta, as alturas de abaulamento alcançáveis da membrana são limitadas (assim, somente facilitando as proporções de compressão limitadas), e necessitam de uma considerável quantidade de regiões circulares do óxido de silício na superfície inferior da membrana para prevenir a aderência ou sucção da membrana. Adicionalmente, o arranjo lateral das válvulas aumenta significativamente a resistência ao fluxo na câmara da bomba, com o que o volume sistólico somente pode transportar em frequências de bomba muito baixas, limitando a frequência máxima da bomba. Outra desvantagem do abaulamento através da camada de óxido ou vácuo é o fato de que se um piezelétrico é acionado através de uma tensão positiva, o diafragma não pode ser movido para uma posição completamente vazia. Assim, um volume morto na borda do diafragma permanece.

O documento US2009/0158923 Al descreve um pré- tensionamento do diafragma da bomba realizado através da soldagem a laser de duas camadas de metal. Este pedido estabelece que (obviamente devido ao impacto térmico do processo de soldagem) uma pré-tensão do diafragma e da câmara da bomba pode ser realizado. No entanto, novamente, um grande volume morto (que é ainda maior que o volume morto devido a camada de óxido no documento US 5,759,014) permanece na borda do diafragma após o acionamento do piezelétrico.

Na verdade, a junção da membrana de acionamento com a câmara da bomba através da soldagem a laser conforme representada na Fig. 8 causa um abaulamento inevitável da membrana, que não é otimizado em relação a um volume morto minimizado. A Fig. 8 mostra dois desenhos esquemáticos de uma microbomba com um corpo da bomba 810 e uma membrana 820 presa ao corpo da bomba através da soldagem a laser na borda de membrana da bomba. A parte de cima da Fig. 8 mostra a membrana da bomba 820 em um estado pré-tensionado não acionado, e parte inferior da Fig. 8 mostra a mesma membrana 820 dobrada para baixo através de um elemento piezelétrico 830 arranjado na parte de cima da membrana da bomba. Como pode ser visto a partir da parte inferior da Fig. 8, a membrana 820 não é completamente plana, mas mostra protuberâncias ou deflexões 840 na borda da membrana da bomba que causa um volume morto aumentado devido aos volumes definidos através destas protuberâncias 840 na borda da membrana.

Os documentos US 2004/0036047 Al e US 2006/0027772 Al descrevem válvulas fechadas normalmente. Formadas através de uma pilha de dois chips de silicio, em que o chip de silício inferior compreende a entrada e a saida da válvula, e em que o chip superior montado no chip inferior, compreende um recesso da câmara da válvula, uma tampa de válvula e um ressalto em um lado voltado para o chip inferior, e um recesso no lado oposto do chip superior voltado para longe do chip inferior para definir uma membrana, em que na membrana acima do ressalto uma unidade piezelétrica é arranjada para mover um obturador da válvula formado no chip inferior para baixo para abrir a válvula.

Em um estado fechado, isto é, quando a cerâmica piezelétrica não está acionada, a tampa da válvula desacopla de forma fluida a entrada da válvula da câmara da válvula. No caso da cerâmica piezelétrica estar acionada, a cerâmica piezelétrica se move para baixo do obturador da válvula que está conectado a membrana através do ressalto. Neste casso a tampa da válvula não se apoia mais no ressalto e a válvula é aberta. Foi reconhecido que uma membrana as vezes tende a ser defletida na direção descendente 5 após a produção da válvula. No caso destas deflexões em uma direção descendente serem muito grandes, a válvula pode não preencher os requisitos de densidade para válvulas fechadas normalmente ou podem abrir em pressões leves na direção reversa a membrana. Tais fluxos indesejados no estado não acionado da 1necessidade da válvula são desvantajosos e podem até mesmo serem criticos nos campos da tecnologia médica ou células de combustível.

É o objetivo da presente invenção prover um método de fabricação de um transdutor de dobra permitindo eliminar 15 uma ou todas as desvantagens mencionadas acima da técnica anterior. É um outro objetivo da presente invenção prover uma microbomba que é capaz de prover altas proporções de compressão e que podem ser de fácil engenharia de produção. Ainda, um outro objetivo da presente invenção é prover uma microválvula com 20 características de densidade confiáveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O objetivo da presente invenção é alcançado através de um método de fabricação de um transdutor de dobra de acordo com a reivindicação 1, um método de fabricação de uma 25 microbomba de acordo com a reivindicação 13, um método de fabricação de uma microválvula de acordo com a reivindicação 14, uma microbomba de acordo com a reivindicação 17 e uma microválvula de acordo com a reivindicação 20.

As realizações da presente invenção provêem um método de fabricação de um transdutor de dobra compreendendo um meio de condução e uma membrana, o método compreendendo: prover a membrana e o meio de condução; e aplicar um sinal de produção para o meio de condução durante uma ligação do meio de condução para a membrana de forma que o meio de condução é pré-tensionado após a ligação, em que o sinal de produção é de um mesmo tipo que um sinal de operação para operar o transdutor de dobra.

As realizações do transdutor de dobra compreendem uma membrana e um meio de condução presos a membrana, em que o meio de condução é preso a uma superfície principal do meio de condução para a membrana dobrável ou deflectível de forma a converter um sinal de operação ou acionamento aplicado ao meio de acionamento em um movimento do transdutor de dobra vertical à superfície principal através da qual o meio de condução é dobrado para a membrana. Em outras palavras, o sinal de operação efetua uma mudança na dimensão (contração ou extração) do meio de condução paralelo a superfície principal através da qual o meio de condução é preso a membrana (também referida como dimensão ou direção lateral) que é convertido em um movimento vertical em relação à superfície principal através da qual o meio de condução é preso a membrana (também referida como dimensão ou direção vertical). O grau de conversão é definido através do coeficiente d31 do meio de condução. Devido ao método de fabricação destes transdutores de dobra ser pré-tensionado ou pré-curvado. Tais transdutores de dobra pré-tensionados podem ser usados na microbombas e microválvulas para superar os problemas acima mencionados.

O meio de condução pode ser, por exemplo, meio de condução piezelétrica ou qualquer outro meio de condução que é adaptado para mudar seu volume ou pelo menos uma dimensão quando um certo tipo de sinal de acionamento ou entrada é aplicado ao meio de condução. No caso do meio de condução piezelétrico, o sinal de produção e o sinal de aplicação são tensões aplicadas ao meio de condução piezelétrico. No caso das tensões positivas serem aplicadas, o meio de condução piezelétrico contrai, e assim, move a membrana em direção à membrana relativa a uma superfície de ligação entre o meio de condução e a membrana.

As realizações alternativas do meio de condução são, por exemplo, meio de condução magneto restritivo ou meio de condução compreendendo materiais magneto restritivos que mudam seu volume no caso de um campo magnético ser aplicado ao meio de condução magneto restritivo. Neste caso o sinal de produção e o sinal de operação (o sinal aplicado ao meio de condução durante operação normal posterior) são campos eletromagnéticos.

Como se torna aparente a partir dos exemplos acima mencionados, o sinal de produção e o sinal de operação são do mesmo tipo de um sinal (tensões para meio de condução piezelétrico, campos magnéticos para meios de condução magneto restritivos).

A magnitude do sinal de produção (nivel de tensão do sinal de produção e o sinal de operação para meio de condução piezelétrica, força do campo magnético para o meio de condução magneto restritivo) pode ser a mesma ou pode ser diferente para o sinal de produção e o sinal de operação.

A polaridade ou direção do sinal de produção (a polaridade da tensão para meios de condução piezelétricos, a direção do campo magnético para meios de condução magneto restritivos) pode ser a mesma ou pode ser diferente, por exemplo, inversa, para o sinal de produção e o sinal de operação.

No caso de a polaridade ou direção do sinal de produção e do sinal de operação ser a mesma, o tipo de pré- protuberância do transdutor de dobra (da membrana e/ou do meio de condução) alcançado através do método inventivo é exatamente o mesmo que a sistole correspondente da membrana ou transdutor de dobra quando o meio de condução é acionado.

Em certas realizações o sinal de produção tem a mesma polaridade que o sinal de produção e a magnitude do sinal de produção a mesma magnitude que o sinal de produção ou uma magnitude menor ou uma magnitude mais alta, dependendo da aplicação.

Outras realizações da invenção provêem um método para produção de uma microbomba, a microbomba compreendendo um transdutor de dobra com uma membrana e um meio de condução, em que a membrana forma uma membrana da bomba e é adaptada para ser movida ente uma primeira posição curvada e uma segunda posição menos curvada através de um meio de condução; e um corpo da bomba conectado a membrana da bomba de forma a definir a câmara da bomba entre o corpo da bomba e a membrana da bomba; o método compreendendo a fabricação do transdutor de dobra através do método inventivo de forma que a membrana da bomba assume um formato pré-curvado na primeira posição curvada quando o meio de condução não está acionado.

Ainda outras realizações da invenção provêem um método para produção de uma microválvula, a microválvula compreendendo um transdutor de dobra com uma membrana e um meio de condução, em que a membrana forma uma membrana de válvula e é adaptada para ser movida entre uma primeira posição e uma segunda posição através do meio de condução para abrir ou fechar a microválvula; o método compreendendo: fabricação do transdutor de dobra através do método inventivo.

As realizações também provêem uma microbomba, a microbomba compreendendo: um transdutor de dobra compreendendo uma membrana e um meio de condução, em que a membrana forma uma membrana da bomba da microbomba e é adaptada para ser movida entre uma primeira posição curvada e uma segunda posição menos curvada através do meio de condução; e um corpo da bomba conectado a membrana da bomba de forma a definir a câmara da bomba entre o corpo da bomba e a membrana da bomba; em que a membrana da bomba assume um formato pré-curvado na primeira posição curvada quando o meio de condução não está acionado, e em que o transdutor de dobra tiver sido fabricado através do método inventivo.

As realizações adicionalmente provêem uma microválvula compreendendo: um transdutor de dobra compreendendo uma membrana e um meio de condução, em que a membrana forma uma membrana de válvula e é adaptada para ser movida entre uma primeira posição e uma segunda posição através do meio de condução para abrir ou fechar a microválvula; em que o transdutor de dobra tiver sido fabricado através do método inventivo.

As realizações da presente invenção são baseadas na descoberta de que as protuberâncias 840 da microbomba na Fig. 8 e os volumes mortos correspondentes são causados pelo fato de que o formato de dobra do diafragma ou membrana pré-tensionados não é exatamente o mesmo que a sístole correspondente do acionador piezelétrico. Em outras palavras, a deflexão da membrana pré- tensionada causada pelo pré-tensionamento durante a produção (por exemplo, camada de óxido ou soldagem a laser) é diferente da deflexão da membrana causada através do acionador piezelétrico durante a operação da microbomba.

As realizações da presente invenção permitem maximizar a proporção de compressão provendo um método de pré- abaulamento para a membrana da bomba, que é adaptada ao movimento da membrana piezelétrica ou, em geral, ao movimento acionador da membrana. Assim, as protuberâncias 840 e os volumes mortos correspondentes podem ser evitados ou pelo menos reduzidos. Para alcançar um pré-abaulamento da membrana da bomba que é adaptada ao movimento da membrana da bomba causada pelo meio de condução preso a membrana da bomba, as realizações do método compreendem a etapa de ligar o meio de condução na membrana da bomba de forma que a membrana da bomba assuma um formato pré-curvado quando o meio de condução não está acionado. Assim, quando o meio de condução é acionado, e correspondentemente a membrana assume a segunda posição menos curvada, a tensão ou estresse da membrana da bomba causada pelo meio de condução no estado não acionado é reduzida. Nas realizações do método para produzir a membrana da bomba pré- curvada, o meio de condução pode, por exemplo, ser ligado à membrana da bomba quando ambas tem um formato plano. Devido a diferentes coeficientes de temperatura e/ou a aplicação de um sinal de produção contrair o meio de condução lateralmente ao ligar o meio de condução à membrana da bomba, a membrana da bomba com o meio de condução assume um formato pré-curvado ascendente na - • primeira posição curvada quando o meio de condução não está acionado. 0 acionamento do meio de condução faz com que o meio de condução contraia novamente (ao mesmo tempo reduzindo a tensão da 5 membrana da bomba), a deflexão descendente da membrana representando a deflexão reversa para o pré-abaulamento, e no caso do sinal de condução para conduzir ou acionar o meio de condução é forte suficiente para fazer com que o meio de condução assuma novamente o formato plano ou pelo menos um formato essencialmente 10 plano sem ou pelo menos protuberâncias negligiveis na borda.

Em outras palavras, a deformação da membrana causada pelo acionamento do meio de condução representa o efeito inverso e deformação causada pelo pré-abaulamento e, assim, pelo menos reduz as protuberâncias ou deflexões 840 nas bordas da 15 membrana da bomba.

Em ainda outras palavras, as realizações da presente invenção provêem microbombas, em que o formato da dobra da membrana da bomba pré-curvada é adaptada a deformação causada através do acionamento do meio de condução, de forma que a 20 membrana da bomba voltada para o corpo da bomba tem um formato de base plana quando a membrana da bomba está na segunda posição menos curvada ou plana e nenhuma pressão contrária é aplicada. O termo "formato de base plana" indica que no caso da base da câmara da bomba ser plano ou plano com cavidades, a membrana da bomba tem 25 um formato plano, e em caso da base da câmara da bomba ou a membrana da bomba compreender protrusões e meios antiaderentes distribuídos ao longo da base da câmara da bomba, a membrana da bomba pode ser levemente curvada para fora na borda da base da câmara da bomba, onde a maioria dos meios antiaderentes são ■ - arranjados e assumem, a partir deste, na direção da parte central da câmara da bomba um formato plano carregado através das protrusões antiaderentes devido a sua rigidez.

De acordo com uma realização de um método de produzir a microbomba, o meio de condução, por exemplo, meio de condução piezelétrico, é conectado a membrana da bomba em estado contraído, isto é, um sinal ou tensão de produção predeterminado é aplicado ao meio de condução para causar a contração do meio de condução, e a tensão de sinal é liberada após isso. Devido a liberação do sinal ou tensão, o meio de condução extrai e assim dobra a membrana com "o meio de condução para cima e para longe da câmara da bomba.

De acordo com uma outra realização de um método de produção da microbomba, a membrana da bomba e o meio de condução, por exemplo, um meio de condução piezelétrico são adicionalmente aquecidos a uma temperatura de produção predeterminada, são ligados entre si nesta temperatura de produção, e são resfriados, por exemplo, para uma temperatura de ambiente normal após isso. Devido aos coeficientes de expansão térmica do meio de condução e a membrana da bomba o transdutor de dobra é pré-tensionado de uma maneira adicional.

Por um lado, este efeito pode ser usado para produzir os transdutores de dobra com características de pré- 25 tensão aumentada que pode, por exemplo, ser usada para prover membranas de válvula ou bomba com ainda outras alturas de pré- abaulamento aumentadas. no caso dos coeficientes de expansão de temperatura diferentes do meio de condução e a membrana da bomba normalmente levaria a um pré-abaulamento na direção descendente (a partir do meio de condução em direção à membrana da bomba) um sinal de produção pode ser aplicado de forma que um pré-abaulamento da membrana da bomba em uma primeira direção efetuada através da liberação do sinal de produção mais que compensa um pré-abaulamento da membrana da bomba em uma segunda direção oposta ao primeiro direcionamento efetuado através do resfriamento após o meio de condução e a membrana da bomba, por exemplo, para temperatura normal ou ambiente.

Este segundo aspecto é em particular vantajoso para membranas semicondutoras que têm coeficientes de expansão térmica tipicamente inferiores que as cerâmicas piezelétricas ou outros meios de condução piezelétricos, assim, levam ao pré- abaulamento indesejado em uma direção descendente. Através da aplicação de um sinal de produção ao meio de condução piezelétrico que faz com que o meio de condução piezelétrico contraia, um pré- abaulamento descendente pode ser mais compensado e, assim um pré- abaulamento em uma direção ascendente (a partir da membrana da bomba em direção ao meio de condução piezelétrico) pode ser alcançado.

Assim, válvulas fechadas normalmente conforme descritas no documento US 2004/0036047 Al e documento US 2006/0027772 Al pode ser mais confiavelmente fechado ou selado no estado não acionado através do pré-tensionamento do transdutor de dobra formado pelo meio de condução piezelétrico e a membrana de silicio.

Em relação às microbombas, a proporção de compressão c das microbombas é definida pela proporção do volume sistólico ΔV e o volume morto Vo, isto é, c = ΔV/V0. Portanto, duas medidas podem ser primariamente levadas em conta para aumentar a proporção de compressão. Primeiro, para aumentar o volume sistólico ΔV, e segundo para reduzir o volume morto Vo. As realizações da invenção permitem solucionar ambas as medidas e, assim, aumentar a proporção de compressão.

O arranjo da válvula de retenção de entrada e saída oposta e abaixo da membrana e dentro do corpo da bomba permite alcançar altos volumes sistólicos e ao mesmo tempo reduzir os volumes mortos. O pré-abaulamento da membrana da bomba, além disso, somente necessita usar ou acionar o meio de condução, e em particular o meio de condução piezelétrico, em uma direção (isto é, somente na direção descendente), e assim reduzir a complexidade do meio de direção e em caso do meio de condução piezelétrico reduzir o risco de despolarização.

Dependendo do formato da superfície superior do corpo da bomba formando a base da câmara da bomba, e o formato da membrana de bombeamento na segunda posição menos curvada, o volume morto da microbomba pode ser reduzido. Portanto, as realizações da microbomba compreendem, por exemplo, nenhum meio de espaçamento ou estruturas de espaçamento arranjadas entre a membrana da bomba e a base da câmara da bomba, e compreende ainda uma base de câmara da bomba pelo menos essencialmente plana, em que o formato da membrana da bomba e o formato da base da câmara da bomba coincidem quando a membrana da bomba está no segundo, isto é, posição essencialmente plana, e assim prover uma microválvula cujo volume morto da câmara da bomba é essencialmente somente definido através dos volumes mortos dos poços de válvula.

As realizações da microbomba podem compreender corpos de bomba completamente planos, em que o corpo inteiro da bomba (não somente a parte do corpo da bomba definindo a base da câmara da bomba) é essencialmente plano (por exemplo, plano exceto pelos poços da válvula) . Tais superficies ou corpos da bomba completamente planos são fáceis de produzir, independente se silicio ou outros materiais semicondutores, materiais de metal ou polimeros são usados para produzir o corpo da bomba, e/ou independente de como as válvulas de retenção de entrada e saida são produzidas ou integradas. Assim, tais realizações também permitem reduzir a complexidade da engenharia de produção.

Os volumes mortos das válvulas de retenção de entrada ou saída e/ou os poços da válvula das válvulas de retenção de entrada e saída reduzem - devido ao arranjo da válvula de retenção de entrada e saída oposta a membrana de bombeamento - o efeito de aderência e permitem uma remoção mais fácil da membrana de bombeamento da base da câmara da bomba e o movimento ascendente correspondente da membrana da bomba. Outras realizações da microbomba compreendem as válvulas de retenção de entrada e/ou saída que são arranjadas opostas a uma área central da membrana de bombeamento para diminuir mais o efeito de aderência e/ou diminuir a resistência do fluxo.

Em outras realizações, a membrana de bombeamento é diretamente presa na superfície superior da membrana de bombeamento de forma que quando a membrana da bomba é movida para a segunda posição e assume um formato plano, a membrana da bomba se apoia na superfície superior formando também a base da câmara da bomba, exceto, por exemplo, os poços da válvula e/ou recessos nas estruturas da válvula nas laterais das válvulas voltadas para a câmara da bomba. "Diretamente presa" neste contexto é para ser entendido que a membrana da bomba pode ser conectada ao corpo da 5 bomba com material de ligação como, por exemplo, cola, ou sem material de ligação (isto é, sem material de ligação), por exemplo, usando ligação ultrassónica, ligação a laser etc., no entanto, sem camadas ou elementos de espaçamento entre a membrana da bomba e o corpo da bomba que poderia causar um espaço entre a 10 membrana da bomba e a base da câmara da bomba quando a membrana da bomba está na segunda posição plana...

Portanto, as realizações da presente invenção provêem microbombas com um comportamento auto-protetor, e são adequadas para transportar meios comprimíveis como gases e são, em 15 adição, tolerantes a bolha e independentes de bolha.

As microbombas são consideradas tolerantes a bolha quando são adaptadas de forma que se a bolha estiver entrando na câmara da bomba a microbomba ainda está funcionando, e a bolha (ou uma parte da bolha) será transportada através da 20 câmara da bomba. No entanto, a velocidade da bomba pode ser mudada, durante a presença da bolha de gás (ou partes dela) na câmara da bomba.

As microbombas são consideradas independentes de bolha quando são adaptadas de forma que se a bolha estiver 25 entrando na câmara da bomba, a microbomba não está somente ainda funcionando, mas a velocidade da bomba é independente da presença do gás na câmara da bomba.

Os métodos para produzir o pré-abaulamento da membrana de acordo com a presente invenção permitem implementar particularmente altas extensões do pré-abaulamento, por exemplo, grandes alturas de pré-abaulamento em relação à extensão lateral da câmara da bomba, isto é, em relação ao diâmetro da câmara da bomba, e, assim, facilitam não somente altos volumes da câmara da bomba Vmax, mas também, e em particular, altos volumes sistólicos ΔV e finalmente altas proporções de compressão c.

Adicionalmente, as realizações do método permitem fabricar ou produzir membranas de bomba ou membranas de válvula pré-curvadas - ou em geral para membranas pré-tensão - sem necessitar de etapas de processamento adicionais, por exemplo, formação de uma camada de óxido adicional.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As realizações são descritas a seguir, fazendo referência aos desenhos anexos.

A Fig. 1A mostra um fluxograma de uma realização de um método para fabricação de um transdutor de dobra.

A Fig. 1B mostra uma realização da microbomba, em que a própria membrana da bomba está em uma primeira posição ou estado pré-curvado (em um estado de repouso ou não acionado).

A Fig. 1C mostra a realização da microbomba de acordo com a Fig. 1B em uma segunda posição ou estado acionado, em que a membrana da bomba assume um formato plano e se apoia na base da câmara da bomba.

A Fig. 1D mostra um formato intermediário da membrana da bomba ao se mover do segundo formato menos curvado, aqui formato plano, para o primeiro formato curvado.

A Fig. 2A mostra uma seção transversal de uma realização da microbomba com um meio de condução piezelétrico montado em uma superficie superior da membrana da bomba (no primeiro estado de repouso ou não acionado).

A Fig. 2B mostra uma seção transversal esquemática da microbomba de acordo com a Fig. 2A no segundo estado acionado.

As Figs. 3A, 3B mostram vistas transversais seccionais esquemáticas para explicar um método de produção de uma microbomba.

As Figs. 4A-4F mostra vistas transversais seccionais esquemáticas que explicam uma realização do método para produzir uma microbomba.

As Figs. 5A, 5B mostram vistas transversais seccionais esquemáticas da microbomba produzida de acordo com o método descrito com base nas Figs. 4A-4F em um estado acionando e em um não acionado.

A Fig. 6 mostra um diagrama da linhas de dobra normalizadas (membrana de meia-bomba) a partir do centro da membrana da bomba para a borda da membrana da bomba para diferentes efeitos de abaulamento ou causas de abaulamento.

A Fig. 7A mostra um diagrama das linhas de dobra de uma membrana da bomba a partir do centro da membrana da bomba para a borda da membrana da bomba para uma ligação piezelétrica em 80 °C sem aplicar uma tensão de produção.

A Fig. 7B mostra um diagrama das linhas de dobra de uma membrana da bomba a partir do centro para a borda da membrana da bomba para uma ligação piezelétrica em 80 °C e uma

A Fig. 7C mostra um diagrama de outras linhas de dobra de uma membrana da bomba a partir do centro para a borda da membrana da bomba para uma ligação piezelétrica em 8 0 °C e uma tensão de produção de 73,6 V.

A Fig. 7D mostra um diagrama de diferentes linhas de dobra de uma membrana da bomba a partir do centro para a borda da membrana da bomba para uma ligação piezelétrica em 80 °C e uma tensão de produção de 178 V.

As Figs. 7E, 7F, 7FF, 7G mostram esquemas de uma 10 válvula fechada normalmente com um transdutor de dobra pré- tensionado.

A Fig. 7H mostra uma primeira realização de uma válvula aberta normalmente com uma membrana da válvula pré- curvada.

A Fig. 71 mostra um esquema de uma segunda realização da microválvula com uma membrana da válvula pré- curvada.

A Fig. 8 mostra um esquema de uma microbomba com uma membrana pré-tensionada convencional em um estado acionado e 20 um estado não acionado.

Elementos iguais e/ou equivalentes são denotados na descrição a seguir das figuras através de referências numéricas iguais ou equivalentes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A Fig. IA mostra um fluxograma de uma realização de um método para fabricação de um transdutor de dobra compreendendo um meio de condução e uma membrana. Na etapa 1010 a membrana e o meio de condução são providos. Na etapa 1020 um sinal de produção é aplicado ao meio de condução durante a ligação do meio de condução à membrana de forma que o meio de condução seja pré-tensionado após a ligação, em que o sinal de produção ume do mesmo tipo como um sinal de operação para operar o transdutor de dobra. Em outras palavras, o sinal de produção é do mesmo tipo de sinal que o sinal de operação aplicado ao meio de condução durante a operação normal do transdutor de dobra para dobrar ou defletir o transdutor de dobra e a membrana.

O sinal de produção é preferencialmente liberado somente após a ligação ter sido terminada ou é aplicado durante todo o processo de ligação.

A própria ligação pode ser desempenhada através de qualquer tecnologia de ligação. A ligação do meio de condução a membrana pode ser desempenhada sem material de ligação ou usando materiais de ligação, por exemplo, colando usando cola ou soldando usando solda liquida. Independente do material de ligação especifico, a ligação é realizada por meio do material de ligação arranjado entre o meio de condução e a membrana e o sinal de produção somente é liberado após o material de ligação ser enrijecido, preferencialmente, completamente enrijecido. No caso de a tensão de produção ser liberada muito cedo, por exemplo, antes do material de ligação estar completamente enrijecido, o meio de condução mudará seu tamanho e, assim diminuirá a extensão a qual o meio de condução é pré-tensionado após a ligação.

Como foi descrito anteriormente, a aplicação do sinal de produção leva a uma mudança no tamanho do meio de condução, no caso dos transdutores de ligação em uma mudança da dimensão paralela a uma superficie do meio de condução através do qual o meio de condução é ligado à membrana. A mudança pode ser ou uma contração ou uma extração. Os acionadores piezelétricos, por exemplo, contraem no caso de uma tensão positiva ser aplicada e expande em um certo grau no caso de uma tensão negativa ser aplicada. As realizações, portanto, aplicam uma tensão de produção positiva ao acionador piezelétrico para configurar o acionador piezelétrico para um estado contraido e manter o acionador piezelétrico no estado contraido até a ligação ser terminada. Após a ligação e após a liberação da tensão de produção positiva, o acionador piezelétrico tenta extrair ou expandir para seu tamanho ou dimensão normal quando não acionado, no entanto, o acionador piezelétrico é preso sobre toda a superficie principal a membrana tentando manter sua presente dimensão na dimensão lateral, isto é, na dimensão paralela para a superficie de contato do meio de condução piezelétrico com a membrana. Assim, o meio de condução piezelétrico, a membrana, ou em geral o transdutor de dobra se torna pré-tensionada.

No caso de o acionador piezelétrico e a membrana não estarem conectados mecanicamente a qualquer contorno externo ou estão somente conectados nas suas bordas a um contorno externo, por exemplo, uma microbomba ou microválvula, a liberação da tensão de produção efetua que o acionador piezelétrico se expande, no entanto, não o tamanho normal se expandiria no caso de não ser preso a membrana. Por outro lado, a membrana também é expandida devido ao acionador piezelétrico. Assim, o acionador piezelétrico é pré-tensionado no sentido de que o acionador piezelétrico está pré-comprimido comparado a sua dimensão normal, em que a membrana está pré-tensionada no sentido de que está pré-estendida a sua dimensão normal. Ao mesmo tempo o meio de condução e a membrana são pré-curvados devido ao pré-tensionamento na direção do acionador piezelétrico.

No caso de o acionador piezelétrico e a membrana não somente serem fixados nas suas bordas, mas, por exemplo, também no seus centros (vide, por exemplo, as válvulas fechadas normalmente de acordo com os documentos US 2004/0036047 Al, US 2006/0027772 Al e as Figs. 7E-7G) a membrana e o acionador piezelétrico não podem dobrar em direção ao acionador piezelétrico, no entanto, são pré-tensionados e podem ser considerados como sendo pré-tensionados em direção ao acionador piezelétrico (pré-tensionado no sentido de que o acionador piezelétrico é comprimido e previne, por exemplo, um pré- abaulamento indesejado na direção descendente devido a outros parâmetros de produção).

As mesmas considerações se aplicam a qualquer outro meio de condução utilizável para transdutores de dobra.

Nas realizações, usar cola para ligar o meio de condução à membrana, as colas frequentemente necessitam de uma certa temperatura de produção predeterminada mais alta que a temperatura ambiente normal. Assim, diferentes coeficientes de temperatura do meio de condução e a membrana podem causar pré- tensionamento adicional que sobrepõe ao pré-tensionamento causado através do sinal de produção. No caso de um pré-tensionamento do sinal de produção e o pré-tensionamento causado através dos diferentes coeficientes de expansão de temperatura são do mesmo tipo (por exemplo, ambos levam a uma compressão do meio de condução após a ligação ou ambos levam a uma pré-extensão do meio de condução após a ligação) a soma do pré-tensionamento, em que no caso do pré-tensionamento do sinal de produção e o pré- tensionamento causado pelos diferentes coeficientes de expansão de temperatura são diferentes, por exemplo, de um tipo inverso ou 5 reverso (por exemplo, o pré-tensionamento aplicando um sinal de produção causaria uma compressão em que como um pré-tensionamento causado por diferentes coeficientes de temperatura causariam uma pré-extensão, ou vice-versa) os pré-tensionamentos podem compensar um ao outro pelo menos parcialmente.

É uma outra descoberta da presente invenção que este pré-tensionamento causado pelos diferentes coeficientes de expansão de temperatura do meio de condução e a membrana podem ser usados ou para aumentar o pré-tensionamento e assim, por exemplo, alcançar sistoles e alturas de pré-abaulamento ainda mais altas, 15 ou configurar o sinal de produção para tal nivel e polaridade que um pré-abaulamento indesejado em uma direção indesejada causada por diferentes coeficientes de temperatura é pelo menos parcialmente compensado, completamente compensado ou ainda sobre compensado para, por exemplo, alcançar pré-abaulamento e sistoles de uma dimensão e direção desejada.

Em uma realização, o coeficiente de temperatura da membrana (por exemplo, metal) é maior que um coeficiente de temperatura do meio de condução (por exemplo, cerâmicas piezelétricas) e o sinal de produção é tal que o meio de condução 25 está em um estado contraido durante a ligação. Neste caso o pré- tensionamento causado através de ambos efeitos é do mesmo tipo (compressão do meio de condução) e aumenta o pré-tensionamento alcançável (pré-compressão) e, dependendo da fixação mecânica da membrana e/ou meio de condução, também a altura de pré-abaulamento alcançável.

Em uma outra realização o coeficiente de expansão da temperatura da membrana (por exemplo, silicio) é menor que um coeficiente de expansão da temperatura do meio de condução (por exemplo, meio de condução piezelétrico) e o sinal de produção é tal que o meio de condução está em um estado contraido durante a ligação e o pré-tensionamento causados através de diferentes coeficientes de expansão da temperatura é mais que compensado através do pré-tensionamento causado pelo sinal de produção.

As realizações alternativas podem usar ligação a laser ou outras tecnologias de ligação para ligar o meio de condução a membrana e aplicar o sinal de produção durante a ligação conforme descrito acima para alcançar o pré-tensionamento do acionador de dobra e potencialmente um pré-abaulamento.

As realizações do método para fabricar podem ser facilmente implementadas devido a processos de ligação e tecnologias existentes podem ser usados. Somente meios para aplicação do sinal de produção ao meio de condução durante a etapa de ligação do meio de condução a membrana devem ser previstos. Isto é mais facilitado de acordo com a forma em que o sinal de produção é aplicado ao meio de condução, pode ser a mesma em que o sinal de operação é aplicado. Para os acionadores piezelétricos, por exemplo, as mesmas conexões elétricas usadas para aplicar o sinal de operação ao acionador piezelétrico durante a operação normal (posterior no campo) também podem ser usadas para aplicar o sinal de produção durante a fabricação ou produção.

A seguir, as realizações das microbombas compreendendo uma realização do transdutor de dobra são descritas, em que a membrana do transdutor de dobra forma a membrana da bomba.

As Figs. IB e 1C mostram uma vista transversal seccional esquemática de uma realização da microbomba compreendendo uma membrana da bomba 110, um corpo da bomba 120 e uma válvula de retenção de entrada passiva 130 e um válvula de retenção da saida passiva 140. A Fig. 1B mostra uma vista transversal seccional de uma primeira realização em uma primeira posição curvada. A Fig. 1C mostra a realização da microbomba na segunda posição menos curvada. Na Fig. 1B o meio de condução que é adaptado para conduzir a membrana da bomba da primeira posição curvada para a segunda posição menos curvada não é acionado. Portanto, o meio de condução (também condutor ou acionador; não mostrado na Fig. 1B) também pode ser referido como estando em um estado não acionado, estado não-ativado, estado inativo ou estado de repouso, e esta posição ou status da microbomba e a membrana da bomba também pode ser referida como posição ou status não acionado, inativo ou de repouso. Na Fig. 1C o meio de condução (não mostrado na 1C) está acionado ou ativado e moveu a membrana da bomba 110 para a segunda posição. Portanto, em relação ao meio de condução, a membrana da bomba e a microbomba, este status ou posição também pode ser referido como status ou posição acionado ou ativado.

A membrana da bomba 110 tem uma primeira superfície ou superfície superior 112 e uma segunda superfície ou superfície inferior 114 que é arranjada oposta a primeira superfície 112. O corpo da bomba 120 pode compreender uma primeira superfície ou superfície superior 122 e uma segunda superfície ou superfície inferior 124 que é arranjada oposta a primeira superfície 122. A membrana da bomba 110 é conectada na sua circunferência ao corpo da bomba 120, em que a câmara da bomba 102 é definida como espaço ou volume entre a membrana da bomba 110 e o corpo da bomba 120. O corpo da bomba 120 compreende uma entrada 126 e uma saída 128 (entrada da bomba/saída da bomba) e uma cavidade no lado superior do corpo da bomba, isto é, o lado voltado em direção a membrana da bomba 110, em que a primeira válvula 130 e a segunda válvula 140 estão arranjadas. A primeira válvula 130 e a segunda válvula 140 tem uma conexão de fluido, por exemplo, uma conexão de fluido direta, para a câmara da bomba 102.

A Fig. 1B mostra uma realização da microbomba 100, em que a válvula de retenção da entrada 130 e a válvula de retenção de saída 140 são providas como uma pilha 170 de dois chips semicondutores 150 e 160, em que a camada semicondutora superior ou chip 150 da estrutura de válvula dupla 170 é arranjada no topo da camada semicondutora inferior ou chip 160, e em que a camada semicondutora superior 150 foi estruturada mecanicamente de forma a prover uma válvula borboleta para a válvula de retenção de entrada e o assento da válvula para a válvula de retenção de saída 140, e a camada semicondutora inferior 160 foi estruturada de forma a prover um assento de válvula para a válvula de retenção de entrada e a válvula borboleta da válvula de retenção de saída. A primeira e/ou segunda camada semicondutora 150 e 160 pode compreender silício ou outros materiais semicondutores. Outros detalhes sobre as estruturas de válvula em camada são descritas, por exemplo, no documento US 6.261.066 B1. Outras realizações podem compreender outras válvulas de saída e entrada, por exemplo, válvulas de saída ou entrada ativas, e podem compreender materiais além. de materiais semicondutores, por exemplo, metais ou polímeros.

Como pode ser visto a partir das Figs. IB e 1C, a primeira superfície 122 do corpo da bomba 120 é plana e uma superfície superior da válvula de retenção de entrada e saída 130, 140, ou em outras palavras, uma superfície superior 152 da camada superior 150 voltada para a membrana da bomba 110, também é plana e no mesmo nível de altura em relação a uma orientação vertical da Fig. 1B como a primeira superfície 122. Abaixo deste plano comum (definido pelas superfícies 152, 122), a válvula de retenção de entrada 130 compreende cavidades 132, por exemplo, cavidades dentro da camada superior e inferior 150, 160, e a válvula de retenção de saída 140 compreende cavidades 142, por exemplo, dentro da camada superior 150, que também são referidas como "poços de válvula" 132 e 142.

Apesar de as Figs. IB e 1C mostrarem um corpo da bomba 120 com uma estrutura de válvula dupla 170, outras realizações da microbomba podem compreender estruturas de válvula 130 e 140 estruturadas diretamente dentro da bomba, ou em outras palavras, estruturas de válvula 130 e 140 diretamente integrada no material do corpo da bomba 120.

Em outras realizações a superfície superior 152 da estrutura de válvula 17 0 já pode formar o corpo da bomba 120 (vide, por exemplo, Figs. 4A-4F e 5A-5B).

No seguinte, a primeira superfície 122 do corpo da bomba 120 e a superfície superior 152 das válvulas de retenção de entrada e saída 130 e 140 também serão juntamente referidas como a primeira superfície de um corpo da bomba ou como base da câmara da bomba. Assim, a microbomba 100 de acordo com as Figs. IB e 1C compreende uma primeira superfície essencialmente plana 122 ou base da câmara da bomba essencialmente plana, isto é, uma primeira superfície que é plana exceto pelas cavidades 132 e 142 dos poços da válvula.

Dentro deste contexto deve ser mencionado que o volume máximo Vmax da câmara da bomba 102 compreende o volume entre o corpo da bomba 120 e a membrana da bomba 110 conforme mostrado na Fig. IB (no estado pré-curvado) e os volumes dos poços de válvula 132 e 142. Como pode ser visto ainda a partir da Fig. 1C, nas realizações em que a membrana da bomba 110 assume um formato plano dentro da segunda posição menos curvada, e se apoia a primeira superfície 122 do corpo da bomba 120, o volume morto ou mínimo V0 é essencialmente definido pelos volumes dos poços da válvula 132 e 142. A diferença entre estes dois volumes também é referida como o volume sistólico ΔV, isto é ΔV = Vmax - Vo. Como a proporção de compressão c é definida como c = ΔV/V0, as realizações da microbomba de acordo com a Fig. 1B-1C provêem altas proporções de compressão.

Como pode ser visto ainda a partir da Fig. 1B, o sinal de referência H se refere à altura da câmara da bomba no estado nâo acionado, isto é, a distância vertical entre a primeira superfície 122 do corpo da bomba e a superfície inferior 114 da membrana da bomba no centro 104 da membrana da bomba. O diâmetro D da câmara da bomba ou microbomba é definido através da distância entre duas posições laterais opostas da microbomba na qual estado pré-curvado não acionado - a membrana da bomba 110 toca o corpo da bomba, que coincide tipicamente com as posições conforme a membrana da bomba 110 é conectada na sua circunferência ao corpo da bomba 120.

A câmara da bomba 102 é completamente selada do ambiente (exceto pela válvula de retenção de entrada 130 e a válvula de retenção de saída 140) através de uma conexão entre a membrana da bomba 110 e o corpo da bomba 120 na circunferência da membrana da bomba 110. A circunferência da membrana da bomba 110 pode ter uma forma angular, qualquer ponto de forma geométrica simétrica ou qualquer outra forma. O ponto das circunferências simétricas e angular provêem características de bombeamento melhoradas conforme evitam distorções durante os movimentos.

A Fig. 1D mostra uma vista transversal seccional esquemática da membrana da bomba 110 em estado intermediário anterior 110' ao mover a partir do segundo estado plano para o primeiro estado pré-curvado (vide seta A). Quando o meio de condução não está mais acionado, a membrana da bomba 110 começa a reassumir o estado pré-curvado. O movimento ascendente da membrana da bomba 110 começa, por exemplo, no centro 104 da membrana da bomba formando a pequena protuberância mostrada na Fig. 1D que aumenta em altura (vide seta A) e estende lateralmente (vide seta B) para finalmente chegar à posição completamente pré-curvada conforme mostrado na Fig. 1B. Um problema típico das microbombas é que a membrana da bomba 110 tende a se aderir ao corpo da bomba 120 uma vez que se apoia ao corpo da bomba 120. O arranjo da válvula de retenção de entrada 130 e a válvula de retenção de efeito de aderência devido aos poços da válvula formados por estas válvulas. Outras realizações compreendem as válvulas de entrada 130 e válvulas de retenção de saida 140 que são arranjadas em uma área central 126 que se estende a partir do centro da membrana e o centro correspondente do corpo da bomba 120. Como pode ser visto a partir da Fig. 1D, tal arranjo central da válvula de retenção de entrada e a válvula de retenção de saida com seus poços de válvula correspondente permite uma formação mais fácil dos formatos de abaulamento inicial 110' conforme mostrado na Fig. 1D e, assim, reduz ainda o efeito de aderência. O diâmetro da área central 126 pode estar na faixa de menos de 70% do diâmetro D, menos de 50% ou menos de 30% do diâmetro D da câmara da bomba 102.

Para realizações da microbomba que move a membrana da bomba 110 entre a primeira posição pré-curvada, por exemplo, conforme mostrado na Fig. 1B, e uma segunda posição plana, como, por exemplo, mostrado na Fig. 1C, a altura H da câmara da bomba 102 também representa a distância da sistole ou altura da sístole.

O volume da câmara da bomba Vmax e o volume sistólico ΔV pode ser aumentado através do aumento do diâmetro D da câmara da bomba e/ou aumentando a altura da sístole H. Como será descrito posteriormente, as realizações do método de produção da microbomba permite produzir microbombas com grandes diâmetros D, altas alturas sistólicas H e altas proporções entre a altura sistólica H e o diâmetro da câmara da bomba D.

As realizações da microbomba, ou o transdutor de dobra em geral, e os métodos para produzir a microbomba pode compreender um ou mais meios de condução piezelétrico, por exemplo, elementos piezelétricos monomórficos, elementos piezelétrico multicamada ou elementos de pilha piezelétricos, ou qualquer outro meio de condução que é adaptado para contrair lateralmente um certo sinal de condução, também referido como sinal de operação ou sinal de acionamento, ou um sinal de produção é aplicado a este. Estes sinais de condução podem ser tensões de condução (por exemplo, o meio de condução piezelétrico), correntes de condução, ou qualquer outras medidas fisicas adequadas para conduzir o meio de condução. O mesmo se aplica aos sinais de produção.

As Figs. 2A e 2B mostram vistas transversais seccionais esquemáticas de uma realização da microbomba 200 compreendendo um elemento de condução piezelétrico 210 conectado ao topo 112 da membrana da bomba 110. A Fig. 2A mostra, análoga a Fig. IB, a microbomba com a membrana da bomba 110 na primeira posição pré-curvada e a Fig. 2B o mesmo na segunda posição menos curvada, neste caso a posição plana. O elemento de condução piezelétrico 210 compreende um eletrodo superior na primeira superficie 212 (também superfície de cima ou superior) e um eletrodo de fundo na segunda superficie (também superficie de fundo ou inferior) do elemento de condução piezelétrica 210, em que a segunda superficie 214 é arranjada na superficie principal oposta do elemento de condução piezelétrico 210 (eletrodos não mostrados). O eletrodo superior do elemento de condução piezelétrica 210 é tipicamente conectado a um primeiro contato 216 e o eletrodo de fundo do elemento de condução piezelétrica 210 é eletricamente conectado a um segundo contato 218 da microbomba, por exemplo, através de um revestimento condutivo arranjado pelo menos em uma parte da primeira superficie 112 da membrana da - - bomba. O elemento de condução piezelétrico 210, pode, por exemplo, ser preso a membrana da bomba 110 através de cola ou outras técnicas de ligação. O elemento de condução piezelétrico é 5 polarizado de forma que em caso de uma tensão positiva é aplicada entre o eletrodo de cima 216 e o eletrodo de fundo 218, respectivamente o primeiro contato 216 e o segundo contato 218, o elemento de condução piezelétrico contrai lateralmente, e assim dobra a membrana da bomba pré-curvada 110 para baixo do corpo da 10 bomba 120. Na Fig. 2A nenhuma tensão (U= 0) é aplicada aos contatos elétricos 216, 218. Em outras palavras, o elemento de condução piezelétrico não está acionado e a membrana da bomba pré- curvada 110 assume sua posição pré-curvada. Na Fig. 2B uma tensão positiva, por exemplo, U = Umax, é aplicada de forma que a membrana 15 da bomba 110 é dobrada descendentemente ao corpo da bomba plana 120 e se apoia no último.

As realizações preferidas da microbomba são baseadas na ideia de que uma membrana da bomba ou membrana de condução é ligada sobre luma base da câmara da bomba 20 essencialmente plana, ou uma base da câmara da bomba que compreende um abaixamento que é menor que a altura de pré- abaulamento H da membrana da bomba na direção ascendente, em que a membrana da bomba é pré-curvada para cima e a unidade de válvula 170, por exemplo, a estrutura de válvula 130, 140, é compreendida 25 dentro da base da câmara da bomba. A membrana distorcida ou pré distorcida (isto é, pré-curvada) pode ser distorcida ou movida na direção da base da câmara da bomba de forma que a membrana da bomba se apoia plana na base da câmara da bomba (vide Figs. 1C e 2B). O volume morto Vo, é assim essencialmente somente definido através dos volumes mortos restantes dos poços de válvula 132, 142.

O movimento da membrana da bomba 110 a partir da primeira posição pré-curvada para a segunda posição plana pode ser alcançado de diversas maneiras, por exemplo, através da cerâmica piezelétrica 210 ou outros condutores piezelétricos, por exemplo, acionadores de pilha piezelétrica, colados no topo da membrana da bomba, conforme discutido com base nas Figs. 2A e 2B, contraindo lateralmente quando uma tensão positiva é aplicada, relaxando lateralmente quando nenhuma tensão é aplicada e expandindo além do comprimento lateral ou dimensão do estado relaxado quando uma tensão negativa é aplicada.

Em outras realizações, a emissão da força sobre a membrana da bomba para dobrar é aplicada através de um acionador de pilha piezelétrica que está permanentemente preso a membrana da bomba.

Os poços da válvula de microválvulas de silicio de acordo, por exemplo, com o documento US 6,261,066 Bl, compreendem um volume morto restante de cerca de 360 nano litros (0,36 microlitro) . Uma membrana da bomba com um formato pré- curvado similar a um formato curvado da membrana da bomba, por exemplo, de uma microbomba, de acordo com o documento US 6.261.066 Bl, com um diâmetro D de 30 mm, permite gerar um volume sistólico de cerca de 22 microlitros. Portanto, a proporção de compressão c é 22/0,36 = 61. Esta proporção de compressão é múltiplas vezes mais alta que as proporções de compressão das microbombas conhecidas que estão dentro de uma faixa de 0,1 - 1,0. Através da otimização de uma proporção de compressão que pode ser ainda mais aumentada como as válvulas da microbomba de silicio acima mencionada pode ser mais otimizada em relação ao seu volume morto. Assim, é, por exemplo, possivel produzir válvulas de silicio com 5 um volume morto restante de cerca de 50 nano litros. Através do aumento da câmara da bomba o volume sistólico pode ser aumentado, por exemplo, 50 microlitros. Assim, uma proporção de compressão de 50 microlitros/50 nanolitros = 1000 pode ser alcançada. Em combinação com um condutor piezelétrico correspondentemente 10 fortemente dimensionado, microbombas podem ser providas que são capazes ou de criar altas pressões negativas que estão próximas a condições de vácuo, ou para criar pressão positivas muito grandes de diversas centenas de bars.

A seguir, as realizações dos métodos de produção 15 das realizações da microbomba inventiva são descritas.

Um exemplo de um método para produzir a microbomba que pode ser combinado com um método, de acordo com a Fig. IA, será descrito com base nas Figs. 3A e 3B. De acordo com o exemplo, o meio de condução, por exemplo, um meio de condução 20 piezelétrico, é preso no topo da membrana da bomba e a membrana da bomba é pré-curvada devido a diferentes coeficientes de expansão de temperatura do condutor piezelétrico e a membrana da bomba. A membrana da bomba 110 é, por exemplo, já presa sobre o corpo da bomba 120, o corpo da bomba, por exemplo, já compreendendo na 25 válvula de retenção de entrada 130 e a válvula de retenção de saida 140. A base da câmara da bomba pode, por exemplo, conforme mostrado na Fig. 3A, ser plana ou pelo menos essencialmente plana ligada ao corpo da bomba em um formato plano. Adicionalmente a estrutura acima mencionada compreendendo o corpo da bomba e a membrana da bomba, o meio de condução, por exemplo, o condutor piezelétrico, é provido e arranjado no topo da membrana da bomba 110 com uma camada de cola 320 entre o condutor piezelétrico 210 e a membrana da bomba 110. A cola 320 pode, por exemplo, ser colocada sobre a superficie inferior do condutor piezelétrico ou sobre a superficie superior da membrana da bomba. O condutor piezelétrico é pressionado em uma pressão de produção predeterminada, por exemplo, usando um selo de silicio 310, sobre a membrana da bomba para distribuir igualmente a cola e alcançar uma camada de cola fina 320. A cola é enrijecida em uma produção aumentada ou a temperatura de ligação Tpr0dução-

O aquecimento do corpo da bomba 120, a membrana da bomba 110 e o condutor piezelétrico 210 pode ser iniciado antes do condutor piezelétrico 210 ser montado sobre a membrana da bomba 110, ou após o meio de condução piezelétrico ter sido posicionado (incluindo a cola) no topo da membrana da bomba 110, no entanto, o enrijecimento da cola é realizado na temperatura de produção Tprodução •

Após o enrijecimento da cola do dispositivo de bomba (compreendendo o corpo da bomba, a membrana da bomba e o meio de condução piezelétrico) é resfriado. Como o coeficiente de expansão da temperatura do elemento de condução piezelétrico (isto é, de um material que o elemento de condução piezelétrico compreende ou consiste de) , por exemplo, uma cerâmica piezelétrica, apeizo é menor que o coeficiente de expansão da material que a membrana de bombeamento compreende ou consiste em), a contração da membrana da bomba é maior que a contração do condutor piezelétrico preso ao topo da membrana da bomba, e assim, a unidade de condução compreendendo a membrana da bomba e o condutor piezelétrico é curvada para cima (quando o condutor piezelétrico não está acionado).

As microbombas, de acordo com o exemplo do método de produção da microbomba, pode, por exemplo, compreender membranas de bomba com metais ou ligas de metal como material de membrana da bomba, por exemplo, com coeficientes de expansão da temperatura em uma faixa de 10 a 25 vezes 10’6/K em 20° Celsius, ou materiais e/ou polimeros sintéticos, por exemplo, com coeficientes de expansão de temperatura em uma faixa de 10 a 250 vezes 10’6/K em 20° Celsius, e condutores piezelétricos, por exemplo, os elementos de condução de cerâmica piezelétricos, por exemplo, com os coeficientes de expansão de temperatura em uma faixa de 2 a 7 vezes de 10“6/K em 20° Celsius.

O coeficiente de expansão da temperatura da membrana da bomba pode ser mais que cinco vezes mais alta ou mais que dez vezes mais alta que o coeficiente da expansão de temperatura do meio de condução. Quanto mais alta a proporção acima mencionada entre o coeficiente de expansão de temperatura da membrana da bomba e o coeficiente de expansão da temperatura do meio de condução, mais alta a extensão ao qual a membrana da bomba 110 é pré-curvada, e desta forma, mais alta a altura H, a altura sistólica H, o volume sistólico ΔV e, finalmente, a proporção de compressão. membrana 110 e o enrijecimento da cola na temperatura de produção pode ser realizada após a membrana da bomba ter sido ligada ao corpo da bomba (conforme descrito acima) ou antes da ligação da membrana ao corpo da bomba ser realizada.

A Fig. 3A mostra a ligação das cerâmicas piezelétricas 210 sobre o topo da membrana da bomba 110, a aplicação da pressão de produção (vide setas 312) na Fig. 3A através de um selo de silicone 310, e o enrijecimento da cola 320 na temperatura de produção Tpr0du?3o- A Fig. 3B mostra a membrana pré-curvada 110 que é pré-curvada devido aos coeficientes de expansão de temperatura diferentes após a bomba ter sido resfriada (cola não mostrada na Fig. 3B).

Uma realização de um método da produção de uma microbomba, de acordo com a Fig. la, será descrita com base nas Figs. 4A a 4F. As Figs. 4A a 4F mostram vistas transversais seccionais esquemáticas de uma produção de uma microbomba com uma membrana da bomba pré-curvada, em que a estrutura de válvula de duas camadas 170, por exemplo, descrita no contexto com a Fig. 1B, forma o corpo da bomba 120, e em que a membrana da bomba é provida como uma terceira camada afinada e estruturada 410.

Conforme pode ser visto a partir da Fig. 4A, a terceira camada 410 é afinada em uma área central da sua primeira superfície ou superfície superior 412 para prover uma membrana da bomba flexível 110. Como pode ser visto ainda a partir da Fig. 4A, a terceira camada 410 também foi levemente afinada na segunda superfície ou superfície inferior 414 arranjada oposta a primeira superfície 412 e uma outra área ou região central com um diâmetro, por exemplo, maior que o diâmetro D da área central. Uma membrana da bomba 110, respectivamente, a terceira camada 410 e o corpo da bomba 170 são conectados entre si de forma que a câmara da bomba 102 é definida entre o corpo da bomba e a membrana da bomba.

Em outras realizações, a terceira camada pode compreender um segundo plano ou superficie inferior 414 (isto é, nenhuma cavidade na área central na região da câmara da bomba, ou em outras palavras, nenhuma estrutura de espaçamento na circunferência da superficie inferior da terceira camada ou uma estrutura de espaçamento equivalente no topo da superficie do corpo da bomba) de forma que a membrana da bomba 110 se apoie na parte central do corpo da bomba para a superficie superior ou base da câmara da bomba antes do pré-abaulamento ser realizado. 0 volume morto restante de tais realizações é essencialmente somente definido através dos poços da válvula 132 e 142.

A produção de tais estruturas da bomba em camada é, por exemplo, descrita no documento US 6,261,066. As três camadas 150, 160 e 410, por exemplo, compreendem materiais semicondutores, por exemplo, silicio ou outros materiais.

Em outras palavras, na Fig. 4A a microbomba antes do pré-abaulamento e antes da ligação das cerâmicas piezelétricas à membrana é mostrada.

Na Fig. 4B as cerâmicas piezelétricas 210 com uma camada de cola 320 na sua superficie de fundo é colocada na superficie de cima 412 da membrana 110.

A Fig. 4C mostra a estrutura da microbomba com as cerâmicas piezelétricas 210 posicionada na membrana 110 e a camada de cola 320 entre as cerâmicas piezelétricas e a membrana da bomba.

Na Fig. 4D a cerâmica piezelétrica 210 é pressionada em uma pressão de produção predeterminada sobre a membrana da bomba 110, por exemplo, usando um selo de silicone 310. A pressão de produção é tal que a cola 320 é preferencialmente, essencialmente distribuída igualmente sobre a superficie conectora da cerâmica piezelétrica e a membrana da bomba e prove uma espessura da camada de cola que é pequena o suficiente para permitir contatos de pico entre a camada condutiva na superficie de topo da membrana e o eletrodo de fundo da 10 cerâmica piezelétrica, para conectar eletricamente ambas. Os contatos de pico permitem usar cola isolante ou não condutiva para ligar o meio de condução piezelétrico à membrana da bomba e ainda conectar eletricamente o eletrodo inferior do meio de condução piezelétrico. Deve ser mencionado que nas etapas representadas 15 pelas Figs. 4C e 4D a cola ainda nâo está enrijecida.

Na Fig. 4E uma tensão de produção Uproduçâo é aplicada ao meio de condução piezelétrico 210 (por exemplo, cerâmica piezelétrica ou acionador de pilha piezelétrica) de forma que o meio de condução piezelétrico se contrai. Após a contração 20 ou encolhimento do condutor piezelétrico a cola é enrijecida enquanto aplicando uma tensão de produção UprOdução θ também mantendo a pressão de produção através do selo de silicio 310.

Após a cola ter sido enrijecida, a tensão de produção e a pressão são liberadas.

Em outras palavras, a cerâmica piezelétrica é colada sobre a membrana da bomba, em que durante o enrijecimento da cola uma tensão de produção positiva Uproduçâo é aplicada ao elemento de condução piezelétrica. Assim, a cerâmica do meio de J| condução piezelétrico se contrai e é ligada a membrana no estado contraido. A tensão de produção somente é liberada após a cola ter enrijecido.

Após a tensão ter sido liberada, a cerâmica 5 piezelétrica quer relaxar ou extrair novamente, assim, causando o pré-abaulamento da unidade de condução (isto é, membrana da bomba e cerâmica piezelétrica) conforme mostrado na Fig. 4F (cola não mostrada na Fig. 4F).

Assim, a estrutura da bomba da Fig. 4A tem sido 10 modificada para compreender uma membrana pré-tensionada ou pré- curvada ou diafragma. Dependendo do volume da câmara da bomba e do volume morto, tais realizações podem alcançar altas proporções de compressão como foi explicado anteriormente.

Apesar de uma realização do método de produção da 15 microbomba ter sido descrito com a membrana 410 já ligada ao corpo da bomba 170, nas realizações alternativas o pré-abaulamento (isto é, o posicionamento da cerâmica piezelétrica e o enrijecimento da cola na tensão de produção) também pode ser realizado antes da membrana da bomba ou da terceira camada estar ligada ao corpo da 20 bomba.

A Fig. 5A mostra uma vista transversal seccional esquemática da microbomba produzida através do método de acordo com as Figs. 4A a 4F. A Fig. 5A mostra a microbomba com a membrana pré-curvada 110 em um estado não acionado (U=0V). A Fig. 5B mostra a microbomba da Fig. 5A em um estado acionado, em que a membrana da bomba 110 tem um formato essencialmente plano. A membrana da bomba 110 pode, por exemplo, ser movida para a segunda posição plana aplicando uma tensão de operação U que é igual a tensão de produção Uproduçao, por exemplo, 300V, no caso de nenhuma contra pressão ou pressão de retrocesso ser aplicada. No caso da contra pressão ser aplicada, a operação ou tensão de acionamento U pode ser aumentada para valores de tensão mais altos que a tensão de 5 produção Uproduçãoipara criar pressão suficiente dentro da câmara da bomba para superar a diferença de pressão limite necessária na qual a válvula de retenção de saida 140 se abre e um fluido dentro da câmara da bomba pode ser bombeado para fora da microbomba.

Conforme mencionado previamente o método conforme 10 descrito com base nas Figs. 4A a 4F também pode ser combinado com um método conforme descrito com base nas Figs. 3A e 3B e provê uma outra realização de um método para produzir uma microbomba, e também permite alcançar o pré-abaulamento da membrana da bomba.

Na realização mencionada acima a membrana da 15 bomba é pré-estendida por meio de condução, devido aos diferentes coeficientes de expansão térmica e/ou devido à extração do meio de condução piezelétrico após a tensão de produção ter sido liberada. Assim, quando o meio de condução é acionado e dobra a membrana da bomba, a tensão da membrana da bomba devido à extensão ser 20 parcialmente ou completamente liberada, por exemplo, quando a membrana da bomba está na segunda posição plana.

As realizações da microbomba usando o meio de condução piezelétrico, por exemplo, cerâmicas piezelétricas, isto é, pilhas piezelétricas, provêem - comparadas a meios de condução 25 eletromagnético ou eletrostáticos - grandes forças de sistole e comprimentos de sistole ou alturas em tensões comparavelmente baixas.

Para reduzir o efeito de aderência ou para evitar a aderência da membrana da bomba ao corpo da bomba quando a membrana da bomba se apoia ao corpo da bomba, como recessões arranjadas como estrela se estendendo radialmente, por exemplo, a partir da válvula de retenção de entrada ou o respectivo poço de válvula possa ser arranjado, ou pequenos eixos ou protrusões se estendendo a partir da base da câmara da bomba ou a membrana da bomba na câmara da bomba pode ser implementada.

Apesar de predominantemente as realizações da microbomba terem sido descritas por compreender válvulas de retenção de entrada e válvulas de retenção de saida 130 e 140 feitas de materiais semicondutores, por exemplo, silicio, outras realizações da microbomba podem compreender válvulas de retenção de entrada e saida passivas diferentes ou similares compreendendo diferentes materiais, por exemplo, metais ou polimeros independentes do corpo da bomba, são integrados nela.

Além disso, apesar de as realizações da microbomba terem sido descritas por compreender válvulas de retenção de entrada e válvulas de retenção de saida 130 e 140 integradas ou arranjadas no corpo da bomba, as realizações alternativas podem compreender válvulas que são arranjadas, por exemplo, lateralmente entre a membrana da bomba e o corpo da bomba.

Ainda outras realizações da microbomba podem compreender um corpo da bomba em que as válvulas de retenção de entrada e saida são integralmente formadas, como, por exemplo, foi descrito com base nas Figs. 4A a 5B.

Ainda outras realizações podem compreender corpos de bomba com estruturas de saida de válvula e entrada de válvula formadas integralmente 130 e 140 compreendendo materiais como aço, aço inoxidável ou mola de aço inoxidável, materiais ou polimeros sintéticos, em que os corpos de bomba podem compreender uma ou múltiplas camadas para formar as estruturas de válvula. Portanto, outras realizações da microbomba podem compreender corpos de bomba e membranas de bomba de metais, materiais ou polimeros sintéticos ou estruturas empilhadas destes. Em comparação aos corpos de bomba e membranas de bomba de silicio, corpos de bomba e membranas de bomba feitos de metais ou polimeros são menos custosos na produção e provêem maior flexibilidade e, por exemplo, módulos Youngs inferiores.

Outras realizações da invenção provêem uma microbomba com uma membrana condutora, em que a membrana condutora se move entre uma posição pré-distorcida ou pré-curvada ascendentemente e uma posição essencialmente plana, em que as seções desiguais na superficie arranjada voltada para a membrana da bomba do corpo da bomba são menores que uma altura sistólica H da membrana.

Tais microbombas podem compreender membranas condutoras que são pré-curvadas na direção ascendente. Tais realizações podem compreender cerâmica piezelétrica ligadas sobre a membrana condutora.

Tais realizações da microbomba podem compreender ainda uma membrana movida entre duas posições através de um acionador de pilha piezelétrica, em que a membrana é permanentemente ligada ao acionador de pilha piezelétrica.

A seguir, os resultados de diversas simulações do outros aspectos e/ou vantagens das realizações da presente invenção.

Os formatos de dobra da membrana da bomba foram calculados para uma bomba piezelétrica de silicio (uma microbomba 5 com uma membrana da bomba compreendendo ou consistindo de silicio e um meio de condução piezelétrico como meio de condução) usando análise de elemento finito. Para a geometria da microbomba, os seguintes parâmetros foram usados: uma membrana da bomba de silicio quadrática com um comprimento lateral de 6,3 mm e uma 10 espessura ou altura da própria membrana da bomba de 50 mm, um meio de condução piezelétrico com uma espessura ou altura de 150 mm, em que a proporção dos comprimentos laterais do meio de condução piezelétrico é 0,8 em relação aos comprimentos laterais da membrana da bomba. O formato de dobra é mostrado paralelo ao eixo 15 através do centro da membrana a partir do centro para a borda da membrana da bomba.

Os formatos de dobra da membrana da bomba foram calculados para uma bomba piezelétrica de silicio (uma microbomba com uma membrana da bomba compreendendo ou consistindo de silicio 20 e um meio de condução piezelétrico como meio de condução) usando análise de elemento finito. Para a geometria da microbomba, os seguintes parâmetros foram usados: uma membrana da bomba de silicio quadrática com um comprimento lateral de 6,3 mm e uma espessura ou altura da própria membrana da bomba de 50 mm, um meio 25 de condução piezelétrico com uma espessura ou altura de 150 mm, em que a proporção dos comprimentos laterais do meio de condução piezelétrico é 0,8 em relação aos comprimentos laterais da membrana da bomba. 0 formato de dobra é mostrado paralelo ao eixo através do centro da membrana a partir do centro para a borda da membrana da bomba.

Diferentes formatos de dobra caracteristicos foram determinados para os casos em que a formação do formato de dobra é causado por (la) somente através de tensões termo mecânicas causadas por diferentes coeficientes de expansão da temperatura dos materiais usados, (1b) somente através do efeito acionador de dobra através da aplicação de um campo elétrico ao meio de condução piezelétrico, (2) somente o efeito de uma aplicação de uma pressão (diferença de pressão entre o lado inferior e o superior da membrana da bomba), e (3) somente o efeito do acionador de dobra devido a uma camada de óxido estruturada com tensão intrínseca (estrutura: camada de óxido ao invés do meio de condução piezelétrico na mesma posição).

Os casos (la) e (1b) são idênticos em relação ao seu efeito e o formato de dobra característico e serão sumarizados como caso "U/T". O caso (2) será referido como caso "P" e o caso 3 será referido como "Ox". Na Fig. 6, os formatos de dobra destes três "casos puros" acima mencionados são mostrados de uma maneira normalizada, isto é, a altura z escalonada ao valor de dobra máximo z0 para o caso correspondente e a posição lateral x escalonada ao comprimento x0 da membrana de silicio. Na parte inferior do diagrama da Fig. 6, a membrana da bomba 120 com o comprimento x0 (a partir do centro para a borda) é mostrada e o comprimento do meio de condução piezelétrico a partir do centro para 0,8 do comprimento da membrana da bomba é mostrado (proporção do comprimento lateral 0,8). Na Fig. 6, o sinal de referência 610 se refere ao caso U/T, o sinal de referência 620 ao caso P e sinal de referência 630 ao caso Ox. A Fig. 6 mostra os formatos de dobra normalizados para metade da membrana da bomba (do centro para a borda) para os diferentes casos ou efeitos de dobra.

Em uma primeira estimativa, todos estes efeitos 5 da temperatura, da pressão e da tensão de óxido em relação à dobra (formato de dobra) e dos volumes deslocados são linearmente escalonáveis e linearmente sobre posicionáveis.

A seguir, a dobra da membrana da bomba e os volumes deslocados ou volumes sistólicos são discutidos em relação 10 aos seus valores absolutos. Os parâmetros para a simulação são, para a membrana de silicio: área lateral ou superficie de 6300 x 6300 mm2, uma espessura de 50 mm, um módulo Youngs de 166 GPa (valor de Poisson 0,3), e para o meio de condução piezelétrico: largura e comprimento lateral do meio de condução piezelétrico 15 sendo 0,8 do comprimento e largura laterais da membrana de silicio, uma espessura de 150 mm, um módulo Youngs de 90 GPa (valor de Poisson 0,3). Os coeficientes de expansão da temperatura α sendo para silicio 0,3 x 10"6/K e para o meio de condução piezelétrico 5 x 10’6/K (diferença de 2,7 x 10"6/K) . O coeficiente 20 d31 do meio de condução piezelétrico sendo 330 x 10-12 m/V.

A Fig. 7A mostra um diagrama do formato de dobra de uma membrana da bomba da técnica anterior do centro (lado esquerdo do diagrama) para a borda (lado direito do diagrama) com a dimensão lateral x normalizada a metade do comprimento ou 25 largura x0da membrana da bomba e a dimensão vertical z mostrada como valor absoluto nos micrometres. A Fig. 7A mostra o formato de dobra em 20°C e -50 V (sinal de referência 712) em 0 V (sinal de referência 714) e em 150 V (sinal de referência 716) sem pressão (P = 0) no caso de o meio de condução piezelétrico ter sido montado ou armado em 80°C sem aplicar uma tensão de produção (Uprodução = 0). Dentre as Figs, a abreviação "w." é usada para "com"e a abreviação "wo" para "sem"...

Como pode ser visto a partir da Fig. 7A, no caso da ligação do meio de condução piezelétrico para a membrana da bomba é realizada pelo enrijecimento da cola em 80°C, uma medição em temperatura ambiente (20°C) já leva a uma diferença de temperatura de -60°C, e assim, a uma dobra da membrana da bomba 10 para baixo em 5 μm. Em outras palavras, devido ao fato de que o coeficiente de expansão da temperatura da membrana da bomba de silicio é menor que o coeficiente de expansão de temperatura do meio de condução piezelétrico, a dobra do meio de condução piezelétrico para a membrana da bomba na temperatura de produção 15 aumentada Tproduçâo causa um pré-abaulamento da membrana da bomba em uma direção descendente (valores z negativos) quando a membrana da bomba e o meio de condução piezelétrico são resfriados, por exemplo, para temperatura ambiente. Este pré-abaulamento da membrana da bomba na direção descendente é desvantajoso já que não 20 permite usar, por exemplo, bases planas da câmara da bomba, aumenta o volume morto e/ou necessita adaptar a base da câmara da bomba para a linha de dobra da membrana de bombeamento, que é complexa e custosa conforme previamente descrito. Adicionalmente, um certo pré-abaulamento na direção descendente é quase inevitável 25 no caso das membranas de silicio devido as membranas de silicio terem um coeficiente de expansão da temperatura inferiores a condução piezelétrico e colas usadas para ligar o condutor temperaturas mais altas que as temperaturas de operação ou ambiente normais.

Conforme mencionado anteriormente, no caso de o coeficiente de expansão da temperatura da membrana da bomba ser 5 mais alto que o coeficiente de expansão da temperatura do meio de condução piezelétrico, a membrana da bomba é pré-curvada na direção oposta, isto é, na direção ascendente após o resfriamento da membrana da bomba e o do meio de condução piezelétrico para, por exemplo, a temperatura ambiente. Assim, a membrana da bomba 10 pré-curvada para cima ou positiva pode facilmente ser produzida sem necessitar de etapas de processamento adicionais, por exemplo, formação de camada de óxido adicional.

O formato da dobra 714 pode ser considerado como o formato da dobra que a membrana da bomba assume quando o meio de 15 condução não está acionado e nenhuma outra pressão externa ou influência é aplicada a membrana da bomba. Como pode ser visto a partir da Fig. 7A, a altura z (ou H) é cerca de -5,35 μm no centro da membrana da bomba. No caso de uma tensão de condução negativa de -50V é aplicada (vide sinal de referência 712) a membrana da 20 bomba é defletida em uma direção ascendente, devido ao meio de condução piezelétricp se expandir, e no caso de uma tensão positiva de +150 V é aplicada como uma tensão de condução, a membrana da bomba se dobra ainda mais para baixo (vide sinal de referência 716) devido à contração do meio de condução 25 piezelétrico.

Aplicando uma tensão, por exemplo, um tensão de produção UPrOdu?aoao meio de condução piezelétrico durante a ligação temperatura mostrado na Fig. 7A (a dobra descendente da membrana da bomba) pode ser contra acionada, parcialmente compensada, completamente compensada ou ainda sobre compensada dependendo da tensão de produção aplicada durante a ligação. Para compensar uma diferença de temperatura de 60°, por exemplo, no caso da ligação do meio de condução piezelétrico para a membrana da bomba é realizado em 8 0°C e a microbomba é operada ou usada mais tarde em 20° C, um tensão de produção de 73,6 V é necessária para compensar a pré-dobra negativa causada pela diferença de temperatura de 60°C, isto é, obter um formato plano no caso do meio de condução não estar acionado. Como os formatos da dobra são idênticos (isto é, idênticos normalizados), a sistole e os volumes são compensados ao mesmo tempo e a membrana da bomba novamente assume um formato plano, quando nenhuma pressão externa e tensão é aplicada.

A Fig. 7B mostra um diagrama dos formatos de dobra de metade da membrana da bomba a partir do centro para a borda para uma ligação piezelétrica para a membrana da bomba em 80°C e uma tensão de produção de 73,6V (em uma representação similar a Fig. 7A) . O sinal de referência 722 mostra o formato de dobra da membrana da bomba em 20°C e uma tensão de condução de -50 V sem a pressão externa P. O sinal de referência 724 mostra o formato de dobra da membrana da bomba em 20°C e 0 V (nenhuma tensão de produção) e sem pressão externa e o sinal de referência 726 mostra o formato de dobra da membrana da bomba em 20°C e uma tensão de condução de 150 V em uma pressão externa P. Como pode ser visto a partir da Fig. 7B, a ligação do meio de condução piezelétrico a 80°C e aplicando, durante a ligação, a tensão de produção de 73,6 V, a pré-dobra descendente ou negativa causada pela diferença de temperatura de -60°C e a pré-dobra ascendente ou positiva liberando a tensão de produção se compensam de forma que a membrana da bomba assume um formato plano (vide sinal de referência 724) quando o meio de condução piezelétrico não está acionado. Como já explicado com base na Fig. 7A, uma aplicação de uma tensão negativa ao meio de condução piezelétrico faz com que a membrana da bomba seja defletida para cima (vide sinal de referência 722), em que uma aplicação de uma tensão positiva faz com que a membrana da bomba se curve para baixo (vide sinal de referência 726).

A Fig. 7C mostra um diagrama similar a aquele da Fig. 7B (para a mesma membrana da bomba como na Fig. 7B) . Os dois formatos de dobra superiores são idênticos. O sinal de referência 728, no entanto, se refere ao formato de dobra resultando da aplicação de uma tensão de condução de 150V e uma pressão externa de 1 bar. Como pode ser visto, a aplicação de uma tensão de condução de 150 V faz com que a membrana da bomba se deflita para baixo apesar de uma contra pressão P de 1 bar ser aplicada a membrana da bomba.

A seguir, é exemplarmente calculado qual tensão deve ser aplicada durante a ligação do meio de condução piezelétrico à membrana da bomba (em 80°C) de forma que a bomba somente toque ou se apoie em uma certa contra pressão e em uma tensão de condução de 150 V, na superficie superior do corpo da bomba. A pressão deve ser aquela que segue a proporção da compressão resultante.

A Fig. 7D mostra um diagrama com os formatos da

Figs. 7A a 7C, no entanto, para uma membrana da bomba, em que a ligação do meio de condução piezelétrico foi realizada em 80°C em uma tensão de produção de 178V. O sinal de referência 732 se refere ao formato de dobra da membrana da bomba do centro para a borda da membrana da bomba em 20°C e -50 V sem pressão. O sinal de referência 734 se refere ao formato de dobra da membrana da bomba em um estado não acionado (a tensão de condução U = 0V) e sem a pressão externa (P = 0) . O sinal de referência 726 se refere a mesma membrana da bomba (pré-dobra através da ligação do meio de condução piezelétrico em 80°C e 178 V) quando uma tensão de produção de 150 V é aplicada ao meio de condução piezelétrico e a contra pressão de um bar é aplicada a membrana da bomba. Como pode ser visto a partir da Fig. 7D, a tensão de produção mais alta de 178 V da Fig. 7D comparada a tensão de produção de 73,6 V das Figs. 7B e 7C efetua um pré-abaulamento da membrana da bomba de silicio espessa na direção descendente apesar de o coeficiente de expansão da temperatura da membrana da bomba de silício ser menor que o coeficiente da expansão de temperatura de uma material piezelétrico do meio de condução piezelétrico, isto é, o pré- abaulamento da membrana da bomba para baixo devido aos diferentes coeficientes da temperatura é sobre compensado pela aplicação da tensão de produção. Com estes parâmetros de produção, uma altura do pré-abaulamento de aproximadamente 7,5 μm pode ser alcançada no centro da membrana da bomba. No caso de uma tensão de condução negativa for aplicada (vide sinal de referência 732), a membrana da bomba é defletida para cima, em que no caso de uma tensão de condução positiva for aplicada, a membrana da bomba é defletida 736) .

Como pode ser visto, a membrana da bomba se apoia na base da câmara da bomba ou o corpo da bomba apesar de uma contra pressão de um bar ser aplicada. A contra pressão P causa uma leve deflexão da membrana da bomba na borda. No caso de nenhuma contra pressão ser aplicada (P = 0 mbar), a membrana da bomba se apoiará completamente na base da câmara da bomba, devido ao pré-abaulamento ser adaptado à deformação causada pelo acionamento do meio de condução piezelétrico. Os volumes mortos restantes abaixo da membrana da bomba 736 são cerca de 11,5 nL e ocorrem somente no caso da contra pressão mencionada acima. No entanto, estes volumes mortos são pequenos comparados ao volume sistólico total (o volume entre o formato 732 e 736 da membrana da bomba) de cerca de 163 nL.

Resumindo o mencionado acima, as realizações do método para produzir a membrana da bomba pré-curvada oferecem uma grande variedade de combinações de materiais da membrana da bomba e meio de condução, por exemplo, meio de condução piezelétrico, e permitem ajustar flexivelmente os parâmetros de produção, por exemplo, sinal de produção, tensão de produção e/ou temperaturas de produção para atender aos parâmetros de operação predeterminados que a microbomba deve preencher, por exemplo, altura sistólica, volume sistólico, proporções de compressão, contra pressões.

As realizações do método para produzir a membrana da bomba pré-curvada usando um sinal de produção para contrair o meio de condução e ligar o meio de condução no estado contraido outro valor de sinal ou valor de tensão pode ser usado como um valor de produção ou uma tensão de produção. Assim, quase qualquer altura de pré-abaulamento, altura sistólica e volume sistólico podem ser alcançados.

No caso de colas serem usadas para ligar o meio de condução à membrana da bomba, as colas tipicamente tem uma temperatura de produção especifica da cola na qual devem ser enrijecidas. Estas temperaturas de produção são tipicamente mais altas que a temperatura ambiente. Dependendo da magnitude da temperatura de produção e da diferença entre a temperatura de produção e a temperatura de operação da microbomba ou, em geral, o transdutor de borda, é usado posteriormente durante a operação normal, pré-tensionamento e potencialmente pré-abaulamento da membrana da bomba e o meio de condução são causados inerentemente no caso do meio de condução e membrana da bomba terem diferentes coeficientes de expansão da temperatura. Através da seleção do meio de condução apropriado e materiais da membrana da bomba, por exemplo, a respectiva cerâmica piezelétrica e aço ou materiais sintéticos para a membrana, o efeito de pré-tensionamento causado pelos diferentes coeficientes de expansão da temperatura pode ser usados para aumentar o pré-tensionamento e potencialmente o pré- abaulamento da membrana da bomba. As mesmas considerações se aplicam a outros métodos de ligação usando materiais de ligação, por exemplo, solda.

Uma consideração de ambos os efeitos ainda permite usar os materiais da membrana da bomba com coeficientes de expansão da temperatura menores que o meio de condução membranas de bomba de silício, apesar de normalmente causarem um pré-abaulamento na direção descendente. No entanto, aplicando adicionalmente um sinal de produção apropriado ou valor de produção, o pré-abaulamento na direção descendente pode ser mais que compensado para finalmente alcançar um pré-abaulamento na direção ascendente.

Em outras palavras, em certas realizações um segundo coeficiente de expansão térmica (coeficiente de expansão térmica do meio de condução compreendendo um segundo material) é mais alto que um primeiro coeficiente de expansão térmica (coeficiente de expansão térmica da membrana compreendendo um primeiro material) e o sinal de produção é tal que um pré- abaulamento da membrana da bomba em uma primeira direção efetuada através da liberação do sinal de produção mais que compensa um pré-abaulamento da membrana da bomba em uma segunda direção oposta à primeira direção efetuada resfriando o meio de condução ligado e a membrana da bomba.

Outras realizações de um método de produção da membrana da bomba pré-abaulada portanto compreende a determinação, por exemplo, automaticamente, com base em um valor de contra pressão predeterminado no qual a membrana da bomba deve assumir a segunda posição quando o meio de condução é acionado, o primeiro e o segundo material e/ou o valor do sinal de produção.

Comparado aos métodos de pré-abaulamento usando camadas de óxido no topo dos acionadores piezelétrico, as realizações da presente invenção necessitam de menos material (nenhuma camada de óxido), menos etapas de produção (nenhuma condução piezelétrico), são mais flexiveis em relação aos volumes sistólicos alcançáveis e alturas sistólicas, e provê alturas sistólicas mais altas e volumes de retirada.

Em certas realizações a ligação do meio de

condução à membrana da bomba é realizada de forma que a câmara da bomba tenha um primeiro volume quando a membrana da bomba está na dita primeira posição curvada e um segundo volume quando a membrana da bomba está na segunda posição menos curvada, em que o segundo volume é menor que o primeiro volume, em que a membrana da bomba, o corpo da bomba e as válvulas de retenção de entrada e saida passivas são arranjadas de forma que uma proporção da compressão é maior que 50 ou maior que 100, em que a proporção da compressão é definida pela proporção de um volume sistólico da microbomba e o segundo volume, e em que o volume sistólico é definido através de uma diferença entre o primeiro volume e o segundo volume. O segundo volume é, por exemplo, essencialmente definido por um volume dos poços da válvula dentro do corpo da bomba em seções da válvula de retenção da entrada e/ou saida passiva, e/ou recessos nas próprias válvulas de retenção de entrada ou saida passivas e/ou meios antiaderentes adaptados para prevenir que a membrana da bomba se adira a primeira superficie do corpo da bomba quando a membrana da bomba está na segunda posição.

As realizações alternativas podem usar ligação a laser ou outras tecnologias de ligação para ligar o meio de condução à membrana da bomba e aplicar o sinal de produção durante a ligação conforme descrito acima para alcançar o pré- tensionamento do acionador de dobra e potencialmente um pré- abaulamento .

Em outras realizações o meio de condução pode ser adaptado para conduzir a membrana da bomba para uma terceira posição curvada (por exemplo, aplicando uma tensão negativa a um meio de condução piezelétrico) antes de mover a membrana da bomba para a segunda posição menos curvada.

A seguir, as realizações de uma microválvula compreendendo um transdutor de dobra fabricado por uma realização da presente invenção são descritas.

As Figs. 7E, 7F, 7FF e 7G mostram vistas transversais seccionais esquemáticas de uma microválvula fechada normalmente 700. As Figs. 7E e 7F mostram a microválvula em um estado de semi bloqueio não acionado: nenhuma tensão de operação ou condução é aplicada (U = 0V) e a válvula é fechada. A Fig. 7E mostra uma vista lateral com as portas de entrada, em que a Fig. 7F mostra a vista lateral com giro em 90 graus com as portas de saida. A Fig. 7FF e 7G mostram a microválvula em um estado aberto. Uma tensão de operação positiva ou tensão de condução é aplicada (U > 0V). A Fig. 7FF mostra a mesma vista lateral como na Fig. 7E, isto é, a vista lateral com as portas de entrada (no entanto, em um estado aberto) e a Fig. 7G mostra a mesma vista lateral como na Fig. 7F, isto é, a vista lateral com as portas de saida (no entanto, em um estado aberto) . A microválvula tem um design similar como as microválvulas descritas nos documentos US 2004/0036047 Al e US 2006/0027772 Al. Como pode ser visto a partir das Figs. 7E-7G a microválvula 700 consiste de um primeiro chip ou chip acionador 740 e um segundo chip ou chip borboleta 750. O chip acionador 740 compreende um recesso ou inclinação 742 em um primeiro lado principal ou superficie 744 (superficie de cima de acordo com as Figs. 7E-7F) e um recesso ou inclinação 743 em um lado principal oposto 745, e uma membrana 110 formada através de ambos os recessos e inclinações 742 e 743. O meio de condução, por exemplo, uma cerâmica piezelétrica na primeira superficie ou lado da membrana 110. Um ressalto 746 se destaca em um segundo lado oposto 114 da membrana 110. O primeiro chip 740 compreende ainda tampas de dobra 748 se destacando, como o ressalto 746, a partir da segunda superficie 114 da membrana 110. O segundo chip 7 50 compreende entradas de fluido 752 formadas no segundo chip (vide Figs. 7E e 7FF) e entradas de fluido ou saidas de válvula 754 (vide Figs. 7F e 7G) . O segundo chip 750 compreende ainda um obturador flexivel ou elemento de fecho 754 que é mecanicamente conectado a membrana 110 através do ressalto 74 6. Como pode ser visto a partir das Figs. 7F e 7G o obturador compreende recessos 756 em uma superficie voltada para longe da membrana para permitir uma deflexão ou movimento descendente no caso do meio de condução 210 ser acionado. Como pode ser visto a partir da Fig. 7E, as tampas selantes 748 desconectam ou selam fluidamente as entradas de válvula 752 do recesso 743, também referido como recesso da câmara da válvula 7 43, no caso do meio de condução não estar acionado. No caso do meio de condução 210 estar acionado, o transdutor de dobra formado pelo meio de condução 210 e uma membrana 110 se dobra para baixo e ao mesmo tempo se dobra para baixo em direção ao obturador 754 e abre a válvula provendo uma conexão de fluido entre a entrada da válvula 752 e o recesso da câmara da válvula 743 (vide Fig. 7FF) . Como pode ser visto a partir das Figs. 7F e 7G, as portas de saida 754 estão sempre na conexão de fluido para o recesso da câmara da válvula 740. Em outras palavras, ativando o meio de condução 210, as entradas da válvula 752 são conectadas fluidamente as saidas da válvula 754 através do recesso da câmara da válvula 743.

O primeiro chip 740 e o segundo chip 750 podem ser feitos de silicio ou qualquer outro material. No entanto, no caso do primeiro e segundo chips 740, 750 serem de silicio ou outros chips semicondutores, a ligação do meio de condução 210 usando uma cola ou adesivo necessitando de uma temperatura de produção especifica para enrijecimento pode levar a um pré- abaulamento indesejado da membrana da bomba 110 na direção do obturador 754, assim, reduzindo a confiabilidade da selagem da válvula fechada normalmente 700. As mesmas considerações se aplicam a outros métodos de ligação que efetuam ou necessitam de um aquecimento dos dois chips.

As realizações da invenção permitem compensar ou mesmo sobre compensar o pré-abaulamento na direção do obturador 754 aplicando um sinal de produção, por exemplo, uma tensão de produção positiva no caso dos acionadores piezelétrico 210. Um pré-tensionamento do meio de condução, por exemplo, o meio de condução piezelétrico, de acordo com as realizações da invenção tem o efeito que a microválvula é seguramente ou confiavelmente fechada. Já um pequeno pré-tensionamento do meio de condução pode ser suficiente para prover uma válvula confiavelmente fechada normalmente. Adicionalmente, a pressão limite acima da qual a válvula permanece fechada no caso de uma pressão contrária ser aplicada pode ser facilmente ajustada aplicando um sinal de produção apropriado. microválvula aberta normalmente consistindo de um primeiro chip 740 e um segundo chip 750. O primeiro chip 740 compreende um t recesso 742 em um primeiro lado 74 4, de forma a formar uma membrana de válvula 110. Em um primeiro lado 112 da membrana 110 voltada para longe do segundo chip 750 do meio de condução, por exemplo, um meio de condução piezelétrico 210, é ligado à membrana 110. O meio de condução 210 e a membrana 110 formam um transdutor de dobra. Um primeiro chip 740 é conectado através de uma segunda superfície ou lado 745 oposto a primeira superfície ou lado 744 para o segundo chip 750. Um segundo chip 750 compreende uma entrada de válvula 752 formada através de um orifício se estendendo a partir de um lado do segundo chip voltado para o primeiro chip para um lado oposto do segundo chip, e uma saída da válvula 754 formada similar à entrada da válvula 752 através de um 15 orifício se estendendo a partir do primeiro lado do segundo chip voltado para o primeiro chip e o segundo lado oposto ou superfície. No primeiro lado do segundo chip 750 uma recessão 758 é formado para definir um assento de válvula ou tampas de válvula 759.

O meio de condução 210 foi ligado à membrana 110 de acordo com uma realização da invenção e é pré-curvado em uma direção voltada para longe do segundo chip. Assim, no caso do meio de condução 210 não estar acionado, a entrada da válvula 752 e a saída da válvula 754 estão na conexão de fluido e a válvula está aberta. No caso do meio de condução 210 estar acionado, o meio de condução 210 move a membrana 110 para baixo até que toque as tampas da válvula 759 para selar ou fechar a válvula. válvula aberta normalmente similar a microválvula aberta normalmente da Fig. 7H. Em contraste da microválvula da Fig. 7H, a microválvula da Fig. 71 compreende um recesso adicional 743 em um segundo lado 745 do primeiro chip e um ressalto 746 se destacando 5 do segundo lado da membrana da válvula 110. O ressalto 746 é arranjado oposto à entrada da válvula 752 e as selagens da válvula 759.

O meio de condução 210 é ligado à membrana 110 de acordo com uma realização da invenção e é pré-curvado. No caso do 10 meio de condução 210 não estar acionado, a entrada da válvula 752 está na conexão de fluido com a saida da válvula 754 devido ao formato pré-curvado da membrana 110. No caso do meio de condução 210 estar acionado, a membrana é movida na direção do segundo chip e o ressalto 746 se apoia nas tampas da válvula 759 e fecha a 15 válvula.

As realizações das microválvulas conforme mostradas nas Figs. 7H e 71 tendo uma membrana pré-curvada são vantajosas em relação à engenharia de produção e também vantagens funcionais. No caso da membrana ser formada por silicio ou outros 20 materiais semicondutores, nenhum elemento de distância ou estrutura entre o assento de válvula ou tampas e o elemento de fecho (membrana ou ressalto) devem ser previstos. Assim, uma máscara, uma litografia e uma etapa de gravação a menos é necessária, e assim, o custo da produção e complexidade é 25 reduzido.

No caso da válvula aberta normalmente estar fechada, a membrana ou o ressalto está em uma condição plana. Em particular, no caso dos assentos de válvula não circulares ou tampas ou mesmo em assentos de válvula de formato de desvio (usados para aumentar a passagem de fluxo) espaços restantes podem ser evitados o que estaria presente no caso da membrana ser defletida para fechar a válvula. Assim, as realizações da invenção 5 provêem microválvulas com características de selagem melhoradas que são fáceis de projetar e fabricar.

O mencionado acima foi particularmente mostrado e descrito com referência às realizações particulares deste. Será entendido pelos técnicos no assunto que outras diversas mudanças 10 na forma e detalhes podem ser feitas sem se afastar do espirito e escopo desta. É, portanto, para ser entendido que diversas mudanças podem ser feitas na adaptação de diferentes realizações sem se afastar do conceito mais amplo revelado aqui e compreendido pelas reivindicações que seguem.

Claims

1. MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DE UMA MICROBOMBA, a microbomba compreendendo um transdutor com uma membrana (110) e um meio de condução (210), em que a membrana forma uma membrana da bomba e é adaptada a ser movida entre uma primeira posição curvada e uma segunda posição menos curvada pelo meio de condução; e um corpo da bomba (120) conectado a membrana da bomba de forma a definir a câmara da bomba entre o corpo da bomba e a membrana da bomba; o método compreendendo: fabricação do transdutor de dobra (110, 210) através de um método caracterizado por compreender: prover (1010) a membrana (110) e o meio de condução (210); e aplicação (1020) de um sinal de produção (Uprodução) ao meio de condução (210) durante a ligação do meio de condução à membrana (110) de forma que o meio de condução seja pré-tensionado após a ligação, em que o sinal de produção é do mesmo tipo de um sinal de operação para operar o transdutor de dobra, de forma que a membrana da bomba assuma um formato pré-curvado na primeira posição curvada quando o meio de condução não está acionado.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sinal de produção (Uprodução) somente é liberado após a ligação ter sido terminada.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a ligação é realizada por meio de um material de ligação arranjado entre o meio de condução e a membrana, e em que o sinal de produção somente é liberado após o material de ligação estar enrijecido.

4. MÉTODO, de acordo com as reivindicações 2 ou 3, caracterizado por o material de ligação ser uma cola ou um material de soldagem.

5. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado por compreender: pressionar o meio de condução à membrana (110) durante a ligação do meio de condução à membrana, em que o pressionamento somente é finalizado após o material de ligação estar enrijecido.

6. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o sinal de produção ser tal que o meio de condução (210) está em um estado contraído durante a ligação.

7. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o sinal de produção ser tal que após a ligação o transdutor de dobra (110, 210) assume um formato pré- curvado com um pré-abaulamento na direção do meio de condução em relação a uma superfície de ligação entre o meio de condução e a membrana.

8. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o meio de condução (210) ser um meio de condução piezelétrica e o sinal de produção (Uprodução) é uma tensão de produção.

9. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por um coeficiente de temperatura da membrana (110) ser maior que um coeficiente de temperatura do meio de condução (210), em que a ligação do meio de condução (210) a membrana (110) é realizada em uma temperatura de produção que é mais alta que uma temperatura de operação o meio de condução é posteriormente operado e o sinal de produção é tal que o meio de condução (210) está em um estado contraído durante a ligação.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o meio de condução (210) ser um meio de condução piezelétrico (210) e o sinal de produção é uma tensão de produção positiva (Uprodução), e em que a membrana (110) compreende um metal ou um material sintético.

11. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por um coeficiente de temperatura da membrana (110) ser menor que um coeficiente de temperatura do meio de condução (210), em que a ligação do meio de condução (210) à membrana (110) é realizada em uma temperatura de produção que é mais alta que uma temperatura de operação o meio de condução é posteriormente operado e o sinal de produção é tal que um pré- tensionamento de um primeiro tipo efetuado por aplicação do sinal de produção mais que compensa um pré-tensionamento de um segundo tipo, que é inverso ao pré-tensionamento do primeiro tipo, efetuado por diferentes coeficientes de temperatura.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, em que o meio de condução é um meio de condução piezelétrico e o sinal de produção é uma tensão de produção positiva (Uprodução), e em que a membrana é caracterizada por compreender um material semicondutor.

13. MÉTODO, de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, em que a microbomba é caracterizada por compreender uma válvula de retenção de entrada e uma válvula de retenção de saída ambas na conexão de fluido para a câmara da bomba e arranjada no corpo da bomba oposto a membrana da bomba, em que o corpo da bomba (120) compreende uma primeira superfície arranjada oposta a membrana da bomba (110) que é essencialmente plana, e em que a membrana da bomba tem um formato essencialmente plano na segunda posição, de forma que um volume morto da câmara da bomba é essencialmente definido pelos volumes dos poços da válvula da válvula de retenção de entrada e da válvula de retenção de saída de forma que uma proporção de compressão da microbomba é maior que 50, em que a proporção de compressão é definida como a proporção entre o volume sistólico da membrana da bomba e o volume morto da microbomba.

14. MICROBOMBA, que compreende: um transdutor de dobra compreendendo uma membrana (110) e um meio de condução (210), em que a membrana forma uma membrana da bomba (110) da microbomba e é adaptada para ser movida entre uma primeira posição curvada e uma segunda posição menos curvada pelo meio de condução (210); e um corpo da bomba (120) conectado a membrana da bomba (110) de forma a definir a câmara da bomba entre o corpo da bomba e a membrana da bomba; em que a membrana da bomba (110) assume um formato pré-curvado na primeira posição curvada quando o meio de condução não está acionado, e em que o transdutor de dobra foi fabricado através de um método caracterizado por compreender: - prover (1010) a membrana (110) e o meio de condução (210); e - aplicar (1020) um sinal de produção (Uprodução) ao meio de condução (210) durante a ligação do meio de condução a membrana (110) de forma que o meio de condução está pré-tensionado após a ligação, em que o sinal de produção é de um mesmo tipo que um sinal de operação para operar o transdutor de dobra.

15. MICROBOMBA, de acordo com a reivindicação 14, em que a microbomba é caracterizada por compreender uma válvula de retenção de entrada e uma válvula de retenção de saída ambas na conexão de fluido para a câmara da bomba e arranjadas no corpo da bomba oposta a membrana da bomba.

16. MICROBOMBA, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, em que o corpo da bomba (120) é caracterizado por compreender uma primeira superfície arranjada oposta à membrana da bomba (110) que é essencialmente plana, e em que a membrana da bomba tem um formato essencialmente plano na segunda posição.

17. MICROBOMBA, de acordo com a reivindicação 14, em que a microbomba é caracterizada por compreender uma válvula de retenção de entrada e uma válvula de retenção de saída ambas na conexão de fluido para a câmara da bomba e arranjada no corpo da bomba oposta à membrana da bomba, em que o corpo da bomba (120) compreende uma primeira superfície arranjada oposta à membrana da bomba (110) que é essencialmente plana, e em que a membrana da bomba tem um formato essencialmente plano na segunda posição, de forma que um volume morto da câmara da bomba é essencialmente definido pelos volumes dos poços da válvula da válvula de retenção de entrada e da válvula de retenção de saída de forma que a proporção de compressão da microbomba é maior que 50, em que a proporção de compressão é definida como a proporção entre o volume sistólico da membrana da bomba e o volume morto da microbomba.