DE29924151U1 - Miniaturpumpensystem zum Messen des Drucks eines Fluids - Google Patents

Miniaturpumpensystem zum Messen des Drucks eines Fluids

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DE29924151U1
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    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
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    • F04B43/043—Micropumps
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Description

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Claims (21)

1. Miniatur-Pumpensystem zum Ansammeln eines unter Druck stehen­ den Fluids in einem Druckraum (30), das die Möglichkeit der Messung des Drucks des unter Druck stehenden Fluids hat, gekennzeichnet durch
  • - eine Pumpe (10) mit einem Pumpenraum (12) und einer Membran (20), die den Pumpenraum abdeckt, wobei die Membran ein piezoe­ lektrischen Element aufweist, das die Membran in Antwort auf eine Spannung, die auf das piezoelektrische Element aufgebracht wird, verlagert, um ein Fluid in den Pumpenraum zu ziehen und in den Druckraum einzuführen, um ein sich ergebendes unter Druck stehen­ des Fluid in dem Druckraum anzusammeln;
  • - Rückführmittel (31, 32), die es dem unter Druck stehenden Fluid er­ lauben, aus dem Druckraum in den Pumpenraum zurückzuströmen, während das Fluid daran gehindert werden kann, den Pumpenraum zu erreichen;
  • - Steuermittel (50), die einen Meßzyklus bilden und innerhalb des Meß­ zyklus das piezoelektrische Element deaktivieren, um die Betätigung der Membran zu beenden, während es zu demselben Zeitpunkt das Rückführmittel aktiviert, um das unter Druck stehende Fluid zurück aus dem Druckraum in den Pumpenraum zu führen, um die Membran durch das eingeführte, unter Druck stehende Fluid zu verlagern; und
  • - Verarbeitungsmittel (60), die ein elektrisches Signal erzeugen, das durch die Verlagerung der Membran innerhalb des Meßzyklus verur­ sacht wird und ein elektrisches Signal in einen entsprechenden Druckwert umwandelt, der dem Druck des unter Druck stehenden Fluids in dem Druckraum entspricht.
2. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Membran (20) aus dem piezoelektrischen Element besteht, um so eine Spannung in Folge der Dehnung durch die Verlagerung der Membran innerhalb des Meßzyklus zu erzeugen, und
  • - das Verarbeitungsmittel (30) die Spannung als das elektrische Signal zur Bestimmung des Drucks des unter Druck stehenden Fluids be­ stimmt.
3. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das piezoelektrische Element der Membran einen zusammengesetz­ ten Aufbau, bestehend aus einem ersten piezoelektrischen Material und einem zweiten piezoelektrischen Material, das mit dem ersten piezoelektrischen Material vermischt ist, hat, und
  • - das erste piezoelektrische Material eine piezoelektrische Dehnungs­ konstante (d33) hat, die größer als die des zweiten piezoelektrischen Materials ist, wobei das erste piezoelektrische Material eine Span­ nungsausgangskonstante (g33) hat, die kleiner als diejenige des zweiten piezoelektrischen Materials ist.
4. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch ~1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Membran (20B; 20C) eine bewegliche Sensorelektrode (23; 23C) hat, die gemeinsam mit der Membran verlagert wird, und einer festen Sensorelektrode (24, 24C) gegenüberliegt, um so eine statische Kapazität zwischen der beweglichen und der festen Sensorelektrode zu ändern, wenn die Membran dazu veranlaßt wird, sich innerhalb des Meßzyklus zu verlagern, und
  • - das Verarbeitungsmittel die statische Kapazität als das elektrische Signal zur Bestimmung des Drucks des unter Druck stehenden Fluids verwendet.
5. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Membran (20B) eben ausgebildet ist und an ihrem Umfang von einem Gehäuse (11B) der Pumpe (10B) um den Pumpenraum (12B) derart getragen wird, daß ein mittlerer beweglicher Teil den Pumpvor­ gang bewirkt und der äußere ortsfeste Teil mit dem Gehäuse verbun­ den ist,
  • - die bewegliche Sensorelektrode (23) sich über im wesentlichen die gesamte Fläche auf einer Seite der Membran erstreckt, wobei eine dielektrische Schicht (25) dazwischen angeordnet ist, und
  • - die feste Sensorelektrode 24 eben ausgebildet ist und an dem Ge­ häuse so ausgebildet ist, daß ein Spalt mit der beweglichen Sensore­ lektrode auf der Membran ausgebildet wird.
6. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Membran (20C) eben ausgebildet ist und an ihrem Umfang einen Ring (120) des piezoelektrischen Elements trägt, durch den die Mem­ bran an einem Gehäuse (11C); der Pumpe (10C) um den Pumpen­ raum (12C) umlaufend getragen wird, das piezoelektrische Element (120) zur Verlagerung der Membran (20C) im wesentlichen linear in einer Richtung der Änderung eines Spaltes zwischen der beweglichen und der festen Sensorelektrode (33C; 34C) bewirkt wird, wodurch das Volumen des Pumpenraums geändert wird;
  • - die bewegliche Sensorelektrode (23C) sich über im wesentlichen die Gesamtfläche auf einer Seite der Membran erstreckt, und
  • - die feste Sensorelektrode (24C) eben ausgebildet ist und an dem Gehäuse (11C) befestigt ist.
7. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element (120) mehrschichtig aufgebaut ist, be­ stehend aus Schichten (121) aus einem piezoelektrischen Material, das parallel zueinander über die Antriebsspannungsquelle verbunden ist.
8. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (20D) auf ihrer Fläche mit einem piezoelektrischen Wi­ derstandsnetzwerk (130) ausgebildet ist, das einen sich in Antwort auf die Verlagerung der Membran innerhalb des Meßzyklus ändernden Wider­ stand hat, wobei das Verarbeitungsmittel den Widerstand als ein elektri­ sches Signal zur Bestimmung des Druckwertes des unter Druck stehenden Fluids herleitet.
9. Miniatur-Pumpensystem nach Ansprüch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Widerstandsnetzwerk (130) so ausgebildet ist, daß es auf die Membran aufgebracht ist.
10. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- das Fluid Luft ist und die Pumpe (10) mit einem aktiven Ablaßventil (18) versehen ist, die dazu in der Lage ist, betätigt zu werden, um den Pumpenraum zu dem atmosphärischen Druck zu öffnen, und
  • - das Steuermittel (50) das Ablaßventil betätigt, um dieses unmittelbar vor der Aktivierung des Rückstellmittels (32) zu öffnen, um die unter Druck stehende Luft zurück aus dem Druckraum in den Pumpenraum einzuführen.
11. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Fluid Luft ist und die Pumpe (10A) mit einem Einlaßventil (14A) an dem Einlaß der Pumpe zum Ziehen von Luft und mit einem Auslaß­ ventil (16A) an dem Auslaß der Pumpe zum Führen der Luft in den Druckraum versehen ist, und
  • - das Einlaßventil und das Auslaßventil Mikroventile sind mit einer Venti­ löffnung von nicht mehr als 0,5 mm im Durchmesser und mit einer Öffnungs/Schließ-Zeit von nicht mehr als 1 s Arbeiten.
12. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Einlaßventil (14A) und das Auslaßventil (16A) betriebsmäßig mit einem piezoelektrischen Betätigungselement verbunden sind, um von diesem zum Öffnung und Schließen betrieben zu werden.
13. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eine der Membranen (20E) den Pumpenraum (12E) umgibt.
14. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Membran (20F) den Pumpenraum in zwei Unterkammern (12F) aufteilt, die jeweils mit einem Einlaß zum Ziehen des Fluids und einem Auslaß zum Speisen des Fluids in den Druckraum versehen ist, und
  • - die beiden Auslässe mit den Unterkammern miteinander verbunden sind, um das Fluid von den Unterkammern in den Druckraum zu spei­ sen:
15. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - das Fluid Luft ist und der Druckraum eme Manschette (30) zum Schließen einer Arterie des menschlichen Körpers ist,
  • - das Verarbeitungsmittel (20) weiter Pulswellendiskriminierungsmittel (62) aufweist, die eine Impulswelle beobachten, die in der unter Druck stehenden Luft innerhalb des Meßzyklus auftritt, um so das Auftreten einer Systole und einer Diastole zu erkennen und systolische und dia­ stolische Signale bei Erkennen der Systole bzw. der Diastole zu schaffen, und
  • - das Verarbeitungsmittel (60) die Druckwerte den systolischen und diastolischen Signalen zum Angeben des systolischen bzw. des dia­ stolischen Drucks zuordnet.
16. Miniatur-Pumpensystem zum Messen des Drucks eines unter Druck stehenden Fluids, das durch eine Membranpumpe (10) geführt und in ei­ nem Druckraum (30) gesammelt ist, wobei die Membranpumpe einen Pumpenraum (10) und eine Membran (20) mit einem piezoelektrischen Element aufweist, das durch das Anlegen einer Spannung zur Verlagerung der Membran zum Pumpen des Fluids in den Druckraum betätigbar ist, gekennzeichnet durch
  • - eine deaktivierbare Membran (20), die bei Entfernen der Spannung an dem piezoelektrischen Element, das Pumpen des Fluids und die Ansammlung des unter Druck stehenden Fluids in dem Druckraum (30) zu beenden;
  • - Rückführmittel für das unter Druck stehende Fluids von dem Druck­ raum zurück in den Pumpenraum (12) zur Verlagerung der Membran durch das unter Druck stehende Fluid;
  • - elektrische Signalmittel, die die Verlagerung der Membran angeben; und
  • - Verarbeitungsmittel zur Erzeugung eines Druckwerts, der den Druck des unter Druck stehenden Fluids in dem Druckraum angibt, aus dem elektrischen Signal.
17. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß das elektrische Signal eine Spannung ist, die an dem piezoelektri­ schen Element (20) aufgrund der Dehnung des piezoelektrischen Ele­ ments durch die Verlagerung der Membran unter der Wirkung des unter Druck stehenden Fluids, das in den Pumpenraum (12) aus dem Druck­ raum (30) zurückgeführt worden ist, entsteht.
18. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß Integrationsmittel vorgesehen sind, um die Spannung über eine Vorgegebene Zeitdauer zu integrieren, zur Erlangung eines integrierten Spannungswerts, der in den Druckwert umgerechnet wird.
19. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine statische Kapazität, die zwischen einer festen Sensorelektrode (24; 24C) und einer beweglichen Sensorelektrode (23; 23C) auf der Membran (20B; 20C) vorgesehen ist und die sich in Antwort auf die Verlagerung der Membran unter der Wirkung des unter Druck stehenden Fluids, das in den Pumpenraum aus dem Druckraum zurückgeführt worden ist, im elektri­ schen Signal ändert.
20. Miniatur-Pumpensystem nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein piezoelektrisches Widerstandsnetzwerk (130), das auf der Membran (20D) angeordnet ist, und dessen Widerstand sich in Antwort auf die Verla­ gerung der Membran unter der Wirkung des unter Druck stehenden Fluids, das aus dem Druckraum in den Pumpenraum zurückgeführt worden ist, im elektrischen Signal aus dem Gesamtwiderstand ändert.
DE29924151U 1998-04-27 1999-04-26 Miniaturpumpensystem zum Messen des Drucks eines Fluids Expired - Lifetime DE29924151U1 (de)

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JP11635598A JPH11311184A (ja) 1998-04-27 1998-04-27 小型ポンプ
JP34580198A JP3622539B2 (ja) 1998-12-04 1998-12-04 圧電ダイアフラムポンプを用いた血圧測定装置
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016109457A1 (de) * 2016-05-23 2017-11-23 Prominent Gmbh Dosiereinrichtung mit Drucksensor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102016109457A1 (de) * 2016-05-23 2017-11-23 Prominent Gmbh Dosiereinrichtung mit Drucksensor

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Effective date: 20020516

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Effective date: 20020910

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R071 Expiry of right