PT95847A

PT95847A - Microbomba com escorvamento aperfeicoado

Info

Publication number: PT95847A
Application number: PT95847A
Authority: PT
Inventors: Harald Van Lintel
Original assignee: Westonbridge Int Ltd
Priority date: 1989-11-10
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-07-31
Also published as: DE69006721D1; JPH04502796A; DE69006721T2; CH681168A5; ES2049989T3; AU6632790A; EP0453532A1; ATE101691T1; CA2045398A1; CH682456A5; US5219278A; AU642440B2; JP2982911B2; EP0453532B1; IE904043A1; WO1991007591A1

Description

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WESTONBRIDGE INTERNATIONAL LIMITED "MICROBOMBA COM ESCORVAMENTO APERFEIÇOADO" A presente invenção refere-se às microbombas, em particular às microbombas do tipo no qual pelo menos uma parte do mecanismo da bomba é realizada por maquinagem de uma plaqueta, por meio de técnicas de micromaquinagem, tais como a fotolitografia. A invenção refere-se mais particularmente a uma estrutura de mi-crobomba com escorvamento aperfeiçoado.

Tais bombas podem ser utilizadas em especial para a administração "in situ" de medicamentos, permitindo a miniaturização da bomba que um paciente a transporte consigo, ou mesmo receba eventualmente uma bomba directamente implantada no corpo. Por outro lado, tais bombas permitem um doseamento preciso de pequenas quantidades de fluido a injectar.

Num artigo intitulado "A piezoelectric micropump based on micromachining of Silicon", que apareceu em "Sensors and Actuators" Ne 15 (1988), págs. 153 a 167, H. van Lintel et al, faz-se uma descrição de duas formas de realização de uma microbomba, compreendendo, cada uma, uma pilha de três plaquetas, isto ê, uma plaqueta de silício maquinada, disposta entre duas plaquetas de vidro. A plaqueta de silício define uma câmara de bombagem com uma das plaquetas de vidro cuja parte coincidente com esta câmara pode ser deformada por um elemento motor que, no caso consi-

-2- derado, é um cristal piezoeléctrico. Este último compreende eléc-trodos que, quando são ligados a uma fonte de tensão alternada, provocam a deformação do cristal e, por conseguinte, da plaqueta de vidro, fazendo por sua vez esta última variar o volume da câmara de bombagem. Δ câmara de bombagem está ligada de um lado e do outro, respectivamente, a válvulas de retenção maquinadas no silício e cuja sede é constituída pela outra plaqueta de vidro. 0 funcionamento deste tipo de microboraba é influenciado pela compressibilidade do fluido e pode, portanto, não funcionar se contiver demasiado ar.

Para escorvar estas microbombas são conhecidas várias técnicas.

Segundo uma primeira técnica, o escorvamento faz-se sob vazio. A entrada da microbomba é ligada a um reservatório de fluido, por exemplo a uma seringa, e a saída da microbomba é ligada a uma bomba de vácuo: a colocação desta última em funcionamento provoca a aspiração do ar da microbomba e a injecção do fluido. Uma segunda técnica consiste em utilizar um recinto fechado ligado a uma bomba de vácuo e parcialmente cheio de fluido. Depois de ter mergulhado a microbomba no fluido, acciona-se a bomba de vácuo para aspirar o ar do recinto fechado e provoca--se depois um aumento de pressão no recinto fechado, introduzindo ar, o que tem como consequência a injecção de fluido na microbomba. Esta operação é repetida várias vezes para haver a certeza de se expulsar suficientemente o ar da microbomba. Con- /

cebe-se que estas duas técnicas exigem uma aparelhagem importante, não podendo portanto ser utilizadas num consultório médico, mas apenas num estabelecimento hospitalar ou na fábrica, quando da fabricação. 0 escorvamento da microbomba pode também fazer-se no ar. 0 fluido é simplesmente injectado por meio de uma seringa para o interior da microbomba, por impulsos sucessivos ou de maneira contínua. 0 ar é normalmente empurrado pelo fluido ou arrastado com ele para a saída da microbomba. Todavia, em função da forma da câmara de bombagem e dos canais da microbomba, pode suceder que se criem bolhas de ar e que estas fiquem retidas na microbomba. Pode limitar-se este risco aumentando a pressão de injec-ção do fluido. Mas continua muito aleatória a eliminação das bolhas de ar. A invenção tem por objecto proporcionar uma microbomba que pode ser escorvada mais facilmente e de maneira mais segura. A presente invenção tem portanto por objecto uma microbomba do tipo que compreende uma primeira plaqueta e pelo menos uma segunda plaqueta unida à primeira plaqueta, definindo em conjunto uma câmara de bombagem, pelo menos uma válvula de montante para ligar selectivamente a câmara de bombagem com pelo menos uma entrada da microbomba, e pelo menos uma válvula de jusante para ligar selectivamente a câmara de bombagem com pelo menos uma saída da microbomba, compreendendo esta microbomba igualmente meios para provocar uma variação periódica de volume da câmara de bombagem, sendo esta microbomba caracterizada por pelo menos uma -4- ./ válvula de montante compreender uma membrana que define um compartimento de montante e um compartimento de jusante, tendo a membrana um orifício para a passagem de um fluido de um compartimento para o outro e compreendendo uma nervura destinada, em virtude de uma tensão elástica, a ir aplicar-se contra uma sede de válvula prevista numa plaqueta em frente desta nervura, estando o orifício colocado de maneira tal que, quando do enchimento inicial da microbomba, o fluido que entra no compartimento de jusante atinge uma parte determinada e única da parede periférica do compartimento de jusante, antes de atingir qualquer outra parte dessa parede periférica.

Graças a esta estrutura, constata-se que a totalidade do ar é empurrada eficazmente para jusante. Embora a propagação do fluido no compartimento de jusante não tenha sido observada, devido à velocidade de escoamento do fluido, o inventor põe a hipótese de que o fluido que chega ao compartimento de jusante, quando do enchimento inicial da microbomba, atinge em primeiro lugar a parede periférica nesta parte, afastando o ar de um lado e do outro desta, e depois para a passagem de saída.

De preferência, o compartimento de montante de cada válvula de jusante que está em comunicação directa com a câmara de bombagem tem uma altura inferior a 40 micrómetros. A altura deste compartimento é então suficientemente pequena para que o ar que pode aí estar contido seja evacuado pela válvula quando da injecção do fluido para a microbomba.

Em numerosas aplicações da microbomba segundo a presen- -5-

r ' te invenção, em especial no domínio médico, o fluido ê uma solução aquosa. Neste caso, constatou-se que a evacuação do ar do compartimento de jusante é facilitada se se tornarem as superfícies das plaquetas hidrófilas e o inventor crê que isso resulta do facto de o fluido, depois de ter atingido a parte da parede mais próxima do orifício, formar uma frente de onda que se propaga para a passagem de saída, empurrando o ar à sua frente. A microbomba pode compreender uma ou várias válvulas segundo a presente invenção entre a entrada da micrcbomba e a câmara de bombagem e entre a câmara de bombagem e a saída da microbomba. Ê particularmente vantajoso que cada válvula de montante que comunica directamente com a câmara de bombagem seja segundo a presente invenção, para assegurar a ausência de ar na câmara de bombagem.

As características e vantagens da presente invenção serão mais evidentes na descrição que vai seguir-se de formas de realização da presente invenção, feita a título de exemplo ilustrativo mas não limitativo, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam: A fig. 1, um corte esquemático de uma microbomba segundo a presente invenção; A fig. 2, uma vista de baixo da plaqueta intermédia da microbomba representada na fig. 1; A fig. 3, um corte esquemático de uma outra microbomba segundo a presente invenção; A fig. 4, uma vista de baixo da plaqueta intermédia da -6 microbomba representada na fig. 3; A fig. 5, uma variante de realização da plaqueta representada na fig. 4; A fig. 6, um corte esquemático de uma variante de realização da microbomba representada na fig. 3; A fig. 7, uma vista de baixo da plaqueta intermédia da microbomba representada na fig. 6; A fig. 8, um corte esquemático amplificado de uma parte da microbomba representada na fig. 6; A fig. 9, um corte esquemático de uma outra microbomba segundo a presente invenção; A fig. 10, uma vista de baixo da plaqueta intermédia da microbomba representada na fig. 9; A fig. 11, uma variante de realização da plaqueta representada na fig. 10; e

As fig. 12a a 12d, a propagação do fluido no compartimento de jusante de uma válvula de uma microbomba segundo a presente invenção.

Nestas figuras, um mesmo elemento representado em várias figuras é designado, em cada uma delas, pela mesma referência numérica. Nos modos de realização que vão descrever-se, a microbomba está equipada com uma válvula de entrada e uma válvula de saída. Convém notar, no entanto, que a presente invenção se aplica igualmente a microbombas que compreendem várias válvulas dispostas entre a entrada e a câmara de bombagem e/ou várias válvulas dispostas entre a câmara de bombagem e a saída. A mi- crobomba pode também estar dotada de várias entradas e de várias saídas.

Em primeiro lugar vamos referir as fig. 1 e 2, que representam uma primeira forma de realização da microbomba segundo a presente invenção.

Deve notar-se que, por uma questão de clareza, as espessuras das diversas plaquetas que constituem a microbomba foram fortemente exageradas nos desenhos. A microbomba das fig. 1 e 2 compreende uma plaqueta de base (2), de vidro, por exemplo, que é atravessada por um canal (4) que constitui a conduta de aspiração da bomba. Este canal (4) comunica com uma união (6) ligada a um tubo (8), por sua vez ligado a um reservatório (10) no qual se encontra o líquido a bombar. 0 reservatório é obturado por um tampão perfurado (12), isolando um êmbolo móvel (14) o volume útil do reservatório (10) do exterior. Este reservatório pode conter um medicamento, por exemplo quando a bomba se destina a ser utilizada para a injecção deste medicamento no corpo humano com um doseamento preciso. Nesta aplicação, a microbomba pode ser levada no corpo do paciente, mesmo implantada. A saída da microbomba está equipada com uma união de descarga (16), que pode estar ligada a uma agulha de injecção (não representada) por um tubo (18). Esta união de descarga (16) está fixada, na forma de realização descrita, numa outra plaqueta (22), que se descreverá mais adiante. A utilização desta maneira da microbomba segundo a pre-*

-8- sente invenção ê particularmente apropriada para o tratamento, por meio de péptidos, de certas formas de cancros, cuja medicação é realizada, de preferência, por um doseamento preciso e repetido a intervalos regulares de pequenas quantidades de medicamento. Uma outra aplicação pode ser encarada para o tratamento dos ciiabêticos que têm de receber periodicamente pequenas doses de medicamento no decurso do dia, podendo o doseamento ser determinado, por exemplo, por meios já conhecidos, medindo a taxa de açúcar no sangue e comandando automaticamente a bomba para que possa injectar-se uma dose apropriada de insulina. A plaqueta (22) é de silício ou de um outro material susceptível de ser maquinado por gravação com o auxílio de técnicas fotolitográficas, e está unida à plaqueta de vidro (2). Esta plaqueta de silício tem sobre si uma plaqueta de fecho (24) de vidro, cuja espessura ê tal que possa ser deformada por um elemento de comando (26) que, na aplicação da presente invenção aqui descrita, ê uma pastilha piezoelêctrica provida de eléctrodos (28) e (30) ligados a um gerador (32) de tensão alternada. Esta pastilha pode ser fabricada pela Société Philips com a denominação PXE-52 e pode ser colada na plaqueta (24) por meio de uma cola apropriada. A título de exemplo, a plaqueta intermédia (22) de silício pode ter uma orientação cristalina <100>, para se prestar bem para a gravura e ter a solidez necessária. As plaquetas (2), (22) e (24) são de preferência cuidadosamente polidas. -9-

Estas plaquetas (2), (22) e (24) são de preferência tornadas hidrófilas, em particular no caso de o fluido utilizado na mi-crobomba ser uma solução aquosa. A plaqueta de silício (22) pode para isso ser mergulhada em HNO^ fervente.

As plaquetas (22) e (24) definem em conjunto, em primeiro lugar, uma câmara de bombagem (34) (ver também a fig. 2), de forma circular, por exemplo, encontrando-se esta câmara situada por baixo de uma zona da plaqueta (24) que é deformável pelo elemento de comando (26).

Entre a canalização de aspiração (4) e a câmara de bombagem (34) interpõe-se uma primeira válvula (36) do tipo de retenção, maquinada na plaqueta de silício (22).

Esta primeira válvula (36) compreende dois compartimentos, um compartimento de montante (38) e um compartimento de jusante (62), coincidindo este último com a câmara de bombagem (34), no modo de realização representado. Os dois compartimentos são separados por uma membrana (40), de forma geral circular, com um orifício de passagem (42) no seu centro, e provida, do lado da canalização (4), de uma nervura (44), de forma anular, que circunda o orifício (42).

Esta nervura (44) está revestida com uma fina camada de óxido (46), obtida igualmente por técnicas de fotolitografia e que confere à membrana (40) uma certa pré-tensão ou pré-esforço, que tende a aplicar o vértice da nervura (44) contra a plaqueta de vidro (2), servindo esta última, assim, de sede da válvula (36). -10- É claro que a membrana (40) e/ou a nervura (44) poderiam ter uma forma diferente da circular e, por exemplo, uma forma oval, rectangular ou quadrada. Igualmente, a nervura (44) poderia ser realizada na placa de vidro (2), em vez de o ser na plaqueta de silício (22). A canalização (20) da união de descarga (16) da bomba comunica com a câmara de bombagem (34) por intermédio de uma válvula (48) cuja construção é semelhante à da válvula (36). A válvula (48) compreende portanto uma membrana (54) e uma nervura anular (56) revestida com uma camada de óxido (46) que define um volume (58), que comunica por um orifício (59) com a canalização (20) e um compartimento de montante (49). Este último está em comunicação directa com a câmara de bombagem (34), por intermédio de um orifício (50) e de um canal (52), ambos maquinados na plaqueta de silício (22). O funcionamento desta microbomba é idêntico ao da micro-bomba com duas válvulas descrita no artigo de H. van Lintel et al., já citado.

Para fixar as ideias, as espessuras das plaquetas (2), (22) e (24) podem ser, respectivamente, de cerca de 1 mm, 0,3mm e 0,2 mm, para uma dimensão em superfície das plaquetas da ordem de 15 por 20 mm.

Por outro lado, as plaquetas podem ser fixadas umas às outras por diversas técnicas de ligação conhecidas, tais como a colagem ou a técnica conhecida pela designação de soldadura ano-dica, por exemplo. 11-

Quando do escorvamento da microbomba, ê importante que não fique nenhuma bolha de ar de volume importante num volume que comunique com a câmara de bombagem, pois isso prejudicaria o funcionamento da microbomba. Pode considerar-se que um volume de ar inferior a cerca de um décimo do volume bombado em cada ciclo de bombagem não perturba de maneira significativa o funcionamento da microbomba. Na prática, isso significa que não deve haver qualquer bolha de ar visível a olho nú.

Para isso, e segundo a presente invenção, a válvula (36) situada antes da câmara de bombagem apresenta uma estrutura particular, que vai agora descrever-se. 0 orifício (42) da válvula desemboca no compartimento de jusante que, nesta forma de realização, é igualmente a câmara de bombagem, num sítio relativamente próximo da parte (60) da parede do compartimento de jusante e relativamente afastado do orifício (50). Mais precisamente, a distância entre o orifício (42) e a parte (60) da parede periférica ê menor do que a distância entre o orifício e qualquer outro sítio da parede periférica do compartimento de jusante.

Quando, como sucede na forma de realização representada, os orifícios (42) e (50) estão dispostos num eixo de simetria do compartimento de jusante, a parte da parede periférica do compartimento de jusante mais próxima do orifício (42) está também neste eixo de simetria. Mas concebe-se que, para certas formas do compartimento de jusante, a parte da parede periférica do compartimento de jusante mais próxima do orifício (42), o -12- orifício (42) e o orifício (50) possam nao estar alinhados. O que é importante é que o orifício (42) esteja disposto num sítio tal que, quando o fluido se expande para o compartimento de jusante, quando do enchimento inicial da microbomba, o primeiro contacto do fluido com a parede deste compartimento se produza numa parte única e determinada desta parede.

As fig. 12a a 12d mostram como se supõe que o fluido se espalha no compartimento de jusante da válvula, no caso de um fluido aquoso e de um compartimento com paredes hidrófilas. Forma-se em primeiro lugar uma gota de fluido (61) sensivelmente circular e centrada no orifício (42) (fig. 12a). Quando esta gota atingir a parede do compartimento (fig. 12b), na parte (60) mais próxima do orifício (42), os bordos (63) e (65) da gota de fluido progridem rapidamente por capilaridade ao longo da parede do compartimento, de cada lado da parte (60) (fig. 12c). Forma-se assim uma frente de onda (67) que avança para o orifício (50) e empurra o ar à sua frente (fig. 12d).

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Pelo contrário, nas microbombas da técnica anterior, o compartimento de jusante tem geralmente a forma de disco e o orifício (42) encontra-se ao centro, no eixo de simetria. Quando do enchimento inicial da microbomba, a gota de fluido que se estende a partir do orifício (42) pode assim atingir a parede periférica do compartimento num sítio indefinido ou simultaneamente em vários sítios indefinidos, o que provoca a formação de bolhas de ar ao longo da parede periférica do compartimento de ju sante . -13- /

Como pode ver-se nas fig. 1 e 2, o orifício (50) está disposto na parte do compartimento de jusante (62) oposta à parte (60) e na proximidade imediata da parede periférica deste compartimento de jusante. Este orifício (50) desemboca no canal (52). Assim, a frente de onda formada no compartimento de jusante (62) propaga-se através do orifício (50) e progride no canal (52) empurrando â sua frente todo o ar. A estrutura segundo a presente invenção permite evacuar o ar do compartimento de jusante (62), isto ê, da câmara de bom-bagem (34), e do orifício (50) da microbomba representada nas fig. 1 e 2, o que melhora grandemente o escorvamento da microbomba. Todavia, uma parte do ar pode ficar bloqueada no compartimento de montante (49) da válvula (48). Pode melhorar-se a evacuação do ar deste compartimento de montante limitando a sua altura a um valor suficientemente baixo. Verificou-se que uma altura menor do que 40 micrómetros dava resultados satisfatórios. 0 inventor põe a hipótese seguinte para explicar a evacuação do ar do compartimento de montante (49) da válvula (48). A pequena altura deste compartimento induz uma velocidade elevada do fluido; daí resulta que uma parte importante do fluido contorna a nervura (56), quando a válvula está aberta, e empurra o ar através deste orifício. Não ficam assim, eventualmente, mais do que pequenas bolhas de ar no compartimento de montante (49), que são facilmente arrastadas por atrito com o fluido para o orifício (59), graças à velocidade elevada do fluido.

Outros factores podem concorrer para uma boa evacuação /

do ar. Assim, uma altura homogénea dos compartimentos evita que as bolhas de ar não se formem ou fiquem retidas nas anfratuosi-dades ou recantos dos compartimentos. Verificou-se também que o facto de colocar a microbomba na posição vertical, quando do enchimento inicial, estando o orifício (42) mais baixo do que o orifício (50), facilita a migração do ar para o orifício (50).

Podem formar-se bolhas de ar também no compartimento de montante (38). Para evitar isso, é também vantajoso que a altura deste compartimento seja homogénea e, além disso, que essa altura seja pequena.

Obtém-se assim, finalmente, uma microbomba da qual pode evacuar-se o ar da câmara de bombagem e de qualquer outro compartimento da microbomba.

A título de exemplo, os compartimentos de montante (38) e (49) podem apresentar um diâmetro de 4 mm, para uma altura de 30 micrômetros, os orifícios (42) e (50) um diâmetro de 300 mi-crómetros e uma altura de 30 micrômetros, e o compartimento de jusante (62) um diâmetro de 8 mm e uma altura de 200 micrômetros.

Deve notar-se que não é absolutamente obrigatório que todas as bolhas de ar sejam evacuadas do compartimento de montante (62) da válvula (36); a microbomba pode funcionar mesmo que existam estas bolhas de ar neste compartimento de montante, desde que elas fiquem retidas e não sejam arrastadas para o compartimento de jusante. Pelo contrário, é importante que nenhuma bolha de ar fique no compartimento de jusante ou, mais precisamente, que o volume de ar que fica seja suficientemente pequeno,

-15- como atrás se mencionou, para não prejudicar o funcionamento correcto da microbomba.

No modo de realização representado nas fig. 1 e 2, o compartimento de jusante e a câmara de bombagem confundem-se. É evidentemente possível separar estas duas zonas. Uma microbomba de acordo com um tal modo de realização está representada nas fig. 3 e 4. Para simplificar, apenas estão representadas as três plaquetas e o elemento de comando.

Como mostra a fig. 3, a válvula de entrada (36), disposta a montante da câmara de bombagem (34), compreende um compartimento de montante (38) e um compartimento de jusante (62), comunicando este último com a câmara de bombagem (34) por um orifício (50). Pode notar-se que, nesta forma de realização, o elemento de comando (26) está fixado na plaqueta de silício (22) e que a membrana (54) da válvula de saída (48) não tem qualquer orifício, sendo o canal de descarga (69) da microbomba realizado na placa (2), em frente da nervura (56).

Com esta válvula de saída, a pressão de saída apenas actua, quando a válvula (48) está fechada, na pequena superfície que delimita o espaço (58) comparada com a superfície nitidamente maior na qual pode actuar a pressão que reina na câmara de bombagem. Isto tem como efeito uma regulação do caudal de saída que se torna praticamente independente da pressão de saída, sendo este efeito provocado pela pré-tensão assegurada pela camada de oxido (46). O compartimento de montante (38) tem a forma de um disco, -16 ✓ y como na forma de realizaçao representada nas fig. 1 e 2, enquan^ to o compartimento de jusante (62), de forma geral também circular, compreende uma parte (64) que tem a forma geral de um V, em cujo fundo se coloca o orifício (50) de comunicação com a câmara de bombagem. Esta parte em V (64) permite guiar melhor o ar para o orifício (50).

O orifício (42) de comunicação entre os dois compartimentos tem uma secção rectangular e está descentrado em relação â nervura, de modo a ficar o mais próximo possível da parte (60) da parede periférica do compartimento de jusante (62).

Em cada uma das formas de realização representadas nas fig. 1, 2 e 3, 4, nota-se que a distância do orifício (42) da válvula â parede do compartimento de jusante cresce de maneira contínua quando se progride da parte (60) da parede, que ê a mais próxima do orifício (42), para a parte da parede mais próxima do orifício (50). Esta forma assegura que nenhuma bolha de ar pode ficar bloqueada contra a parede. No caso de um fluido hidrófilo, a forma do compartimento de jusante é menos importante, mas continua a ser preferível uma forma como a mencionada atrás. É claro que é importante que o ar que é expulso do compartimento de jusante da válvula (36) não fique na câmara de bombagem ou no compartimento da válvula de saída (48) que comunica com a câmara de bombagem.

Na fig. 2, o orifício (50) de saída do compartimento de jusante desemboca num canal (52) que leva ao compartimento da válvula (48). Na fig. 4, a válvula de saída (48) está colocada / r / -17- directamente na câmara de bombagem. A fig. 5 ilustra uma variante de realização da fig. 4, na qual um estrangulamento (66) define um canal que separa a câmara de bombagem (34) e o compartimento da válvula (48).

Nestes três modos de realização, nota-se que o orifício (50) está situado na proximidade de uma parede. Isso permite empurrar o ar no sentido oposto, isto é para a válvula (48), da mesma maneira que, no compartimento de jusante, o ar é empurrado para o orifício (50) pela posição do orifício junto da parede (60).

As fig. 6 e 7 ilustram uma variante de realização, actualmente preferida, da microbomba representada nas fig. 3 e 4. Esta variante consiste em modificar a posição do canal de entrada (4) em relação aos orifícios (42) e (50).

Com efeito, verificou-se que uma bolha de ar que se encontrasse no compartimento de montante (38) de válvula de entrada (36) da microbomba representada nas fig. 3 e 4 depois do es-corvamento inicial da microbomba, o que em si não é prejudicial desde que esta bolha de ar fique neste compartimento, poderia, em certos casos, ficar retida no compartimento de jusante (62) depois de ter sido arrastada pelo fluido através do orifício (42).

Isto resulta do facto de que, em regime laminar e depois do escorvamento inicial da microbomba, a velocidade do fluido que desemboca no compartimento de jusante (62) da válvula de entrada (36) não é a mesma em todas as direcções. Concebe-se, com efeito, que esta velocidade é sensivelmente máxima na direcção do orifício (50) (direcção normal do escoamento do fluido) e que é nitidamente menor, mesmo desprezável, no sentido oposto.

Ora, uma bolha de ar que se formasse no compartimento de montante (38), apareceria na parte mais afastada do canal de entrada (4). Se esta bolha de ar fosse arrastada pelo fluido, através do orifício (42), ela estaria numa parte do compartimento de jusante onde a velocidade de fluido ê desprezável; a bolha de ar poderia então ficar retida no compartimento de jusante.

Este risco é suprimido na microbomba representada nas fig. 6 e 7. A fig. 8, que representa a válvula de entrada numa forma ampliada, permite compreender como uma bolha de ar pode ser arrastada pelo fluido.

Nesta figura, indicaram-se as linhas de fluxo do fluido em regime laminar, isto é no regime normal de funcionamento da microbomba depois do escorvamento inicial. Este fluxo é importante entre os orifícios (42) e (50) e muito mais fraco, ou mesmo desprezável, na zona oposta (43) do compartimento de jusante.

Se se colocar o canal de entrada (4) em frente desta zona (43), como sucede na fig. 8, uma bolha de ar (45) não poderá formar-se no compartimento de montante (38) da válvula (36) senão na zona oposta àquela onde desemboca o canal de entrada (4). Se ela for arrastada pelo fluido, seguirá as linhas de fluxo e encontrar-se-á assim automaticamente na zona situada entre os orifícios (42) e (50), onde o fluxo ê máximo, de modo que ela não poderá ficar retida no compartimento de jusante (62) da vál- -19-

vula (36). 0 canal de entrada (4) da microbomba representada nas fig. 1 e 2 pode igualmente ser deslocado de acordo com a fig. 8. De um modo geral, uma tal estrutura é interessante nas microbom-bas cujo compartimento de montante da válvula é suficientemente pequeno para que as bolhas de ar sejam arrastadas por atrito com o fluido.

Nas fig. 9 e 10 representou-se uma outra forma de realização da microbomba segundo a presente invenção.

Como pode ver-se na fig. 9, o canal (4) que forma a conduta de aspiração é aberto na plaqueta (24) enquanto o canal (69) que forma a conduta de descarga ê aberto na plaqueta (22). A nervura (44) da válvula de entrada (36) é assim formada na face da membrana (40) situada do lado da plaqueta (24). Deste modo, o compartimento de jusante (62) da válvula de entrada (36) comunica para jusante, neste caso com a câmara de bombagem (34), por um canal (68). De maneira simétrica, um canal (70) é previsto entre a câmara de bombagem (34) e o compartimento da válvula de saída (48). A largura destes canais (68) e (70) pode ser aumentada até atingir a dimensão da câmara de bombagem (34). Obtêm-se então, como se representou na fig. 11, um volume único que forma o compartimento de jusante da válvula de entrada (36), a câmara de bombagem e o compartimento da válvula de saída (48).

Claims

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R E I V I N D I C A Ç Õ E S J 1.- Microbomba que compreende uma primeira plaqueta (22) e pelo menos uma segunda plaqueta (2) unida à primeira plaqueta que definem em conjunto uma câmara de bombagem (34) , pelo menos uma válvula de montante (36) para ligar selectiva-mente a câmara de bombagem com pelo menos uma entrada da microbomba e pelo menos uma válvula de jusante (48) para ligar selectivamente a câmara de bombagem com pelo menos uma saída da microbomba, compreendendo a referida microbomba igualmente meios de comando (26-32) para provocar uma variação periódica de volume da referida câmara de. bombagem, caracterizada por pelo menos uma válvula de montante (36) compreender uma membrana (40) que define um compartimento de montante (38) e um compartimento de jusante (62) , sendo aberto na referida mem- 21-

brana um orifício (42) para a passagem de um fluido de um com partimento para o outro e compreendendo uma nervura (44) destinada, em virtude de uma tensão elástica, a ir normalmente aplicar-se contra uma sede de válvula prevista numa plaqueta (2,24) em frente desta nervura,, estando o referido orifício (42) colocado de.modo que, quando do enchimento inicial da mi crobomba, o fluido que entra no compartimento .de jusante atin ge uma parte (60,72) determinada e única da parede periférica do compartimento de jusante, antes de atingir qualquer outra parte desta parede periférica.
2.- Microbomba de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada por o referido compartimento de jusante compreender uma passagem de saída.formada por um orifício (50). J
3.- Microbomba de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizada por o referido orifício de saída (50) estar disposto na proximidade da parede do compartimento de jusante sensivelmente mais afastada da referida parte (60).
4.- Microbomba de acordo com uma qualquer das reivin dicações 2 e 3, caracterizada. por o referido orifício de saída (50) desembocar a jusante num espaço (52,54) , estando o re ferido orifício (50) colocado de modo que, quando do enchimen to inicial da microbomba, o fluido que entra no referido espa ./ -22- / ί ' - t' ço atinge uma parte determinada e única da parede periférica do referido espaço, antes de atingir qualquer outra parte da referida parede periférica.
5. - Microbomba de acordo com uma qualquer das reivin dicações 1 a 4, caracterizada .por o referido compartimento de jusante (62) constituir a referida câmara de bombagem (34).
6. - Microbomba de acordo com uma qualquer, das reivin dicações 2 a 4, caracterizada por o referido compartimento de jusante (62) e a referida câmara de bombagem (34) estarem em planos diferentes e comunicarem pelo referido orifício de saí da (50). J
7.- Microbomba· de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender um espaço único que forma o compartimento de jusante de pelo menos uma válvula de montante (36), a câmara de bombagem e um compartimento de pelo menos uma válvula de jusante (48), sendo a passagem de saída definida pela referida válvula de jusante.
8.- Microbomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o referido compartimento de jusante compreen der uma passagem de saída formada por um canal (68) disposto sensivelmente numa zona mais afastada da referida parte (72.) .
9.- Microbomba de acordo com uma qualquer das reivin dicações 1 a 8, caracterizada por o compartimento de montante de cada válvula de jusante (48) em comunicação directa com a câmara de bombagem (34) ter uma altura inferior a 40 micrõme-tros.
10. - Microbomba de acordo com uma qualquer das reivin dicações 1 a 9, caracterizada por o compartimento de montante (38,49) de pelo menos uma outra válvula, de montante ou de ju sante, ter uma altura inferior a 40 micrõmetros.
11. - Microbomba de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizada. por a distância entre o orifício (42) e a parede do compartimento.de jusante aumentar quando nos deslocamos ao longo desta parede afastando-nos da referida parte (60,72).
12. - Microbomba de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizada por as superfícies das plaquetas (2,22,24) destinadas a estar em contacto com o fluido serem hidrófilas.
13. - Microbomba de acordo com a reivindicação 12, ca racterizada por a primeira plaqueta (22) ser de silício, tendo as suas referidas superfícies sido tornadas hidrófilas por uma ligeira oxidação, e sendo as outras plaquetas (2,24) de vi dro.
14. - Microbomba de acordo com uma qualquer das reivin dicações 2 a 13, na qual, depois do escorvamento inicial da mi crobomba, o escoamento do fluido é laminar no compartimento de jusante (62) da válvula de entrada (36) , sendo a velocidade de escoamento relativamente elevada numa zona do referido compartimento de jusante e relativamente baixa, numa outra zona (43) do referido compartimento de jusante, caracterizada por compreender um canal de entrada (4), para levar o fluido para o compartimento de montante (38) da válvula de entrada, disposto em frente da referida outra zona (43).
15. - Microbomba de acordo com uma. qualquer das reivin dicações 1 a 14, caracterizada por a referida.nervura (44) ser formada na referida membrana (40). Lisboa, 9 de Novembro de 1990 O Age Oficial da Prcpr sdade Industrial

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