CH682456A5

CH682456A5 - Micropompe.

Info

Publication number: CH682456A5
Application number: CH694/90A
Authority: CH
Inventors: Lintel Harald Van
Original assignee: Westonbridge Int Ltd
Priority date: 1989-11-10
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1993-09-30
Also published as: CH681168A5; IE904043A1; ATE101691T1; EP0453532B1; EP0453532A1; PT95847A; DE69006721T2; ES2049989T3; WO1991007591A1; JPH04502796A; DE69006721D1; US5219278A; CA2045398A1; AU642440B2; AU6632790A; JP2982911B2

Description

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Description

La présente invention est relative aux micro-pomps du type dans lequel une partie au moins du mécanisme de la pompe est réalisée par usinage d'une plaquette de silicium à l'aide des techniques de photolithographie. Elle concerne plus particulièrement une structure de micropompe à amorçage amélioré.

De telles pompes peuvent être utilisées notamment pour l'administration in situ de médicaments, la miniaturisation de la pompe permettant à un malade de la porter sur soi, voire éventuellement de recevoir une pompe directement implantée dans le corps. Par ailleurs, de telles pompes permettent un dosage précis de faibles quantités de fluide à injecter.

Dans un article intitulé «A piezoelectric micropump based on micromachining of Silicon» paru dans «Sensors and Actuators» No 15 (1988), pages 153 à 167, H. van Lintel et al. donnent une description de deux formes de réalisation d'une micropompe, comportant chacune un empilement de trois plaquettes, c'est-à-dire une plaquette en silicium usinée disposée entre deux plaquettes en verre.

La plaquette en silicium définit une chambre de pompage avec l'une des plaquettes en verre dont la partie coïncidant avec cette chambre peut être déformée par un élément moteur qui est, en l'occurrence, un cristal piézoélectrique. Ce dernier comporte des électrodes qui, lorsqu'elles sont raccordées à une source de tension alternative, provoquent la déformation du cristal et par suite de la plaquette en verre, celle-ci, à son tour, faisant varier le volume de la chambre de pompage.

La chambre de pompage est raccordée de part et d'autre respectivement à des clapets anti-retour usines dans le silicium et dont le siège est constitué par l'autre plaquette en verre.

Le fonctionnement de ce type de micropompe est influencé par la compressibilité du fluide, et peut donc ne pas fonctionner si elle contient trop d'air.

Pour amorcer ces micropompes, on connaît plusieurs techniques. Selon une première technique, l'amorçage se fait sous vide. L'entrée de la micropompe est reliée à un réservoir de fluide, par exemple à une seringue et la sortie de la micropompe est reliée à une pompe à vide: la mise en marche de celle-ci provoque l'aspiration de l'air de la micropompe et l'injection du fluide. Une deuxième technique consiste à utiliser une enceinte reliée à une pompe à vide et remplie partiellement de fluide. Après avoir plongé la micropompe dans le fluide, on actionne la pompe à vide pour aspirer l'air de l'enceinte, puis on provoque une augmentation de pression dans l'enceinte en réintroduisant de l'air, ce qui entraîne l'injection de fluide dans la micropompe. Cette opération est répétée plusieurs fois pour être certain de chasser suffisamment l'air de la micropompe. On conçoit que ces deux techniques requièrent un appareillage important et qu'elles ne peuvent donc pas être mises en œuvre chez un médecin, mais seulement dans un établissement hospitalier ou en usine, lors de la fabrication.

L'amorçage de la micropompe peut également se faire à l'air. Le fluide est simplement injecté au moyen d'une seringue dans la micropompe, par impulsions successives ou de manière continue. L'air est normalement poussé par le fluide ou entraîné avec lui vers la sortie de la micropompe. Cependant, en fonction de la forme de la chambre de pompage et des canaux de la micropompe, il peut arriver que des bulles d'air soient créées et qu'elles restent piégées dans la micropompe. On peut limiter ce risque en augmentant la pression d'injection du fluide. Cependant l'élimination des bulles d'air reste largement aléatoire.

L'invention a pour but de fournir une micropompe qui peut être amorcée plus facilement et de manière plus sûre.

L'invention a donc pour objet une micropompe du type comportant une première plaquette en un matériau susceptible d'être usiné par des techniques photolithographiques de manière à définir, avec au moins une deuxième plaquette accolée à la première plaquette, une chambre de pompage, au moins un clapet amont pour relier sélectivement la chambre de pompage avec au moins une entrée de la micropompe, et au moins un clapet aval pour relier sélectivement la chambre de pompage avec au moins une sortie de la micropompe, cette micropompe comprenant également des moyens pour provoquer une variation périodique de volume de la chambre de pompage, et cette micropompe se caractérisant en ce qu'au moins un clapet amont comprend une membrane définissant un compartiment amont et un compartiment aval, la membrane étant percée d'un orifice pour le passage d'un fluide d'un compartiment à l'autre et comportant une nervure, disposée du côté du compartiment amont et entourant ledit orifice, destinée en vertu d'une contrainte élastique à venir normalement s'appliquer contre un siège de clapet prévu sur une plaquette en regard de cette nervure, l'orifice étant placé de manière que, lors du remplissage initial de la micropompe, le fluide entrant dans le compartiment aval atteint une partie déterminée et unique de la paroi périphérique du compartiment aval, avant d'atteindre toute autre partie de cette paroi périphérique.

Grâce à cette structure, on constate que la totalité de l'air est efficacement repoussée vers l'aval. Bien que la propagation du fluide dans le compartiment aval n'ait pas été observée, à cause de la vitesse d'écoulement du fluide, l'inventeur avance l'hypothèse que le fluide arrivant dans le compartiment aval, lors du remplissage initial de la micropompe, atteint d'abord la paroi périphérique dans cette partie en repoussant l'air de part et d'autre de celle-ci, puis vers la passage de sortie.

De manière préférée, le compartiment amont de chaque clapet aval qui est en communication directe avec la chambre de pompage a une hauteur inférieure à 40 um. La hauteur de ce compartiment est alors suffisamment faible pour que l'air qui peut y être contenu soit évacué par le clapet lors de l'injection du fluide dans la micropompe.

Dans de nombreuses applications de la mico-pompe selon l'invention, notamment dans le domaine médicale, le fluide est une solution aqueuse.

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Dans ce cas, on a constaté que l'évacuation de l'air du compartiment aval est facilité si on rend les surfaces des plaquettes hydrophiles, et l'inventeur suppose que ceci résulte du fait que le fluide, après avoir atteint la partie de la paroi la plus proche de l'orifice, forme un front d'onde qui se propage vers le passage de sortie en poussant l'air devant elle.

La micropompe peut comporter un ou plusieurs clapets selon l'invention entre l'entrée de la micropompe et la chambre de pompage et entre la chambre de pompage et la sortie de la micropompe. Il est particulièrement avantageux que chaque clapet amont communiquant directement avec la chambre de pompage soit conforme à l'invention pour assurer l'absence d'air dans la chambre de pompage.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortissant mieux de la description qui va suivre de modes de réalisation de l'invention, faite à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels:

- la fig. 1 est une coupe schématique d'une micropompe selon l'invention,

- la fig. 2 est une vue de dessous de la plaquette intermédiaire de la micropompe représentée à la fig. 1,

- la fig. 3 est une coupe schématique d'une autre micropompe selon l'invention,

- la fig. 4 est une vue de dessous de la plaquette intermédiaire de la micropompe représentée à la fig. 3,

- la fig. 5 est une variante de réalisation de la plaquette représentée à la fig. 4,

- la fig. 6 est une coupe schématique d'une variante de réalisation de la micropompe représentée à la fig. 3,

- la fig. 7 est une vue de dessous de la plaquette intermédiaire de la micropompe représentée à la fig. 6,

- la fig. 8 est une coupe schématique agrandie d'une partie de la micropompe représentée à la fig. 6,

- la fig. 9 est une coupe schématique d'une autre micropompe selon l'invention,

- la fig. 10 est une vue de dessous de la plaquette intermédiaire de la micropompe représentée à la fig. 9,

- la fig. 11 est une variante de réalisation de la plaquette représentée à la fig. 10, et

- les fig. 12a à 12d illustrent la propagation du fluide dans le compartiment aval d'un clapet d'une micropompe selon l'invention.

Sur ces figures, un même élément représenté sur plusieurs figures est désigné sur chacune de celles-ci par la même référence numérique. Dans les modes de réalisation qui vont être décrits, la micropompe est équipée d'un clapet d'entrée et d'un clapet de sortie. Il convient de noter toutefois que l'invention s'applique également à des micropompes comportant plusieurs clapets disposés entre l'entrée et la chambre de pompage et/ou plusieurs clapets disposés entre la chambre de pompage et la sortie.

La micropompe peut également être munie d'une pluralité d'entrées et d'une pluralité de sorties.

On va tout d'abord se référer aux fig. 1 et 2 qui représentent un premier mode de réalisation de la micropompe suivant l'invention.

Il est à noter que, par souci de clarté, les épaisseurs des diverses plaquettes composant la micropompe ont été fortement exagérées sur les dessins.

La micropompe des fig. 1 et 2 comporte une plaquette de base 2 en verre, par exemple, qui est percée d'un canal 4 formant la conduite d'aspiration de la pompe. Ce canal 4 communique avec un raccord 6 branché sur un tuyau 8 lui-même raccordé à un réservoir 10 dans lequel se trouve la substance liquide à pomper. Le réservoir est obturé par un capuchon percé 12, un piston mobile 14 isolant le volume utile du réservoir 10 de l'extérieur. Ce réservoir peut contenir un médicament, par exemple au cas où la pompe est utilisée pour l'injection de ce médicament dans le corps humain avec un dosage précis. Dans cette application, la micropompe peut être portée sur le corps du patient, voire être implantée.

La sortie de la micropompe est équipée d'un raccord de refoulement 16 qui peut être branché à une aiguille d'injection (non représentée) par un tuyau 18. Ce raccord de refoulement 16 est fixé, dans le mode de réalisation décrit, sur une autre plaquette 22 qui sera décrite ultérieurement.

L'utilisation de cette manière de la micropompe de l'invention est particulièrement appropriée pour le traitement à l'aide de peptides de certaines formes de cancers dont la médication est réalisée, de préférence, par un dosage précis et répété à des intervalles réguliers de petites quantités du médicament. Une autre application peut être envisagée pour le traitement des diabétiques devant recevoir périodiquement de faibles doses de médicament au cours de la journée, le dosage pouvant être déterminé par exemple par des moyens connus en soi, mesurant le taux de sucre dans le sang et commandant automatiquement la pompe pour qu'une dose d'insuline appropriée puisse être injectée.

La plaquette 22 est en silicium ou en un autre matériau usinable par gravure à l'aide des techniques photolithographiques, et elle est accolée à la plaquette en verre 2. Cette plaquette en silicium est surmontée elle-même d'une plaquette de fermeture en verre 24 dont l'épaisseur est telle qu'elle puisse être déformée par un élément de commande 26 qui, dans l'application de l'invention décrite ici, est une pastille piézoélectrique pourvue d'électrodes 28 et 30 branchées sur un générateur 32 de tension alternative. Cette pastille peut être celle fabriquée par la Société Philips sous la dénomination PXE-52 et elle peut être collée sur la plaquette 24 au moyen d'une colle appropriée.

A titre d'exemple, la plaquette intermédiaire 22 en silicium peut avoir une orientation cristalline <100>, afin de bien se prêter à la gravure et d'avoir la solidité nécessaire. Les plaquettes 2, 22 et 24 sont de préférence soigneusement polies. Ces plaquettes 2, 22, 24 sont avantageusement rendues hydrophiles, en particulier dans le cas où le fluide

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utilisé dans la micropompe est une solution aqueuse. La plaquette en silicium 22 peut à cette fin être plongée dans HNO3 bouillant.

Les plaquettes 22 et 24 délimitent ensemble tout d'abord une chambre de pompage 34 (voir aussi la fig. 2), de forme circulaire par exemple, cette chambre se trouvant située en-dessous d'une zone de la plaquette 24 qui est déformable par l'élément de commande 26.

Entre la canalisation d'aspiration 4 et la chambre de pompage 34 est interposé un premier clapet 36 du type anti-retour usiné dans ia plaquette en silicium 22.

Ce premier clapet 36 comporte deux compartiments, un compartiment amont 38 et un compartiment aval 62, ce dernier étant confondu avec la chambre de pompage 34 dans le mode de réalisation représenté. Les deux compartiments sont séparés par une membrane 40 de forme générale circulaire percée en son centre d'un orifice de passage 42 et pourvue, du côté de la canalisation 4, d'une nervure 44 de forme annulaire qui entoure l'orifice 42.

Cette nervure 44 est revêtue d'une fine couche d'oxyde 46 obtenue également par des techniques de photolithographie et conférant à la membrane 40 une certaine précontrainte ou prétension tendant à plaquer le sommet de la nervure 44 contre la plaquette en verre 2, cette dernière servant ainsi de siège au clapet 36.

Bien entendu, la membrane 40 et/ou la nervure 44 pourraient avoir une forme autre que circulaire, et par exemple une forme ovale, rectangulaire ou carrée.

La canalisation 20 du raccord de refoulement 16 de la pompe communique avec la chambre de pompage 34 par l'intermédiaire d'un clapet 48 dont la construction est semblable à celle du clapet 36.

Le clapet 48 comporte donc une membrane 54 et une nervure annulaire 56 revêtue d'une couche d'oxyde 46 qui définit un volume 58 communiquant par un orifice 59 avec la canalisation 20 et un compartiment amont 49. Ce dernier est en communication directe avec la chambre de pompage 34 par l'intermédiaire d'un orifice 50 et d'un canal 52 tous deux usinés dans la plaquette en silicium 22.

Le fonctionnement de cette micropompe est identique à celui de la micropompe à deux clapets décrite dans l'article de H. van Lintel et al. déjà cité.

Pour fixer les idées, les épaisseurs des plaquettes 2, 22 et 24 peuvent respectivement être d'environ 1 mm, 0,3 mm et 0,2 mm pour une dimension en surface des plaquettes de l'ordre de 15 par 20 mm.

Par ailleurs, les plaquettes peuvent être fixées les unes aux autres par diverses techniques de liaison connues telles que le collage ou la technique connue sous le nom de soudure anodique, par exemple.

Lors de l'amorçage de la micropompe, il est important qu'aucune bulle d'air de volume important ne reste dans un volume communiquant directement avec la chambre de pompage, car cela nuirait au fonctionnement de la micropompe. On peut considérer qu'un volume d'air inférieur environ au dixième du volume pompé à chaque cycle de pompage ne perturbe pas de manière significative le fonctionnement de la micropompe. En pratique, ceci signifie qu'aucune bulle d'air ne doit être visible à l'œil nu.

A cette fin, et conformément à l'invention, ie clapet 36 situé avant la chambre de pompage présente une structure particulière que l'on va maintenant décrire.

L'orifice 42 du clapet débouche dans le compartiment aval, qui dans ce mode de réalisation est également la chambre de pompage, en un endroit relativement proche de la partie 60 de la paroi du compartiment aval et relativement éloigné de l'orifice 50. Plus précisément, la distance entre l'orifice 42 et la partie 60 de la paroi périphérique est plus petite que la distance entre l'orifice et tout autre endroit de la paroi périphérique du compartiment aval.

Lorsque, comme c'est le cas dans le mode de réalisation représenté, les orifices 42 et 50 sont disposés sur un axe de symétrie du compartiment aval, la partie de la paroi périphérique du compartiment aval la plus proche de l'orifice 42 est également sur cet axe de symétrie. On conçoit cependant que, pour certaines formes du compartiment aval, la partie de la paroi périphérique du compartiment aval la plus proche de l'orifice 42, l'orifice 42 et l'orifice 50 puissent ne pas être alignés.

Ce qui est important, c'est que l'orifice 42 soit disposé à un endroit tel que lorsque le fluide se répond dans le compartiment aval, lors du remplissage initial de la micropompe, le premier contact du fluide avec la paroi de ce compartiment se produise dans une partie unique et déterminée de cette paroi.

Les fig. 12a à 12d montrent comment on suppose que le fluide se répand dans le compartiment aval du clapet, dans le cas d'un fluide aqueux et d'un compartiment à parois hydrophiles. Il se forme d'abord une goutte de fluide 61 sensiblement circulaire et centrée sur l'orifice 42 (fig. 12a). Lorsque cette goutte atteint la paroi du compartiment (fig. 12b), dans la partie 60 la plus proche de l'orifice 42, les bords 63 et 65 de la goutte de fluide progressent rapidement par capillarité le long de la paroi du compartiment, de chaque côté de la partie 60 (fig. 12c). Il se forme ainsi un front d'onde 67 qui avance vers l'orifice 50 en poussant l'air devant lui (fig. 12d).

Au contraire, dans les micropompes selon l'art antérieur, le compartiment aval est généralement en forme de disque et l'orifice 42 se trouve au centre, sur l'axe de symétrie. Lors du remplissage initial de la micropompe, la goutte de fluide s'étendant à partir de l'orifice 42 peut ainsi atteindre la paroi périphérique du compartiment en un endroit indéfini ou simultanément en plusieurs endroits indéfinis ce qui provoque la formation de bulles d'air le long de la paroi périphérique du compartiment aval.

Comme on peut le voir sur les fig. 1 et 2, l'orifice 50 est disposé dans la partie du compartiment aval 62 opposée à la partie 60 et à proximité immédiate de la paroi périphérique de ce compartiment aval. Cet orifice 50 débouche dans le canal 52. Ainsi, le front d'onde formé dans le compartiment aval 62 se

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propage à travers l'orifice 50 et progresse dans le canal 52 en poussant tout l'air devant lui.

La structure selon l'invention permet d'évacuer l'air du compartiment aval 62, c'est-à-dire de la chambre de pompage 34, et de l'orifice 50 de la micropompe représentée sur les fig. 1 et 2, ce qui améliorer grandement l'amorçage de la micropompe. Cependant, une partie de l'air peut rester bloquée dans le compartiment amont 49 du clapet 48. On peut améliorer l'évacuation de l'air de ce compartiment amont en limitant sa hauteur à une valeur suffisamment faible. On a constaté qu'une hauteur inférieure à 40 um donnait des résultats satisfaisants.

L'inventeur avance l'hypothèse suivante pour expliquer l'évacuation de l'air du compartiment amont 49 du clapet 48. La faible hauteur de ce compartiment induit une vitesse élevée du fluide; il en résulte qu'une partie importante du fluide contourne la nervure 56, lorsque le clapet est ouvert, et pousse l'air à travers cet orifice. Il ne reste ainsi, éventuellement, que de petites bulles d'air dans le compartiment amont 49, qui sont facilement entraînées par friction avec le fluide vers l'orifice 59, grâce à la vitesse élevée du fluide.

D'autres facteurs peuvent concourir à une bonne évacuation de l'air. Ainsi, une hauteur homogène des compartiments évite que des bulles d'air ne se forment et restent piégées dans des anfractuosités ou des recoins des compartiments. On a constaté également que le fait de placer la micropompe en position verticale lors du remplissage initial, l'orifice 42 étant plus bas que l'orifice 50, facilite la migration de l'air vers l'orifice 50.

Des bulles d'air peuvent également se former dans le compartiment amont 38. Pour éviter cela, il est aussi avantageux que la hauteur de ce compartiment soit homogène, et en outre, que cette hauteur soit faible.

On obtient ainsi finalement une micropompe dont on peut évacuer l'air de la chambre de pompage et de tout autre compartiment de la micropompe.

A titre d'exemple, les compartiments amonts 38 et 49 peuvent présenter un diamètre de 4 mm pour une hauteur de 30 fim, les orifices 42 et 50 un diamètre de 300 um et une hauteur de 30 jim, et le compartiment aval 62 un diamètre de 8 mm et une hauteur de 200 um.

Il faut noter qu'il n'est pas absolument obligatoire que toutes les bulles d'air soient évacuées du compartiment amont 62 du clapet 36; la micropompe peut fonctionner même si des bulles d'air existent dans ce compartiment amont, dans la mesure où elles y restent piégées et ne sont pas entraînées dans le compartiment aval. Au contraire, il est important qu'aucune bulle d'air ne reste dans le compartiment aval, ou plus précisément que le volume d'air restant soit suffisamment faible, comme mentionné plus haut, pour ne pas nuire au fontionne-ment correct de la micropompe.

Dans le mode de réalisation représenté sur les fig. 1 et 2, le compartiment aval et la chambre de pompage sont confondus. Il est bien entendu possible de séparer ces deux zones. Une micropompe selon un tel mode de réalisation est représenté sur les fig. 3 et 4. Pour simplifier, seules les trois plaquettes et l'élément de commande ont été représentés.

Comme le montre la fig. 3, le clapet d'entrée 36 disposé en amont de la chambre de pompage 34 comporte un compartiment amont 38 et un compartiment aval 62, ce dernier communiquant avec la chambre de pompage 34 par un orifice 50. On peut noter que, dans ce mode de réalisation, l'élément de commande 26 est fixé sur la plaquette de silicium 22 et que la membrane 54 du clapet de sortie 48 ne comporte pas d'orifice, le canal de refoulement 69 de la mircropompe étant réalisé dans la plaque 2, en regard de la nervure 56.

Avec ce clapet de sortie, la pression de sortie n'agit, lorsque le clapet 48 est fermé, que sur la faible surface délimitant le volume 58 comparée à la surface nettement plus importante sur laquelle peut agir la pression régnant dans la chambre de pompage. Ceci a pour effet une régulation du débit de sortie qui devient pratiquement indépendant de la pression de sortie, cet effet étant provoqué par la prétension assurée par la couche d'oxyde 46.

Le compartiment amont 38 a la forme d'un disque, comme dans le mode de réalisation représenté sur les fig. 1 et 2, alors que le compartiment aval 62 de forme générale également circulaire comporte une partie 64 ayant la forme générale d'un V au fond duquel est disposé l'orifice 50 de communication avec la chambre de pompage. Cette partie en V 64 permet de mieux guider l'air vers l'orifice 50.

L'orifice 42 de communication entre les deux compartiments a une section rectangulaire et se trouve excentré par rapport à la nervure de manière à être le plus près possible de la partie 60 de la paroi périphérique du compartiment aval 62.

Dans chacun des modes de réalisation représentés sur les fig. 1-2 et 3-4, on note que la distance de l'orifice 42 du clapet à la paroi du compartiment aval croît de manière continue lorsqu'on progresse de la partie 60 de la paroi, qui est la plus proche de l'orifice 42, vers la partie de la paroi la plus proche de l'orifice 50. Cette forme assure qu'aucune bulle d'air ne peut être bloquée contre la paroi. Dans le cas d'un fluide hydrophile, la forme du compartiment aval est moins importante, mais une forme telle que mentionnée ci-dessus reste toutefois préférable.

Il est bien entendu important que l'air qui est expulsé du compartiment aval du clapet 36 ne reste pas dans la chambre de pompage ou dans le compartiment du clapet de sortie 48 qui communique avec la chambre de pompage.

Sur la fig. 2, l'orifice 50 de sortie du compartiment aval débouche dans un canal 52 qui mène au compartiment du clapet 48. Sur la fig. 4, le clapet de sortie 48 est directement placé dans la chambre de pompage. La fig. 5 illustre une variante de réalisation de la fig. 4 dans laquelle un étranglement 66 définit un canal séparant la chambre de pompage 34 et le compartiment du clapet 48.

Dans ces trois modes de réalisation, on remarque que l'orifice 50 est situé à proximité d'une paroi. Ceci permet de repousser l'air dans la direction

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opposée, c'est-à-dire vers le clapet 48, de la même manière que, dans le compartiment aval, l'air est repoussé vers l'orifice 50 par la position de l'orifice près de la paroi 60.

Les fig. 6 et 7 illustrent une variante de réalisation, actuellement préférée, de la micropompe représentée sur les fig. 3 et 4. Cette variante consiste à modifier la position du canal d'entrée 4 par rapport aux orifices 42 et 50.

En effet, il est apparu qu'une bulle d'air qui se trouverait dans le compartiment amont 38 du clapet d'entrée 36 de la micropompe représentée sur les fig. 3 et 4 après l'amorçage initial de la micropompe, ce qui en soi n'est pas gênant tant que cette bulle d'air reste dans ce compartiment, pouvait, dans certains cas, rester piégée dans le compartiment aval 62 après qu'elle a été entraînée par le fluide à travers l'orifice 42.

Ceci résulte du fait que, en régime laminaire et après l'amorçage initial de la micropompe, la vitesse du fluide débouchant dans le compartiment aval 62 du clapet d'entrée 36 n'est pas la même dans toutes les directions. On conçoit en effet que cette vitesse est sensiblement maximale dans la direction de l'orifice 50 (direction normale de l'écoulement du fluide) et qu'elle est nettement plus faible, voire négligeable, dans la direction opposée.

Or, une bulle d'air qui se formerait dans le compartiment amont 38, apparaîtrait dans la partie la plus éloignée du canal d'entrée 4. Si cette bulle d'air était entraînée par le fluide, à travers l'orifice 42, elle le serait dans une partie du compartiment aval où la vitesse du fluide est négligeable; la bulle d'air pourrait alors rester piégée dans le compartiment aval.

Ce risque est supprimé dans la micropompe représentée sur les fig. 6 et 7. La fig. 8, qui représente le clapet d'entrée sous forme agrandie, permet de comprendre comment une bulle d'air peut être entraînée par le fluide.

Sur cette figure, on a indiqué les lignes de flux du fluide en régime laminaire, c'est-à-dire dans le régime normal de fonctionnement de la micropompe après son amorçage initial. Ce flux est important entre les orifices 42 et 50 et beaucoup plus faible, voire négligeable, dans la région opposée 43 du compartiment aval.

Si l'on place le canal d'entrée 4 vis-à-vis de cette région 43, comme c'est le cas sur la fig. 8, une bulle d'air 45 ne pourra se former dans le compartiment amont 38 du clapet 36 que dans la région opposée à celle où débouche le canal d'entrée 4. Si elle est entraînée par le fluide, elle suivra les lignes de flux et se retrouvera ainsi automatiquement dans la région située entre les orifices 42 et 50, où le flux est maximal, de sorte qu'elle ne pourra pas rester piégée dans le compartiment aval 62 du clapet 36.

Le canal d'entrée 4 de la micropompe représentée sur les fig. 1 et 2 peut également être déplacé conformément à la fig. 8. De manière générale, une telle structure est intéressante dans les micropompes dont le compartiment amont du clapet est suffisamment faible pour que les bulles d'air soient entraînées par friction avec le fluide.

On a représenté sur les fig. 9 et 10 un autre mode de réalisation de la micropompe selon l'invention.

Comme on peut le voir sur la fig. 9, le canal 4 formant la conduite d'aspiration est percé dans la plaquette 24 alors que le canal 69 formant la conduite de refoulement reste percée dans la plaquette 22. La nervure 44 du clapet d'entrée 36 est ainsi formée sur la face de la membrane 40 située du côté de la plaquette 24. De cette manière, le compartiment aval 62 du clapet d'entrée 36 communique vers l'aval, en l'espèce avec la chambre de pompage 34, par un canal 68. De manière symétrique, un canal 70 est prévu entre la chambre de pompage 34 et le compartiment du clapet de sortie 48.

La largeur de ces canaux 68 et 70 peut être augmentée jusqu'à atteindre la dimension de la chambre de pompage 34. On obtient alors, comme on l'a représenté sur la fig. 11, un volume unique formant le compartiment aval du clapet d'entrée 36, la chambre de pompage et le compartiment du clapet de sortie 48.

Claims

Revendications

1. Micropompe comportant une première plaquette (22) en un matériau susceptible d'être usiné par des techniques photolithographiques de manière à définir, avec au moins une deuxième plaquette (2) accolée à la première plaquette, une chambre de pompage (34) et au moins un clapet amont (36) pour relier sélectivement la chambre de pompage avec au moins une entrée de la micropompe, et au moins un clapet aval (48) pour relier sélectivement la chambre de pompage avec au moins une sortie de la micropompe, ladite micropompe comprenant également des moyens de commande (26-32) pour provoquer une variation périodique de volume de ladite chambre de pompage, ladite micropompe étant caractérisée en ce qu'au moins un clapet amont (36) comprend une membrane (40) définissant un compartiment amont (38) et un compartiment aval (62), ladite membrane étant percée d'un orifice d'entrée (42) pour le passage d'un fluide d'un compartiment à l'autre et comportant une nervure (44), disposée du côté du compartiment amont et entourant ledit orifice, destinée en vertu d'une contrainte élastique à venir normalement s'appliquer contre un siège de clapet prévu sur une plaquette (2, 24) en regard de cette nervure, ledit orifice (42) étant placé de manière que, lors du remplissage initial de la micropompe, le fluide entrant dans le compartiment aval atteint une partie (60, 72) déterminée et unique de la paroi périphérique du compartiment aval, avant d'atteindre toute autre partie de cette paroi périphérique.

2. Micropompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit compartiment aval du clapet amont comprend un passage de sortie formé d'un orifice de sortie (50).

3. Micropompe selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit orifice de sortie (50) est disposé à proximité de la paroi du compartiment aval du

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clapet amont sensiblement la plus éloignée de ladite partie unique (60).

4. Micropompe selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisée en ce que ledit orifice de sortie (50) débouche en aval dans un volume (52, 34), ledit orifice (50) étant placé de manière que, lors du remplissage initial de la micropompe, le fluide entrant dans ledit volume atteint une partie déterminée et unique de la paroi périphérique dudit volume, avant d'atteindre toute autre partie de ladite paroi périphérique.

5. Micropompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que ledit compartiment aval du clapet amont (62) constitue ladite chambre de pompage (34).

6. Micropompe selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisée en ce que ledit compartiment aval du clapet amont (62) et ladite chambre de pompage (34) sont dans des plans différents et communiquent par ledit orifice de sortie (50).

7. Micropompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un volume unique formant le compartiment aval d'au moins un clapet amont (36), la chambre de pompage et un compartiment d'au moins un clapet aval (48), le passage de sortie étant défini par ledit clapet aval.

8. Micropompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit compartiment aval du clapet amont comprend un passage de sortie formé d'un canal (68) disposé sensiblement dans une zone la plus éloignée de ladite partie unique (72).

9. Micropompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que le compartiment amont de chaque clapet aval (48) en communication directe avec la chambre de pompage (34) a une hauteur inférieure à 40 |xm.

10. Micropompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que le compartiment amont (38, 49) d'au moins un clapet amont ou un clapet aval a une hauteur inférieure à 40 |xm.

11. Micropompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisée en ce que la distance entre l'orifice d'entrée (42) et la paroi du compartiment aval du clapet amont augmente lorsque l'on se déplace le long de cette paroi en s'éioi-gnant de ladite partie unique (60, 72).

12. Micropompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisée en ce que les surfaces des plaquettes (2, 22, 24) destinées à être en contact avec le fluide sont hydrophiles.

13. Micropompe selon la revendication 12 caractérisée en ce que la première plaquette (22) est en silicium, dont lesdites surfaces sont rendues hydrophiles par une légère oxydation, et les autres plaquettes (2, 24) sont en verre.

14. Micropompe selon l'une quelconque des revendications 2 à 13 dans laquelle, après l'amorçage initial de la micropompe, l'écoulement du fluide est laminaire dans le compartiment aval (62) du clapet amont d'entrée (36), la vitesse d'écoulement étant relativement élevée dans une région dudit compartiment aval et relativement faible dans une autre région (43) dudit compartiment aval, caractérisée en ce que ladite micropompe comprend un canal d'entrée (4), pour amener le fluide dans le compartiment amont (38) du clapet amont d'entrée, disposé en regard de ladite autre région (43).

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