TWI650284B - 流體裝置之控制方法 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種流體裝置之控制方法，包括以下步驟：(a)提供微機電系統一體製出流體裝置，係以微機電系統製出複數個導流單元連接成一體之流體裝置(b)複數導流單元劃分群組分區佈置控制，將複數個導流單元區分成複數組導流群組與控制模組電性連接，並以相鄰導流單元不同時作動之分區控制(c)控制模組依分區群組提供驅動訊號，控制模組發送高準位訊號至複數組導流群組之特定該導流群組作分區控制，使特定導流群組中導流單元實施流體傳輸，以達到特定流體輸出需求量的控制。

Description

流體裝置之控制方法
本案係關於一種流體裝置之控制方法，尤指一種透過調整複數個導流單元以群組分區控制驅動流體裝置之控制方法。
隨著科技的進步，流體裝置已經被廣泛的應用在各式電子裝置或醫療器材之中，並透過流體傳輸可以達到各種不同需求之功效，此外，隨著電子裝置或醫療器材的微型化及薄型化，因此流體裝置也要因應設計成體積微小化之趨勢。微型化設計之流體裝置雖能利用微機電製程來達成，但相對微型化體積也影響到其流體輸出之效率，因此，如何將流體裝置之傳輸效率提升實為當前急需解決的課題。又，如此使微型化設計之流體裝置達到依特定流體輸出需求量的控制，也是本案所研發主要課題。
本案之主要目的，在於提供一種流體裝置之控制方法，藉由微機電系統一體製出複數個導流單元之微型化流體裝置，以提升傳輸效率，並以該複數導流單元劃分群組分區佈置控制驅動，以達到控制流體裝置能依特定流體輸出需求量。
為達上述目的，本案之一較廣義實施樣態為提供一種流體裝置之控制方法，該方法包括以下步驟：(a)提供微機電系統一體製出流體裝置，係以微機電系統製出複數個導流單元連接成一體之流體裝置；(b)該複數導流單元劃分群組分區佈置控制，係將該複數個導流單元區分成複數組導流群組與一控制模組電性連接，並以相鄰該導流單元不同時作動之分區控 制；(c)該控制模組依分區群組提供一驅動訊號，該控制模組發送一高準位訊號至該複數組導流群組之特定該導流群組作分區控制，使該特定導流群組中該導流單元實施流體傳輸，以達到特定流體輸出需求量的控制。
為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種流體裝置之控制方法，該方法包括以下步驟：(a)提供微機電系統一體製出流體裝置，係以微機電系統製出複數個導流單元連接成一體之流體裝置；(b)該複數導流單元劃分群組分區佈置控制，係將該複數個導流單元劃分成複數組導流群組與一控制模組電性連接作控制；(c)該控制模組依分區群組提供一驅動訊號，該控制模組發送一高準位訊號至該複數組導流群組之特定該導流群組作分區控制，使該特定導流群組中該導流單元實施流體傳輸，以達到特定流體輸出需求量的控制。
1、2、3‧‧‧流體裝置
100‧‧‧控制模組
101~140‧‧‧導流單元
11‧‧‧基材
12‧‧‧匯流腔室
13‧‧‧共振膜
13a‧‧‧中空孔洞
13b‧‧‧可動部
14‧‧‧致動膜
141‧‧‧懸浮部
142‧‧‧外框部
143‧‧‧空隙
15‧‧‧壓電膜
16、26、36‧‧‧出口板
160、260、360‧‧‧出口孔
17‧‧‧入口板
170‧‧‧入口孔
18‧‧‧第一腔室
19‧‧‧第二腔室
g0‧‧‧間隙
A1、B1、C1‧‧‧第一導流群組
A2、B2、C2‧‧‧第二導流群組
A3、B3‧‧‧第三導流群組
A4、B4‧‧‧第四導流群組
S1~S3‧‧‧流體裝置之控制方法之流程步驟
第1圖為本案之流體裝置與控制模組之架構示意圖。
第2A圖為本案之流體裝置之複數組導流單元第一實施排列設置形態之俯視結構示意圖，以及導流群組分區控制之第一佈置方式示意圖。
第2B圖為第2A圖所示之流體裝置之剖面結構示意圖。
第3圖為本案之流體裝置之控制方法之實施步驟流程示意圖。
第4圖為本案之流體裝置之俯視結構示意圖及導流群組分區控制之第二佈置方式示意圖。
第5圖為本案之流體裝置之俯視結構示意圖及導流群組分區控制之第三佈置方式示意圖。
第6A圖為本案流體裝置之俯視結構示意圖及導流群組分區控制之第二佈置方式分佈示意圖。
第6B圖至第6D圖為第6A圖所示之流體裝置之一導流單元之作動示意圖。
第7圖為本案之流體裝置之複數組導流單元第二實施排列設置形態之俯視結構示意圖。
第8圖為本案之流體裝置之複數組導流單元第三實施排列設置形態之實施結構示意圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。
本案之流體裝置係供氣體或液體傳輸之用，可應用於各種電子元件或各式醫療器材之中，例如：筆記型電腦、智慧型手機、智慧型手錶或平板電腦等等，但不以此為限。首先，請參閱第1圖所示，本案之流體裝置1及控制模組100電性連接，控制模組100係用以控制流體裝置1之驅動及停止。
本案為了達到依特定流體輸出需求量的控制，提出一種流體裝置之控制方法，此方法流程係如第3圖所示，其實施步驟如下說明。
首先進行步驟S1提供微機電系統一體製出流體裝置。請參閱第2A、2B圖所示，複數個導流單元101~140以微機電系統(MEMS)製出連接成一體之流體裝置1，微機電系統製程乃透過乾、濕蝕刻的方式進行材料表面之微加工，以製成一體成型之微型流體裝置1，使其尺寸體積小、薄型化，且無需如傳統流體裝置堆疊加工，可避免尺寸精度難以掌控之問題，所產出成品品質穩定且良率較高。為方便說明流體裝置1之結構及流體控制方式，下述內容將以單一導流單元101進行說明，然此非用以限制本案僅有單一導流單元101，流體裝置1可包含 複數個相同結構之單一導流單元101~140，其數量可依據實際情形任施變化，複數個導流單元101~140均可單獨傳輸流體，每一個導流單元101皆由入口板17、基材11、共振膜13、致動膜14、壓電膜15以及出口板16等元件依序堆疊所構成。其中，入口板17具有入口孔170；基材11係為以微機電製程中的矽體型微加工技術(Bulk Micromachining)所製成，且為一深寬比高的流體入口結構，且由於矽的機械特性與鋼相仿之楊氏系數、高兩倍的降伏強度，而密度只有鋼的三分之一，且矽之機械性質極穩定，適合應用於此動態微型結構中，但均不以此為限，其材料亦可依據實際情形任施變化；基材11更包含一驅動電路(未圖示)，用以與壓電膜15之正極及負極(未圖示)電性連接，用以提供驅動電源，但不以此為限。驅動電路亦可設置於流體裝置1內部之任一位置，但不以此為限，可依實際情形任施變化。而共振膜13係為面型微加工技術(Surface micromachining)製成之懸浮結構，更具有中空孔洞13a及可動部13b，可動部13b係為共振膜13之部分，其為一可撓之結構，而中空孔洞13a設置於可動部13b之中心處，且中空孔洞13a為一貫穿共振膜13之孔洞，而共振膜13與入口板17之間構成一匯流腔室12；致動膜14為一金屬材料薄膜或多晶矽薄膜所構成，但不以此為限，致動膜14為面型微加工技術(Surface micromachining)製成之中空懸浮結構，致動膜14更具有懸浮部141及外框部142，且懸浮部141以複數個連接部(未圖示)連接至外框部142，以使懸浮部141懸浮於外框部142中，並於懸浮部141及外框部142之間定義出複數個空隙143，用以供流體流通，且懸浮部141及外框部142及空隙143之設置方式、實施態樣及數量均不以此為限，可依據實際情形變化；壓電膜15更具有一正極及一負極(未圖示)，用以驅動致動膜14致動，壓電膜15為一以溶膠凝膠法(Sol-gel method)製成 之金屬氧化物薄膜，但不以此為限，壓電膜15貼附於致動膜14之懸浮部141之上表面，用以驅動致動膜14往復式地垂直方向之往復式振動，並帶動共振膜13產生共振；出口板16具有出口孔160；又共振膜13與致動膜14之間構成一間隙g0，並形成一第一腔室18，以及致動膜14與出口板16之間構成第二腔室19，而中空孔洞13a連通於匯流腔室12與第一腔室18之間，當壓電膜15驅動致動膜14時，使共振膜13與致動膜14之間的第一腔室18產生壓力變化，驅使流體由入口板17之入口孔170進入匯流腔室12，並流經共振膜13之中空孔洞13a，以進入第一腔室18內，並由至少一空隙143導入第二腔室19內，最後由出口板16之出口孔160導出，藉此以控制流體之流通。
接著，進行步驟S2導流單元劃分群組分區佈置控制。如第2A圖所示，將複數導流單元101~140區分成複數組導流群組與一控制模組100電性連接作控制，並以相鄰導流單元不同時作動之分區控制。亦即採以相鄰之導流不同時作動，例如：導流單元101與導流單元102不同時作動、導流單元102與導流單元103不同時作動、或導流單元103與導流單元104不同時作動之控制，於本實施例中，導流單元101、105、109、113、117、121、125、129、133、137可以構成一組第一導流群組A1，導流單元102、106、110、114、118、122、126、130、134、138可以構成一組第二導流群組A2，導流單元103、107、111、115、119、123、127、131、135、139可以構成一組第三導流群組A3，導流單元104、108、112、116、120、124、128、132、136、140可以構成一組第四導流群組A4，如此流體裝置1之複數個導流單元101~140區分為四組導流群組A1、A2、A3、A4與控制模組100電性連接，但不以此為限，其導流群組之數量及其所組成之導流單元皆可依據實際情形任施變化，且以相鄰導流單元不同時作動，可以避免相鄰之導流 單元會有相互干擾影響流體輸出之問題，藉此達到高效之流體傳輸。
接著，進行步驟S3控制模組100依分區群組提供驅動訊號。如第2A圖所示，控制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之第一導流群組A1，如此第一導流群組A1之複數個導流單元101、105、109、113、117、121、125、129、133、137進行流體之傳輸，或者控制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之第二導流群組A2，如此第二導流群組A2之複數個導流單元102、106、110、114、118、122、126、130、134、138進行流體之傳輸，或者控制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之第三導流群組A3，如此第三導流群組A3之複數個導流單元103、107、111、115、119、123、127、131、135、139進行流體之傳輸，或者制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之第四導流群組A4，如此第四導流群組A4第四導流群組A4之複數個導流單元104、108、112、116、120、124、128、132、136、140進行流體之傳輸，由上述可知，控制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之個別分區導流群組，即可達到依特定流體輸出需求量之控制方式，但不以此為限，也可同時發送高準位訊號至流體裝置1之個別分區導流群組，以達到依特定流體輸出需求量之控制方式，也可以透過控制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之個別分區導流群組之任意組合，以達到依特定流體輸出需求量之控制方式。而且，相鄰導流單元不同時作動之分區控制，也可以避免相鄰之導流單元會有相互干擾影響流體輸出之問題，藉以達到高效之流體傳輸。
當然，本案導流單元劃分群組分區之佈置，也可以如第4圖所示之實施態樣之分佈。於本實施例中，將複數導流單元101~140以同側導流單元劃分成複數組導流群組與一控制模組100電性連接作控制，亦即導流單元101~110可以構成一組第一導流群組B1，導流單元111~120 可以構成一組第二導流群組B2，導流單元121~130可以構成一組第三導流群組B3，導流單元131~140可以構成一組第四導流群組B4，如此流體裝置1之複數個導流單元101~140區分為四組導流群組B1、B2、B3、B4與控制模組11電性連接，但不以此為限，其導流群組之數量及其所組成之導流單元皆可依據實際情形任施變化，同樣實施步驟S3，控制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之個別分區導流群組，即可達到依特定流體輸出需求量之控制方式，藉此達到高效之流體傳輸。由上述可知，控制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之個別分區導流群組，即可達到依特定流體輸出需求量之控制方式，但不以此為限，也可同時發送高準位訊號至流體裝置1之個別分區導流群組，以達到依特定流體輸出需求量之控制方式，也可以透過控制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之個別分區導流群組之任意組合，以達到依特定流體輸出需求量之控制方式。
又，本案導流單元劃分群組分區之佈置，也可以如第5圖所示之實施態樣之分佈。於本實施例中，將複數導流單元101~140以上下半部劃分成複數組導流群組與一控制模組100電性連接作控制，亦即導流單元101~110、121~130可以構成一組第一導流群組C1，導流單元111~120、131~140可以構成一組第二導流群組C2，如此流體裝置1之複數個導流單元101~140區分為二組導流群組C1及C2與控制模組100電性連接，但不以此為限，其導流群組之數量及其所組成之導流單元皆可依據實際情形任施變化，藉此達到高效之流體傳輸。由上述可知，控制模組100發送高準位訊號至流體裝置1之個別分區導流群組，即可達到依特定流體輸出需求量之控制方式，但不以此為限，也可同時發送高準位訊號至流體裝置1之個別分區導流群組，以達到依特定流體輸出需求量之控制方式。
由上述了解本案所提出一種流體裝置之控制方法，並為了說明複數個導流單元101~140進行流體傳輸之作動方式，如以下說明。請參閱第6A圖至第6D圖所示，為方便說明流體裝置1之結構及流體控制方式，下述內容將以單一導流單元101進行說明，然此非用以限制本案僅有單一導流單元101，流體裝置1可包含複數個相同結構之單一導流單元101~140，其數量可依據實際情形任施變化。首先，第6A圖所示之導流單元101為未致能之狀態(即初始狀態)，其中共振膜13與致動膜14之間係具有間隙g0，以使共振膜13與致動膜14之懸浮部141之間可維持該間隙g0之深度，進而可導引流體更迅速地流動，且因懸浮部141與共振膜13保持適當距離使彼此接觸干涉減少，促使噪音產生可被降低，但不以此為限。如第6B圖所示，當導流單元101之致動膜14受壓電膜15之電壓致動時，致動膜14之懸浮部141向上振動，使第一腔室18體積增大、壓力減小，則流體由入口板17上的入口孔170順應外部壓力進入，並匯集到基材11之匯流腔室12處，再經由共振膜13上與匯流腔室12對應設置的中空孔洞13a向上流入至第一腔室18中。接著，如第6C圖所示，由於導流單元101受致動膜14之懸浮部141振動之帶動，使共振膜13之可動部13b亦隨之共振而向上振動，且致動膜14之懸浮部141亦同時向下振動，使共振膜13之可動部13b貼附抵觸於致動膜14之懸浮部141上，同時關閉第一腔室18中間流通的空間，藉此使第一腔室18壓縮而使體積變小、壓力增大，使第二腔室19體積增大、壓力變小，進而形成壓力梯度，使第一腔室18內部之流體推擠向兩側流動，並經由致動膜14之複數個空隙143流入第二腔室19中。再如第6D圖所示，導流單元101之致動膜14之懸浮部141繼續向下振動，並帶動共振膜13之可動部13b隨之向下振動，使第一腔室18進一步壓縮，並使大部分之流體流至第二腔室19中暫 存，以供將流體大量擠出。最後，導流單元101之致動膜14之懸浮部141向上振動，使第二腔室19壓縮而體積變小、壓力變大，進而使第二腔室19內之流體自出口板16之出口孔160導出至出口板16之外部，以完成流體之傳輸，且由於致動膜14之懸浮部141向上振動，同時共振板13之可動部13b向下振動，使第一腔室18之體積增大、壓力減小，進而使流體再次由入口板17上的入口孔170順應外部壓力進入，並匯集到基材11之匯流腔室12處，再經由共振膜13上與匯流腔室12對應設置的中央孔洞130向上流入至第一腔室18。重複上述第6B圖至第6D圖之導流單元10之流體傳輸流程，使致動膜14之懸浮部141及共振膜13之可動部13b持續進行往復式地上下振動，可持續將流體由入口孔170持續導向出口孔160，俾實現流體之傳輸。如此一來，經由本實施例之流體裝置1於每一導流單元之流道設計中產生壓力梯度，使流體高速流動，並透過流道進出方向之阻抗差異，將流體由吸入端傳輸至排出端，且在排出端有壓力之狀態下，仍有能力持續推出流體，並可達到靜音之效果。於一些實施例中，共振膜13之垂直往復式振動頻率係可與致動膜14之振動頻率相同，即兩者可同時向上或同時向下，其係可依照實際施作情形而任施變化，並不以本實施例所示之作動方式為限。
當然，本案之複數個導流單元101~140以微機電系統(MEMS)製出連接成一體之流體裝置1，並非以限定第2A圖所示之排列設置方式，也可如第7圖所示之排列設置方式，流體裝置2之複數個導流單元之數量為80個，即出口板26之每一個出口孔260對應於每一導流單元，換言之，流體裝置2具有80個可單獨傳輸流體之單元，每一導流單元之結構係於前述第一實施例相仿，差異僅在於其數量、排列設置方式，故其結構於此不再進一步贅述，且80個導流單元亦以20個為一行， 以四行對應並排設置，但均不以此為限，其數量、排列方式皆可依據實際情形任施變化，透過80個導流單元同時致能傳輸流體，可達到相較於前述實施例更大的流體傳輸量。透過80個導流單元亦可採以分區控制方式區分為複數個導流群組，控制方法係與前述實施例相仿，故於此不再贅述，藉此可控制流體傳輸流量的範圍更大，使其更靈活應用於各式需大流量流體傳輸之裝置中。
本案之複數個導流單元101~140以微機電系統(MEMS)製出連接成一體之流體裝置1，也可以如第8圖所示之排列設置方式，流體裝置3為一圓形結構，且其複數個導流單元之數量為40個，即出口板36之每一個出口孔360對應於一導流單元，換言之，流體裝置3具有40個可單獨傳輸流體之導流單元，每一導流單元之結構係於前述第一實施例相仿，差異僅在於其數量、排列設置方式，故其結構於此不再進一步贅述。本實施例40個導流單元係以環型排列的方式設置，但不以此為限，其數量、排列方式皆可依據實際情形任施變化。透過40個導流單元環形陣列，使其可應用於各式圓形或環狀流體傳輸通道，且40個導流單元亦可採以分區控制的方式區分為複數個導流群組，控制方法係與前述實施例相仿，故於此不再贅述，藉此達到節能及延長元件使用壽命的效果，且更靈活應用於各式有特殊形狀需求之流體傳輸裝置中。本案之複數個導流單元101~140以微機電系統(MEMS)製出連接成一體之流體裝置1，也可以進一步以複數個導流單元採蜂巢狀方式排列設置(未圖示)，但不以此為限。
綜上所述，本案提供一種流體裝置之控制方法，藉由微機電系統一體製出複數個導流單元之微型化流體裝置，以提升傳輸效率，並以該複數導流單元劃分群組分區佈置控制驅動，以達到控制流體裝置能依特定流體輸出需求量，極具產業利用性，故爰依法提出申請。
本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

Claims (6)

  1. 一種流體裝置之控制方法，該方法包括以下步驟：(a)提供微機電系統一體製出流體裝置，係以微機電系統製出複數個導流單元連接成一體之流體裝置；(b)該複數導流單元劃分群組分區佈置控制，係將該複數個導流單元區分成複數組導流群組與一控制模組電性連接，並以相鄰該導流單元不同時作動之分區控制；以及(c)該控制模組依分區群組提供一驅動訊號，該控制模組發送一高準位訊號至該複數組導流群組之特定該導流群組作分區控制，使該特定導流群組中該導流單元實施流體傳輸，以達到特定流體輸出需求量的控制。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之流體裝置之控制方法，其中該導流單元包含：一入口板，具有至少一入口孔；一基材；一共振膜，為面型微加工技術製成之懸浮結構，具有一中空孔洞及複數個可動部，且該共振膜與該入口板之間具有一匯流腔室；一致動膜，為面型微加工技術製成之中空懸浮結構，具有一個懸浮部及一外框部及至少一空隙；一壓電膜，貼附於該致動膜之該懸浮部之一表面；以及一出口板，具有一出口孔；其中，該入口板、該基材、該共振膜、該致動膜及該出口板係依序對應堆疊設置，該導流單元之該共振膜及該致動膜之間具有一間隙形成一第一腔室，該致動膜及該出口板之間形成一第二腔室，當該導流單元之該壓電膜驅動該致動膜時，使該共振膜與該致動膜之間的該第一腔室產生壓力變化，驅使流體由該入口板之該入口孔進入該匯流腔室，並流經該共振膜之該中空孔洞，以進入該第一腔室內，並由該至少一空隙導入該第二腔室內，最後由該出口板之該出口孔導出，藉此以控制流體之流通。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之流體裝置之控制方法，其中該致動膜係為一金屬材料薄膜或一多晶矽薄膜。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之流體裝置之控制方法，其中該壓電膜係為一以溶膠凝膠法製成之金屬氧化物薄膜。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之流體裝置之控制方法，其中該壓電膜更具有一正極及一負極，用以驅動該壓電膜致動。
  6. 一種流體裝置之控制方法，該方法包括以下步驟：(a)提供微機電系統一體製出流體裝置，係以微機電系統製出複數個導流單元連接成一體之流體裝置；(b)該複數導流單元劃分群組分區佈置控制，係將該複數個導流單元劃分成複數組導流群組與一控制模組電性連接作控制；以及(c)該控制模組依分區群組提供一驅動訊號，該控制模組發送一高準位訊號至該複數組導流群組之特定該導流群組作分區控制，使該特定導流群組中該導流單元實施流體傳輸，以達到特定流體輸出需求量的控制。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112078823A (zh) * 2019-06-14 2020-12-15 研能科技股份有限公司 微型检测装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201609437A (zh) * 2014-09-01 2016-03-16 精工愛普生股份有限公司 液體噴射頭及液體噴射裝置
CN206035774U (zh) * 2016-09-05 2017-03-22 研能科技股份有限公司 微型流体控制装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7413712B2 (en) 2003-08-11 2008-08-19 California Institute Of Technology Microfluidic rotary flow reactor matrix
JP4677744B2 (ja) * 2003-11-04 2011-04-27 ソニー株式会社 噴流発生装置、電子機器及び噴流発生方法
WO2005060593A2 (en) * 2003-12-10 2005-07-07 Purdue Research Foundation Micropump for electronics cooling
JP5130650B2 (ja) * 2005-05-02 2013-01-30 ソニー株式会社 噴流発生装置
JP2008008230A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Sony Corp 噴流発生装置、ノズル体及び電子機器
JP2009121743A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Daikin Ind Ltd 空気熱交換ユニット
JP2009121333A (ja) * 2007-11-14 2009-06-04 Daikin Ind Ltd 送風ファン、及び熱交換ユニット
DE102009020414A1 (de) * 2009-05-08 2010-11-11 Lewa Gmbh Vergleichmäßigung des Förderstroms bei oszillierenden Verdrängerpumpen
WO2011145544A1 (ja) * 2010-05-21 2011-11-24 株式会社村田製作所 流体ポンプ
US20120034109A1 (en) 2010-08-09 2012-02-09 Aidan Marcus Tout System and method for measuring pressure applied by a piezo-electric pump
JP5636555B2 (ja) * 2012-04-02 2014-12-10 株式会社メトラン ポンプユニット、呼吸補助装置
JP5928160B2 (ja) * 2012-05-29 2016-06-01 オムロンヘルスケア株式会社 圧電ポンプおよびこれを備えた血圧情報測定装置
GB2504668C (en) * 2012-07-26 2020-03-04 Atomjet Ltd Micro pumps
TWI552838B (zh) * 2013-06-24 2016-10-11 研能科技股份有限公司 微型氣壓動力裝置
EP3604810B1 (en) 2014-02-21 2023-06-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Fluid control device and pump
US10344753B2 (en) * 2014-02-28 2019-07-09 Encite Llc Micro pump systems
CN205744376U (zh) 2016-01-29 2016-11-30 研能科技股份有限公司 微型气体传输装置
EP3203076B1 (en) 2016-01-29 2021-05-12 Microjet Technology Co., Ltd Miniature fluid control device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201609437A (zh) * 2014-09-01 2016-03-16 精工愛普生股份有限公司 液體噴射頭及液體噴射裝置
CN206035774U (zh) * 2016-09-05 2017-03-22 研能科技股份有限公司 微型流体控制装置

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