CN104847635B - 基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光致形状记忆聚合物的蠕动泵装置及其方法。它包括横梁、光致形状记忆聚合物作动器、粘式固定夹、乳胶管、紫外光探头、光纤、紫外光源、基座及立柱。立柱通过螺栓固定在基座上，横梁通过螺栓固定在立柱上，紫外光探头通过螺栓依次固定在横梁上，紫外光探头通过光纤与紫外光源连接，紫外光源通过螺栓固定在基座上；光致形状记忆聚合物作动器依次套在乳胶管的外表面，乳胶管通过粘式固定夹与基座连接。通过紫外光照射，光致形状记忆聚合物作动器收缩，挤压乳胶管，通过多个光致形状记忆聚合物作动器的依次收缩，产生蠕动效果，促使乳胶管内的液体流动。本发明具有结构简单、无噪声、非接触式控制及不产生温度变化的特点。
Description
技术领域
本发明涉及液体输送装置，尤其涉及一种基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置及其方法。
背景技术
蠕动泵装置可以精确控制液体的输送速度，因此在液体灌装、医疗输液等领域都有广泛的应用。常见的液体输送泵装置包括微电机驱动型、压电驱动型、形状记忆合金驱动型等。
近年来出现的新型蠕动泵装置多为接触式驱动泵，例如专利CN103316399B 公布了一种基于形状记忆合金驱动的蠕动控制式输液装置及其方法，通过形状记忆合金弹簧依次挤压输液管，实现药物输送功能；专利CN102141032A发明了一种电机驱动的蠕动泵，通过滚轮依次挤压软管，实现液体输送；专利CN102220960B公布了一种轮毂型压电蠕动泵，通过压电陶瓷片带动滚珠，驱动软管产生蠕动作用。这些蠕动泵的驱动方式均为接触式，需要导线连接及电源控制，而非接触式驱动蠕动泵适用于一些对空间有限制的场合，可以扩大蠕动泵的应用范围。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置及其方法。
基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置包括横梁、紫外光探头、光纤、紫外光源、粘式固定夹、乳胶管、光致形状记忆聚合物作动器、基座及立柱；紫外光探头包括第一紫外光探头、第二紫外光探头、第三紫外光探头、第四紫外光探头、第五紫外光探头；粘式固定夹包括第一粘式固定夹、第二粘式固定夹；光致形状记忆聚合物作动器包括第一作动器、第二作动器、第三作动器、第四作动器、第五作动器；基座上设有立柱、第一粘式固定夹、第二粘式固定夹、紫外光源，第一粘式固定夹、第二粘式固定夹之间固定有乳胶管，乳胶管上设有第一作动器、第二作动器、第三作动器、第四作动器、第五作动器，立柱上部垂直设有横梁，横梁上设有第一紫外光探头、第二紫外光探头、第三紫外光探头、第四紫外光探头、第五紫外光探头，第一紫外光探头、第二紫外光探头、第三紫外光探头、第四紫外光探头、第五紫外光探头通过光纤分别与紫外光源相连。
所述的紫外光源的波长为365nm和254nm。所述的光致形状记忆聚合物作动器采用肉桂酸基团与丙烯酸酯或者肉桂酸基团与聚胺酯合成，其中肉桂酸基团含量为3%，丙烯酸酯或者聚胺酯的含量为97%。所述的光致形状记忆聚合物作动器，采用螺吡喃与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成, 其中螺吡喃含量为3%，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物的含量为97%。所述的光致形状记忆聚合物作动器，采用螺吡喃、碳纳米管与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成，其中螺吡喃含量为3%，碳纳米管含量为5%，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物为92%。。所述的紫外光探头与光致形状记忆聚合物作动器，二者数量相等，且均在3个以上。
基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置的液体输送及控制方法是：当光致形状记忆聚合物采用肉桂酸基团与丙烯酸酯或者肉桂酸基团与聚胺酯合成时，紫外光源发出波长365nm的紫外光经过光纤及紫外光探头照射到光致形状记忆聚合物作动器，光致形状记忆聚合物作动器产生收缩，挤压乳胶管；紫外光源发出波长254nm的紫外光时，形状记忆聚合物作动器在乳胶管的作用下扩张并恢复形状；当光致形状记忆聚合物采用螺吡喃与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成或采用螺吡喃、碳纳米管与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成时，紫外光源发出波长365nm紫外光，经过光纤及紫外光探头照射到光致形状记忆聚合物作动器，光致形状记忆聚合物作动器产生收缩，挤压乳胶管；紫外光源关闭时，形状记忆聚合物作动器在乳胶管的作用下扩张并恢复形状；通过第一紫外光探头、第二紫外光探头、第三紫外光探头、第四紫外光探头、第五紫外光探头的依次照射，光致形状记忆聚合物第一作动器、第二作动器、第三作动器、第四作动器、第五作动器的依次收缩，产生蠕动效果，促使乳胶管内的液体流动；通过控制紫外光源发出的紫外光的强度，以及紫外光探头的照射时间间隔，可以控制光致形状记忆聚合物作动器的收缩程度及作动频率，达到控制流量的目的。
本发明与现有技术相比具有的有益效果
1）光致形状记忆聚合物作动器直接套在乳胶管外表面，结构简单；
2 ）光致形状记忆聚合物作动器与紫外光探头之间的距离可调节，具有非接触式控制的特点；
3 ）光致形状记忆聚合物作动器不产生温度变化，没有噪声。
附图说明
图1为基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置结构示意图；
图2为本发明的基座、立柱、横梁及粘性固定夹结构示意图；
图3为本发明的紫外光探头、光纤及紫外光源结构示意图；
图4为本发明的乳胶管及光致形状记忆聚合物作动器示意图。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明一下基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵工作过程。
如图1～4所示，基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置包括横梁1、紫外光探头2、光纤3、紫外光源4、粘式固定夹5、乳胶管6、光致形状记忆聚合物作动器7、基座8及立柱9；紫外光探头2包括第一紫外光探头2.1、第二紫外光探头2.2、第三紫外光探头2.3、第四紫外光探头2.4、第五紫外光探头2.5；粘式固定夹5包括第一粘式固定夹5.1、第二粘式固定夹5.2；光致形状记忆聚合物作动器(7)包括第一作动器7.1、第二作动器7.2、第三作动器7.3、第四作动器7.4、第五作动器7.5；基座8上设有立柱9、第一粘式固定夹5.1、第二粘式固定夹5.2、紫外光源4，第一粘式固定夹5.1、第二粘式固定夹5.2之间固定有乳胶管6，乳胶管6上设有第一作动器7.1、第二作动器7.2、第三作动器7.3、第四作动器7.4、第五作动器7.5，立柱9上部垂直设有横梁1，横梁1上设有第一紫外光探头2.1、第二紫外光探头2.2、第三紫外光探头2.3、第四紫外光探头2.4、第五紫外光探头2.5，第一紫外光探头2.1、第二紫外光探头2.2、第三紫外光探头2.3、第四紫外光探头2.4、第五紫外光探头2.5通过光纤3分别与紫外光源4相连。
所述的紫外光源4的波长为365nm和254nm。所述的光致形状记忆聚合物作动器7采用肉桂酸基团与丙烯酸酯或者肉桂酸基团与聚胺酯合成，其中肉桂酸基团含量为3%，丙烯酸酯或者聚胺酯的含量为97%。所述的光致形状记忆聚合物作动器7，采用螺吡喃与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成, 其中螺吡喃含量为3%，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物的含量为97%。所述的光致形状记忆聚合物作动器7，采用螺吡喃、碳纳米管与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成，其中螺吡喃含量为3%，碳纳米管含量为5%，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物为92%。。所述的紫外光探头2与光致形状记忆聚合物作动器7，二者数量相等，且均在3个以上。
基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置的液体输送及控制方法是：当光致形状记忆聚合物采用肉桂酸基团与丙烯酸酯或者肉桂酸基团与聚胺酯合成，紫外光源4发出波长365nm的紫外光经过光纤3及紫外光探头2照射到光致形状记忆聚合物作动器7，光致形状记忆聚合物作动器7产生收缩，挤压乳胶管6；紫外光源4发出波长254nm的紫外光时，形状记忆聚合物作动器7在乳胶管6的作用下扩张并恢复形状；当光致形状记忆聚合物采用螺吡喃与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成或采用螺吡喃、碳纳米管与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成时，紫外光源4发出波长365nm紫外光，经过光纤3及紫外光探头2照射到光致形状记忆聚合物作动器7，光致形状记忆聚合物作动器7产生收缩，挤压乳胶管6；紫外光源4关闭时，形状记忆聚合物作动器7在乳胶管6的作用下扩张并恢复形状；通过第一紫外光探头2.1、第二紫外光探头2.2、第三紫外光探头2.3、第四紫外光探头2.4、第五紫外光探头2.5的依次照射，光致形状记忆聚合物第一作动器7.1、第二作动器7.2、第三作动器7.3、第四作动器7.4、第五作动器7.5的依次收缩，产生蠕动效果，促使乳胶管内的液体流动；通过控制紫外光源4发出的紫外光的强度，以及紫外光探头2的照射时间间隔，可以控制光致形状记忆聚合物作动器7的收缩程度及作动频率，达到控制流量的目的。
Claims (6)
1.一种基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置，其特征在于包括横梁（1）、紫外光探头（2）、光纤（3）、紫外光源（4）、粘式固定夹（5）、乳胶管（6）、光致形状记忆聚合物作动器（7）、基座（8）及立柱（9）；紫外光探头（2）包括第一紫外光探头（2.1）、第二紫外光探头（2.2）、第三紫外光探头（2.3）、第四紫外光探头（2.4）、第五紫外光探头（2.5）；粘式固定夹（5）包括第一粘式固定夹（5.1）、第二粘式固定夹（5.2）；光致形状记忆聚合物作动器(7)包括第一作动器（7.1）、第二作动器（7.2）、第三作动器（7.3）、第四作动器（7.4）、第五作动器（7.5）；基座（8）上设有立柱（9）、第一粘式固定夹（5.1）、第二粘式固定夹（5.2）、紫外光源（4），第一粘式固定夹（5.1）、第二粘式固定夹（5.2）之间固定有乳胶管（6），乳胶管（6）上设有第一作动器（7.1）、第二作动器（7.2）、第三作动器（7.3）、第四作动器（7.4）、第五作动器（7.5），立柱（9）上部垂直设有横梁（1），横梁（1）上设有第一紫外光探头（2.1）、第二紫外光探头（2.2）、第三紫外光探头（2.3）、第四紫外光探头（2.4）、第五紫外光探头（2.5），第一紫外光探头（2.1）、第二紫外光探头（2.2）、第三紫外光探头（2.3）、第四紫外光探头（2.4）、第五紫外光探头（2.5）通过光纤（3）分别与紫外光源（4）相连。
2.按照权利要求1所述的一种基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置，其特征在于所述的紫外光源（4）的波长为365nm和254nm。
3.按照权利要求1所述的一种基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置，其特征在于所述的光致形状记忆聚合物作动器（7）采用肉桂酸基团与丙烯酸酯或者肉桂酸基团与聚胺酯合成，其中肉桂酸基团含量为3%，丙烯酸酯或者聚胺酯的含量为97%。
4.按照权利要求1所述的一种基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置，其特征在于所述的光致形状记忆聚合物作动器（7），采用螺吡喃与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成, 其中螺吡喃含量为3%，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物的含量为97%。
5.按照权利要求1所述的一种基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置，其特征在于所述的光致形状记忆聚合物作动器（7），采用螺吡喃、碳纳米管与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成，其中螺吡喃含量为3%，碳纳米管含量为5%，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物为92%。
6.一种使用如权利要求1所述基于光致形状记忆聚合物驱动的蠕动泵装置的液体输送及控制方法，其特征在于：当光致形状记忆聚合物采用肉桂酸基团与丙烯酸酯或者肉桂酸基团与聚胺酯合成时，紫外光源（4）发出波长365nm的紫外光经过光纤（3）及紫外光探头（2）照射到光致形状记忆聚合物作动器（7），光致形状记忆聚合物作动器（7）产生收缩，挤压乳胶管（6）；紫外光源（4）发出波长254nm的紫外光时，光致形状记忆聚合物作动器（7）在乳胶管（6）的作用下扩张并恢复形状；当光致形状记忆聚合物采用螺吡喃与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成或采用螺吡喃、碳纳米管与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物合成时，紫外光源（4）发出波长365nm紫外光，经过光纤（3）及紫外光探头（2）照射到光致形状记忆聚合物作动器（7），光致形状记忆聚合物作动器（7）产生收缩，挤压乳胶管(6)；紫外光源（4）关闭时，光致形状记忆聚合物作动器（7）在乳胶管（6）的作用下扩张并恢复形状；通过第一紫外光探头（2.1）、第二紫外光探头（2.2）、第三紫外光探头（2.3）、第四紫外光探头（2.4）、第五紫外光探头（2.5）的依次照射，光致形状记忆聚合物第一作动器（7.1）、第二作动器（7.2）、第三作动器（7.3）、第四作动器（7.4）、第五作动器（7.5）的依次收缩，产生蠕动效果，促使乳胶管内的液体流动；通过控制紫外光源（4）发出的紫外光的强度，以及紫外光探头（2）的照射时间间隔，可以控制光致形状记忆聚合物作动器（7）的收缩程度及作动频率，达到控制流量的目的。
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