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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Fluidmodul und insbesondere ein Fluidmodul, das aus
einem Grundelement und einem Membranelement besteht.
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Fluidmodule, die aus Grundelementen
und Membranelementen bestehen, sind in der Technik bekannt. Diesbezüglich sei
beispielsweise auf den Artikel „Design and Simulation of
an Implantable Medical Drug Delivery System Using Microelectromechanical
Systems Technology, Li Cao, Susan Mantell, Dennis Polla, in Sensors
und Actuators, A94 (2001), Seiten 117–125, verwiesen, der sich auf
eine peristaltische Pumpe bezieht, bei der in einer Pyrex-Glasplatte
ein Einlaß und
ein Auslaß gebildet
sind, und bei der ein Siliziumelement strukturiert ist, um eine
erste und eine zweite Ventilkammer und eine Pumpkammer, an die jeweils
eine Siliziummembran angrenzt, zu definieren.
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Die
JP 02149778 A befasst sich mit einer piezoelektrischen
Mikropumpe, die aus einem Membranelement und einem Grundkörper besteht.
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Aus der
JP 2000265963 A ist eine
Mikropumpe bekannt, die ein ansaugseitige Fluidkammer aufweist,
die mit einem Fluideinlass fluidmäßig verbunden ist. Die Mikropumpe
umfasst ferner eine auslassseitige Fluidkammer, die mit einem Fluidauslass
fluidmäßig verbunden
ist. Die Fluidkammern sind in einem Pumpenkörper gebildet, an dem auch
Fluidverbinder für
die Einlassöffnung
und die Auslassöffnung gebildet
sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein einfach herstellbares, ohne weiteres flexibel
einsetzbares Fluidmodul zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fluidmodul
gemäß Anspruch
gelöst.
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Die vorliegende Erfindung schafft
somit ein Fluidmodul, das ohne weiteres in größere Fluidsysteme, beispielsweise
für medizinische
Anwendungen, integriert werden kann, da einstückig mit dem Grundelement Fluidadapter
gebildet sind, die Mittel zum mechanischen Halten von externen Fluidleitungen
an dem Grundelement aufweisen. Die Fluidadapter können vorzugsweise
mit dem Grundelement integrierte für Standardverbindungen passende
Anschlussstücke
sein. Das Grundelement und das Membranelement können ferner vorzugsweise derart
ausgebildet sein, daß ein
durch das Fluidmodul gebildete Fluidteil und ein Aktorteil zur Betätigung des
Flu- idteils getrennt voneinander realisiert werden können, so
daß lediglich
das kostengünstig
herstellbare erfindungsgemäße Fluidmodul
ein Wegwerfprodukt darstellt, während
das Aktorteil wiederverwendbar ist, was insbesondere bei medizinischen
Massenanwendungen vorteilhaft ist.
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Erfindungsgemäß kann das einstückige Grundelement
vorzugsweise durch Spritzguß aus Kunststoff
hergestellt sein. Alternativ kann das einstückige Grundelement des erfindungsgemäßen Fluidmoduls
feinwerktechnisch spanend aus einem geeigneten Material, beispielsweise
Metall, hergestellt sein, Das Membranelement, das an die Ausnehmung in
dem Grundkörper
angrenzt, um zusammen mit dem Grundkörper eine Fluidkammer, die
eine Mehrzahl von Ein- bzw. Auslässen
enthält,
zu definieren, kann aus Silizium, einer Metallfolie (beispielsweise Edelstahl
oder Titan) oder einer Elastomermembran gebildet sein. Beim späteren Einsatz
des erfindungsgemäßen Fluidmoduls
liefert das Membranelement die An triebsmembrane für ein oder
mehrere aktive Ventile bzw. eine Pumpkammer des Fluidmoduls, wobei
eine Elastomermembran vorzugsweise dann verwendet werden kann, wenn
Piezostacks (Piezostapel) oder ein pneumatischer Antrieb als Antriebselemente
für die
Antriebsmembrane verwendet werden.
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Die erfindungsgemäß einstöckig mit dem Grundelement gebildeten
Fluidadapter können
als sogenannte Fluid-Fittings (d. h. Fluidanschlußstücke) für Schläuche ausgebildet
sein, können
als LUER-Kegel ausgebildet sein, oder können als mit einem Gewinde
versehene Aussparungen in dem Grundelement gebildet sein, wobei
die Aussparung vorzugsweise einen Dichtkegel aufweisen kann (LEE-Element
der Firma Lee, Conneticut, USA).
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Durch das erfindungsgemäße Fluidmodul kann
eine Vielzahl von Fluidmodulen mit unterschiedlichen Funktionalitäten realisiert
werden, bei denen eine bzw. mehrere Fluidkammern durch ein Grundelement
und ein damit verbundenes Membranelement gebildet sind, beispielsweise
peristaltische Pumpen, Fluidventile, Mischer und dergleichen.
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Die von dem Grundelement abgewandte Seite
des Membranelements des erfindungsgemäßen Fluidmoduls ist vorzugsweise
angepaßt,
um die einfache Adaption einer Betätigungseinrichtung an die Membranstruktur
bzw. das Membranelement zu ermöglichen.
Zu diesem Zweck kann die von der Grundstruktur abgewandte Seite
des Membranelements vorzugsweise als im wesentlichen ebene Fläche ausgebildet
ist. Ferner kann das Membranelement derart in eine Ausnehmung des
Grundelements eingebracht sein, um Anschlagstrukturen zum Positionieren
der Membran zu bilden. Ferner kann es vorteilhaft sein, daß das Membranelement
und das Grundelement eine im wesentliche ebene Oberfläche definieren,
insbesondere wenn eine spätere
Bearbeitung der Oberseite des Membranelements erfolgen soll, beispielsweise
ein Bedrucken derselben.
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Das erfindungsgemäße Fluidmodul kann unter Verwendung
sehr einfacher und kostengünstiger Herstellungsverfahren
erzeugt werden, wobei das Grundelement vorzugsweise durch Kunststoffspritzguß oder feinwerktechnisch
spanend hergestellt wird, während
das Membranelement vorzugsweise als plattenförmiges Element ohne Strukturierungen aus
Metall, Kunststoff, Keramik (z.B. Al2O3, LTCC) , einem Halbleitermaterial (z.B.
Silizium) oder als eine Elastomermembran hergestellt werden kann.
Grundelement und Membranelement müssen dann fest miteinander
verbunden oder verklebt werden, wobei hierzu beliebige geeignete
Verfahren verwendet werden können.
Die Verbindung der beiden Elemente stellt einen wichtigen Punkt
dar, da beispielsweise bei Verwendung des erfindungsgemäßen Fluidmoduls als
Peristaltikpumpe an dieser Verbindung hohe Scherkräfte auftreten
können.
Die Verbindung muß daher
dicht sein, eine mechanische Beständigkeit besitzen und gegen
die zu fordernden Medien chemisch beständig sein. Ferner ist es vorteilhaft,
eine dünne
Fügeschicht
einer Dicke von weniger als 10 μm
zu verwenden, da die durch die Fügeschicht
beeinflußte
Pumpkammerhöhe
ein kritischer Designparameter hinsichtlich der Blasentoleranz ist,
wenn das Fluidmodul eine Peristaltikpumpe darstellt.
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Mögliche
Verbindungstechniken hängen
von den für
das Grundelement und das Membranelement verwendeten Materialien
ab, wobei insbesondere Klebetechniken und Schweißtechniken in Frage kommen.
Besteht das Grundelement aus Kunststoff und das Membranelement aus
einer Metallfolie kann die Verbindung beispielsweise durch ein Kleben
mit einem Klebstoff hoher Scherfestigkeit erfolgen. Alternativ kann
eine Metallmembran vorteilhaft auf ein Kunststoffgrundelement laminiert
werden. Alternativ kann ein Insert-Spritzguß durchgeführt werden, bei dem das Membranelement
in die Spritzgußform
eingebracht wird, bevor ein Spritzgießen des Grundelements erfolgt,
wobei dann ein Haftvermittler zwischen Membranelement und Grundelement
verwendet werden kann. Bei Kunststoff-Kunststoff-Kombinationen von
Grundelement und Membranelement kann die Verbindung beispielsweise
mittels eines Ultraschallschweißens
erfolgen. Falls eine der beiden Strukturen optisch transparent ist,
kann die Verbindung mittels eines Laserschweißens erfolgen. Falls eine Elastomermembran
verwendet ist, kann eine Klemmverbindung zwischen Grundelement und Membranelement
erfolgen, so daß die
Dichteigenschaften der Membran dazu verwendet werden, eine Abdichtung
zwischen Grundelement und Membranelement durch Klemmung zu gewährleisten.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1-3 schematische Querschnittansichten unterschiedlicher
Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen Fluidmoduls
für eine
Peristaltikpumpe;
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4 eine
schematische Querschnittdarstellung, die ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Fluidmoduls
für eine
Peristaltikpumpe zusammen mit Pumpengehäuseabschnitten, die beabstandet
von dem Fluidmodul dargestellt sind, zeigt;
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5 eine
Modifikation des in 3 gezeigten
Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Fluidmoduls;
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6a und 6b schematische Darstellungen einer weiteren
Modifikation des in 3 dargestellten
Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Fluidmoduls;
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7 eine
schematische Querschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Eluidmoduls
für einen
Fluidmischer;
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8 eine
schematische Querschnittdarstellung einer Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fluidmoduls
für ein
aktives Fluidventil; und
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9a und 9b eine abschnittsweise schematische Querschnittansicht
und eine abschnittsweise schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fluidmoduls.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Fluidmodul
mit einem Grundelement 10a und einem Membranelement 20a.
In dem Grundelement 10a sind drei miteinander fluidisch
verbundene Kammern 30, 32 und 34 gebildet,
deren Volumina durch das Membranelement 20a unabhängig voneinander
durch eine Betätigungseinrichtung
(nicht gezeigt) veränderbar sind.
Die Kammern 30 und 32 stellen Ventilkammern dar,
während
die Kammer 34 eine Pumpkammer darstellt. Zwischen den Kammern
sind Stützelemente 36 angeordnet,
die die voneinander unabhängige
Veränderbarkeit
der Volumina der Kammern 30, 32 und 34 unterstützen, und
die Fluiddurchlässe
für eine
Fluidverbindung der Kammern miteinander besitzen.
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In dem Grundelement sind ferner Fluiddurchführungen 38 und 40 gebildet,
die in die Kammern 30 bzw. 32 münden und
die durch den Mündungsabschnitten
der Fluiddurchführungen 38 und 40 gegenüberliegende
Abschnitte des Membranelements 20a verschließbar sind.
Das Grundelement weist ferner Fluidadapter 42 und 44 auf,
die während
der Herstellung desselben einstöckig
mit demselben gebildet werden. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Fluidadapter
als von dem Grundelement 10a vorstehende Schlauchanschlußstücke (Schlauch-Fittings)
gebildet, durch die sich die Fluiddurchführungen 38 und 40 erstrecken
und die an dem von dem Grundelement 10a entfernten Ende
jeweils von dem Grundelement 10 weg kegelförmig zulaufende
Elemente 46, 48 aufweisen. Die dem Grundelement 10a zugewandte
Seite der kegelförmig
zulaufenden Elemente 46, 48 ist dicker als der
restliche vorstehende Bereich der Fluidadapter, so daß dort ei ne
Stufe gebildet ist. Derartige Schlauchanschlußstücke mit den kegelförmig zulaufenden
Elementen 46 und 48 ermöglichen ein einfaches Anschließen von
Schläuchen
an dieselben, wobei durch die oben beschriebene widerhakenartige
Struktur Mittel zum mechanischen Halten der Schläuche an den Fluidadaptern 42, 44 vorgesehen
sind, die darüber
hinaus eine nach außen
fluiddichte Fluidverbindung zwischen Schlauch und Fluiddurchführung 38 bzw. 40 liefern.
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An ein Pumpkörper-Fluidmodul, wie es in 1 dargestellte ist, können drei
voneinander unabhängig
ansteuerbare Betätigungseinrichtungen adaptiert
werden, die die jeweiligen Membranbereiche unabhängig voneinander auslenken
können.
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Diesbezüglich sei auf 4 verwiesen, in der ein Grundelement 10b gezeigt
ist, das im wesentlichen dem in 1 gezeigten
Grundelement 10a entspricht. Jedoch sind an den Mündungsbereichen der
Fluiddurchführungen 38, 40 in
die Ventilkammern 30 und 32 bei dem in 4 gezeigten Grundelement 10b jeweils
Dichtlippen 50, 52, die die Mündungsbereiche der Fluiddurchführungen
umgeben, vorgesehen. Ferner sind in 4 ein
oberer Abschnitt 60 und ein unterer Abschnitt 62 eines
Pumpengehäuses
beabstandet von dem Fluidmodul gezeigt. An dem oberen Abschnitt 60 des
Pumpengehäuses
sind drei Piezo-Stapelaktoren 64, 66 und 68 angebracht.
Obwohl in 4 die Piezo-Stapelaktoren
entfernt von dem Membranelement 20a und der untere Abschnitt 62 des
Pumpengehäuses
entfernt von der Unterseite des Grundelements 10b dargestellt
sind, werden im Betrieb die Piezo-Stapelaktoren 64, 66 und 68 auf
jeweiligen Bereichen des Membranelements aufliegen, während der
untere Abschnitt 62 des Pumpengehäuses auf dem Grundelement 10b aufliegt,
so daß das Fluidmodul
zwischen den Piezo-Stapelaktoren und dem unteren Abschnitt 62 des
Pumpengehäuses
gehalten ist.
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Somit eignet sich das erfindungsgemäße Fluidmodul
zur Adaption eines peristaltischen Pumpprinzips, auf das lediglich
kurz eingegangen werden soll. Ausgehend von einem Anfangs zustand,
bei dem der Piezostapel-Aktor 68 die Membran treibt, um
die Fluiddurchführung 40 zu
verschließen,
bei dem das Volumen der Pumpkammer 34 durch Betätigen des Piezo-Stapelaktors 66 reduziert
ist, und bei dem die Fluiddurchführung 38 offen
ist, bewirkt der Piezostapel-Aktor 66 eine Vergrößerung des
Volumens der Pumpkammer 34. Dadurch wird Fluid durch die
Fluiddurchführung 38 in
die Pumpkammer 34 angesaugt. Im Anschluß wird durch den Piezostapel-Aktor 64 die
Fluiddurchführung 38 verschlossen,
indem der entsprechende Membranabschnitt des Membranelements 20a auf
die Dichtlippe 50 gedrückt
wird. Nun wird die Fluiddurchführung 40 durch
entsprechende Betätigung
des Piezostapel-Aktors 68 geöffnet, woraufhin
das Volumen der Pumpkammer 34 reduziert wird, indem der
an die Pumpkammer 34 angrenzende Membranabschnitt betätigt wird.
Dadurch erfolgt ein Ausstoß von
Fluid durch die Fluiddurchführung 40.
Anschließend
wird die Fluiddurchführung 40 geschlossen,
indem durch den Piezostapel-Aktor 68 der gegenüberliegende
Membranabschnitt auf die Dichtlippe 52 gedrückt wird.
Dann wiederholt sich der oben beschriebene Pumpzyklus.
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Die in 4 gezeigte
Adaption von Piezostapel-Aktoren ermöglicht vorteilhaft die Trennung
von Fluidteil und Aktorteil. Eine solche Trennung kann auch erreicht
werden, wenn die Betätigung
der Membran durch das Anlegen von pneumatischen Unter- und Über-Drücken realisiert
wird. Durch diese vorteilhafte Trennung von Fluidteilung, d. h.
erfindungsgemäßem Fluidmodul,
und Aktorteil werden beispielsweise medizinische Anwendungen möglich, bei
denen das kostengünstig
hergestellte Fluidteil nach Gebrauch entsorgt werden muß. Eine
Pumpe, wie sie unter Verwendung des erfindungsgemäßen Fluidmoduls
implementierbar ist, kann echt bidirektional arbeiten. Die Pumpe
kann ferner blasentolerant und selbstansaugend ausgeführt werden,
indem das Pumpkammervolumen, d. h. das Volumen aller drei Kammern 30, 32 und 34 zwischen
den Ventilsitzen, die in 4 durch
die Dichtlippen 50) und 52 gebildet sind, so ausgeführt ist,
daß das
Kompressionsverhältnis,
d. h. das Verhältnis
zwischen Hubvolumen der mittleren Pumpmembran und dem Pumpkammervolumen,
Werte größer als
typischerweise 0,2 einnimmt. Dadurch kann ein selbstansaugender
und blasentoleranter Betrieb sichergestellt werden. Die Ventile
des beschriebenen Fluidmoduls kann aktive normal geöffnete Ventile
eingesetzt werden, die unabhängig
voneinander verwendet werden können.
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Alternativ zu den beschriebenen Piezostapel-Aktoren
bzw. dem pneumatischen Antrieb kann der Antrieb auch durch Aufkleben
von Piezokeramiken oder die Bildung eines Piezo-Membranwandlers realisiert sein, bei
dem ein Piezoelement bzw. eine Piezokeramik fest mit einem Membranabschnitt
verbunden ist. Ein solcher Verbund kann durch Kleben gebildet werden
oder dadurch, daß ein
Piezoelement in Dickschichttechnik auf dem Membranabschnitt gebildet
wird. Daneben können
elektrostatische Anziehungskräfte
unter Verwendung einer Gegenelektrodeneinheit zum Betätigen der
Membran verwendet werden, wobei auch in einem solchen Fall eine
Trennung von Fluidteil und Aktorteil noch möglich ist.
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Ein alternatives Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Fluidmoduls,
bei dem die Fluidadapter eines Grundelements 10b als LUER-Kegel 70 ausgebildet
sind, ist in 2 gezeigt. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei dem als Fluidadapter für die Fluiddurchführung 40 ein
LUER-Kegel 70 vorgesehen ist, während als Fluidadapter für die Fluiddurchführung 38 eine
Aussparung 72 in einem Grundelement 10b vorgesehen
ist. Die Aussparung 72 ist mit der Fluiddurchführung 38 fluidmäßig verbunden
und besitzt einen größeren Querschnitt
als dieselbe. Auf der Innenseite der Aussparung 72 ist
ein Gewinde 74 vorgesehen. Ferner ist zwischen Aussparung 72 und
Fluiddurchführung 38 ein
Dichtkegel 76 vorgesehen, was als LEh-Struktur bekannt ist.
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Die Fluidadapter, die erfindungsgemäß einstückig mit
den Grundelementen der jeweiligen Fluidmodule gebildet sind, ermöglichen
das mechanischen Halten von externen Fluidlei tungen an den Grundelementen,
um eine Fluidverbindung zwischen den Fluidleitungen und den Fluiddurchführungen
in den Grundelementen zu schaffen. Dabei wird durch die verwendeten
Schlauch-Anschlußstücke gemäß 1, die LUER-Kegel gemäß 2 oder das Gewinde mit Dichtkegel
gemäß 3 jeweils eine nach außen fluiddichte
Verbindung unter Verwendung von für Standardverbindungen passenden
Anschlussstücken
geschaffen.
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In 5 ist
wiederum ein alternatives Ausführungsbeispiel
gezeigt, wobei sich das Fluidmodul gemäß 5 lediglich im Aufbau der Ausnehmung zum
Enthalten eines Fluids in dem Grundelement 10e von dem
Aufbau des Fluidmoduls gemäß 3 unterscheidet. Das Grundelement 10e gemäß 5 umfaßt eine Pumpkammer 76,
die eine verglichen mit den Ventilkammern 30 und 32 größere Höhe aufweist.
Ferner sind die Mündungen
der Fluiddurchführungen 38 und 40 in
die Ventilkammern 30 und 32 auf der der Pumpkammer 76 zugewandten
Seite mit Dichtlippen 80 versehen, während auf der von der Pumpkammer 76 abgewandten
Seite der Mündungen
die Höhe
der Ventilkammern weiter reduziert ist.
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Das in 5 gezeigte
Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Fluidmodul
ist vorteilhaft dahingehend, daß dadurch,
daß die
Pumpkammer größer ausgeführt wird
als die Ventilkammern, ein hohes Hubvolumen und ein geringes Totvolumen
einer dadurch gebildeten Pumpe erreicht werden kann.
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Ein erfindungsgemäßes Fluidmodul, das eine Pumpe
mit einem weiter optimierten Kompressionsverhältnis ermöglicht, ist in den 6a und 6b gezeigt.
Bei dem dort gezeigten Flu- idmodul ist die Form der Pumpkammer 82 an
die Biegelinie der Membran 20a, wenn dieselbe ausgelenkt
wird, um das Pumpkammervolumen zu reduzieren, angepaßt. Dadurch
kann ein in der Pumpkammer befindliches Fluid durch die Membran
im wesentlichen vollständig aus
der Pumpkammer verdrängt
werden. Die exakte Biegelinie der Membran hängt davon dem jeweils verwendeten
Antrieb ab, so daß die
exakte Ausgestal tung der Pumpkammerform ebenfalls von dem verwendeten
Antrieb abhängt.
Ferner sind in dem Grundelement 10f ausgehend von der Pumpkammer 82 vertiefte
Kanäle 84,
die jeweils bis zu den Mündungen
der Fluiddurchführungen 38, 40,
die wiederum mit Dichtlippen versehen sein können, reichen, vorgesehen.
Durch das Vorsehen dieser Kanäle 84, die
eine größere Tiefe
als die übrigen
Bereiche der Ventilkammern aufweisen, kann der Strömungswiderstand
verringert werden, so daß höhere Förderraten
erreicht werden können.
Die in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Fluidmodulen
ermöglichen
somit die Erzeugung von peristaltischen Pumpen mit einem Kompressionsverhältnis, das
auch das Pumpen von Gasen mit hohem Druck ermöglicht.
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7 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Fluidmoduls,
das einen Mischer darstellt. Dabei umfaßt ein Grundelement 10g,
das wiederum mit einem Membranelement 20a gefügt ist, eine
Mischkammer 90, zwei Fluideinlässe 92 und einen Fluidauslaß 94.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind für
die Fluideinlässe 92 jeweils
Gewinde mit Dichtkegel als Fluidadapter einstückig mit dem Grundelement 10g gebildet,
während
für den
Fluidauslaß 94 ein
LUER-Kegel einstückig
mit dem Grundelement 10g gebildet ist. Bei dem in 7 gezeigten Fluidmodul ist
auf dem Membranelement 20a eine Piezokeramik 96 vorgesehen,
durch die das Membranelement 20a angetrieben werden kann,
um durch die Fluideinlässe 92 zugeführte Fluide
zu mischen und durch den Fluidauslaß 94 auszustoßen.
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Das in 8 gezeigte
Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Fluidmoduls
stellt ein normal offenes aktives Ventil dar. Wiederum ist ein Grundelement 10b mit
einem Membranelement 20a gefügt, wobei in dem Grundelement
eine Ventilkammer 100 und zwei Fluiddurchführungen 38, 40 gebildet sind.
Für die
Fluiddurchführung 38 ist
als Fluidadapter ein Gewinde mit Dichtkegel 102 vorgesehen,
wie es beispielsweise oben Bezug nehmend auf 3 näher
erläutert wurde.
Für die
Fluiddurchführung 40 ist
als Fluidadapter ein LUER-Kegel 70 einstückig mit dem
Grundelement 10h
gebildet. Die Fluiddurchführung 40 ist
dort, wo dieselbe in die Ventilkammer 100 mündet, mit
einer Dichtlippe 104 versehen. Zum Verschließen der
Fluiddurchführung 40 und
somit des in 8 gezeigten
Fluidventils wird das Membranelement 20a durch die Piezokeramik 96 betätigt, um
auf der Dichtlippe 104 aufzuliegen, und somit die Fluiddurchführung 40 zu
verschließen.
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Ein alternatives Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Fluidmoduls
ist abschnittsweise in den 9a und 9b gezeigt, wobei 9a eine schematische
Querschnittansicht eines mit einem Membranelement 20a versehenes
Grundelement 10i zeigt, während 9b eine
abschnittsweise Draufsicht auf das Grundelement 10i zeigt.
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Wie in 9a zu
sehen ist, ist in dem Grundelement 10i ein äußerer Anschlag 120,
um die Membran in einer Richtung perallel zur Oberfläche des
Grundelements 10i zu positionieren, gebildet. Ferner umfasst
das Grundelement eine Aufnahmeausnehmung 122 zur Aufnahme
möglicher
Grate des Membranelements 20a, die beim Vereinzeln am Rand
der Membran gebildet werden können. Schließlich ist
in dem Grundelement 10i ein Kapillarstopgraben 124 vorgesehen,
der die in dem Grundlelement 10i gebildeten Fluidbereiche,
d.h. im Fall einer Peristaltikpumpe die beiden Ventilkammern und die
Pumpkammer vollständig
umgibt. Eine Fügefläche, an
der das Membranelement 20a an das Grundelement 10i gefügt ist,
ist in 9a mit dem Bezugszeichen 126 bezeichnet.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß in 9b der
Einfachheit halber lediglich der Kapillarstopgraben gezeigt ist,
nicht jedoch die Aufnahmeausnehmung 122. Ferner sind in 9b die zwischen der jeweiligen Ventilkammer 30 bzw. 32 und
der Pumpkammer 34 gebildeten Fluidkanäle 130 bzw. 132 zu
erkennen.
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Im folgenden wird kurz erläutert, wie
eine mögliche
Befestigung des Membranelements an dem Grundelement bei einem erfindungsgemäßen Fluidmodul
erfolgen kann.
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Wird bei dem erfindungsgemäßen Fluidmodul
das Membranelement an den Grundkörper
geklebt, so ist zu beachten, daß die
Dosierung von Fügeschichtmaterialien
(z.B. Klebstoff) kritisch ist, da einerseits die Membran rundum
dicht sein muß (also ausreichend.
Klebstoff aufgebracht werden muß), und
andererseits ein Eindringen von überschüssigem Klebstoff
in die Fluidkammern vermieden werden muß.
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Das Fügeschichtmaterial, das ein
Klebstoff oder ein Haftmittel sein kann, wird z.B. durch Dispensieren
oder durch einen entsprechend geformten Stempel auf die Fügeschicht
aufgebracht. Nach dem Auftrag des Fügeschichtmaterials wird die
Membran auf das Grundelement bestückt. Mögliche Grate, die z.B. beim
Vereinzeln am Rand der Membran sein können, finden in einer entsprechenden
Aufnahme für
den Grat Platz, so daß eine
definierte Lage der Membran vor allem in der Richtung senkrecht
zur Oberfläche
derselben sichergestellt ist, was bezüglich des Totvolumens und der
Dichtheit wichtig ist.
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Danach wird mit einem Stempel auf
den Pumpenkörper
gedrückt,
damit die Klebeschicht möglichst
dünn und
definiert bleibt. Um überschüssigen Kleber
aufzunehmen, kann ein die in dem Pumpenkörper gebildeten Fluidbereiche
umgebender Kapillarstopgraben vorgesehen sein. Somit kann solcher überschüssiger Kleber
nicht in die Fluidkammern gelangen. Unter diesen Bedingungen kann
der Klebstoff definiert und dünn
aushärten.
Das Aushärten
kann bei Raumtemperatur erfolgen oder beschleunigt im Ofen oder
durch UV-Bestrahlung bei Verwendung von UV-härtenden Klebstoffen.
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Alternativ zu der beschriebenen Klebetechnik
kann als Verbindungstechnik ein Anlösen des Grundelements durch
geeig nete Lösemittel
und ein Fügen
einer Kunststoffmembran an den Grundkörper erfolgen.