CN113137363A - 一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵 - Google Patents

一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵，包括泵盖、弹片、传振杆、隔膜、药物激励单元、外腔、内腔、阻流体。药物激励单元通过系统谐振放大后改变振幅，进而增大泵腔容积的变化率，内腔的设计增强了整体的泵送效果，提高了压电泵的输出压力与流量，使得泵的压力大大高于工作时所需压力，确保药物输注的一致性，达到精确定量控制的目的。本发明中设置了阻流体从而减小回流，在阻流体的作用下实现胰岛素的定向输送。本发明具有精度高、稳定性好、体积小、功耗低、成本低、安全性高、无电磁干扰等优点，在生物医学中胰岛素的运输有广阔的市场前景。

Description

一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵
技术领域
本发明属于医用辅助器械及流体输送领域，用于输送胰岛素，具体涉及一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵。
背景技术
压电驱动式胰岛素泵是代替糖尿病患者人工注射胰岛素的一种连续微量给药装置。由于传统机械柱塞式胰岛素泵微型步进电机制造困难，而且精度难以保证,造成了胰岛素泵成本居高不下,严重阻碍了胰岛素泵产品在患者中的普及。压电泵的主要有点体现在结构简单紧凑，工作性能稳定、流量易于控制、精度高、无电磁干扰等优点。同时压电驱动的胰岛素泵在驱动原理上与传统柱塞式胰岛素泵有很大不同,利用的是压电材料在变化的正负电压驱动下所产生的形变配合阻流体驱动液体单向流动,结构中没有传动部件,有进一步向微小型化发展的潜力,拥有巨大的市场价值。
本文以无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵作为研究重点。提出一种以压电叠堆作为药物激励单元，利用放大原理产生容积变化，产生胰岛素定向输送的、具有稳定性和高精度性的压电泵。
发明内容
本发明提供一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵，以解决目前传统胰岛素泵存在的精度低，稳定性差的问题。本发明包括泵盖(1)、弹片(2)、传振杆(8)、隔膜(3)、压电叠堆(7)、外腔(6)、内腔(9)、阻流体(12)。所述外腔(6)开设外腔进液口(5)、外腔出液口(11)，内腔(9)开设内腔进液口(4)、内腔出液口(10)。药物激励单元通过系统谐振放大后改变振幅，进而增大泵腔容积的变化率，内腔的设计增强了整体的泵送效果，提高了压电泵的输出压力与流量，使得泵的压力大大高于工作时所需压力，确保药物输注的一致性，达到精确定量控制的目的。本发明中设置了阻流体从而减小回流，在阻流体的作用下实现流体的定向输送。本发明具有精度高、稳定性好、体积小、功耗低、成本低、安全性高、无电磁干扰等优点，在生物医学中胰岛素的运输有极为广阔的市场前景。
压电叠堆(7)依靠逆压电效应将交变电压转化为交变变形(或交变载荷)，进而对系统提供振动激励，但本身的交变变形(或交变载荷)并不直接作用于流体之上。
所述泵盖(1)开设圆柱螺钉孔用于固定外腔(6)；所述压电叠堆(7)为药物激励单元；所述外腔(6)开设凹槽用于固定弹片(2)；所述内腔(9)开设凹槽用于固定隔膜(3)；所述外腔(6)开设连接外腔进液口(5)及外腔出液口(11)；所述内腔(9)开设连接内腔进液口(4)和内腔出液口(10)；所述泵盖(1)内凹槽放入压电叠堆(7)；所述外腔(6)和内腔(9)分别设置阻流体(12)；所述压电叠堆(7)与弹片(2)连接，弹片(2)与传振杆(8)连接，传振杆(8)与隔膜(3)连接，内腔(9)与外腔阻流体(12)连接，阻流体(12)分别固定于外腔(6)和内腔(9)。
进一步的：整个机构内腔(9)和外腔(6)同时泵送胰岛素，外腔(6)进行正常的泵送工作，胰岛素通过外腔入水口(5)进入外腔后(6)，内外腔同时工作，内腔(9)放大了整体的泵送效率。
进一步的：整个机构在泵送胰岛素时，弹片(2)、传振杆(8)与隔膜(3)之间进行连接，在压电叠堆(7)的驱动下，使外腔(6)与内腔(9)容积变化速率相同、方向一致，实现更高效的胰岛素输送，提升整体泵送的精确性。
进一步的：外腔(6)开设凹槽用于固定弹片(2)，弹片(2)阻隔胰岛素与压电叠堆(7)的直接接触，并传递压电叠堆(7)的振动，实现胰岛素运输过程的安全性。
进一步的：外腔(6)和内腔(9)同时设置阻流体(12)并固定在腔底，避免了传统截止阀不便安装和易老化、损坏的情况，实现机构使用过程的稳定性。
附图说明
图1是本发明的半剖示意图。
图2是本发明的阻流体示意图。
图3是本发明的爆炸示意图。
图4是本发明的结构框图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参阅图1～4，本发明实施例中，具体结构包括：
一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵，由泵盖(1)、弹片(2)、隔膜(3)、内腔进液口(4)、外腔进液口(5)、外腔(6)、压电叠堆(7)、传振杆(8)、内腔(9)、内腔出液口(10)、外腔出液口(11)、阻流体(12)组成；所述泵盖(1)开设圆柱螺钉孔用于固定外腔(6)；所述压电叠堆(7)为药物激励单元；所述外腔(6)开设凹槽用于固定弹片(2)；所述内腔(9)开设凹槽用于固定隔膜(3)；所述外腔(6)开设连接外腔进液口(5)及外腔出液口(11)；所述内腔(9)开设连接内腔进液口(4)和内腔出液口(10)；所述泵盖(1)内凹槽放入压电叠堆(7)；所述外腔(6)和内腔(9)分别设置阻流体(12)；所述压电叠堆(7)与弹片(2)连接，弹片(2)与传振杆(8)连接，传振杆(8)与隔膜(3)连接，内腔(9)与外腔阻流体(12)连接，阻流体(12)分别固定于外腔(6)和内腔(9)，达到装配整个泵的目的。
整个机构内腔(9)和外腔(6)同时泵送胰岛素，外腔(6)进行正常的泵送工作，胰岛素通过外腔入水口(5)进入外腔后(6)，内外腔同时工作，内腔(9)放大了整体的泵送效率。
整个机构在泵送胰岛素时，弹片(2)、传振杆(8)与隔膜(3)之间进行连接，在压电叠堆(7)的驱动下，使外腔(6)与内腔(9)容积变化速率相同、方向一致，实现更高效的胰岛素输送，提升整体泵送的精确性。
外腔(6)开设凹槽用于固定弹片(2)，弹片(2)阻隔胰岛素与压电叠堆(7)的直接接触，并传递压电叠堆(7)的振动，实现胰岛素运输过程的安全性。
外腔(6)和内腔(9)同时设置阻流体(12)并固定在腔底，避免了传统截止阀不便安装和易老化、损坏的情况，实现机构使用过程的稳定性。且阻流体制造简单、安装方便、成本低、便于批量制造。
压电胰岛素泵采用压电叠堆作为驱动源，具有输出力大的优点，保证了谐振泵的高压力，确保药物输送的稳定性。
本发明的工作过程包括第一工作过程和第二工作过程：
第一工作过程：给予本压电泵的压电叠堆(7)交流电信号激励，当压电叠堆(7)使弹片(2)向上弯曲形变时，外腔(6)容积增大，内部压力减小，液体通过外腔进液口(5)和外腔出液口(11)同时被吸入外腔(6)内部，弹片(2)带动传振杆(8)使隔膜(3)向上弯曲形变，内腔(9)容积增大，内部压力减小，液体通过内腔进液口(4)和内腔出液口(10)同时被吸入内腔(9)内部，在阻流体(12)的作用下，胰岛素由出口向入口流动的阻力大于由入口向出口流动的阻力，胰岛素流入，此过程即为吸程；
第二工作过程：给予本压电泵的压电叠堆(7)交流电信号激励，当压电叠堆(7)使弹片(2)向下弯曲形变时，外腔(6)容积减小，内部压力增大，液体通过外腔进液口(5)和外腔出液口(11)同时被排出外腔(6)内部，弹片(2)带动传振杆(8)使隔膜(3)向下弯曲形变，内腔(9)容积减小，内部压力增大，液体通过内腔进液口(4)和内腔出液口(10)同时被排出内腔(9)内部，在阻流体(12)的作用下，胰岛素由入口向出口流动的阻力小于由出口向入口流动的阻力，胰岛素流出，此过程即为排程；
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只适用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵，由泵盖(1)、弹片(2)、隔膜(3)、内腔进液口(4)、外腔进液口(5)、外腔(6)、压电叠堆(7)、传振杆(8)、内腔(9)、内腔出液口(10)、外腔出液口(11)、阻流体(12)组成；所述泵盖(1)开设圆柱螺钉孔用于固定外腔(6)；所述压电叠堆(7)为药物激励单元；所述外腔(6)开设凹槽用于固定弹片(2)；所述内腔(9)开设凹槽用于固定隔膜(3)；所述外腔(6)开设连接外腔进液口(5)及外腔出液口(11)；所述内腔(9)开设连接内腔进液口(4)和内腔出液口(10)；所述泵盖(1)内凹槽放入压电叠堆(7)；所述外腔(6)和内腔(9)分别设置阻流体(12)；所述压电叠堆(7)与弹片(2)连接，弹片(2)与传振杆(8)连接，传振杆(8)与隔膜(3)连接，内腔(9)与外腔阻流体(12)连接，阻流体(12)分别固定于外腔(6)和内腔(9)。
2.根据权利要求1所述的一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵，其特征在于：整个机构内腔(9)和外腔(6)同时泵送胰岛素，外腔(6)进行正常的泵送工作，胰岛素通过外腔入水口(5)进入外腔后(6)，内外腔同时工作，内腔(9)放大了整体的泵送效率。
3.根据权利要求1所述的一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵，其特征在于：整个机构在泵送胰岛素时，弹片(2)、传振杆(8)与隔膜(3)之间进行连接，在压电叠堆(7)的驱动下，使外腔(6)与内腔(9)容积变化速率相同、方向一致，实现更高效的胰岛素输送，提升整体泵送的精确性。
4.根据权利要求1所述的一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵，其特征在于：外腔(6)开设凹槽用于固定弹片(2)，弹片(2)阻隔胰岛素与压电叠堆(7)的直接接触，并传递压电叠堆(7)的振动，实现胰岛素运输过程的安全性。
5.根据权利要求1所述的一种无阀双腔谐振压电驱动式胰岛素泵，其特征在于：外腔(6)和内腔(9)同时设置阻流体(12)并固定在腔底，避免传统截止阀不便安装和易老化、损坏的情况，实现机构使用过程的稳定性。
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