CN104797869B - 单向阀 - Google Patents

Abstract

一种单向阀，包括：圆锥形阀座(1)；和具有孔(3)的膜(2)，所述膜设置在所述圆锥形阀座(1)周围，使得阀座(1)的表面(60)密封至所述膜(2)中的孔的内缘(61)上，其中，在使用时，膜(2)偏离阀座(1)的表面(60)以提供穿过所述膜(2)的流体路径，且允许流体从膜(2)的一侧流向另一侧。

Description

单向阀

技术领域

用于输送药物活性剂的微型泵设计要求性能具有高水平。胰岛素泵被要求以每小时0.25至0.5单位胰岛素之间的剂量率增量输送药物。当胰岛素泵用于输送标准胰岛素U100时，这相当于每小时25至50ηl药物的流体流量增量。目前流动输送的标准定义为优于泵被程序设计为输送流量的+/-5％的流量精度。这相当于每小时+/-0.75至+/-2.50ηl药物的流量精度。因此为这些目的设计的微型泵需要避开能造成这种量级上药物输送错误的设计特征。

背景技术

微型泵已被提出用于输送药物，尤其是应用剂量精确度很高且要求药物系统可携带性的情况。在已描述许多微型泵设计的同时，在药物输送中也已应用搏动性微型泵。

基于搏动性泵送系统的微型泵设计通常包括泵送室、入口上的阀和出口上的阀，机械力将活塞推入泵送室中，入口上的阀控制流动使得流体仅流入泵送室中，出口上的阀控制流动使得流体仅流出泵送室。当迫使活塞进入泵送室时，假设泵送室充满流体，该活塞使一定体积的流体从泵送室中排出，从泵送室中排出的流体的体积等于活塞进入泵送室的体积。由于入口处和出口处的阀的流量控制，排出的体积仅能通过出口从微型泵中流出。

当活塞从泵送室中缩回时，一定体积的液体进入泵送室，进入泵送室的液体的体积等于活塞从泵送室中缩回的体积。由于出口处和入口处的阀的流量控制，液体仅能通过出口进入泵送室。

因为无源、常闭单向膜微型阀设计存在许多优点，所以无源、常闭单向膜微型阀设计常用于微型泵设计中。这些微型阀的结构通常包括膜，在入口微型阀的情况下，该膜用于将泵送室入口处的流体与泵送室中存在的流体分离，或者，在出口处的微型阀的情况下，该膜用于将泵送室中存在的流体与泵送室出口处的流体分离。该膜穿过导管密封，该导管输送穿过微型阀结构的流体。在常闭微型阀中，该膜在导管两端密封，且阻止流体流过上述阀。阀膜密封到与导管结合的阀座结构上，并且该阀座结构设计为容纳至少一部分膜，且设计为形成良好的流体密封。当允许液体从膜进入或穿过微型阀，膜的一侧上的压力超过另一侧上的压力时，膜松开它在阀座上的密封，流体从膜的一侧泄漏到另一侧。因为阀膜抵靠在阀座有效地密封是可取的，所以液体被阻止在相反的方向流动，而且该密封通过微型阀的侧面上压力的增大得到进一步加强，阻止液体从微型阀流出。

已知导致不准确输送流体的微型泵的设计特征。对泵送室的流体填充和泵送室的流体排出而言，如果泵送室被设计成泵送活塞排出泵送室内所有体积的形式是有优势的。该体积还包括将泵送室连接至微型阀出口的液体的任何体积和将泵送室连接至出口微型阀的流体的体积。在微型泵设计为输送胰岛素且满足目前性能标准的情况下，当活塞进入泵送室时，流体的排量变化超过+/-2.5ηl是不可取的。

泵送室的体积完全充满流体且没有气泡也是重要的。因此，泵送室的设计必须避免在携带有液体的泵在刚填充期间会存留气体的特征，或避免如果气泡偶然通过入口进入到泵送室中而留下气泡的特征。泵送室中的空气具有在行程排量中减小流体排出体积的效果。在微型阀设计为输送胰岛素且满足目前性能标准的情况下，当活塞进入泵送室时，流体的排量变化不超过+/-2.5ηl是不可取的。可取的是，在泵送室的入口和出口这两处微型阀的设计与泵送室的设计相结合，由此产生的设计避免了大量体积不在泵的分配行程期间被排出，还避免了能使泵送室体积内的气泡滞留的特征。

如果泵送室没有完全容纳在刚性结构中，行程排量的有效输送也被减少。在该方面，入口阀和出口阀两者中阀膜的存在均能使泵送室的至少一部分灵活，吸收由泵送活塞引起的一些排出体积及减少流体排出的体积。因此重要的是，在确保阀膜能弯曲以松开阀座上的密封和允许流体流动的同时，阀的任何其他部分不可弯曲。在微型阀设计为输送胰岛素且满足目前性能标准的情况下，当活塞进入泵送室时，流体的排量的变化不超过+/-2.5ηl是不可取的。涉及的微型阀设计要求连接至泵送室的微型阀体积的扩展不超过2，或收缩不超过2.5ηl。

在微型泵入口上的微型阀的另一重要特征为，一旦微型阀入口处的压力增加高于微型阀出口侧的压力，则要求微型阀允许液体流动，且液体的这种流动是不受限的。从而确保了当活塞从泵送室中缩回时液体更高效地从入口微型阀进入该泵送室，且该微型泵的设计能避免必须使用使任一将液体提供给微型泵的贮液器的有效压力增大的方法和设备。同样，还确保了当活塞从泵送室中缩回时泵可在填充行程之间迅速循环，以及当活塞进入泵送室中时泵可在分配行程之间迅速循环。为了使在微型泵入口上的微型阀在没有加压贮液器的帮助下操作以提供液体到微型泵中，要求该微型阀能够以小于1Atm的压差流动。如果微型泵支持胰岛素注射疗法使用胰岛素U100时典型的药物分配率，还要求该微型阀允许的流量至少为33ηl/s。

在微型泵出口上的微型阀的重要特征为，除了当泵送活塞在分配行程期间进入泵送膜时，该微型阀阻止从微型阀的入口到出口的流动，因此当泵不工作时，该微型阀阻止流体通过泵泄漏。这就要求出口处的微型阀在存在于提供给微型泵液体的贮液器内的压力水平下阻止流动。这些压力水平可已设置为确保泵送室在填充行程期间的有效填充。在正常大气压状况下，输送胰岛素的微型泵将要求出口阀有能力阻止液体流动，直至穿过阀膜的2atms的压差。如果提供胰岛素的贮液器被加压以增加泵送室的填充，泵出口上的阀可能需要阻止较高液压下的流动。

此外，药物输送产品需要能够低成本且大规模制造。这些药物输送系统不欲被连续使用，而是一旦输送系统已操作达到预定时间就被定期替换。设计为输送胰岛素的药物输送产品可要求：在与胰岛素接触的部件被丢弃和用新的部件替换之前，单个设备可使用多达三天时间。这种情况要求该产品可使用具有低成本效益的方法和工艺制造和组装。此外，这种设备必须由被批准用于药物的材料制造，且可在使用之前利用具有低成本效益的灭菌工艺消毒。以及还要求制造工艺生产设备和组装工艺生产设备具有等同的性能特征。这些要求的组合对于药物输送设备的设计带来明显的限制。

即使当颗粒材料存在于媒介中，设计用于某些药物的微型泵也被要求有效地操作。已知常用糖尿病药物中的胰岛素蛋白为聚集形成的颗粒和纤维。这些颗粒或纤维大到足以堵塞在药物输送系统的某些特征中。这些特征示例性地为液体密封区域，例如那些在膜阀中存在的液体密封区域。这种情况会导致阀的密封变得低效，且影响药物输送系统的性能。

多种微型阀已被描述能用作为微型泵设计的一部分。微型阀包括无源设备和有源设备。无源微型阀由于其结构和设计简单，通常优于有源阀。无源微型阀主要设计为可选择性地在一个方向上提供流体流动，该流动方式要求流体在该阀的一侧上积聚压力，且在该方向上，微型阀设计为允许流动。

通常，单向无源微型阀的要求是，该阀在预定的流动方向上允许流体流动的同时在反方向上阻止流体流动。为了该目的，与阻止流体倒流的设计结合的部件之间的密封是最重要的。相反地，这些部件被要求使它们之间形成的密封破裂以允许流体在预定方向流动。在某些情况下，如果密封仅在预定流动方向上的超过一定流体积累压力时破裂，则是可取的。

各种无源微型阀设计已被提出。这些微型阀大量依赖于硅微加工技术，且由硅或它的衍生材料(氮化硅，氧化硅等)制成。硅材料在微型阀结构中的使用提出了奇特问题。以这种结合材料刚度和材料硬度的方式构成的微型阀的密封面临挑战。候选材料的刚度和硬度的物理特性使密封表面不同于其它的凹凸表面，而且使该密封表面不能提供有效的流体密封。事实上，几乎肯定以下情况：如果密封表面无法利用微加工技术制造为高平坦度和高精度，则这些微型阀将不能被充分地密封从而建立有效的微型阀。然而，即使当这些阀操作足够良好时，由于这些微型阀用于调节具有悬浮的颗粒材料的流体，或这些微型阀用于支持表面能产生垢层的应用中，这使得在硬性材料和刚性材料之间建立有效密封的问题趋于明显。

已知弹性材料在流体控制阀结构中的使用已知有一段时间。具体地特别是，已描述弹性材料在微型阀结构中的使用弹性材料也已描述。这些目的的弹性材料的使用提供了优势，这是由于即使液体中存在颗粒，由于弹性材料可以能持续提供弹性材料它们负责的有效密封，因此为这些目的使用弹性材料提供了优势。

回顾本领域的目前情形发现，已提出各种包括弹性膜的微型阀设计。每个设计均包含阀膜和阀座。膜布置的设计相对于阀座设计是不同的。

现有技术描述了阀膜密封到阀座上的阀，阀座基本平坦于阀膜且基本平行于该膜。这些设计已实施为，基本平坦的膜密封到平坦阀座上，基本平坦的膜密封到突起阀座上，并且对本实施例进一步修改以在阀座上包括突起的脊，以增强该膜和阀座之间的密封。在一些实施例中，阀座被减小至仅形成凸起环形孔，膜密封至该凸起环形孔上。在其他实施例中，阀已被描述为阀的膜被进一步修改为包括凸起环形脊，该凸起环形脊增强了密封至阀座上的膜的密封性。

US3827456A描述了一种包含许多上述特征的阀设计。US3827456A描述了一种阀，该阀的弹性阀膜具有中心孔，该中心孔位于安装在环形阀座的顶端上的环形凸起珠的中心，使得弹性阀膜密封在阀座的顶端的表面上。弹性膜附在该阀座上以提供有效的密封力。阀的入口在环形阀座的周围环周布置。阀膜也具有加厚的外部环形部分，以促进其定位到阀结构中。

此外，阀设计具有至少两个实施例中一个实施例描述的特点。第一个实施例包含邻近于阀座的阀膜，并凭借阀中流体的至少一些影响，以对密封至阀座上的阀膜的密封性起作用。只有当密封膜的一侧和另一侧之间的压差足够高且在正确的方向上从而密封抵靠阀座的膜时，这些阀密封。第二个实施例包含了阀膜，该阀膜通过在阀膜中的张力或通过用于促使膜抵靠阀座的结构来抵靠阀座。第一个例子为膜附加到柱状阀座上。后一个实施例为通过弹性元件作用于膜上促使膜抵靠阀座，以使膜保持在适当位置。

US4493339A描述了一种具有阀膜的阀，该阀膜具有凸起环形部分，当密封至平坦阀座时，该凸起环形部分产生阀的密封力。阀膜还具有加厚外部环形段，用于将膜置于阀结构中，且在恰当张力下帮助阀维持抵靠座阀。为了有助于此，阀膜的剖面图示出了，阀膜在组装进入阀中之前，形成阀的密封的凸起环形部分低于加厚外部环形段的边缘。

US3176712A描述了一种包括阀膜的阀，该阀膜附加到半球形阀座上。阀座位于基板的上方，该基板穿孔以允许流体穿过基板。接着，流体可从阀座和阀膜之间的密封泄漏，如果存在足够的压力以这样做。膜具有位于中心的孔，该孔通常被半球形阀座堵塞，但当密封破裂时，流体通过该孔流出。

GB2443260描述了一种包括附加在阀座上的阀膜的微型阀，该阀座位于支柱的突起表面上。液体通过位于阀座支柱中心的孔进入阀，当阀的入口上的压力足够高时，液体通过膜和阀座之间形成的密封。该膜具有至少一个孔以允许流体通过膜，一旦膜破裂，液体穿过膜和阀座之间的密封。

多个阀设计描述了被构造为提供有不同结构强度的区域且允许阀操作的阀膜。

US4143853A描述了一种基于阀膜的阀，该阀膜具有在中心部切入的缝，使缝打开以允许流动，但是当流动逆向通过阀时，该缝密封。阀膜在中心柔性部分的周围加厚，以向膜提供一圈结构材料，该结构材料有助于将膜保持在拉紧状态以及将缝保持在常规闭合状态。US4770740A描述了一种微型阀和制造它的方法，该微型阀包括柔性镍阀膜，柔性镍阀膜具有抵靠阀座密封的内侧部分并对阀产生密封。阀膜由单片镍构成，单片镍被构造成提供柔性阀密封部分和刚性框架，该刚性框架将该柔性部分保持在适当位置和张力下。柔性阀密封部分和刚性框架由一系列支撑臂连接。

包括迫使柔性膜抵靠阀座的阀设计为微型泵的优选设计，在该设计中，行程排量普遍非常低。这种设计也优选地适用于其他非常低的流量应用。即使在非常低的背压下，这些阀设计具有阻止液体逆向流动的很大潜力。微型阀设计创造了一种结构，该结构中，仅设备的一小部分对于微型阀的密封性能是重要的。移动密封表面远离入口孔为微型阀设计创造了新的机会。

微型阀设计，例如在GB2443260B中描述的微型阀设计，要求包括阀座的支柱大到足以允许在支柱的中心形成通孔，该通孔用以提供微型阀的入口。当前加工技术限制这种通孔可获得的最小半径，且也限制支柱的孔和外径之间的壁厚。此外，可用于流体流动的入口孔的总横截面面积受限于这些限制因素。

CA1301244C描述了一种阀设备，该阀设备也在密封膜和阀座的表面之间的交界处密封。在一个实施例中，CA1301244C描述了使用圆锥形阀座是对设备的进一步改进。然而，CA1301244C描述了相对较大的阀，使用微加工技术不容易复制该阀，且微型阀的结构也不容易复制。另外，关于GB2443260B中描述的限制因素适用于这种设计。具体地，为阀座中心处的阀的入口的位置和由与该特征有关的加工技术提出的限制因素。

发明内容

一种包括阀座的单向阀，该阀的阀座从膜中的孔中伸出。微型阀膜中的孔提供从微型阀的入口侧到微型阀的出口侧的流体导管。微型阀从孔中充分伸出，该孔足够小使得微型阀座密封至微型阀膜中的孔的边缘上。作为替代方案，密封位于微型阀座的表面和膜与阀座的外部表面接触的表面之间。该密封足以阻止流体从微型阀的出口侧流向微型阀的入口侧，但是当微型阀的入口侧和微型阀的出口侧之间的压差为足够大的正数时，膜偏离微型阀座，且允许流体在阀座和膜的孔之间流动。

在微型阀的优选实施例中，提供密封至膜的流体密封的微型阀座基本上呈圆锥形。微型阀座的圆锥形允许微型阀座有效密封至膜的边缘上。微型阀座的圆锥形也允许该阀座位于柔性膜的孔中。这有助于膜的孔和阀座之间对齐。在微型阀的装配期间，圆锥形阀座位于膜的孔中，接着被推动进一步穿过孔，从而扩展孔的直径。这用于加固密封至阀座上的柔性微型阀膜的密封。圆锥形表面相对于微型阀膜的角度和阀座穿过膜中的孔的量可被调节，以增加或减小在圆锥形阀座的表面和阀膜中的孔的外缘之间的交界处产生的流体密封的程度。

一旦阀座完全位于膜的孔中，流体密封的程度也可通过与微型阀的几何尺寸相应的膜的孔的几何尺寸的调节而得到调节，尤其是通过与接触膜的孔的区域中阀座的直径相应的膜的孔的几何尺寸。

微型阀包括至少三部分，第一主体部分、第二主体部分以及第一主体部分和第二主体部分之间的微型阀膜，第一主体部分包括微型阀座，第二主体部分构造成为与第一主体部分对齐，且微型阀膜与第一主体部分和第二主体部分对齐。第一主体部分具有流体入口，当阀打开时，该流体入口与微型阀膜的孔流体接触。第二主体部分具有流体出口，该流体出口与膜的孔流体连接。第二主体部分具有腔室，该腔室形成为当微型阀打开时允许膜移动，且该腔室位于第一主体部分的阀座的上方。膜具有位于第一主体部分的阀座上方的孔，使得阀座至少部分从该孔中伸出且至少密封该孔。这三个部件可粘在一起，通过粘结剂、在夹具的帮助下，由热粘结或对于本领域技术人员而言显而易见的其他方法结合在壳中。这三个部件可通过使用对准柱或者通过对齐上述部件的周围边缘来对齐。

一种微型阀，当微型阀的出口侧的压力相对于膜的入口侧的压力增加时，阀膜中与包括微型阀座的第一主体部分的表面接触的表面，由第一主体部分的表面机械支撑以阻止膜弯曲。

一种微型阀，第一主体部分的流体入口与阀座结构空间分离。阀的流体入口可由穿过第一主体的流体导管提供。这些导管的孔的横截面尺寸可被减小，以减少或消除不由第一主体部分支撑的部分膜。包括入口的流体导管也可位于第一主体部分的区域中，该区域不对第一主体部分提供给膜的机械支撑起作用。该流量可凭借微型阀包括多个导管而被最大化，这些导管共同形成入口。作为替代方案，流体入口可为导管，该导管形成于第一主体部分的表面和膜之间。在保持由第一主体部分提供给膜的机械支撑的同时，流体导管可被设计为最大流量。

一种微型阀，当微型阀的出口处的压力超过入口处的压力时，在微型阀还提供有效密封的同时，微型阀中孔的直径可适应于提供给微型阀最佳流量特征。

本发明的一个优势是，当微型阀出口处的压力相对于入口处的压力增加时，不增加膜弯曲的概率，穿过微型阀的流量可被优化。

本发明的另一个优势是，第一主体部分为柔性膜提供结构支撑，因此，当微型阀出口处的压力大于入口处的压力时，第一主体部分使膜的弯曲度最小化。这允许微型阀用于要求刚性边界在泵送室区域内的微型泵设计中。

本发明的另一个优势是，微型阀的简单结构和有机会选择性地限定流体入口和出口的性质，提供了可集成到微型泵设计中的微型阀。

本设计的另一个优势是，该设计可以适应于创造具有不同性能特征的微型阀。这包括当出口侧的压力超过入口侧的压力时所有有效密封的阀，但针对进口相对于出口具有所需的过剩压力时，上述阀变化，以使膜偏离阀座且允许流体流动。

本发明的另一个优势是，微型阀的结构简单，当微型阀大规模生产或低成本应用时，避免了在其他方面使该微型阀的制作困难或昂贵的加工工艺。对大量加工的低成本部件而言，使微型阀有效运行的关键特征可以使用工业标准工艺加工。举例来说，圆锥形阀座的密封表面为阀座的倾斜表面。当使用工业标准注塑成型技术时，该特征可被精确地且可重复地限定。

本发明还涉及一种单向阀，该单向阀包括圆锥形阀座；和具有孔的膜，所述膜设置在所述圆锥形阀座周围，使得阀座的表面密封至所述膜中的孔的内缘上，其中，在使用时，所述膜偏离所述阀座的表面以提供穿过所述膜的流体路径，且允许流体从所述膜的一侧流向另一侧。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述阀座的表面密封至所述膜中孔的内缘的边缘上。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述膜为弹性元件，当所述阀座的表面密封至所述膜中的所述孔的所述内缘上时，所述弹性元件在所述阀座上施力。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述单向阀包括入口侧和出口侧，并且所述膜配置为，在所述入口侧和所述出口侧之间的特定压差下，偏离所述阀座的表面。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述膜在所述膜被选择性地支撑在所述膜的外缘部分周围，使得所述偏离限制在所述膜的内侧部分。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述膜中的所述孔形成于所述膜的内侧部分中。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，单向阀还包括第一主体部分，所述第一主体部分包括所述阀座。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，单向阀还包括机械止件，以限制所述膜朝向所述阀座和所述第一主体部分偏离。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，当所述阀座的表面密封至所述膜中孔的内缘上时，所述机械止件限制所述膜朝向所述阀座和所述第一主体部分偏离。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述机械止件构成阀座的一部分。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述机械止件构成所述第一主体部分的一部分。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述第一主体部分具有流体导管，所述流体导管形成为提供单向阀的入口。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，在所述阀座的基部形成有缝，所述多个缝构成所述穿过所述膜的流体路径的一部分。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述阀座的基部形成有多个缝，所述缝构成所述穿过所述膜的流体路径的一部分。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，至少一个缝形成所述机械止件的一部分。

在根据本发明所述单向阀的实施例中，单向阀还包括在所述膜背向所述第一主体部分的一侧上的第二主体部分。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述第二主体部分包括流体导管，所述流体导管形成为通过所述第二主体部分，限定所述单向阀的出口。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，由所述第二主体部分中的凹部限定腔，当所述阀打开时，所述膜移动进入所述腔中。

在根据本发明所述的单向阀的实施例中，所述腔建立从所述膜中的孔至所述阀的出口的流体路径。

在根据本发明的所述单向阀的实施例中，所述膜由从材料组中选择的材料制成，所述材料组包括：橡胶、硅酮和弹性体。

本发明还涉及一种泵，所述泵包括本发明所述的阀。

本发明还涉及一种药物输送设备，所述药物输送设备包括本发明所述的泵。

附图说明

单向阀的实施例将仅通过举例的方式来描述。

图1示出了本发明中描述的微型阀的剖面图；

图2示出了孔的一种布置，该孔形成本发明中描述的微型阀的一个实施例的入口导管结构；

图3示出了孔的替代布置，该孔形成本发明中描述的微型阀的一个实施例的替代入口导管结构；

图4示出了本发明中描述的微型阀的替代实施例的剖面图，该剖面图示出了平顶的微型阀座；

图5示出了本发明中描述的微型阀的替代实施例的剖面图，该剖面图示出了阀座形成位于微型阀的底壳中的插入物；

图6示出了本发明中描述的微型阀的替代实施例的剖面图，该剖面图示出了形成微型阀的入口导管的入口孔的替代布置；

图7示出了本发明中描述的微型阀的替代实施例的剖面图，该剖面图示出了形成微型阀的入口导管的入口孔的替代布置。

具体实施方式

图1示出了本发明中描述的微型阀的剖面图。单向微型阀100包括底壳7(也指第一主体部分)、顶壳6(也指第二主体部分)和容纳于它们之间的膜2。上述部件可使用多种方法中的一种或多种结合在一起，上述多种方法包括粘结剂、热粘合或者使用外部机械固定或夹具。本领域技术人员应理解用于该目的的可用方法的变型。

底壳包括圆锥形阀座1。圆锥形阀座1具有表面60。阀座1的周围布置有能够输送流体流入或流出微型阀的通道4(也指缝)，且膜2和底壳7之间形成有腔室9。通道4位于微型阀100的入口侧。

形成于顶壳6中的腔室8大到足以容纳膜和阀座1。导管5形成于壳6中以输送流体流入或流出腔室8。导管5位于微型阀100的出口侧。腔室9的体积被制作地尽可能地小，以避免当腔室8中的压力大于腔室9中的压力时，膜2朝底壳7移动。底壳7的表面为膜2提供机械支撑件63，以当腔室8中的压力大于腔室9中的压力时，阻止或限制膜2偏离。

该设计的优势为，腔室9的体积可通过调节圆锥形阀座1的形状减小。

膜2由弹性材料形成。孔3形成在膜2中。孔3包括内缘(inner periphery)61。阀座1位于孔3中且从孔3中伸出，从而阀座1使膜2偏离，且阀座1在膜的孔3上形成密封。阀座1的表面60密封在膜2中的孔3的内缘61的边缘62上。在膜2与阀座1的表面60接触的表面64之间，密封也可为更少或者更多的区域。当腔室8中的压力高于腔室9中的压力时，上述密封足以阻止流体从腔室8流到腔室9。

形成于膜2中的孔3和阀座1的表面60之间，或者在阀座1的表面60和膜2的至少部分表面之间的密封，提供了阻挡流体从腔室9流到腔室8的密封，除非腔室9中的压力大于腔室8中的压力，通过提供足够的力以部分或临时提高膜2使其远离阀座1的表面60，使得压差超过阀100的突破压力。提高膜2使其远离阀座1的表面60所需要的力的程度为通过阀座1、终止于阀座1上的膜2的刚性和终止于阀座1上的表面的刚性而偏转膜2的程度。限定膜2的偏离、终止于阀座1上的膜2的刚性和终止于阀座1上的表面的刚性的特征对于本领域技术人员而言是已知的。通过联合这些特征，微型阀可被制造为具有不同的突破压力。

返回图1中的通道4，在腔室8中的压力大于腔室9中的压力，且膜2被推动朝底壳7移动的情况下，通道4的尺寸和分布可被优化为避免上述膜能够偏转进入的缝。在这种情况下，膜2不能被偏转进入到通道4中。通道4的尺寸和分布也可被优化为，提供足够的流体流动到腔室9中。通道4的设计允许这两个相互矛盾的需求平衡。图2示出了在阀座49的基部周围呈辐射状分布的通道50的布置。通道50位于底壳71中。在图2中，通道50的直径可减小，以使提供给膜2的支撑增至最大限度，但是通道的数量增加以维持流体流进微型阀的流量。可采用平衡这两个相互矛盾的需求的布置。

图3示出了通道52的替代布置，该通道将流体导管提供至微型阀100中。通道52呈辐射状分布在阀座51的基部的周围。通道52位于底壳72中。本领域技术人员应清楚通道50的其他替代方案也是可行的。

参见图4示出的本发明中描述的微型阀的另一实施例。图4示出了圆锥体的尖端被移除的阀座19。这个实施例可提供制造上的优势，即非常小的形状特征通常很难高精度的、可重复性的、大规模的及具有低成本效益的制造出来。图4中示出的设备的所有其他方面如图1中的设备的描述。通道13的替代布置也如图2和图3中所描述的。

在图4中，膜的标号为11。膜中的孔的标号为12。底壳(第一主体部分)中的通道的标号为13。顶壳(第二主体部分)中的导管的标号为14。顶壳的标号为15。底壳的标号为16。顶壳和膜之间的腔室的标号为17。底壳和膜之间的腔室的标号为18。圆锥型阀座的标号为19。圆锥形阀座的表面的标号为60。孔的内缘的标号为61。内缘的边缘的标号为62。机械支撑件的标号为63。膜的表面的标号为64。

参见图5，示出了本发明中描述的微型阀的另一个实施例。微型阀包括顶壳24、底壳25和夹在它们之间的膜20。底壳25还用于容纳插入物29。

顶壳24包括腔室26，该腔室形成为当微型阀被装配时，容纳阀座28。顶壳24还包括通道23，该通道形成为对腔室26提供流体连接。膜20由弹性材料制成，且形成有穿过膜20的孔21。

插入物29形成为安装在底壳25中的凹槽中，或形成为与底壳25机械接合，使得相对于位于膜20中的孔21，插入物29被精确地定位。本领域技术人员应理解可使用不同的布置来实现这些。插入物29包括圆锥形阀座28。该阀座从膜20中的孔21中伸出。将阀座28置于膜20中的孔21中，产生膜20、插入物29和底壳25之间的腔室27。通道22形成于插入物29中以提供流入到腔室27中的流体。

在图5中，圆锥形阀座的表面的标号为60。孔的内缘的标号为61。内缘的边缘的标号为62。机械支撑件的标号为63。膜的表面的标号为64。

微型阀的操作与当描述图1中的设备时所描述的微型阀相似。定义微型阀的突破压力的参数也与描述图1中所示的微型阀相似。通道22也可按照图2和图3所示的替代设计来设计。

图6示出了本发明中描述的微型阀的另一个实施例。关于通道32的位置，图6中描述的微型阀与图1中描述的微型阀不同，该通道对形成于膜31和底壳35之间的腔室37提供流体连接。通道32位于部分微型阀的一部分中，当腔室36中的压力高于腔室37中的压力时，该微型阀的一部分不会为膜31提供机械支撑而阻止膜偏离。这允许微型阀的设计被优化为，为膜31提供最佳的机械支撑件63。图6中的微型阀也允许腔室37的设计因腔室31中的流体流动被优化。

在图6中，膜中的孔的标号为30。顶壳中的导管的标号为33。顶壳的标号为34。圆锥形阀座的标号为38。圆锥形阀座的表面的标号为60。孔的内缘的标号为61。内缘的边缘的标号为62。机械支撑件的标号为63。膜的表面的标号为64。

图7示出了本发明中描述的微型阀的另一个实施例。关于通道42的位置，图7中描述的微型阀与图1中描述的微型阀不同，该通道对形成于膜41和底壳45之间的腔室47提供流体连接。图7中所示的微型阀具有优势，即通道42设计为减小腔室47的体积，该通道对形成于膜41和底壳45之间的腔室47提供流体连接。

在图7中，膜中的孔的标号为40。顶壳(第二主体部分)中的导管的标号为43。顶壳的标号为44。顶壳和膜之间的腔室的标号为46。圆锥形阀座的标号为48。圆锥形阀座的表面的标号为60。孔的内缘的标号为61。内缘的边缘的标号为62。机械支撑件的标号为63。膜的表面的标号为64。

以下条款被提供作为根据本发明所述的单向阀的进一步说明。

1、单向阀包括：

圆锥形阀座；和

具有孔的膜，该膜设置在圆锥形阀座周围，使得阀座的表面密封至膜中孔的内缘上，其中，在使用时，膜偏离阀座的表面以提供穿过膜的流体路径，且允许流体从膜的一侧流向另一侧。

2、根据条款1所述的单向阀，其中，膜被选择性地支撑在膜的外缘部分周围，使得偏离限制在内侧部分。

3、根据条款2所述的单向阀，其中，膜中的孔形成于膜的内侧部分中。

4、根据前述条款中任一项所述的单向阀，还包括第一主体部分，该第一主体部分包括阀座。

5、根据前述条款中任一项所述的单向阀，还包括机械止件，以限制膜的内侧部分朝阀座和第一主体部分偏离。

6、根据条款5所述的单向阀，其中，机械止件构成阀座的一部分。

7、根据条款5所述的单向阀，其中，机械止件构成第一主体部分的一部分。

8、根据前述条款中任一项描述的单向阀，其中，第一主体部分具有流体导管，该流体导管形成为阀提供入口。

9、根据条款8所述的单向阀，其中，在阀座的基部形成有缝，缝构成穿过膜的流体路径的一部分。

10、根据条款9所述的单向阀，其中，缝的数量和布置根据通过阀的期望流量进行选择。

11、根据条款9所述的阀，其中，缝的数量和布置被选择以向膜提供机械支撑。

12、根据条款9、10和11任一项所述的阀，其中，缝形成机械止件的一部分。

13、根据条款8所述的阀，其中，流体导管形成膜的外缘部分上的缝。

14、根据条款13所述的阀，其中，缝的数量和布置根据通过阀的期望流量进行选择。

15、根据条款8-14任一项所述的阀，还包括位于膜背向第一主体部分的一侧上的第二主体部分。

16、根据条款15所述的阀，其中，第二主体部分具有流体导管，该流体导管形成为通过第二主体部分，限定阀的出口。

17、根据条款15或16所述的阀，其中，第二主体部分中的凹部限定有腔，当该阀打开时，内膜部分移动到腔中。

18、根据条款17所述的阀，其中，腔建立从膜的孔至阀的出口的流体路径。

19、根据前述条款任一项所述的阀，其中，膜由从材料组中选择的材料制成，材料组包括：橡胶、硅酮和弹性体。

20、一种泵，该泵包括前述条款中任一项所述的阀。

22、一种药物输送设备，该药物输送设备包括条款20所述的泵。

按照要求，文中公开了本发明的具体实施例；然而，应当理解的是，这些公开的实施例仅为本发明的示例，示例可以以各种形式体现。因此，文中公开的具体的结构和功能细节不被解释为限制性的，而仅作为权利要求的基础以及作为教导本领域技术人员在几乎任意合适的具体结构中各种采用本发明的代表性基础。此外，此处使用的术语和短语不是为了限制，而是提供本发明的一个可理解的描述。

文中使用的术语“一个(a或an)”是指一个或一个以上。文中使用的术语多个是指两个或两个以上。文中使用的术语另一个是指至少两个或更多。文中使用的术语包括和/或具有被限定为包含(即开放性语言，不排除其他元件或步骤)。在权利要求中的任何标号不被解释为限制权利要求和本发明的范围。

在彼此不同的从属权利要求中列举的某些措施并不表明这些措施的组合不能被加以利用的事实。

Claims (22)

1.一种用于药物输送设备的微型泵，其特征在于，所述微型泵包括单向阀，所述单向阀包括：

圆锥形阀座；和

具有孔的膜，所述膜设置在所述圆锥形阀座周围，使得阀座的表面密封至所述膜中的所述孔的内缘上，其中，在使用时，所述膜偏离所述阀座的表面以提供穿过所述膜的流体路径，且允许流体从所述膜的一侧流向另一侧。

2.根据权利要求1所述的微型泵，其特征在于，所述阀座的表面密封至所述膜中的所述孔的所述内缘的边缘上。

3.根据权利要求1或2所述的微型泵，其特征在于，所述膜为弹性元件，当所述阀座的表面密封至所述膜中的所述孔的所述内缘上时，所述弹性元件在所述阀座上施力。

4.根据前述权利要求1所述的微型泵，其特征在于，所述单向阀包括入口侧和出口侧，并且所述膜配置为，在所述入口侧和所述出口侧之间的特定压差下，偏离所述阀座的表面。

5.根据前述权利要求1所述的微型泵，其特征在于，所述膜被选择性地支撑在所述膜的外缘部分周围，使得所述偏离限制在所述膜的内侧部分。

6.根据权利要求5所述的微型泵，其特征在于，所述膜中的所述孔形成于所述膜的内侧部分中。

7.根据前述权利要求1所述的微型泵，其特征在于还包括第一主体部分，所述第一主体部分包括所述阀座。

8.根据前述权利要求7所述的微型泵，其特征在于还包括机械止件，以限制所述膜朝向所述阀座和所述第一主体部分偏离。

9.根据权利要求8所述的微型泵，其特征在于，当所述阀座的表面密封至所述膜中的所述孔的所述内缘上时，所述机械止件限制所述膜朝向所述阀座和所述第一主体部分偏离。

10.根据权利要求8所述的微型泵，其特征在于，所述机械止件构成阀座的一部分。

11.根据前述权利要求8-10任一项所述的微型泵，其特征在于，所述机械止件构成所述第一主体部分的一部分。

12.根据前述权利要求8-10任一项所述的微型泵，其特征在于，所述第一主体部分具有流体导管，所述流体导管形成为提供所述单向阀的入口。

13.根据权利要求12所述的微型泵，其特征在于，在所述阀座的基部形成有缝，所述缝构成所述穿过所述膜的流体路径的一部分。

14.根据权利要求12所述的微型泵，其特征在于，所述阀座的基部形成有多个缝，所述多个缝构成所述穿过所述膜的流体路径的一部分。

15.根据权利要求13或14所述的微型泵，其特征在于，至少一个缝形成所述机械止件的一部分。

16.根据前述权利要求7所述的微型泵，还包括在所述膜背向所述第一主体部分的一侧上的第二主体部分。

17.根据权利要求16所述的微型泵，其特征在于，所述第二主体部分包括流体导管，所述流体导管形成为通过所述第二主体部分，限定所述单向阀的出口。

18.根据权利要求16或17所述的微型泵，其特征在于，由所述第二主体部分中的凹部限定腔，当所述阀打开时，所述膜移动进入所述腔中。

19.根据权利要求18所述的微型泵，其特征在于，所述腔建立从所述膜的所述孔至所述阀的所述出口的流体路径。

20.根据前述权利要求1所述的微型泵，其特征在于，所述膜由从材料组中选择的材料制成，所述材料组包括：硅酮和弹性体。

21.根据前述权利要求中20所述的微型泵，其特征在于，所述弹性体为橡胶。

22.一种药物输送设备，其特征在于，所述药物输送设备包括权利要求1-21任一项所述的微型泵。