CN1759247B - 用于传输和/或存储介质并带有通道状结构的微型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于传输和/或存储液态和气态介质并带有通道状结构的微型装置。所述微型装置包括第一基底层(1)、第二基底层(2)及夹在第一基底层(1)和第二基底层(2)之间的功能元件(3)，通道状结构包含在第一基底层和/或第二基底层之中。第一基底层和第二基底层牢固永久地相互连接，功能元件夹在第一基底层和第二基底层之间。所述功能元件是弹性的，第一基底层和第二基底层是刚性的，第一基底层和/或第二基底层之中的通道状结构借助于功能元件至少部分地以气密封和/或液密封的方式密封。该微型装置可具有高的抽吸能力，并可通过简单、低成本的制造和连接技术进行大量生产。

Description

用于传输和/或存储介质并带有通道状结构的微型装置

技术领域

本发明涉及一种用于传输和/或存储流体介质的微型装置，尤其涉及用于传输和/或存储液态和/或气态介质的微型装置。

背景技术

现有技术披露了各种用于使第一层、第二层和第三层相互连接的方法，尤其是由塑料和/或玻璃和/或基底和/或金属制成的基本上是二维的层。例如，第一层、第二层和第三层可以通过粘合剂相互连接，在这种情况下，现有技术中公知的方法是使用面积基本上大小相等的三层。

此外，现有技术还披露了微型泵，其基本上包括下壳体部分和上壳体部分，其间安置有阀隔膜，例如可参考DE-19720482C2。

现有技术中公知的用于连接三层的方法通常很复杂而且成本高，现有技术中公知的且按上述方法制造的微型泵也同样如此。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种抽吸能力高的微型装置，所述装置具有传输和/或存储液态和/或气态介质的通道状结构，通过使用简单、低成本的制造和连接技术就可以大量生产这种微型装置。本发明另一个目的是提供一种用于制造微型机械元件的低成本方法，该元件基本上包括两层微型结构，其中在该两层之间置有微型功能元件。

为了实现以上目的，本发明提供了一种用于传输和/或存储液态和/或气态介质并带有通道状结构的微型装置，该微型装置包括：

第一基底层、第二基底层及夹在第一基底层和第二基底层之间的功能元件；

通道状结构形成在所述第一基底层和/或所述第二基底层之中；

所述第一基底层和所述第二基底层牢固永久地相互连接，所述功能元件夹在所述第一基底层和所述第二基底层之间；

在该微型装置中，所述功能元件为弹性结构，所述第一基底层和所述第二基底层为刚性结构；

所述第一基底层和/或所述第二基底层之中的所述通道状结构借助于所述功能元件至少部分地以气密封和/或液密封的方式密封，及

所述功能元件被设计成与所述第一基底层和第二基底层相比非常薄；

所述功能元件被设计成至少一个可移动功能元件，使得所述通道状结构借助于所述功能元件打开和/或封闭；

所述功能元件包括至少一个阀瓣；

该装置包括用于改变该微型装置中的腔室体积的动力驱动元件；

所述通道状结构包括形成在所述第一基底层中的第一通道，以及形成在所述第二基底层中的第二通道，使得第一通道和第二通道间产生连接；

将所述功能元件的所述至少一个阀瓣设置为能够打开或关闭所述第一通道和第二通道间的连接；

所述第一通道和第二通道基本上平行设置；及

所述第一通道与第二通道间的连接部分相对于所述第一通道和所述第二通道的角为15°至50°。

与现有技术相比，由于本发明微型装置具有以上构造，上述微型装置可具有高的抽吸能力，并可通过简单、低成本的制造和连接技术进行大量生产。

附图说明

以下结合附图的说明中描述了本发明的有利实施方案，其中：

图1a、图1b、图1c和图1d是本发明微型装置基本元件的示意图；

图2a、图2b和图2c每一个均是对图1所示的本发明微型装置做出改变后的示意图；

图3a是按照本发明第一实施方案的本发明微型装置中各主要元件的示意性平面图，图3b是图3a中相互排列于其上的各元件的截面图；

图4a是按照本发明第二实施方案的本发明微型装置中相互排列于其上的各元件的部分截面图，图4b和图4c是图4a所示本发明第二实施方案的功能元件的示意性平面图；

图5a是按照本发明第三实施方案的本发明微型装置中相互排列于其上的各元件的示意性部分截面图，图5b和图5c是图5a所示本发明第三实施方案的功能元件的示意性平面图；

图6a是按照本发明第四实施方案的本发明微型装置的结构示意图，图6b是图6a所示本发明第四实施方案的功能元件的示意图，图6c是按照本发明第五实施方案的本发明微型装置的结构示意图，图6d是图6c所示本发明第五实施方案的功能元件的示意图；

图7a和图7b分别是分解图和截面图，更进一步说明了图3所示的本发明第一实施方案的本发明微型装置；

图8是图6d所示的功能元件改良后的示意图；

图9是图6c所示的结构中本发明微型装置的示意性截面图；

图10是图9所示的本发明微型装置改良后的示意图。

具体实施方式

本发明的构思如下，提供一种用于连接第一基底层1、第二基底层2和功能元件3的方法，其中功能元件3为弹性结构和/或设计成与第一基底层1和第二基底层2相比非常薄，功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间，第一基底层1和第二基底层2通过压力连接在一起，从而功能元件3夹在第一和第二基底层之间，使得第一基底层1和第二基底层2永久地相互连接，而且功能元件3永久地置于第一基底层1和第二基底层2之间。在这种情况下，第一基底层1、第二基底层2和功能元件3基本上是二维形状，其中本发明的功能元件3其表面积比第一基底层1和第二基底层2的小。

本发明中，选择压力及第一基底层1和第二基底层2的材料，使得在除去压力后，第一基底层1和第二基底层2仍能相互永久地连接。

此外，本发明方法还特别包括如下步骤，其中，首先将功能元件3置于第一基底层1或第二基底层2中任一个上的预定位置处，例如安置在第一基底层1上，然后将适合溶剂涂覆在第一基底层1或第二基底层2未被功能元件3所覆盖的表面上，然后将第二基底层2置于第一基底层1和功能元件3上方，然后对第二基底层2施加压力，从而第一基底层1与第二基底层2相互连接，并且功能元件3夹在第一基底层1与第二基底层2之间。

本发明中，选择第一基底层1和第二基底层2的材料、溶剂、压力的程度和持续时间，使得在除去压力后，第一基底层1和第二基底层2仍能相互永久地连接。

适合的功能元件包括塑料薄膜和/或金属箔。

有利的是，第一基底层1和第二基底层2包括由塑料、并优选由聚碳酸酯和/或PPSU和/或PEI和/或三聚氰胺制成的基底层。

本发明的平行基本构思是提供一种用于传输和/或存储液态和/或气态介质并带有通道状结构的装置，该装置包括第一基底层1、第二基底层2及夹在第一基底层1和第二基底层2之间的功能元件3，该功能元件3为弹性结构和/或设计成与第一基底层1和第二基底层2相比非常薄，其中该通道状结构形成在第一基底层1和/或第二基底层2之中，第一基底层1和第二基底层2牢固永久地相互连接，功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间，使得第一基底层1和/或第二基底层2之中的通道状结构借助于功能元件3至少部分地以气密封和/或液密封的方式密封。

本发明的装置还特别包括设计成可移动元件的功能元件3，使得第一基底层1和/或第二基底层2之中的通道状结构借助于功能元件3打开和/或封闭，特别地，功能元件3也可以具有阀功能。

有利的是，本发明提供一种微型泵，其中功能元件3包括至少一个阀瓣31，此外，该装置还包括用于改变该装置中的腔室体积的动力驱动元件4。

有利的是，本发明的装置包括其中形成有第一通道10的第一基底层1和其中形成有第二通道20的第二基底层2，使得第一通道10和第二通道20间产生连接。此外，设置功能元件3的阀瓣31，使得打开或关闭第一通道10和第二通道20间的连接。在本发明的装置中，特别和有利的是，第一通道10和第二通道20基本上平行设置，在这种情况下，第一通道10与第二通道20间的连接包括在第一通道10与第二通道20间形成5°至80°的角α，优选15°至50°，使得通过第一通道10与第二通道20间的连接在第一通道10与第二通道20之间提供切向过渡。此外，有利的是，功能元件3的阀瓣31置于第一通道10与第二通道20间的连接处。

特别和有利的是，第一通道10具有第一宽度10b，第二通道20具有第二宽度20b，阀瓣31具有第三宽度31b，其中第一宽度10b≤第三宽度31b≤第二宽度20b，在这种情况下，动力驱动元件4与阀瓣31按第一流动方向132所示的上游端(4，132)和/或下游端(132，4)连接，从而提供一种泵结构(I)。

在本发明的改进实施方案中，特别和有利的是，提供的装置中第一通道10具有第一宽度10b，第二通道20具有第二宽度20b，阀瓣31具有第三宽度31b，其中第二宽度20b≤第三宽度31b≤第一宽度10b，在这种情况下，动力驱动元件4与阀瓣31按第二流动方向231所示的上游端(4，231)和/或下游端(231，4)连接，从而提供本发明的泵结构(II)。

本发明中，多个微型泵结构(I)和/或微型泵结构(II)可以组合在本发明的装置中。特别和有利的是，本发明的装置包括作为中心动力驱动元件的动力驱动元件4，其中泵结构(I)中的至少一个阀瓣31与该中心驱动元件按第一流动方向132所示的上游端(4，132)连接，并被标记为第一阀瓣，此外，泵结构(II)中的至少一个阀瓣31与该动力驱动元件4按第二流动方向231所示的下游端(231，4)连接，并被标记为第二阀瓣，本发明的装置尤其还包括泵结构I中的阀瓣31，该阀瓣31与动力驱动元件4按第一流动方向132所示的下游端(132，4)连接并与第二阀瓣的上游端连接，其被标记为第三阀瓣，此外，还包括泵结构II中的阀瓣31，该阀瓣31与动力驱动元件4按第二流动方向231所示的上游端(231，4)连接并与第一阀瓣的下游端连接，其被标记为第四阀瓣。在这种情况下，特别和有利的是，阀瓣31沿流动方向形成在塑料膜功能元件3中，而且在第三阀瓣与第四阀瓣之间形成有开口30，该开口30与腔室连接，该腔室与动力驱动元件4相互配合。

在本发明一种特别有利的实施方案中，本发明的装置包括沿流动方向顺次连接的泵结构(I)、泵结构(II)、泵结构(I)和泵结构(II)，及相连的第一阀瓣、第二阀瓣、第三阀瓣和第四阀瓣，其中作为中心动力驱动元件的动力驱动元件4和腔室(泵室)置于中间泵结构(II)和泵结构(I)之间。在这种情况下，特别和有利的是，阀瓣31沿流动方向形成在功能元件3中。此外，在两个中部阀瓣31之间形成有开口30，该开口30与腔室(泵室)和动力驱动元件4相互配合。

在本发明功能元件3的有利实施方案中，可以形成具有过滤作用的孔结构30’来代替开口30，在这种情况下，有利的是功能元件3具有塑料薄膜的形式。

以下结合附图对本发明的有利实施方案进行详细说明。

图1a、图1b、图1c和图1d是本发明装置基本元件的示意图，这些图也说明了本发明方法的基本原理。本发明方法是用于连接第一基底层1、第二基底层2和功能元件3，其中功能元件3为弹性结构并有利地设计成与第一基底层1和第二基底层2相比非常薄。此外，将功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间，功能元件3其表面积比第一基底层1和第二基底层2的小，并且有利地是置于第一基底层1上的预定位置。然后将适合溶剂涂覆在第一基底层1未被功能元件3所覆盖的表面上。然后将第二基底层2置于第一基底层1和功能元件3的上方，并对第二基底层2施加压力，从而第一基底层1与第二基底层2连接，并且功能元件3夹在第一基底层1与第二基底层2之间，因此，第一基底层1和第二基底层2相互永久地连接，功能元件3永久地置于第一基底层1和第二基底层2之间。

在这种情况下，选择第一基底层1和第二基底层2的材料、溶剂、压力的程度和持续时间，使得在除去压力后，第一基底层1和第二基底层2仍能相互永久地连接。

如图1c和图1d所示，在第一基底层1中可以形成有定位凹口，这些凹口与功能元件3上的定位销相互配合，使得功能元件3可以容易准确地置于第一基底层1上的预定位置。反之，显而易见的是定位销也可以形成在第一基底层1的表面上，而与第一基底层1上的定位销相互配合的定位凹口或定位孔形成在功能元件3上。

本发明中，功能元件3基本上是二维层形状，该二维层为弹性结构并有利地设计成与第一基底层1和第二基底层2相比非常薄，而且功能元件3其表面积也比第一基底层1和第二基底层2的小，此外，第一基底层1和第二基底层2由能够通过适合溶剂和压力而连接的材料构成，而且该材料必须有足够的弹性，使得在除去压力后，通过压力将功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间，同时第一基底层1和第二基底层2的表面相互接触并连接，并且相互永久地连接。在这种情况下，功能元件3可以夹在第一基底层1和第二基底层2之间，使得在其边缘不会形成腔室x。

有利的是，第一基底层1和第二基底层2由塑料、并优选由聚碳酸酯和/或PPSU和/或PEI和/或三聚氰胺制成，有利的是，功能元件3由塑料薄膜和/或金属箔制成，尤其是由塑料、并优选由聚酰亚胺制成。

图2a、图2b和图2c示意性地表明了本发明装置和图1所示的本发明装置改变后的基本元件。在图2a所示的装置中，举例来说，两个功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间，根据上下文可以理解，在本发明中利用本发明方法可以将多个功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间。

图2b表明对图1所示的本发明装置进一步改变后的基本元件；在图中，举例来说，仅有一个功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间。此外，在如图2所示的实施方案中，预处理第一基底层1，即在第一基底层1的表面中形成适合的凹口，使得功能元件3可以放入凹口的准确位置。此外，在如图2b所示的实施方案中，功能元件3可以比图1和图2a所示实施方案的功能元件3更厚。有利的是，图2b中所示的功能元件3的厚度大于或等于第一基底层1中凹口的深度。

图2c示意性地表明对本发明装置进一步改变后的各主要元件，其中在与第一基底层1中的凹口和功能元件3相应的位置处，在第二基底层2中也形成有适合凹口。在如图2c所示的实施方案中，功能元件3其厚度可以比图1、图2a和图2b所示的实施方案中的功能元件3更厚，在这种情况下，有利的是，功能元件3的厚度大于或等于第一基底层1和第二基底层2中凹口深度的总和。

结合图1、图2a、图2b和图2c所示的实施方案，显然可以对本发明装置和本发明方法做出进一步改变。

下面各附图示意性地表明依照本发明其他实施方案的本发明装置的各主要元件，其中选择图1所示实施方案的基本结构，其中没有形成用于定位置于相对第一基底层1和第二基底层2中的功能元件3的凹口。显而易见的是，上述图2b或图2c实施方案中的相应结构也可用于以下的实施方案，功能元件3和/或第一基底层1和/或第二基底层2也可以分别具有图1和图2所描述的定位结构。

图3a为按照本发明第一实施方案的本发明装置中各主要元件的平面图，图3b是图3a中相互排列于其上的各元件的截面图。

图3a所示的本发明第一实施方案提供一种用于传输和/或存储液态和/或气态的介质并带有通道状结构的装置，该装置包括第一基底层1、第二基底层2和功能元件3，该功能元件3为弹性结构并有利地设计成与第一基底层1和第二基底层2相比非常薄，并夹在第一基底层1和第二基底层2之间。此外，通道状结构包括第一通道10和第二通道20，并且形成在第一基底层1和/或第二基底层2之中，第一基底层1和第二基底层2牢固永久地相互连接，功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间，使得第一基底层1和/或第二基底层2之中的通道状结构借助于功能元件3至少以气密封和/或液密封的方式密封。在图3所示的本发明实施方案中，在顶部打开的通道10形成在第一基底层1中，与通道10相互配合且贯穿第二基底层2的连续第二通道20形成在第二基底层2中。此外，本发明中的功能元件3设计成为带有贯通的开口30的薄膜，该贯通的开口与第二基底层2中的通道20相互配合，还设计成带有阀瓣31，其宽度与长度对应于通道10的宽度与深度。

本发明中，第一基底层1和第二基底层2以上下方式排列，而且功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间，使得通道10与腔室连接，该腔室通过通道20和开口30与动力驱动元件4相互配合，此外，通道10可借助于阀瓣31打开和/或封闭，从而提供本发明的泵结构。

图3b示意性地表明上述泵结构。作为例子且有利的是，动力驱动元件4可以是压电致动器。在图3b所示的实施方案中，举列来说，开口30、第二通道20和动力驱动元件4与阀瓣31按流动方向(箭头方向)所示的下游端连接。显而易见的是，只要阀瓣31的设计适合，第二通道20、开口30和动力驱动元件4也可与阀瓣按流动方向所示的上游端连接，和/或除了如图3a和图3b所示的第二通道20和开口30之外的第二通道20和开口30、除了与阀瓣31的下游端连接的动力驱动元件4之外的第二动力驱动元件4可以与阀瓣31的上游端连接。

有利的是，在功能元件3中可以形成孔结构30’来代替开口30，该孔结构具有过滤功能，可以有效地防止待抽吸的液体中所含的任何污染或灰尘颗粒进入腔室或泵室中。此类有效的孔结构30’示意性地表明在图8中，以下将对其进行详细说明。

图4a是按照本发明第二实施方案的本发明装置中相互排列于其上的各元件的部分截面图，图4b是图4a所示本发明第二实施方案的功能元件的平面图，图4c是部分平面图。

图4所示的本发明第二实施方案基本上与图3所示的实施方案相应，除了第一基底层中的通道10在预定位置倾斜预定角度α，而且第二基底层2中的第二通道20同样在预定位置倾斜预定角度α，并与第一基底层1中的通道10相互配合，使得当第一基底层1和第二基底层2相互排列于其上时，在通道10与通道20之间形成预定角度α的切向连接。此外，设计通道20，使得其在预定位置处(图未示)与置于第二基底层2上方并与动力驱动元件4相互配合的腔室连接。

图4所示的实施方案中的功能元件3与图3所示实施方案中的功能元件3基本相应，除了图4中所示的功能元件3不包括开口30。

本发明中的第一通道10、第二通道20和带有阀瓣31的功能元件3可按以下方式设计，将阀瓣31置于第一通道10和第二通道20之间的连接处，使得可以通过与阀瓣31的上游端和/或下游端连接的动力驱动元件4的相互配合，打开或关闭第一通道10和第二通道20之间的连接。本发明中，第一通道10、第二通道20和阀瓣31可按如下方式设计，第一通道10具有第一宽度10b，第二通道20具有第二宽度20b，阀瓣31具有第三宽度31b，使得第一宽度10b≤第三宽度31b，并且第三宽度31b≤第二宽度20b。此外，有利的是，设置和形成阀瓣31，使得在从第一通道10到第二通道20的流动方向(箭头方向)上提供泵结构，动力驱动元件4可以与阀瓣31按第一流动方向132所示的上游端(4，132)和/或下游端(132，4)连接。图4a所示的实施方案中提供了一种本发明的泵结构(I)。

图5a是按照本发明第三实施方案的本发明装置中相互排列于其上的各元件的部分截面图，图5b和图5c分别是图5a所示本发明第三实施方案的功能元件3的平面图和部分平面图。

图5所示的本发明第三实施方案其原理基本上与图4所示的第二实施方案相应，除了设计和设置通道10、通道20和带有阀瓣31的功能元件3，使得在从通道20到通道10的流动方向(箭头方向)上提供有泵。在这种情况下，通道10、通道20分别具有第一宽度10b和第二宽度20b，阀瓣31具有第三宽度31b，使得第二宽度20b≤第三宽度31b，并且第三宽度31b≤第一宽度10b。显而易见的是，在图5所示的第三实施方案中，动力驱动元件4同样可以与阀瓣31按第二流动方向231所示的上游端(4，231)和/或下游端(231，4)连接。本发明第三实施方案提供了一种本发明的泵结构(II)。

对于本发明的这两种实施方案(即图4和图5所示的实施方案)而言，有利的是角度α包括5°至80°的角，优选15°至50°的角，特别有利的是该角度使得在第一通道10与第二通道20之间提供切向过渡。

图6a是按照本发明第四实施方案的本发明装置的结构示意图。

根据本发明，在图6a所示的本发明第四实施方案中，至少一个按图4所示泵结构(I)的阀瓣31与作为中心驱动元件的动力驱动元件4按流动方向(箭头方向)所示的上游端连接，并被标记为第一阀瓣，至少另一个按图5所示泵结构(II)的阀瓣31与中心驱动元件按流动方向所示的下游端连接，并被标记为第二阀瓣。在本发明第四实施方案中，泵结构(I)与泵结构(II)分别由独立的功能元件3和其阀瓣31来形成。有利的是，用带有中心贯通开口30的适合设计的单片功能元件3来形成泵结构(I)和泵结构(II)，该功能元件具有与贯通开口30按流动方向所示的上游端连接的图4所示实施方案的阀瓣31，及与贯通开口30按流动方向所示的下游端连接的图5所示实施方案的阀瓣31。本发明这种类型的功能元件3示意性地表明在图6b中，图6b表明带有中心连续开口30的适合单片功能元件3，该功能元件具有与中心连续开口按流动方向(箭头方向)所示的上游端连接的图4所示泵结构(I)的实施方案的阀瓣31，及与中心连续开口按流动方向所示的下游端连接的图5所示泵结构(II)的实施方案的阀瓣31。有利的是，在功能元件3中也可以形成孔结构30’来代替开口30，这种孔结构表明在图8所示的功能元件3中，以下将对其进行详细说明。

图6c是按照本发明第五实施方案本发明装置的结构示意图，与图6a所示的本发明第四实施方案相似，图4所示实施方案的第一泵结构(I)与作为中心驱动元件的动力驱动元件4按流动方向(箭头方向)所示的上游端连接，图5所示实施方案的第二泵结构(II)与中心驱动元件按流动方向所示的下游端连接，其中图5所示实施方案的第三泵结构(II)与中心驱动元件按流动方向所示的上游端连接并与第一泵结构(I)按流动方向所示的下游端连接，及其中图4所示实施方案的第四泵结构(I)与中心驱动元件的下游端连接并与图5所示实施方案的第一泵结构(II)的上游端连接。

当使用图6c所示的本发明第五实施方案时，液体流过第一基底层1内的通道10，流过泵结构(I)和第二基底层2内的通道20，流过泵结构(II)和第一基底层1内的通道10，流过另一泵结构(I)和第二基底层2内的通道20，最后流过另一泵结构(II)和第一基底层1内的通道10。

在图6c所示的本发明第五实施方案中，通过与中心驱动元件相互配合的各功能元件3形成第四泵结构(I)和泵结构(II)。有利的是，在本发明中由单片功能元件3形成各阀瓣31，该单片功能元件在其中心区域具有连续开口30，在有两个阀瓣31的情况下，根据泵结构(II)和泵结构(I)的实施方案，阀瓣与开口30按流动方向的上游端和下游端连接。图9是图6c所示本发明第五实施方案的示意性截面图。

图6d表明有用的功能元件3，其包括泵结构(I)、泵结构(II)、泵结构(I)和泵结构(II)中的阀瓣31，它们沿流动方向F顺次连接，开口30中心地置于中间泵结构(II)和泵结构(I)的阀瓣31之间。有利的是，在功能元件3中也可以形成孔结构30’来代替开口30，这种孔结构表明在图8所示的功能元件3中，以下将对其进行详细说明。

图7a示意性表明本发明第一实施方案的本发明装置，该装置包括形成在第一基底层1内的通道10和带有连续开口30或孔结构30’的功能元件3，其中阀瓣31与连续开口30或孔结构30’的上游端连接，该装置还包括带有连续第二通道20的第二基底层2，该连续第二通道20与第三基底层41内的腔室410相互配合。由于图7a所示实施方案的结构和作用与图3所示实施方案相应，因此可以参考对图3实施方案的说明。第一基底层1和第二基底层2相互上下排列，功能元件3夹在第一基底层1和第二基底层2之间。带有腔室410的第三基底层41包括泵室并置于第二基底层2上方，用薄玻璃层42覆盖，薄玻璃层上方还放有通过适合方法由压电致动器提供的第三驱动元件43。有利的是，形成和设置第二基底层内的第二通道20和第三基底层41中的腔室410，使得第二基底层内的第二通道20设置在第三基底层41中的腔室410的顶点位置。当本发明用作液体泵时，这样可以最小化空气泡渗透到腔室410内。

在位于第二基底层20上方的第三基底层41内形成腔室410，及这种有利的结构，尽管已结合图7a与图3的实施方案进行了说明，但同样也可用于本发明的其他实施方案。显而易见的是，第一基底层内通道10的进口和出口可按任何所需的方式排列，如相对排列、平行排列或成角度排列。

此外，显而易见的是，上述本发明的第二至第五实施方案，可以按相应的方式与图7的第三驱动元件43和动力驱动元件4、第三基底层41、腔室410、玻璃层42、第三驱动元件43组合使用。

有利的是，动力驱动元件4可以是压电薄膜。

通过使用微结构技术，本发明生产成本低廉，即使在工业连续生产和小型生产时也如此。

图8是图6d所示的本发明单片功能元件3改良后的示意图，该功能元件3包括塑料薄膜。该功能元件3还包括泵结构(I)、泵结构(II)、泵结构(I)和泵结构(II)的阀瓣31，这些阀瓣依次形成在塑料膜中，并沿流动方向F排列。有利的是，与腔室410相互配合的孔结构30’形成在中间泵结构(II)和泵结构(I)之间。在这种情况下，孔结构具有过滤作用，可以有效地防止待抽吸的液体中所含的任何污染或灰尘颗粒渗透进腔室410中，从而有效地防止在操作动力驱动元件4时引起的相关破坏。因此，待抽吸的液体中所含的颗粒都将完全通过流体通道，不能到达泵室，这意味着压电膜能不受阻碍地持续移动。因此，仅通过通道结构10和通道结构20的通道截面就可有利地确定对待抽吸的液体的纯度要求，例如通道截面积约为1mm²。

特别有利的是，将上述功能元件3的孔结构30’与图6c、图9和图10所示的多种阀结构相配合，在这种情况下即使有较长的纤维颗粒通过本发明的泵，也不会引起任何问题。

图9是按照本发明第五实施方案的本发明装置的示意性截面图，已经结合图6c对该实施方案进行了详细说明。本发明的第五实施方案尤其适合于图6d所示的单片功能元件3，图9作为例子进行了说明，而且该实施方案尤其更适合于图8所示的功能元件3。

泵结构(I)、泵结构(II)、泵结构(I)和泵结构(II)沿流动方向F顺次连接，包括各自的阀瓣31、在上方的第一基底层1中和在下方的第二基底层2中的相连通道10和通道20、置于中间泵结构(II)和泵结构(I)之间并带有中心腔室410的中心驱动元件，由于在通道结构10与通道结构20之间形成切向过渡的一定角度α的结构，因此，可以提供特别有效的泵能力。

图10是对图6c和图9所示的本发明第五实施方案改良后的示意图，其基本上与以上针对图6c和图9的第五实施方案相应，除了通道10和通道20之间的过渡设计成没有任何台阶、锐边或角部的连续结构，这种设计能明显提高泵能力，并在相当程度上减少因污染和灰尘颗粒引起问题的可能性，尤其是与图8中带有孔结构30’的功能元件3结合使用时，而且有利的是使用这种结构。

特别地，功能元件3的单片结构、其作为过滤器的多功能作用、带有多个不同设计和相似的阀瓣31是特别有利的，原因是这对于适合的通道结构10和通道结构20的性能和作用特别有效，而且可以通过简单、低成本的方法实现小型化生产装配，甚至大规模生产。

如上所述，本发明微型泵的第一至第五实施方案，特别是本发明的第四和第五实施方案，尤其适用于输送极小量的液体和气体，适合的小型结构其颗粒容差达到粒径约为40μm。此外，由于本发明的流体通道结构具有逐渐的角度和集成的阀瓣，所以在使用时仅有极小的压力损失。

此外，可以理解的是，本发明的微型泵可以用于许多方面，例如可以在化学、生物学和医学分析中用于定量流体，例如在环境分析中用于取样，例如在食品工业中用作制冷系统，例如在润滑系统中用于传输或用于分配等等。

Claims (9)

1.一种用于传输和/或存储液态和/或气态介质并带有通道状结构的微型装置，其特征在于：

该微型装置包括：

第一基底层(1)、第二基底层(2)及夹在所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)之间的功能元件(3)；通道状结构形成在所述第一基底层(1)和/或所述第二基底层(2)之中；

所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)牢固永久地相互连接，所述功能元件(3)夹在所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)之间；

在该微型装置中，所述功能元件(3)为弹性结构，所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)为刚性结构；

所述第一基底层(1)和/或所述第二基底层(2)之中的所述通道状结构借助于所述功能元件(3)至少部分地以气密封和/或液密封的方式密封；

所述功能元件(3)被设计成至少一个可移动功能元件，使得所述通道状结构借助于所述功能元件(3)打开和/或封闭；

所述功能元件(3)包括至少一个阀瓣(31)；

该微型装置包括用于改变该微型装置中的腔室(410)体积的动力驱动元件(4)；

所述通道状结构包括形成在所述第一基底层(1)中的第一通道(10)，以及形成在所述第二基底层(2)中的第二通道(20)，使得第一通道(10)和第二通道(20)间产生连接；

将所述功能元件(3)的所述至少一个阀瓣(31)设置为能够打开或关闭所述第一通道(10)和第二通道(20)间的连接；

所述第一通道(10)和第二通道(20)基本上平行设置；及

所述第一通道(10)与第二通道(20)间的连接部分相对于所述第一通道(10)和所述第二通道(20)的角(α)为15°至50°。

2.如权利要求1所述的微型装置，其特征在于： 

通过所述第一通道(10)和所述第二通道(20)之间的连接，在所述第一通道(10)和所述第二通道(20)间形成平滑的切向过渡。

3.如权利要求1所述的微型装置，其特征在于：

所述第一通道(10)具有第一宽度(10b)；

所述第二通道(20)具有第二宽度(20b)；及

所述阀瓣(31)具有第三宽度(31b)；及

适用下面的关系：

所述第一通道(10)的所述第一宽度(10b)≤所述阀瓣(31)的所述第三宽度(31b)≤所述第二通道(20)的所述第二宽度(20b)；

在该微型装置中，所述动力驱动元件(4)在第一流动方向上与所述阀瓣(31)的上游端和/或下游端连接，所述第一流动方向为介质经过所述阀瓣(31)的流动方向。

4.如权利要求1所述的微型装置，其特征在于：

所述第一通道(10)具有第一宽度(10b)；

所述第二通道(20)具有第二宽度(20b)；及

所述阀瓣(31)具有第三宽度(31b)；及

适用下面的关系：

所述第二通道(20)的所述第二宽度(20b)≤所述阀瓣(31)的所述第三宽度(31b)≤所述第一通道(10)的所述第一宽度(10b)；

所述动力驱动元件(4)在第二流动方向上与所述阀瓣(31)的上游端和/或下游端连接，所述第二流动方向为介质经过所述阀瓣(31)的流动方向。

5.如权利要求1所述的微型装置，其特征在于：

所述至少一个阀瓣(31)包括至少一个第一阀瓣和至少一个第二阀瓣；

所述动力驱动元件(4)作为中心驱动元件，所述第一阀瓣与所述中心驱动元件在第一流动方向上的上游端或下游端连接，其中与所述第一阀瓣连接的第一通道(10)的第一宽度(10b)≤所述第一阀瓣的宽度≤所述第一阀瓣连接的第二通道(20)的第二宽度(20b)，所述第一流动方向为介质经过所述第一阀 瓣的流动方向；

所述第二阀瓣与所述中心驱动元件在第二流动方向上的下游端或上游端连接，其中与所述第二阀瓣连接的第二通道(20)的第二宽度(20b)≤所述第二阀瓣的宽度≤与所述第二阀瓣连接的第一通道(10)的第一宽度(10b)，所述第二流动方向为介质经过所述第二阀瓣的流动方向。

6.如权利要求1至5中任一项所述的微型装置，其特征在于：

所述第二基底层(2)中的所述第二通道(20)设置在第三基底层(41)中的所述腔室(410)的顶点位置，该第三基底层(41)设置在所述第二基底层(2)上方，所述第二基底层(2)设置在所述第一基底层(1)上方。

7.如权利要求1至5中任一项所述的微型装置，其特征在于：

所述功能元件(3)为单片结构，该功能元件为塑料薄膜的形式，并包括中心孔结构(30’)，该中心孔结构与所述腔室(410)相互配合而具有过滤功能。

8.如权利要求1至5中任一项所述的微型装置，其特征在于：

该微型装置按照用于连接第一基底层(1)、第二基底层(2)和功能元件(3)的方法来制造，所述方法包括以下步骤：

提供所述功能元件(3)，所述功能元件(3)选自具有预定弹性的材料；及

提供所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)，所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)选自具有预定刚性的材料；

将所述功能元件(3)夹在所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)之间；

所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)通过压力连接在一起，所述功能元件(3)夹在其间，使得在除去压力后，所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)永久地相互连接，且所述功能元件(3)永久地置于所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)之间。 

9.如权利要求8所述的微型装置，其特征在于：

所述功能元件(3)由塑料薄膜和/或金属箔制成，及

所述第一基底层(1)和所述第二基底层(2)由聚碳酸酯和/或PPSU和/或PEI和/或三聚氰胺制成。 

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