DE102010001410A1 - Micro-membrane pump for micro membrane pump system, comprises elastic element, membrane and pump chamber, where membrane limits pump chamber on one side, and membrane is actuated on outer side of micro membrane pump - Google Patents

Micro-membrane pump for micro membrane pump system, comprises elastic element, membrane and pump chamber, where membrane limits pump chamber on one side, and membrane is actuated on outer side of micro membrane pump Download PDF

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Gilbert 70563 Moersch
Bassem 70839 Baffoun
Franz 71263 Laermer
Kathrin 70569 Teeffelen
Marian 71229 Keck
Christian 70193 Dorrer
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04—Pumps having electric drive
    • F04B43/043—Micropumps

Abstract

The micro-membrane pump (11) comprises an elastic element (14), a membrane (12) and a pump chamber (13), where the membrane limits the pump chamber on one side. The membrane is actuated on an outer side of the micro membrane pump. A membrane contact side (16) of the elastic element, partial laterally overlaps the actuated side (15) of the membrane. Independent claims are also included for: (1) an actuator device for actuating a membrane of a micro membrane; (2) a micro membrane pump system with an actuator plunger; and (3) a method for producing a micro-membrane pump.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikromembranpumpe, eine Aktorvorrichtung zum Aktuieren einer Membranpumpe, ein Mikromembranpumpensystem, ein Verfahren zur Herstellung einer Aktorvorrichtung sowie deren Verwendung.The present invention relates to a micromembrane pump, an actuator device for actuating a diaphragm pump, a micromembrane pump system, a method for producing an actuator device and the use thereof.

Stand der TechnikState of the art

Mikromembranpumpen werden häufig durch einen externen Aktor angesteuert. Eine derartige Mikromembranpumpe wird in der Druckschrift DE 10 2008 003 792 A2 beschrieben.Micro diaphragm pumps are often controlled by an external actuator. Such a micromembrane pump is in the document DE 10 2008 003 792 A2 described.

Beim Einsatz eines externen Aktors stellt jedoch die genaue Justage des Aktorstößels, über welchen eine Kraft auf die Membran der Mikromembranpumpe ausgeübt werden kann, ein Problem dar. Insbesondere ist dabei die Justage senkrecht zur Membran (z-Richtung) problematisch.When using an external actuator, however, the exact adjustment of the Aktorstößels over which a force can be exerted on the membrane of the micro-diaphragm pump, a problem. In particular, the adjustment is perpendicular to the membrane (z-direction) problematic.

Weiterhin kommt es durch Scherbelastungen sowie durch Stresskonzentrationen an den Rändern des Aktorstößels oftmals zum Bruch der Membran. Bei der aus der Fachveröffentlichung „A high-performance silicon micropump for disposable drug delivery systems” (D. Maillefer et al. Proc. of the Int. Conf. an Micro Electro Mechanical Systems 2001, p417) bekannten Pumpe wird deshalb ein Edelstahlkügelchen verwendet, um die Einkopplung von Scherkräften in die Membran zu verhindern. Allerdings wird dadurch das Problem der Justage des Aktorstößels in der z-Richtung nicht gelöst.Furthermore, shearing loads as well as stress concentrations at the edges of the actuator plunger often cause the membrane to break. When from the technical publication "A high-performance silicon micropump for disposable drug delivery system" (D. Maillefer et al., Proc. Of the Int. Conf., Micro Electro Mechanical Systems 2001, p417). Therefore, a stainless steel bead is used to prevent the injection of shear forces into the membrane. However, this does not solve the problem of adjusting the actuator plunger in the z-direction.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Mikromembranpumpe, welche eine Membran und eine Pumpkammer umfasst, wobei die Membran die Pumpkammer auf einer Seite begrenzt, wobei die Membran von einer Außenseite der Mikromembranpumpe aktuierbar beziehungsweise ansteuerbar ist und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mikromembranpumpe weiterhin ein elastisches Element umfasst, welches an der aktuierbaren beziehungsweise ansteuerbaren Seite der Membran anliegt.The present invention is a micromembrane pump, which comprises a membrane and a pumping chamber, wherein the membrane limits the pumping chamber on one side, wherein the membrane from a outside of the micromembrane pump can be actuated or controlled and which is characterized in that the micromembrane pump further an elastic Includes element which rests against the actuatable or controllable side of the membrane.

Durch eine Aktoreinheit kann über einen Aktorstößel eine Kraft auf das elastische Element ausgeübt werden. Das elastische Element kann dabei zumindest einen Teil der Kraft indirekt, gegebenenfalls unter Verformung des elastischen Elements, auf die Membran der Mikromembranpumpe übertragen, wodurch die Membran in die Pumpkammer ausgelenkt und ein Fluid aus der Pumpkammer verdrängt werden kann. Auf diese Weise steht der Aktorstößel nicht direkt mit der Membran der Mikromembranpumpe in Kontakt.By means of an actuator unit, a force can be exerted on the elastic element via an actuator ram. The elastic element can thereby transfer at least a portion of the force indirectly, optionally with deformation of the elastic element, to the membrane of the micromembrane pump, whereby the membrane can be deflected into the pumping chamber and a fluid can be displaced from the pumping chamber. In this way, the Aktorstößel is not directly in contact with the membrane of the micro-diaphragm pump.

Dies hat den Vorteil, dass die Membran durch das elastische Element vor Überlastung, beispielsweise durch Einkopplung von Scherkräften, geschützt wird. So kann vorteilhafterweise eine Zerstörung der Membran vermieden werden. Darüber hinaus wird die Montage vereinfacht, da das elastische Material Ungenauigkeiten bei der Justage in z-Richtung ausgleichen kann. Weiterhin muss der Hub der Aktorvorrichtung weniger genau an die gewünschte Auslenkung der Membran angepasst werden, da überschüssiger Aktorhub zu einer Verformung des elastischen Elements führt und so überschüssige Auslenkung beziehungsweise Kraft abgefangen werden kann. Darüber hinaus kann das elastische Element die Membran über einen größeren Teil ihrer Fläche auslenken als ein konventioneller Aktorstößel, der nur auf die Membranmitte wirkt. Dadurch wird das aus der Pumpkammer verdrängte Fluidvolumen erhöht und die Pumpleistung verbessert. Durch das Anlegen des elastischen Elements an der Membran kann zudem vorteilhafterweise die Steifigkeit der Membran erhöht und so die Pumpleistung verbessert werden.This has the advantage that the membrane is protected by the elastic element from overloading, for example by coupling of shear forces. Thus, advantageously, a destruction of the membrane can be avoided. In addition, the assembly is simplified because the elastic material can compensate for inaccuracies in the adjustment in the z-direction. Furthermore, the stroke of the actuator device must be adapted less precisely to the desired deflection of the membrane, since excess Aktorhub leads to a deformation of the elastic element and thus excess deflection or force can be intercepted. In addition, the elastic element can deflect the membrane over a larger part of its surface than a conventional actuator ram, which acts only on the center of the membrane. As a result, the volume of fluid displaced from the pumping chamber is increased and the pumping efficiency is improved. By applying the elastic element to the membrane can also be advantageously increased the rigidity of the membrane and thus the pump power can be improved.

Unter einer Mikromembranpumpe kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Membranpumpe verstanden werden, deren Pumpkammer ein Volumen von weniger als 20 Mikrolitern aufweist.Within the scope of the present invention, a micromembrane pump can be understood in particular to mean a diaphragm pump whose pumping chamber has a volume of less than 20 microliters.

Das elastische Element kann eine an der aktuierbaren Seite der Membran anliegende Membrankontaktseite aufweisen, wobei die Membrankontaktseite des elastischen Elementes beispielsweise eine gleich große wie die Membran oder eine größere Fläche als die Membran aufweisen kann. Durch ein elastisches Element, dessen Membrankontaktseitenfläche größer als die Fläche der Membran ist, kann die mechanische Belastung auf die Membran verringert werden. So kann vorteilhafterweise eine Zerstörung der Membran verhindert werden.The elastic member may have a diaphragm contact side abutting the actuatable side of the diaphragm, wherein the diaphragm contact side of the elastic member may, for example, have the same size as the diaphragm or a larger area than the diaphragm. By an elastic member whose membrane contact side surface is larger than the surface of the membrane, the mechanical stress on the membrane can be reduced. Thus, advantageously, a destruction of the membrane can be prevented.

Im Rahmen einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikromembranpumpe weist daher das elastische Element eine an der aktuierbaren Seite der Membran anliegende Membrankontaktseite auf, wobei die Membrankontaktseite des elastischen Elementes eine größere Fläche als die Membran aufweist.Within the scope of one embodiment of a micromembrane pump according to the invention, the elastic element therefore has a membrane contact side which adjoins the actuatable side of the membrane, the membrane contact side of the elastic element having a larger area than the membrane.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikromembranpumpe überragt die Membrankontaktseite des elastischen Elements die aktuierbare Seite der Membran zumindest teilweise, insbesondere vollständig, seitlich. Dies hat den Vorteil, dass auch die Justage in der x- und y-Richtung vereinfacht werden kann.Within the scope of a further embodiment of a micromembrane pump according to the invention, the membrane contact side of the elastic element projects beyond the actuatable side of the membrane at least partially, in particular completely, laterally. This has the advantage that the adjustment in the x and y directions can be simplified.

Das elastische Element kann eine, an einer kraftübertragenden Seite eines Aktorstößels anlegbare Aktorstößelkontaktseite aufweisen, wobei die Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes größer oder gleich der Fläche der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels sein kann.The elastic element may be one, on a force transmitting side of an actuator tappet can have an attachable Aktorstößelkontaktseite, wherein the surface of the Aktorstößelkontaktseite the elastic member may be greater than or equal to the surface of the force-transmitting side of the Aktorstößels.

Die Fläche der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels und die Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes können beispielsweise gleich groß sein, wobei die kraftübertragende Seite des Aktorstößels vollständig an der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes anlegbar ist. Auf diese Weise kann der Aktorstößel die Kraft auf die gesamte Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes übertragen.The surface of the force-transmitting side of the Aktorstößels and the surface of the Aktorstößelkontaktseite the elastic member may for example be the same size, the force-transmitting side of the Aktorstößels is completely applied to the Aktorstößelkontaktseite the elastic element. In this way, the actuator ram can transfer the force to the entire surface of Aktorstößelkontaktseite the elastic element.

Die Fläche der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels kann jedoch auch kleiner als die Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes sein, wobei die kraftübertragende Seite des Aktorstößels nur an einem Teilbereich der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes anlegbar ist. Insbesondere kann die kraftübertragende Seite des Aktorstößels nur an einem zentralen, insbesondere mittigen, Teilbereich der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes anlegbar sein. Beispielsweise kann die Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elements die kraftübertragende Seite des Aktorstößels zumindest teilweise, insbesondere vollständig, seitlich überragen. Auf diese Weise kann der Aktorstößel die Kraft nur auf den zentralen, insbesondere mittigen, Teilbereich des elastischen Elements übertragen.However, the surface of the force-transmitting side of the Aktorstößels may also be smaller than the surface of the Aktorstößelkontaktseite the elastic element, wherein the force-transmitting side of the Aktorstößels can only be applied to a portion of the Aktorstößelkontaktseite the elastic element. In particular, the force-transmitting side of the Aktorstößels can only be applied to a central, in particular central, portion of Aktorstößelkontaktseite the elastic element. For example, the Aktorstößelkontaktseite the elastic member, the force-transmitting side of the Aktorstößels at least partially, in particular completely, laterally project beyond. In this way, the actuator ram can transmit the force only to the central, in particular central, portion of the elastic element.

Das elastische Element ist vorzugsweise an der aktuierbaren Seite der Membran, insbesondere durch Kleben, Aufgießen, Laminieren, Verpressen, Beschichten und/oder Aufschmelzen, befestigt. Durch das Befestigen des elastischen Elements an der Membran kann die Steifigkeit der Membran vorteilhafterweise weiter erhöht und so die Pumpleistung verbessert werden.The elastic element is preferably attached to the actuatable side of the membrane, in particular by gluing, pouring, laminating, pressing, coating and / or melting. By attaching the elastic member to the diaphragm, the rigidity of the diaphragm can be advantageously further increased and thus the pumping performance can be improved.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Aktorvorrichtung zum Aktuieren beziehungsweise Ansteuern einer Membran einer Mikromembranpumpe, welche eine Aktoreinheit zum Erzeugen einer Kraft und einen Aktorstößel zum Übertragen der von der Aktoreinheit erzeugten Kraft umfasst und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Aktorvorrichtung weiterhin ein elastisches Element umfasst, welches an der kraftübertragenden Seite des Aktorstößel anliegt.Another object of the present invention relates to an actuator device for actuating or controlling a membrane of a micromembrane pump, which comprises an actuator unit for generating a force and an actuator plunger for transmitting the force generated by the actuator unit and which is characterized in that the actuator device further comprises an elastic element includes, which rests against the force-transmitting side of the Aktorstößel.

Auf diese Weise steht der Aktorstößel beim Aktuieren einer Membran einer Membranpumpe nicht direkt mit der Membran in Kontakt, was die im Rahmen der erfindungsgemäßen Mikromembranpumpe beschriebenen Vorteile hat, auf die hiermit explizit verwiesen wird.In this way, the Aktorstößel when actuating a membrane of a diaphragm pump is not directly in contact with the membrane, which has the advantages described in the context of the micromembrane pump according to the invention, to which reference is explicitly made hereby.

Das elastische Element kann eine, an einer aktuierbaren Seite einer Membran einer Mikromembranpumpe anlegbare, Membrankontaktseite aufweisen, wobei die Membrankontaktseite des elastischen Elements eine größere Fläche als die Membran der Mikromembranpumpe aufweisen kann.The elastic element may comprise a membrane contact side which can be applied to an actuatable side of a membrane of a micro-diaphragm pump, wherein the membrane contact side of the elastic element may have a larger area than the membrane of the micromembrane pump.

Die Membrankontaktseite des elastischen Elements kann die aktuierbare Seite der Membran zumindest teilweise, insbesondere vollständig, seitlich überragen. Dies hat den Vorteil, dass auch die Justage in der x- und y-Richtung vereinfacht werden kann.The membrane contact side of the elastic element may project beyond the actuatable side of the membrane at least partially, in particular completely, laterally. This has the advantage that the adjustment in the x and y directions can be simplified.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung weist das elastische Element eine, an der kraftübertragenden Seite eines Aktorstößels anliegende Aktorstößelkontaktseite auf, wobei die Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes größer oder gleich der Fläche der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels ist. Auf diese Weise kann der Aktorstößel die Kraft auf die gesamte Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes übertragen.Within the scope of a further embodiment of an actuator device according to the invention, the elastic element has an actuator tappet contact side which bears against the force-transmitting side of an actuator tappet, the area of the actuator tappet contact side of the elastic element being greater than or equal to the surface of the force-transmitting side of the actuator tappet. In this way, the actuator ram can transfer the force to the entire surface of Aktorstößelkontaktseite the elastic element.

Die Fläche der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels und die Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes können beispielsweise gleich groß sein, wobei die kraftübertragende Seite des Aktorstößels vollständig an der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes anliegt. Auf diese Weise kann der Aktorstößel die Kraft auf die gesamte Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes übertragen.The surface of the force-transmitting side of the Aktorstößels and the surface of the Aktorstößelkontaktseite the elastic member may for example be the same size, wherein the force-transmitting side of the Aktorstößels abuts completely on the Aktorstößelkontaktseite the elastic element. In this way, the actuator ram can transfer the force to the entire surface of Aktorstößelkontaktseite the elastic element.

Die Fläche der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels kann jedoch auch kleiner als die Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes sein, wobei die kraftübertragende Seite des Aktorstößels nur an einem Teilbereich der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes anliegt. Insbesondere kann die kraftübertragende Seite des Aktorstößels nur an einem zentralen, insbesondere mittigen, Teilbereich der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes anliegen. Beispielsweise kann die Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elements die kraftübertragende Seite des Aktorstößels zumindest teilweise, insbesondere vollständig, seitlich überragen. Auf diese Weise kann der Aktorstößel die Kraft nur auf den zentralen, insbesondere mittigen, Teilbereich des elastischen Elements übertragen.However, the surface of the force-transmitting side of the Aktorstößels may also be smaller than the surface of the Aktorstößelkontaktseite the elastic element, wherein the force-transmitting side of the Aktorstößels rests only on a portion of the Aktorstößelkontaktseite the elastic element. In particular, the force-transmitting side of the Aktorstößels rest only on a central, in particular central, portion of the Aktorstößelkontaktseite the elastic element. For example, the Aktorstößelkontaktseite the elastic member, the force-transmitting side of the Aktorstößels at least partially, in particular completely, laterally project beyond. In this way, the actuator ram can transmit the force only to the central, in particular central, portion of the elastic element.

Das elastische Element ist vorzugsweise an der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels, insbesondere durch Kleben, Aufgießen, Laminieren, Verpressen, Beschichten und/oder Aufschmelzen, befestigt. Durch das Befestigen des elastischen Elements an der Membran kann die Steifigkeit der Membran vorteilhafterweise weiter erhöht und so die Pumpleistung verbessert werden.The elastic element is preferably attached to the force-transmitting side of the actuator ram, in particular by gluing, pouring, laminating, pressing, coating and / or melting. By attaching the elastic member to the membrane, the rigidity of the Membrane advantageously further increased and so the pump power can be improved.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Mikromembranpumpensystem, welches eine Mikromembranpumpe und eine Aktorvorrichtung zum Aktuieren beziehungsweise Ansteuern der Membran der Mikromembranpumpe umfasst, wobei die Mikromembranpumpe eine Membran und eine Pumpkammer aufweist, wobei die Membran die Pumpkammer auf einer Seite begrenzt, wobei die Membran von einer Außenseite der Mikromembranpumpe aktuierbar beziehungsweise ansteuerbar ist, und wobei die Aktorvorrichtung eine Aktoreinheit zum Erzeugen einer Kraft und einen Aktorstößel zum Übertragen der, von der Aktoreinheit erzeugten, Kraft umfasst. Erfindungsgemäß ist dabei zwischen dem Aktorstößel und der Membran, insbesondere zwischen der kraftübertragenden Seite des Aktorstößel und der aktuierbaren beziehungsweise ansteuerbaren Seite der Membran, mindestens ein elastisches Element angeordnet.A further subject matter of the present invention relates to a micromembrane pump system which comprises a micromembrane pump and an actuator device for actuating the diaphragm of the micromembrane pump, the micromembrane pump having a diaphragm and a pumping chamber, the diaphragm defining the pumping chamber on one side, the diaphragm of an outer side of the micromembrane pump can be actuated or controlled, and wherein the actuator device comprises an actuator unit for generating a force and an actuator plunger for transmitting the force generated by the actuator unit. According to the invention, at least one elastic element is arranged between the actuator ram and the membrane, in particular between the force-transmitting side of the actuator ram and the actuatable or controllable side of the membrane.

Auf diese Weise steht der Aktorstößel beim Aktuieren einer Membran einer Membranpumpe nicht direkt mit der Membran in Kontakt, was die im Rahmen der erfindungsgemäßen Mikromembranpumpe beschriebenen Vorteile hat, auf die hiermit explizit verwiesen wird.In this way, the Aktorstößel when actuating a membrane of a diaphragm pump is not directly in contact with the membrane, which has the advantages described in the context of the micromembrane pump according to the invention, to which reference is explicitly made hereby.

Insbesondere kann das Mikromembranpumpensystem eine erfindungsgemäße Mikromembranpumpe und/oder eine erfindungsgemäße Aktorvorrichtung umfassen. Insofern das Mikromembranpumpensystem sowohl eine erfindungsgemäße Mikromembranpumpe als auch eine erfindungsgemäße Aktorvorrichtung umfasst, können zwischen dem Aktorstößel und der Membran auch zwei elastische Elemente angeordnet sein.In particular, the micromembrane pump system may comprise a micromembrane pump according to the invention and / or an actuator device according to the invention. Insofar as the micromembrane pump system comprises both a micromembrane pump according to the invention and an actuator device according to the invention, two elastic elements can also be arranged between the actuator plunger and the membrane.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikromembranpumpensystems weist das elastische Element eine, an der aktuierbaren Seite der Membran anliegende oder anlegbare, Membrankontaktseite auf, wobei die Membrankontaktseite des elastischen Elementes eine größere Fläche als die Membran aufweist.Within the scope of a further embodiment of a micromembrane pump system according to the invention, the elastic element has a membrane contact side which lies against or can be applied to the actuatable side of the membrane, the membrane contact side of the elastic element having a larger area than the membrane.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikromembranpumpensystems überragt die Membrankontaktseite des elastischen Elements die aktuierbare Seite der Membran zumindest teilweise, insbesondere vollständig, seitlich. Dies hat den Vorteil, dass auch die Justage in der x- und y-Richtung vereinfacht werden kann.Within the scope of a further embodiment of a micromembrane pump system according to the invention, the membrane contact side of the elastic element projects beyond the actuatable side of the membrane at least partially, in particular completely, laterally. This has the advantage that the adjustment in the x and y directions can be simplified.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikromembranpumpensystems weist das elastische Element eine, an der kraftübertragenden Seite eines Aktorstößels anliegende oder anlegbare Aktorstößelkontaktseite auf, wobei die Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes größer oder gleich der Fläche der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels ist. Auf diese Weise kann der Aktorstößel die Kraft auf die gesamte Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes übertragen.Within the scope of a further embodiment of a micromembrane pump system according to the invention, the elastic element has an actuator tappet contact side abutting or engageable on the force-transmitting side of an actuator tappet, the area of the actuator tappet contact side of the elastic element being greater than or equal to the area of the force-transmitting side of the actuator tappet. In this way, the actuator ram can transfer the force to the entire surface of Aktorstößelkontaktseite the elastic element.

Die Fläche der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels und die Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes können beispielsweise gleich groß sein, wobei die kraftübertragende Seite des Aktorstößels vollständig an der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes anliegt oder anlegbar ist. Auf diese Weise kann der Aktorstößel die Kraft auf die gesamte Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes übertragen.The area of the force-transmitting side of the Aktorstößels and the surface of the Aktorstößelkontaktseite the elastic member may for example be the same size, wherein the force-transmitting side of the Aktorstößels is completely applied to the Aktorstößelkontaktseite the elastic element or can be applied. In this way, the actuator ram can transfer the force to the entire surface of Aktorstößelkontaktseite the elastic element.

Die Fläche der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels kann jedoch auch kleiner als die Fläche der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes sein, wobei die kraftübertragende Seite des Aktorstößels nur an einem Teilbereich der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes anliegt oder anlegbar ist. Insbesondere kann die kraftübertragende Seite des Aktorstößels nur an einem zentralen, insbesondere mittigen, Teilbereich der Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elementes anliegen oder anlegbar sein. Beispielsweise kann die Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elements die kraftübertragende Seite des Aktorstößels zumindest teilweise, insbesondere vollständig, seitlich überragen. Auf diese Weise kann der Aktorstößel die Kraft nur auf den zentralen, insbesondere mittigen, Teilbereich des elastischen Elements übertragen.However, the surface of the force-transmitting side of the Aktorstößels may also be smaller than the surface of the Aktorstößelkontaktseite the elastic element, wherein the force-transmitting side of the Aktorstößels rests only on a portion of the Aktorstößelkontaktseite the elastic element or can be applied. In particular, the force-transmitting side of the Aktorstößels may be present only at a central, in particular central, portion of Aktorstößelkontaktseite the elastic element or be applied. For example, the Aktorstößelkontaktseite the elastic member, the force-transmitting side of the Aktorstößels at least partially, in particular completely, laterally project beyond. In this way, the actuator ram can transmit the force only to the central, in particular central, portion of the elastic element.

Das elastische Element ist vorzugsweise an der aktuierbaren Seite der Membran und/oder an der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels, insbesondere durch Kleben, Aufgießen, Laminieren, Verpressen, Beschichten und/oder Aufschmelzen, befestigt. Durch das Befestigen des elastischen Elements an der Membran kann die Steifigkeit der Membran vorteilhafterweise weiter erhöht und so die Pumpleistung verbessert werden.The elastic element is preferably attached to the actuatable side of the membrane and / or on the force-transmitting side of the actuator ram, in particular by gluing, pouring, laminating, pressing, coating and / or melting. By attaching the elastic member to the diaphragm, the rigidity of the diaphragm can be advantageously further increased and thus the pumping performance can be improved.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Mikromembranpumpe und/oder eine erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung und/oder eines erfindungsgemäßen Mikromembranpumpensystems.Another object of the present invention relates to a method for producing a micromembrane pump according to the invention and / or an actuator device according to the invention and / or a micromembrane pump system according to the invention.

Im Rahmen einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte:

  • 1a) Einschieben des Aktorstößels in ein Rohr, wobei das Rohr eine größere Höhe als der Aktorstößel aufweist, und
  • 1b) Befüllen zumindest eines Teils des in dem Rohr verbleibenden, insbesondere oberen, Freiraums mit einer Vorstufe oder Schmelze eines elastischen Materials, und
  • 1c) Überführen der Vorstufe oder der Schmelze des elastischen Materials in ein elastisches Material.
Within the scope of an embodiment of the method, the method comprises the method steps:
  • 1a) insertion of the Aktorstößels in a tube, wherein the tube has a greater height than the Aktorstößel, and
  • 1b) filling at least part of the remaining in the tube, in particular upper, Freiraums with a precursor or melt of an elastic material, and
  • 1c) transferring the precursor or the melt of the elastic material into an elastic material.

Die Innenbemaßung, insbesondere der Innendurchmesser, des Rohrs ist dabei vorzugsweise nur geringfügig größer als die Außenbemaßung, insbesondere der Außendurchmesser, des Aktorstößels. Dabei kann unter „nur geringfügig größer” insbesondere verstanden, dass der zum Einschieben des Aktorstößels in das Rohr benötigte Spalt so klein ist, dass die Vorstufe oder Schmelze des elastischen Materials nicht in diesen Spalt hineinfließt.The inner dimensions, in particular the inner diameter, of the tube are preferably only slightly larger than the outer dimensions, in particular the outer diameter, of the Aktorstößels. In this case, "only slightly larger" means, in particular, that the gap required for insertion of the actuator plunger into the tube is so small that the precursor or melt of the elastic material does not flow into this gap.

Unter einer Vorstufe eines elastischen Materials kann beispielsweise eine polymerisierbare Zusammensetzung verstanden werden.A precursor of an elastic material may be understood as meaning, for example, a polymerizable composition.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte:

  • 2a) Ausstanzen oder Ausschneiden des elastischen Elements aus einem Dreischichtverbund, welcher eine Schicht aus einem elastischen Material, eine Klebe- und/oder Laminierschicht und einer Ablöseschicht umfasst, und
  • 2b) Ablösen der Ablöseschicht, und
  • 2c) Aufkleben und/oder Auflaminieren des elastischen Elements über die Klebeund/oder Laminierschicht auf die Membran, insbesondere auf die aktuierbare Seite der Membran, und/oder auf den Aktorstößel, insbesondere auf die kraftübertragende Seite des Aktorstößels.
Within the scope of a further embodiment of the method, the method comprises the method steps:
  • 2a) punching or cutting the elastic member of a three-layer composite, which comprises a layer of an elastic material, an adhesive and / or lamination layer and a release layer, and
  • 2b) peeling off the release layer, and
  • 2c) adhering and / or lamination of the elastic element via the adhesive and / or lamination on the membrane, in particular on the actuatable side of the membrane, and / or on the Aktorstößel, in particular on the force-transmitting side of the Aktorstößels.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte:

  • 3a) Beschichten der Membran, insbesondere der aktuierbaren Seite der Membran, und/oder des Aktorstößels, insbesondere auf der kraftübertragenden Seite des Aktorstößels, mit einer Vorstufe oder der Schmelze des elastischen Materials, und
  • 3b) Überführen der Vorstufe oder der Schmelze des elastischen Materials in ein elastisches Material.
Within the scope of a further embodiment of the method, the method comprises the method steps:
  • 3a) coating the membrane, in particular the actuatable side of the membrane, and / or the Aktorstößels, in particular on the force-transmitting side of the Aktorstößels, with a precursor or the melt of the elastic material, and
  • 3b) transferring the precursor or the melt of the elastic material into an elastic material.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellte/s Mikromembranpumpe und/oder Aktorvorrichtung und/oder Mikromembranpumpensystem.Furthermore, the present invention relates to a micromembrane pump and / or actuator device and / or micromembrane pump system produced by a method according to the invention.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Mikromembranpumpe und/oder einer erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung und/oder eines erfindungsgemäßen Mikromembranpumpensystems und/oder einer nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mikromembranpumpe und/oder Aktorvorrichtung und/oder eines nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mikromembranpumpensystems in der Medizintechnik, insbesondere in einem Medikamentendosiersystem, beispielsweise einer Insulinpumpe, in einem Chiplabor (englisch: „Lab-on-a-Chip”), in einer Brennstoffzellen und/oder in der Mikroprozesstechnik.A further subject matter of the present invention relates to the use of a micromembrane pump according to the invention and / or an actuator device according to the invention and / or a micromembrane pump system according to the invention and / or a micromembrane pump and / or actuator device produced by a method according to the invention and / or a micromembrane pump system produced by a method according to the invention Medical technology, in particular in a medicament dosing system, for example an insulin pump, in a chip laboratory (English: "Lab-on-a-Chip"), in a fuel cell and / or in micro process technology.

Die folgende Beschreibung erläutert das erfindungsgemäße Mikromembranpumpsystem, die erfindungsgemäße Aktorvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäß hergestellte Mikromembranpumpe und/oder Aktorvorrichtung und/oder das erfindungsgemäß hergestellte Mikromembranpumpensystem näher und wird daher hiermit explizit auf die zuvor beschriebenen Gegenstände bezogen.The following description further explains the micromembrane pump system according to the invention, the actuator device according to the invention, the method according to the invention, the micromembrane pump and / or actuator device produced according to the invention and / or the micromembrane pump system produced according to the invention and is therefore explicitly related to the objects described above.

Die Mikromembranpumpe, die Aktorvorrichtung und das Mikromembranpumpensystem können beispielsweise mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sein und durch Mittel der Mikrosystemtechnik hergestellt werden.The micro-diaphragm pump, the actuator device and the micro-diaphragm pump system can be, for example, micro-electro-mechanical systems (MEMS) and produced by means of microsystem technology.

Die Mikromembranpumpe kann eine Einlassöffnung zum Einlassen eines Fluids in die Pumpkammer und eine Auslassöffnung zum Ablassen eines Fluids aus der Pumpkammer aufweisen. Die Mikromembranpumpe kann zusätzlich oder alternativ dazu ein Einlassventil zum kontrollierten Einlassen eines Fluids in die Pumpkammer und/oder ein Auslassventil zum kontrollierten Ablassen eines Fluids aus der Pumpkammer umfassen. Das Einlassventil und/oder Auslassventil können sich jeweils im Ansaug- beziehungsweise Kompressionszyklus öffnen beziehungsweise schließen und so den gerichteten Transport des zu pumpenden Mediums, insbesondere Fluids, beispielsweise eine Flüssigkeit, erlauben. Das Einlassventil und das Auslassventil können dabei unabhängig voneinander passive oder aktive Ventile sein.The micro-diaphragm pump may include an inlet port for introducing a fluid into the pumping chamber and an outlet port for discharging a fluid from the pumping chamber. The micro-diaphragm pump may additionally or alternatively include an inlet valve for controlled admission of a fluid into the pumping chamber and / or an outlet valve for controlled discharge of a fluid from the pumping chamber. The inlet valve and / or outlet valve can each open or close in the intake or compression cycle and thus allow the directed transport of the medium to be pumped, in particular fluid, for example a liquid. The inlet valve and the outlet valve can be independently passive or active valves.

Die Membran kann eine kreisförmige Fläche, beispielsweise mit einem Durchmesser (DM) von ≥ 1 mm bis ≤ 10 mm, beispielsweise von ≥ 1 mm bis ≤ 5 mm, zum Beispiel von etwa 3,2 mm, aufweisen. Zum Beispiel kann die Membran aus Silizium ausgebildet sein.The membrane can have a circular area, for example with a diameter (D M ) of ≥ 1 mm to ≦ 10 mm, for example of ≥ 1 mm to ≦ 5 mm, for example of approximately 3.2 mm. For example, the membrane may be formed of silicon.

Insbesondere kann die Mikromembranpumpe in Form eines Chips ausgestaltet sein. Der Mikromembranpumpenchip kann zum Beispiel eine Breite (bMC) von ≥ 1,5 mm bis ≤ 15 mm, beispielsweise von ≥ 3,2 mm bis ≤ 7,5 mm, zum Beispiel von etwa 4 mm, und/oder eine Länge (lMC) von ≥ 1,5 mm bis ≤ 15 mm, beispielsweise von ≥ 3,2 mm bis ≤ 7,5 mm, zum Beispiel von etwa 6,5 mm, aufweisen. Ohne das elastische Element kann der Mikromembranpumpenchip eine Dicke (dMC) von ≥ 0,4 mm bis ≤ 2 mm, beispielsweise von ≥ 0,6 mm bis ≤ 1 mm, aufweisen. Zusammen mit dem elastischen Element kann der Mikromembranchip jedoch auch eine Dicke von ≥ 0,5 mm bis ≤ 12 mm, beispielsweise von ≥ 0,7 mm bis ≤ 6 mm, zum Beispiel von kleiner oder gleich 3 mm, aufweisen.In particular, the micromembrane pump can be designed in the form of a chip. For example, the micromembrane pump chip may have a width (b MC ) of ≥ 1.5 mm to ≦ 15 mm, for example, from ≥ 3.2 mm to ≦ 7.5 mm, for example, about 4 mm, and / or a length (l MC ) from ≥ 1.5 mm to ≤ 15 mm, for example from ≥ 3.2 mm to ≤ 7.5 mm, for example of approximately 6.5 mm. Without the elastic element, the micromembrane pump chip can have a thickness (d MC ) of ≥ 0.4 mm to ≦ 2 mm, for example of ≥ 0.6 mm to ≦ 1 mm. Together with the elastic element of the However, micro-membrane chip but also have a thickness of ≥ 0.5 mm to ≤ 12 mm, for example, from ≥ 0.7 mm to ≤ 6 mm, for example, of less than or equal to 3 mm.

Das elastische Element kann insbesondere aus einem Elastomer, beispielsweise einem elastomeren Silikon, oder zum Beispiel aus einem Elastomer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Naturkautschuk (NR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butylkautschuk (IIR), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM), Nitrilkautschuk (NBR), hydrierter Nitrilkautschuk (HNBR), Chloroprenekautschuk (CR), chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM), Acrylatkautschuk (ACM), Polyurethankautschuk (PU), Silikonkautschuk (MVQ), Fluorsilikonkautschuk (MFQ) und Fluorkautschuk (FPM), ausgebildet sein.The elastic element can in particular be made of an elastomer, for example an elastomeric silicone, or, for example, of an elastomer selected from the group consisting of natural rubber (NR), styrene-butadiene rubber (SBR), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene Rubber (EPDM), nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (HNBR), chloroprene rubber (CR), chlorosulfonated polyethylene (CSM), acrylate rubber (ACM), polyurethane rubber (PU), silicone rubber (MVQ), fluorosilicone rubber (MFQ) and fluororubber (FPM ) be formed.

Die Membrankontaktseite und/oder die Aktorstößelkontaktseite des elastischen Elements können eine polygone oder im Wesentlichen runde, beispielsweise runde oder rechteckige, insbesondere kreisförmige, Fläche aufweisen.The membrane contact side and / or the Aktorstößelkontaktseite the elastic element may have a polygonal or substantially round, for example, round or rectangular, in particular circular, surface.

Insbesondere kann das elastische Element in Form eines Zylinders oder Parallelepipeds, insbesondere Quaders, ausgebildet sein. Zum Beispiel kann das elastische Element in Form eines Zylinders ausgebildet sein, wobei die Deckfläche des Zylinders der Membrankontaktseite und die Grundfläche des Zylinders der Aktorstößelkontaktseite entspricht.In particular, the elastic element in the form of a cylinder or parallelepiped, in particular cuboid be formed. For example, the elastic member may be formed in the shape of a cylinder, wherein the top surface of the cylinder corresponds to the membrane contact side and the bottom surface of the cylinder corresponds to the Aktorstößelkontaktseite.

Beispielsweise kann das elastische Element in Form eines Zylinders ausgebildet sein, welcher eine Höhe (hE) von ≥ 0,1 mm bis ≤ 10 mm, beispielsweise von ≥ 0,1 mm bis ≤ 5 mm, zum Beispiel von etwa 2 mm, und einem Durchmesser (DE) von ≥ 1,5 mm bis ≤ 15 mm, beispielsweise von ≥ 1,5 mm bis ≤ 7,5 mm, zum Beispiel von etwa 3,5 mm, aufweist.For example, the elastic element may be in the form of a cylinder having a height (h E ) of ≥ 0.1 mm to ≤ 10 mm, for example from ≥ 0.1 mm to ≤ 5 mm, for example of about 2 mm, and a diameter (D E ) of ≥ 1.5 mm to ≤ 15 mm, for example from ≥ 1.5 mm to ≤ 7.5 mm, for example of about 3.5 mm.

Das elastische Element kann jedoch auch in Form eines Quaders ausgebildet sein, welcher eine Dicke (dE) von ≥ 0,1 mm bis ≤ 10 mm, beispielsweise von ≥ 0,1 mm bis ≤ 5 mm, zum Beispiel von etwa 2 mm, und eine Breite (bE) von ≥ 1,5 mm bis ≤ 15 mm, beispielsweise von ≥ 3,2 mm bis ≤ 6,5 mm, zum Beispiel von etwa 3,5 mm, und eine Länge (lE) von ≥ 1,5 mm bis ≤ 15 mm, beispielsweise von ≥ 3,2 mm bis ≤ 4 mm, zum Beispiel von etwa 3,5 mm, aufweist. Insbesondere kann der Quader dabei die gleiche Länge und Breite wie der Mikromembranchip aufweisen.However, the elastic element may also be in the form of a cuboid, which has a thickness (d E ) of ≥ 0.1 mm to ≦ 10 mm, for example of ≥ 0.1 mm to ≦ 5 mm, for example of about 2 mm, and a width (b E ) of ≥ 1.5 mm to ≤ 15 mm, for example, from ≥ 3.2 mm to ≤ 6.5 mm, for example, about 3.5 mm, and a length (l E ) of ≥ 1.5 mm to ≤ 15 mm, for example from ≥ 3.2 mm to ≤ 4 mm, for example of about 3.5 mm. In particular, the cuboid may have the same length and width as the micromembrane chip.

Der Aktorstößel kann insbesondere aus einem Metall oder Kunststoff ausgebildet sein.The Aktorstößel may be formed in particular of a metal or plastic.

Die kraftübertragende Seite des Aktorstößels kann eine polygone oder im Wesentlichen runde, beispielsweise runde oder rechteckige, insbesondere kreisförmige, Fläche aufweisen.The force-transmitting side of the Aktorstößels may have a polygonal or substantially round, for example, round or rectangular, in particular circular, surface.

Insbesondere kann der Aktorstößel in Form eines Zylinders oder Parallelepipeds, beispielsweise eines Zylinders oder Quaders, insbesondere eines Zylinders, ausgebildet sein. Zum Beispiel kann der Aktorstößel in Form eines Zylinders ausgebildet sein, welcher eine Höhe (hA) von ≥ 0,1 mm bis ≤ 5 mm, beispielsweise von ≥ 0,2 mm bis ≤ 2 mm, zum Beispiel von etwa 1 mm, und einen Durchmesser (DA) von ≥ 1,5 mm bis ≤ 15 mm, beispielsweise von ≥ 2 mm bis ≤ 4 mm, zum Beispiel von etwa 2 mm, aufweist.In particular, the actuator ram in the form of a cylinder or parallelepiped, for example, a cylinder or cuboid, in particular a cylinder may be formed. For example, the Aktorstößel may be in the form of a cylinder having a height (h A ) of ≥ 0.1 mm to ≤ 5 mm, for example, from ≥ 0.2 mm to ≤ 2 mm, for example, of about 1 mm, and a diameter (D A ) of ≥ 1.5 mm to ≤ 15 mm, for example from ≥ 2 mm to ≤ 4 mm, for example of about 2 mm.

Die Aktoreinheit kann insbesondere eine piezoelektrische und/oder magnetische und/oder elektrostatische und/oder thermomechanische und/oder den Formgedächtniseffekt nutzende Aktoreinheit sein.The actuator unit may in particular be a piezoelectric and / or magnetic and / or electrostatic and / or thermomechanical and / or the shape memory effect utilizing actuator unit.

Zeichnungendrawings

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigenFurther advantages and advantageous embodiments of the subject invention are illustrated by the drawings and explained in the following description. It should be noted that the drawings have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way. Show it

1 eine Explosionszeichnung, welche den Aufbau und die Montage einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe oder einer erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung und eines erfindungsgemäßen Mikromembranpumpensystems veranschaulicht; und 1 an exploded view illustrating the construction and assembly of a first embodiment of a diaphragm pump according to the invention or an actuator device according to the invention and a micromembrane pump system according to the invention; and

2 eine Explosionszeichnung, welche den Aufbau und die Montage einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe oder einer erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung und eines erfindungsgemäßen Mikromembranpumpensystems veranschaulicht. 2 an exploded view illustrating the construction and assembly of a second embodiment of a diaphragm pump according to the invention or an actuator device according to the invention and a micromembrane pump system according to the invention.

1 veranschaulicht zunächst eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikromembranpumpe 11, welche eine Membran 12 und eine Pumpkammer 13 umfasst. 1 zeigt, dass die Membran 12 die Pumpkammer 13 auf einer Seite begrenzt, wobei die Membran 12 von einer Außenseite der Mikromembranpumpe 11 durch eine Aktorvorrichtung 21 aktuierbar ist. Zudem zeigt 1, dass die Mikromembranpumpe 11 weiterhin ein elastisches Element 14 umfasst, welches an der aktuierbaren Seite 15 der Membran 12 anliegt. 1 veranschaulicht, dass das elastische Element 14 eine, an der aktuierbaren Seite 15 der Membran 12 anliegende Membrankontaktseite 16 aufweist, welche eine größere Fläche als die Membran 12 hat. 1 illustriert weiterhin, dass die Membrankontaktseite 16 des elastischen Elements 14 die aktuierbare Seite 15 der Membran 12 vollständig seitlich überragt. 1 first illustrates a first embodiment of a micromembrane pump according to the invention 11 which is a membrane 12 and a pumping chamber 13 includes. 1 shows that the membrane 12 the pumping chamber 13 bounded on one side, with the membrane 12 from an outside of the micromembrane pump 11 by an actuator device 21 can be actuated. In addition shows 1 that the micromembrane pump 11 furthermore an elastic element 14 includes, which at the actuatable side 15 the membrane 12 is applied. 1 illustrates that the elastic element 14 one, on the actuatable page 15 the membrane 12 fitting membrane contact side 16 which has a larger area than the membrane 12 Has. 1 further illustrates that the membrane contact side 16 of the elastic element 14 the actuatable page 15 the membrane 12 completely overhanging at the side.

Das elastische Element 14 ist im Rahmen der ersten Ausführungsform in Form eines Zylinders ausgebildet. 1 zeigt, dass dabei die Deckfläche des Zylinders der Membrankontaktseite und die Grundfläche des Zylinders der Aktorstößelkontaktseite entspricht. The elastic element 14 is formed in the form of a cylinder in the context of the first embodiment. 1 shows that while the top surface of the cylinder of the membrane contact side and the base of the cylinder corresponds to Aktorstößelkontaktseite.

1 zeigt weiterhin, dass das elastische Element 14 eine, an einer kraftübertragenden Seite 25 eines Aktorstößels 23 anlegbare Aktorstößelkontaktseite 17 aufweist, deren Fläche größer oder gleich der Fläche der kraftübertragenden Seite 25 des Aktorstößels 23 ist. 1 further shows that the elastic element 14 one, on a force transmitting side 25 an actuator ram 23 Applicable actuator ram contact side 17 whose area is greater than or equal to the area of the force-transmitting side 25 of the actuator ram 23 is.

Darüber hinaus veranschaulicht 1 eine erste Ausführungsform einer Aktorvorrichtung 21 zum Aktuieren einer Membran 12 einer Mikromembranpumpe 11, welche eine Aktoreinheit 22 zum Erzeugen einer Kraft F und einen Aktorstößel 23 zum Übertragen der, von der Aktoreinheit 22 erzeugten Kraft F umfasst. 1 illustriert, dass die Aktorvorrichtung 21 weiterhin ein elastisches Element 24 umfasst, welches an der kraftübertragenden Seite 25 des Aktorstößel 23 anliegt. Dabei weist das elastische Element 24 eine, an einer aktuierbaren Seite 15 einer Membran 12 einer Mikromembranpumpe 11 anlegbare Membrankontaktseite 26 auf, deren Fläche größer als die Membran 12 der Mikromembranpumpe 11 ist und welche die aktuierbare Seite 15 der Membran 12 vollständig seitlich überragt.In addition illustrated 1 a first embodiment of an actuator device 21 to actuate a membrane 12 a micromembrane pump 11 which is an actuator unit 22 for generating a force F and an actuator ram 23 for transmitting, from the actuator unit 22 generated force F includes. 1 illustrates that the actuator device 21 furthermore an elastic element 24 includes, which at the force transmitting side 25 of the actuator ram 23 is applied. In this case, the elastic element 24 one, on an actuatable page 15 a membrane 12 a micromembrane pump 11 Applicable membrane contact side 26 on whose area is larger than the membrane 12 the micromembrane pump 11 is and which the actuatable page 15 the membrane 12 completely overhanging at the side.

1 veranschaulicht weiterhin, dass das elastische Element 24 eine, an der kraftübertragenden Seite 25 eines Aktorstößels 23 anliegende Aktorstößelkontaktseite 27 aufweist, deren Fläche gleich groß wie die Fläche der kraftübertragenden Seite 25 des Aktorstößels 23 ist. Der Aktorstößel 23 ist dabei in Form eines Zylinders ausgebildet, dessen Deckfläche der kraftübertragenden Seite 25 des Aktorstößel 23 entspricht. 1 further illustrates that the elastic element 24 one, on the force-transmitting side 25 an actuator ram 23 adjoining actuator ram contact side 27 whose surface is the same size as the area of the force-transmitting side 25 of the actuator ram 23 is. The actuator ram 23 is designed in the form of a cylinder whose top surface of the force-transmitting side 25 of the actuator ram 23 equivalent.

Ferner veranschaulicht 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikromembranpumpensystems 11, 12, welches eine Mikromembranpumpe 11 und eine Aktorvorrichtung 21 zum Aktuieren der Membran 12 der Mikromembranpumpe 11 umfasst. Die Mikromembranpumpe 11 weist auch dabei eine Membran 12 und eine Pumpkammer 13 auf, wobei die Membran 12 die Pumpkammer 13 auf einer Seite begrenzt und die Membran 12 von einer Außenseite der Mikromembranpumpe 11 aktuierbar ist. Die Aktorvorrichtung 21 weist auch hierbei eine Aktoreinheit 22 zum Erzeugen einer Kraft F und einen Aktorstößel 23 zum Übertragen der, von der Aktoreinheit 22 erzeugten Kraft F. 1 illustriert weiterhin, dass zwischen dem Aktorstößel 23 und der Membran 12 ein elastisches Element 14, 24 angeordnet ist. Dabei weist das elastische Element 14,24 eine, an der aktuierbaren Seite 15 der Membran 12 anliegende oder anlegbare Membrankontaktseite 16, 26 auf, welche eine größere Fläche als die Membran 12 hat und welche die aktuierbare Seite 15 der Membran 12 vollständig seitlich überragt. Zudem weist das elastische Element 14, 24 dabei eine, an der kraftübertragenden Seite 25 eines Aktorstößels 23 anliegende oder anlegbare Aktorstößelkontaktseite 17, 27 auf, deren Fläche gleich groß wie die Fläche der kraftübertragenden Seite 25 des Aktorstößels 23 ist.Further illustrated 1 A first embodiment of a micromembrane pump system according to the invention 11 . 12 which is a micromembrane pump 11 and an actuator device 21 to actuate the membrane 12 the micromembrane pump 11 includes. The micromembrane pump 11 also has a membrane 12 and a pumping chamber 13 on, with the membrane 12 the pumping chamber 13 bounded on one side and the membrane 12 from an outside of the micromembrane pump 11 can be actuated. The actuator device 21 also has an actuator unit here 22 for generating a force F and an actuator ram 23 for transmitting, from the actuator unit 22 generated force F. 1 further illustrates that between the actuator ram 23 and the membrane 12 an elastic element 14 . 24 is arranged. In this case, the elastic element 14 . 24 one, on the actuatable page 15 the membrane 12 fitting or attachable membrane contact side 16 . 26 on which a larger area than the membrane 12 has and which the actuatable side 15 the membrane 12 completely overhanging at the side. In addition, the elastic element has 14 . 24 one, on the force transmitting side 25 an actuator ram 23 fitting or attachable actuator ram contact side 17 . 27 whose area is the same size as the area of the force-transmitting side 25 of the actuator ram 23 is.

Darüber hinaus zeigt 1, dass die Mikromembranpumpe 11 ein Einlassventil 18 zum kontrollierten Einlassen eines Fluids in die Pumpkammer 13 und ein Auslassventil 19 zum kontrollierten Ablassen eines Fluids aus der Pumpkammer 13 umfasst.In addition, shows 1 that the micromembrane pump 11 an inlet valve 18 for the controlled admission of a fluid into the pumping chamber 13 and an exhaust valve 19 for the controlled discharge of a fluid from the pumping chamber 13 includes.

Die in 2 veranschaulichte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Membranpumpe oder einer erfindungsgemäßen Aktorvorrichtung und eines erfindungsgemäßen Mikromembranpumpensystems unterscheidet sich zum einen im Wesentlichen dadurch von der ersten Ausführungsform, dass das elastische Element 14, 24 in Form eines Quaders ausgebildet ist, dessen Breite bE und Länge lE der Breite bMC und Länge lMC des Mikromembranpumpenchips entspricht. Darüber hinaus unterscheidet sich die zweite Ausführungsform dadurch im Wesentlichen von der ersten Ausführungsform, dass das elastische Element 14, 24 eine, an der kraftübertragenden Seite 25 eines Aktorstößels 23 anliegende oder anlegbare, Aktorstößelkontaktseite 17, 27 aufweist, deren Fläche größer als die Fläche der kraftübertragenden Seite 25 des Aktorstößels 23 ist, so dass die kraftübertragende Seite 25 des Aktorstößels 23 nur an einem zentralen, insbesondere mittigen, Teilbereich der Aktorstößelkontaktseite 17, 27 des elastischen Elementes 14, 24 anliegt oder anlegbar ist und die Aktorstößelkontaktseite 17, 27 die kraftübertragende Seite 25 vollständig seitlich überragt.In the 2 illustrated second embodiment of a diaphragm pump according to the invention or an actuator device according to the invention and a micromembrane pump system according to the invention differs on the one hand substantially by the first embodiment that the elastic element 14 . 24 is formed in the shape of a cuboid whose width b E and length l E corresponds to the width b MC and length l MC of the micromembrane pump chip. Moreover, the second embodiment differs substantially from the first embodiment in that the elastic element 14 . 24 one, on the force-transmitting side 25 an actuator ram 23 fitting or attachable, Aktorstößelkontaktseite 17 . 27 whose surface area is greater than the area of the force-transmitting side 25 of the actuator ram 23 is, so that the force-transmitting side 25 of the actuator ram 23 only at a central, in particular central, partial area of the Aktorstößelkontaktseite 17 . 27 of the elastic element 14 . 24 is applied or can be applied and the Aktorstößelkontaktseite 17 . 27 the force transmitting side 25 completely overhanging at the side.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008003792 A2 [0002] DE 102008003792 A2 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • „A high-performance silicon micropump for disposable drug delivery systems” (D. Maillefer et al. Proc. of the Int. Conf. an Micro Electro Mechanical Systems 2001, p417) [0004] "A high-performance silicon micropump for disposable drug delivery systems" (D. Maillefer et al., Proc. Of the Int. Conf., Micro Electro Mechanical Systems 2001, p417) [0004]

Claims (10)

Mikromembranpumpe (11), umfassend – eine Membran (12) und – eine Pumpkammer (13), wobei die Membran (11) die Pumpkammer (12) auf einer Seite begrenzt, wobei die Membran (11) von einer Außenseite der Mikromembranpumpe (11) aktuierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikromembranpumpe (11) weiterhin ein elastisches Element (14) umfasst, welches an der aktuierbaren Seite (15) der Membran (12) anliegt.Micro diaphragm pump ( 11 ), comprising - a membrane ( 12 ) and - a pumping chamber ( 13 ), wherein the membrane ( 11 ) the pumping chamber ( 12 ) bounded on one side, wherein the membrane ( 11 ) from an outside of the micromembrane pump ( 11 ) can be actuated, characterized in that the micromembrane pump ( 11 ) further comprises an elastic element ( 14 ), which on the actuatable side ( 15 ) of the membrane ( 12 ) is present. Mikromembranpumpe (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (14) eine, an der aktuierbaren Seite (15) der Membran (12) anliegende Membrankontaktseite (16) aufweist, wobei die Membrankontaktseite (16) des elastischen Elementes (14) eine größere Fläche als die Membran (12) aufweist.Micro diaphragm pump ( 11 ) according to claim 1, characterized in that the elastic element ( 14 ) one, on the actuatable page ( 15 ) of the membrane ( 12 ) adjacent membrane contact side ( 16 ), wherein the membrane contact side ( 16 ) of the elastic element ( 14 ) a larger area than the membrane ( 12 ) having. Mikromembranpumpe (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrankontaktseite (16) des elastischen Elements (14) die aktuierbare Seite (15) der Membran (12) zumindest teilweise seitlich überragt.Micro diaphragm pump ( 11 ) according to claim 2, characterized in that the membrane contact side ( 16 ) of the elastic element ( 14 ) the actuatable page ( 15 ) of the membrane ( 12 ) at least partially surmounted laterally. Aktorvorrichtung (21) zum Aktuieren einer Membran (12) einer Mikromembranpumpe (11), umfassend – eine Aktoreinheit (22) zum Erzeugen einer Kraft (F) und – einen Aktorstößel (23) zum Übertragen der, von der Aktoreinheit (22) erzeugten, Kraft (F), dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorvorrichtung (21) weiterhin ein elastisches Element (24) umfasst, welches an der kraftübertragenden Seite (25) des Aktorstößel (23) anliegt.Actuator device ( 21 ) for actuating a membrane ( 12 ) a micromembrane pump ( 11 ), comprising - an actuator unit ( 22 ) for generating a force (F) and - an actuator ram ( 23 ) for transmitting, from the actuator unit ( 22 ), force (F), characterized in that the actuator device ( 21 ) further comprises an elastic element ( 24 ), which at the force-transmitting side ( 25 ) of the actuator ram ( 23 ) is present. Aktorvorrichtung (21) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (24) eine, an der kraftübertragenden Seite (25) eines Aktorstößels (23) anliegende Aktorstößelkontaktseite (27) aufweist, wobei die Fläche der Aktorstößelkontaktseite (27) des elastischen Elementes (14) größer oder gleich der Fläche der kraftübertragenden Seite (25) des Aktorstößels (23) ist.Actuator device ( 21 ) according to claim 4, characterized in that the elastic element ( 24 ) one, on the force transmitting side ( 25 ) of an actuator ram ( 23 ) adjoining actuator ram contact side ( 27 ), wherein the surface of Aktorstößelkontaktseite ( 27 ) of the elastic element ( 14 ) greater than or equal to the area of the force-transmitting side ( 25 ) of the actuator ram ( 23 ). Mikromembranpumpensystem (11, 21), umfassend – eine Mikromembranpumpe (11), wobei die Mikromembranpumpe (11) eine Membran (12) und eine Pumpkammer (13) aufweist, wobei die Membran (12) die Pumpkammer (13) auf einer Seite begrenzt, wobei die Membran (12) von einer Außenseite der Mikromembranpumpe (11) aktuierbar ist, und – eine Aktorvorrichtung (21) zum Aktuieren der Membran (12) der Mikromembranpumpe (11), wobei die Aktorvorrichtung (21) eine Aktoreinheit (22) zum Erzeugen einer Kraft (F) und einen Aktorstößel (23) zum Übertragen der, von der Aktoreinheit (22) erzeugten Kraft (F) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aktorstößel (23) und der Membran (12) mindestens ein elastisches Element (14, 24) angeordnet ist.Micro diaphragm pump system ( 11 . 21 ), comprising - a micromembrane pump ( 11 ), wherein the micromembrane pump ( 11 ) a membrane ( 12 ) and a pumping chamber ( 13 ), wherein the membrane ( 12 ) the pumping chamber ( 13 ) bounded on one side, wherein the membrane ( 12 ) from an outside of the micromembrane pump ( 11 ), and - an actuator device ( 21 ) for actuating the membrane ( 12 ) of the micromembrane pump ( 11 ), wherein the actuator device ( 21 ) an actuator unit ( 22 ) for generating a force (F) and an actuator ram ( 23 ) for transmitting, from the actuator unit ( 22 ) generated force (F), characterized in that between the Aktorstößel ( 23 ) and the membrane ( 12 ) at least one elastic element ( 14 . 24 ) is arranged. Mikromembranpumpensystem (11, 21) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (14, 24) eine, an der aktuierbaren Seite (15) der Membran (12) anliegende oder anlegbare Membrankontaktseite (16, 26) aufweist, wobei die Membrankontaktseite (16, 26) des elastischen Elementes (14, 24) eine größere Fläche als die Membran (12) aufweist.Micro diaphragm pump system ( 11 . 21 ) according to claim 6, characterized in that the elastic element ( 14 . 24 ) one, on the actuatable page ( 15 ) of the membrane ( 12 ) abutting or settable membrane contact side ( 16 . 26 ), wherein the membrane contact side ( 16 . 26 ) of the elastic element ( 14 . 24 ) a larger area than the membrane ( 12 ) having. Mikromembranpumpe (11, 21) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrankontaktseite (16, 26) des elastischen Elements (14, 24) die aktuierbare Seite (15) der Membran (12) zumindest teilweise seitlich überragt.Micro diaphragm pump ( 11 . 21 ) according to claim 7, characterized in that the membrane contact side ( 16 . 26 ) of the elastic element ( 14 . 24 ) the actuatable page ( 15 ) of the membrane ( 12 ) at least partially surmounted laterally. Mikromembranpumpe (11, 12) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (14, 24) eine, an der kraftübertragenden Seite (25) eines Aktorstößels (23) anliegende oder anlegbare, Aktorstößelkontaktseite (17, 27) aufweist, wobei die Fläche der Aktorstößelkontaktseite (17, 27) des elastischen Elementes (14, 24) größer oder gleich der Fläche der kraftübertragenden Seite (25) des Aktorstößels (23) ist.Micro diaphragm pump ( 11 . 12 ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the elastic element ( 14 . 24 ) one, on the force transmitting side ( 25 ) of an actuator ram ( 23 ) fitting or attachable, Aktorstößelkontaktseite ( 17 . 27 ), wherein the surface of Aktorstößelkontaktseite ( 17 . 27 ) of the elastic element ( 14 . 24 ) greater than or equal to the area of the force-transmitting side ( 25 ) of the actuator ram ( 23 ). Verfahren zur Herstellung einer Mikromembranpumpe (11) und/oder einer Aktorvorrichtung (21) und/oder eines Mikromembranpumpensystems (11, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Verfahrensschritte: 1a) Einschieben des Aktorstößels (23) in ein Rohr, wobei das Rohr eine größere Höhe als der Aktorstößel (23) aufweist, und 1b) Befüllen zumindest eines Teils des in dem Rohr verbleibenden Freiraums mit einer Vorstufe oder Schmelze eines elastischen Materials, und 1c) Überführen der Vorstufe oder der Schmelze des elastischen Materials in ein elastisches Material (14, 24); oder die Verfahrensschritte: 2a) Ausstanzen oder Ausschneiden des elastischen Elements (14, 24) aus einem Dreischichtverbund, welcher eine Schicht aus einem elastischen Material, eine Klebe- und/oder Laminierschicht und einer Ablöseschicht umfasst, und 2b) Ablösen der Ablöseschicht, und 2c) Aufkleben und/oder Auflaminieren des elastischen Elements (14, 24) über die Klebe- und/oder Laminierschicht auf die Membran (12) und/oder auf den Aktorstößel (23); oder die Verfahrensschritte: 3a) Beschichten der Membran (12) und/oder des Aktorstößels (23) mit einer Vorstufe oder der Schmelze des elastischen Materials und 3b) Überführen der Vorstufe oder der Schmelze des elastischen Materials in ein elastisches Material (14, 24).Method for producing a micromembrane pump ( 11 ) and / or an actuator device ( 21 ) and / or a micromembrane pump system ( 11 . 21 ) according to one of claims 1 to 9, comprising the method steps: 1a) insertion of the actuator ram ( 23 ) in a tube, wherein the tube has a greater height than the Aktorstößel ( 23 and 1b) filling at least part of the clearance left in the tube with a precursor or melt of an elastic material, and 1c) transferring the precursor or the melt of the elastic material into an elastic material ( 14 . 24 ); or the method steps: 2a) punching or cutting out of the elastic element ( 14 . 24 ) of a three-layer composite comprising a layer of an elastic material, an adhesive and / or lamination layer and a release layer, and 2b) peeling the release layer, and 2c) adhering and / or laminating the elastic element ( 14 . 24 ) over the adhesive and / or laminating layer on the membrane ( 12 ) and / or on the Aktorstößel ( 23 ); or the process steps: 3a) coating the membrane ( 12 ) and / or the actuator ram ( 23 ) with a precursor or the melt of the elastic material and 3b) converting the precursor or the melt of the elastic material into an elastic material ( 14 . 24 ).
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