ポンプ要素および当該のポンプ要素を有するポンプ
ポンプ要素（１０）は、入口（２０）および出口（２２）を有するポンプ室（１８）と、ポンプ室の第１および第２の位置間において移動可動な少なくとも１つの第１の可動要素（２４）を定めているポンプ要素ハウジング（１４）とを具備している。
第１から第２の位置の方向への第１の可動要素の移動の間、入口を介して第１の可動要素による流路の流れ抵抗は、ポンプ要素ハウジングおよび第１の可動要素間の流路の流れ抵抗より大きい。第２の位置から第１の位置への方向の第１の可動要素の移動の間、出口を介して第１の可動要素による流路の流れ抵抗は、ポンプ要素ハウジングおよび第１の可動要素間の流路の流れ抵抗より小さい。このように、第１および第２の位置の間の第１の可動要素の移動の間、出口を介して正味の流れが起こる。
第１から第２の位置の方向への第１の可動要素の移動の間、入口を介して第１の可動要素による流路の流れ抵抗は、ポンプ要素ハウジングおよび第１の可動要素間の流路の流れ抵抗より大きい。第２の位置から第１の位置への方向の第１の可動要素の移動の間、出口を介して第１の可動要素による流路の流れ抵抗は、ポンプ要素ハウジングおよび第１の可動要素間の流路の流れ抵抗より小さい。このように、第１および第２の位置の間の第１の可動要素の移動の間、出口を介して正味の流れが起こる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ポンプ要素および当該のポンプ要素を有するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、駆動流体を利用した複数のポンプが知られている。例えば動力装置において、ポンプの大きさは、専門的に生産された微小なものから、高いポンプ能力を有する非常に大きなポンプに至るまで異なるものになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術によるポンプでは、流体の化学構造、運転方法、それから、場合により制御機器若しくは調整手段を含む複雑な構造となっている。使い捨てのためのこの種のポンプの使用を殆ど排除する高い生産コストは、既知のポンプの高い複雑性のため不利な点となる。さらに、複雑な構造においては、高い信頼性を得るための労力もやはり増大する。
【０００４】
多くのポンプでは、流体と接触することもあり得る例えば潤滑油またはグリースなどの補助剤が、ポンプの運転ないし動作にそれぞれ必要となる。このことは、医療の分野への利用ないし工学的応用の一連の行為の妨げとなる。
【０００５】
それゆえに、とりわけ、医療の分野および工学的応用の一連の行為に役立たせることが可能で、また、使い捨てにふさわしい一般向けのポンプ要素およびポンプを必要としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によれば、この目的は、請求項１や請求項２０に従属するポンプ要素および請求項２７に従属する各ポンプ要素を有するポンプによって解決される。
この発明の実施例は、ポンプ室を定めているポンプ要素ハウジング、ポンプ室への入口、ポンプ室からの出口、および、第１と第２の位置の間のポンプ室において可動の第１の可動要素を包含し、第１と第２の位置の間で第１の可動要素の往復運動中に、出口による正味の流れが起こるように、第１から第２の位置の方向への第１の可動要素の移動の間、入口による第１の可動要素からの流路の流れ抵抗は、ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗よりも高くなり、第２の位置から第１の位置の方向への第１の可動要素の移動の間、出口による第１の可動要素からの流路の流れ抵抗は、ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗より小さくなる、ポンプ要素を提供する。
このように、この発明の実施例において、第１から第２の位置の方向への可動要素の移動の間、より多くの流体は、入口を経由してポンプ室から出るより、ポンプ室の出口に向かう方向に第１の可動要素を過ぎて押圧される。この発明の実施例において、第１から第２の位置までその方向に第１の可動要素が動作中、または、少なくともこの運動の大部分の間、入口は、例えば第２の可動要素によって、閉じることができる。加えて、この発明の実施例では、決められた流れ抵抗によって、第２の位置から第１の位置までその方向に第１の可動要素が動作中、入口に向かってその方向に可動要素を通り越して移動するより多くの流体が出口に排出される。このように、可動要素の往復運動によって、出口を介して正味の流れが起こり得る。
この発明の実施例は、入口および出口を有するポンプ室を規定しているポンプ要素ハウジングと、ポンプ室の第１の位置と第２の位置の間で移動可動となり、それが第１の位置にあるときに出口が閉鎖される第１の可動要素と、ポンプ室の第３と第４の位置の間において移動可能な第２の可動要素と、第１の位置に第１の可動要素を付勢している第１のばねと、第３の位置に第２の可動要素を付勢している第２のばねとを包含する、ポンプ要素を包含し、そこにおいて、第１および第２の位置間で第１の可動要素が往復運動中に、また、第３および第４の位置間で第２の可動要素が往復運動中に、出口を通じて正味の流れが起こる。
この発明の実施形態では、ポンプがポンプ要素および駆動ユニットをそれぞれ備えていることができる。そして、それは第１から第２の位置まで第１の可動要素を駆動するために、および／または、第３から第４の位置まで第２の可動要素を駆動するために実行される。
この発明の実施例は、ポンプされる流体の量が、ポンプ・ストロークにつき、マイクロ・リットル範囲、ナノ・リットル範囲、または、ピコ・リットル範囲になっている小形ポンプまたはマイクロ・ポンプに関することができる。
この発明の実施例は、例えば輸液、潤滑油、食品または洗浄液などの流体のためのポンプに関することができ、そこにおいて、ポンプ要素および駆動ユニットは、別に設計され得る。ポンプ要素は、例えばプラスチック射出成形によって、コスト効率よく製造することができ、また、使用の後、処分することができる。この発明の実施例では、駆動ユニットが再利用され得る。駆動ユニットは、ポンプされる流体と接触することがない。この発明の実施例において、流体のポンプされた量は、ポンプ・ストロークの数から直接に決定され得る。さらに、この発明の実施例において、ポンプ要素には、流体の流れを制御するための一体化されたロック弁が具備され得る。この発明の実施形態において、一体化されたロック弁は、ポンプ要素による流体の流れをポンプ要素の非動作状態に固定することができる。
この発明のポンプの実施例は、特に、医学の分野、方法技術および調査で、複数のアプリケーションに利用でき得る。１つの実施例は、人間医学の分野における自動処方投薬手段である。
この発明の実施例において、第１から第２の位置の方向に向かってその方向に第１の可動要素が移動中、第１の可動要素を過ぎた出口から離れて対向している第１の可動要素の側に配置されている領域から、出口に対向している第１の可動要素の側に配置されている領域へ流体の移送が起こる。この運動の間、できるだけ低い入口およびそれとともに関連する出口を介して、吸入による再フローを実現するために、入口が閉じることができる。第１から第２の位置への方向の第１の可動要素の移動の間、流体、例えば液体またはガスは、第１の可動要素を過ぎて移送され得る。
この発明の実施例において、第２の位置から第１の位置への方向の第１の可動要素の移動の間、ポンプで注入された流体は、第１の可動要素および出口からの出力によって移動される。同時に、流体は、入口を経由して吸引される。この移送相は、このように輸送位相と呼ばれることもありえる。輸送位相およびポンプ位相を交替させることによって、入口から出口への方向の正味の流れが起こり得る。
この発明の実施例において、ポンプ要素は、動作の間、第１の可動要素が第１の位置から第２の位置まで移動するよりも、第２の可動要素が第３から第４の位置まで急速で移動するようなものを実施した。この発明の実施例において、第２の可動要素は、第４の位置の入口を閉鎖する。したがって、ポンプされるために流体が第１の可動要素を過ぎて移送される曲面の間、入口を経由した再フローは、削減され得るかあるいは最小化され得る。この発明の実施例において、第２のばねは、第２の動作素子のより速い移動を遂行するために、第１のばねより低いばね定数を有することができる。この発明の実施例では、別々の駆動ユニットが第１の可動要素および第２の可動要素のために提供され得る。駆動ユニットが第１から第２の位置まで第１の可動要素の移動を遂行する前に、第２の可動要素のための駆動ユニットは、第３の位置から第４の位置まで同じものの動きを遂行することができる。代わりに使える実施例では、より大きい力が第２の可動要素に印加されるように、駆動ユニットおよび／または第１の可動要素および第２の可動要素が実施され得る。その結果、同じことは、第１の可動要素が第２の位置へ移動するより、第４の位置に急速で移動する。この発明の実施例は、ポンプ要素およびその駆動部の流体構造がお互いに分離して構成されることを可能にする。実際のポンプ要素は、少しの要素で形成することが可能で、例えばプラスチック射出成形によって、コスト効率よく製造され得る。この発明の実施例は、ポンプ要素が使用の後、処分されることを可能にする。その結果、実用的な方法で使い捨てが実行できる。この発明の実施例において、制御または調節手段を含むことができる、よりコスト集約型の駆動ユニットは、いくつかのポンプ要素のために、または、いくつかのポンプ要素のライフサイクル全体に用いられることができる。
このことにより、例えば医療技術または食品工学などの分野において重要なアプリケーションで、それはポンプされる流体と接触する流体要素を意味するポンプ要素は、よりコスト集約型の駆動ユニットを交換せずにアプリケーションごとに交換され得る。
この発明の実施例において、ポンプ機能は、２つの金属的動作素子、例えば、ポンプチャンバの２つのばねにより規定された位置で保たれるボールまたはピストンなどによって、獲得され得る。そして、そのことは流路にも注意が向けられ得る。第１のあるいは第３の位置において、それぞれ、第１の可動要素は、ポンプ室が提供している出口を閉鎖する。その一方で、第２の可動要素は、流体がポンプで注入されるためのリザーバに接続していることができるポンプ室の入口を開放することができる。そこにおいて、ポンプ室は、入口を経由して流体で満たされる。この発明の実施例では、可動要素が、駆動ユニットに統合される１つのまたは幾つかのコイルの力を借りて、第２または第４の位置にそれぞればね力に対抗する磁力によって移動することができる。このことにより、実施例では、最初、第２の可動要素が入口を閉鎖する。その一方で、可動要素が出口を開放し、そして、ポンプに収容された流体、つまり、液体またはガスは、第１の可動要素（輸送位相）のそばを通り過ぎて圧搾される。磁力をオフにした後、ばねは、後ろに第１の可動要素を押圧し、それによって、第１の可動要素の前の流体は、後ろの出口を経由して少なくとも部分的に移送される。このことにより、漏洩流は、可動要素およびポンプ室の圧力壁間のギャップによって発生する。そして、それによって、一定量の液体は、ポンプで流体を注入している運動の間、後ろに流れることができる。漏洩流の量は、第１可動要素とポンプ室壁の間の隙間幅によって、すなわち、第１の可動要素とポンプ室壁の間の流路の流れ抵抗により測定される。この発明の実施例では、第１の可動要素が、ポンプ運動終了後、再び、出口を封止する。この発明の実施例では、第２の可動要素が同時にほぼ入口を開放する。それによって、ハウジングは、再び満たされる。投与された体積流量は、ポンプ・ストロークの数および速度によって制御することができる。上記のことは、ポンプサイクルの間、ポンプは漏洩のない流量を固定することができる。
この発明の実施例において、異なる処理能力を有するポンプ要素は、ポンプの設計によって実現することができる。例えば、流体構造の横断面、すなわち、ポンプ室の通路の横断面、ポンプ・ストロークの長さ、そして、可動要素と通路壁の間の隙間のサイズは、ポンプ・ストロークにつき吐出される流体の量を調整するために、調整され得る。このように、例えば、吐出量のかなりの範囲を１つまたはほんの少数の異なる駆動ユニットだけカバーすることができる。同じ駆動ユニットは、例えば、異なる処理能力を有するポンプ要素を駆動することができる。
さらに、この発明の実施例において、都合よく、ポンプは、たったわずかな付加的な努力により、すなわち、第１の可動要素の位置を判定することができる、および／または、第２の可動要素の位置を提示する場合、ポンプの位置を監視することができる監視装置が実施され得ることを可能としている。この発明の実施形態では、駆動ユニットが駆動コイルを有することができ、当該駆動ユニットには、さらに、測定コイルが実装され得る。駆動コイルにより重畳された磁気交番磁界を発生させることによって、電圧は、付加的な測定コイルにおいて誘導され得る。誘導された電圧は、材料が透過性を有する可動要素の位置によって決まる。このように、適切な測定手段によって、ポンプ要素の位置が決定され得る。そして、それはポンプの機能の監視を可能にする。
【０００７】
この発明の実施形態は、添付の図面を参照して以下に説明される。それらを以下に示す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１ａ】発明のポンプの実施例の概略断面図
【図１ｂ】発明のポンプの実施例の概略断面図
【図２】ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素との間の流路を説明する実施例の概略横断面図
【図３】ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素との間の流路を説明する実施例の概略横断面図
【図４】ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素との間の流路の流れ抵抗を変えられることを可能としている実施例の概略図
【図５】ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素との間の流路の流れ抵抗を変えられることを可能としている実施例の概略図
【図６ａ】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図６ｂ】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図７】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図８】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図９】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図１０】発明のポンプ要素の実施例の概略断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
異なる図において、同じ参照番号は、同等か機能的に同等な要素のために用いられ、その点で、各要素の繰り返された説明は省略される。
【００１０】
図１ａは、発明の１つのポンプのアイドル状態の実施例の断面図を示し、また、図１ｂは、作動状態のポンプを示す。ポンプは、ポンプ要素１０と駆動ユニット１２を含む。ポンプ要素１０は、ポンプ要素ハウジング１４と、駆動ユニットハウジング１６を含む駆動ユニット１２とを含む。ポンプ要素ハウジング１４および駆動ユニットハウジング１６は、お互いに連結することができ、また、お互いに分離することができるような別々のハウジングとして構築される。駆動ユニットハウジング１６とポンプ要素ハウジング１４とを反対に連結する適当な手段は、当業者にとって自明であり、例えば、スナップ式接続、ねじ込み式接続方式、フック、クランプ、ベルクロファスナー、および、さらなる説明を必要としない同様のものを含む。
【００１１】
ポンプ要素ハウジング１４は、ポンプ室１８、入口２０および出口２２を規定する。ポンプ要素ハウジング１４は、そこに入口２０および出口２２が射出され得る、例えば、プラスチック射出成形によって費用効率の良い方法で実現される。
【００１２】
第１の可動要素を示している第１のボール２４および第２の可動要素を示している第２のボール２６は、ポンプ室１８に存在する。ばね２８は、ボール２４および２６の間に存在する。第２のばね３０は、第２のボール２６およびポンプ要素ハウジング１４の間に存在する。第１のばね２８および第２のばね３０は、第１のボール２４および第２のボール２６を図１ａに示す位置に付勢する。示された実施例において、ばね２８および３０は、渦巻ばねとして形成される。
【００１３】
示された実施例において、ばねの組み立ては、外力なしで出口２２が閉じられるように第１のボール２４の位置を定め、その位置で、第１のばね２８は、第１のボール２４を保持する。ばねの組み立ては、入口２０が開かれるように第２のボール２６の位置を定め、ポンプ要素ハウジング１４の中のポンプ室１８は流体で満たされる。
【００１４】
入口２０は、適当な流体ラインを介して、流体リザーバ（図示せず）に接続され得る。さらに、出口２２は、適当な流体ラインを介して、目標領域（図示せず）に接続され得る。このために、入口２０および出口２２は、例えば、ルアー接続構造３２を有することが可能である。
【００１５】
さらに、出口２２での第１のボール２４の封止作用を増大させるために、たとえば板ばね形状のばね３４が提供され得る。そしてそれは、出口２２に形成されるシールシートに第１のボール２４を押圧する。示された実施例において、板ばね３４は、ばね２８および３０によって生じた力に対して垂直な力を発生させる。ボール１２は、例えば、金属球として形成され得る。さらに、ばねは、例えば、非磁性非鉄金属で形成され得る。
【００１６】
駆動ユニット１２は、金属球２４のための電磁駆動として、強磁性のコア４２を囲む１つまたは幾つかの駆動コイル４０を含む。可動要素の磁力を増大させることを目的として、強磁性コア４２は、図５および７を参照してもっと詳しく以下に説明されるように、当該可動要素の磁気の還流を大幅に改善させる位置において、適切な磁極片を持つヨーク形状もまた有することができる。
【００１７】
さらに、駆動ユニット１２は、金属球２４および２６に作用する電磁力を発生させるために、１つまたは幾つかのコイル４０に流れる電流を選択的且つ周期的に印加する駆動コイル４０に連結される制御手段４４を含む。
【００１８】
電磁力の発生に起因して、第２のボール２６は、第２のばね３０の力に逆らって入口２０の方向に向かって移動する。その結果、入口２０は、図１ｂに示すように、封止される。強磁性コアおよびヨークが未だ磁気飽和となっていない間は、それぞれ、駆動コイルまたは駆動コイル４０に流れる電流の強さをそれぞれ増大させることによって、ボール２４の磁力を増大させることができる。
【００１９】
図１ａに示される静止位置から図１ｂに示される封止位置に第２のボール２６の位置を変えることに関して、同じことが距離ｓ2に従って移動されることでなければならない。これは、磁力Ｆmagnet（ｓ2）を必要とする。第２のボール２６が入口２０を封止するまでは、第１のボール２４が移動しないように、ばねＦvorのバイアスが調整され得る。ばね定数ｃ1を有する第１のばね２８の力に逆らって、最終的に、第１のボール２４を図１ｂに示される位置に至らせるためには、同じことが距離ｓ1に従って移動されなければならない。ばね力に打ち勝つためには、少なくとも、
Ｆmagnet（ｓ1）＝Ｆmagnet（ｓ2）＋ｃ1*ｓ1＋Ｆflow [Ｎ]
の磁力が必要である。
【００２０】
それによって、出口２２が開かれ、そして、第２のボール２４の動作中、流体は同じように流れ過ぎる。すなわち、第１のボール２４およびポンプ要素ハウジング１４間の流路を通って流れる。流れ力Ｆflowは、主に、第２のボール２４およびポンプ要素ハウジング１４間の隙間についての隙間幅および速度ｖに依存する。それによって、第１のボール２４は移動する。
【００２１】
図１ａおよび１ｂの機能性について説明するために：上に述べたように、ばね定数とばね１４および１７のばねバイアスは、流体によってボール２４が動いて出口２２が開かれる前に、ボール２６が最初に動かされ、入口２０を封止するように、望ましくは、磁力をオンした後で、選ぶことができる。磁力が回転される場合、入口２０の中を通り抜けて流入する流体がばね３０を支持するため、両方のボールは実質上同時に動くことができる。
【００２２】
図２は、図１ｂの線ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を図式的に示す。各環状の隙間は、技術的シートに類似しているのは明らかであり、第１のボール２４と内部の切断面が円形のポンプ室の内壁との間に流路をもたらしている。そこに、ボールは、ポンプ室の中に側面の隙間を備え、流れの隙間をもたらしている。環状の隙間の全幅は、ボールの直径よりもかなり小さくされ得るのが好ましく、ボールの直径によって決められ得る。例えば、隙間の全幅は、ボールの直径に応じて、１００μｍ未満、５０μｍ未満、あるいは、２０μｍ未満であり得る。図２ではボールが中央に置かれた様態が示されているが、その位置は実のところ、周囲の状況に応じて、示された位置から逸脱することができる。そしてそれは、例えば、ボールの一方側で少しの隙間もないようにする配置構造を意味する。
【００２３】
その他にも、例えば、内部の切断面が正方形の、別の内部の切断面が用いられ得る。円形のポンプ室を備えたポンプ要素ハウジング１４ａを有する別の実施例の概略断面図が図３に示される。ピストンシリンダに成形された１つまたは幾つかの通路４６ａを有する可動要素は、図３に示すように、可動要素２４ａとポンプ要素ハウジング１４ａとの間に、１つまたは幾つかの流路をもたらしている。４つの通路が図３に示されているけれども、別の実施例では、異なる数の通路、たとえばただ１つの通路が提供され得る。
【００２４】
図１ｂを再度参照すると、ポンプのＦmagnet＝Ｆmagnet（Ｓ1）の磁力が作用している間のポンプの配置が明らかとなっている。制御手段４４は、各磁力が第１のボール２４に印加されるような電流を駆動コイル４０に提供するために、実行される。
【００２５】
このように、駆動ユニット１２が機能することによって、図１ａに示される位置から図１ｂに示される位置に、ボール２４および２６の移動がもたらされる。このことにより、ポンプ室１８のボール２４は、出口２２から遠ざけられる。そこにおいて、出口２２から離れて対向するボール２４の側面からの流体は、例えば、図２および３に示すように、１つまたは幾つかの流路４６ａまたは４６ａに沿って、それぞれ、出口２２に対向しているボールの側面へ運ばれる。制御手段４４により駆動コイル４０を流れる電流を止めることによって、駆動ユニット１２を介して磁力がオフにされた場合、第１のばね２８の力によって、ボール２４は、出口２２を経由してポンプ室１８から外へ流体を押圧する。そのとき、ボール２４は、最終的に出口２２を再び封止する。新しい流体が入口２０を経由して、再び、ポンプ室の中に流入できるように、ボール２４が作動している間、第２のボール２６は、入口２０を開放する。その結果、ボール２４および２６は、ばね２８および３０のバイアスによって、図１ａに示される位置に回復する。この状態を根幹として、既知の容積を持ったポンプストロークにより一定のポンプサイクルを実行することによって、決まった流量をポンプで注入することができるように、循環的に駆動ユニットを作動することにより、駆動ユニット再び作動させることができ得る。
【００２６】
ポンプで使用された体積は、幾何学、特に、ボール２４のサイズ、ポンプ・ストローク（すなわちボール２４の移動距離ｓ1）のサイズ、および、ボール２４とポンプ要素ハウジング１４との間の流れの隙間のサイズによって、定められる。幾何学を調整することによって、ポンプストロークによるポンプで注入される量が調整される。ポンプストロークの数に基づいて、吐出量の体積が決定され得る。
【００２７】
達成できるポンプの用量精度のために、この発明の実施例においては、ポンプで使用される流体の量、例えば液体の量と、ポンプを使用している間のボール２４の動作中、隙間４６の中を通って還流する流体の量との比ができる限り大きくなることが、有利である。
【００２８】
そのために、本発明の実施例では、ポンプが作動している間、隙間４６における流動抵抗が十分に大きくなり得る。このことは、狭い隙間４６または追加的措置によって得られ得る。この点に関しては、図４は、可動要素２４ｂが配置されているポンプ要素ハウジング１４ｂの説明の概要を示す。ポンプ要素ハウジング１４ｂに形成されるポンプ室１８ａの横断面は、例えば、円形であり得る。その点で、可動要素２４ｂは、流れの隙間４６ｂがポンプ要素ハウジング１４ｂの内壁および可動要素２４ｂ間に形成できるように、シリンダピストンの形状であり得る。可動要素２４ｂは、同じに取り付けられる密封要素５０を備え、運動の方向に応じて、可動要素２４ｂとポンプ室ハウジング１４ｂの通路壁との間にポンプで注入される流体のために流れ抵抗を変える。密封要素５０は、順応性のある方法で設計され、また、例えば、たった１つのピン５２だけによって、可動要素２４ｂへの接続に適している。したがって、通り過ぎる流体に対して、密封要素５０は、図４の中で可動要素２４ｂの左側への移動中に比べて、図４の中で可動要素２４ｂの右側への移動中の方に、より低い流れ抵抗を提供している。換言すれば、同じことが可動要素２４ｂから離れて反映され得るので、右側に移動中、密封要素は、より高い可撓性を提供している。その一方で、左側への可動要素２４ｂの移動中、同じことに対して押し付けている。このように、可動要素は、付加的な弁膜機能を有する。
【００２９】
付加的な密封要素５０は、例えばゴムなど、任意の弾力性のある材料で形成され得る。そしてそれは、可動要素２４ｂの動作方向に応じて、流体的に効果的な幾何学形状となっているので、所定の弁膜機能を発生させるために、流れ抵抗の変化を可能にする。
【００３０】
動力学的な可動要素の弁効果を獲得するための他の実施例は、図５に図式的に示される。図５は、その中に配置されたポンプ要素ハウジング１４ｃおよび可動要素２４ｃを図式的に示す。さらに、図５は、磁石の磁極片５６および５８を図式的に示す。図５に図示した実施例には、流路の位置に基づいて、すなわち、ポンプ要素ハウジング１４ｃに形成されたポンプ通路１８ｂに、流体的に有効な隙間４６ｃについて異なる流れ抵抗をもたらすように、可動要素２４ａが形成されている。示された実施例では、回転運動に可動要素２４ｃの直進運動６０をかぶせることによって、獲得され得る。そしてそれは、異なる流れ抵抗がもたらされるように、流体隙間４６ｃが増大ないし減少する。
【００３１】
図５に示される実施例において、可動要素２４ｃは、その中央軸を中心に回転することができる、例えば、２つまたは幾つかの側面が平板化された球であり得る。さらに、可動要素２４ｃは、永久的な磁性材料で形成され得る。その結果、図５の点線で示されるように、可動要素２４ｃの直進運動６０によって磁極片５６および５８間に移動されるときに、可動要素２４ｃの回転運動が起こる。好ましくは、隙間４６ｃの断面は、ポンプの揚水運動中、可動要素４６ｃのポンプ出口の方向への移動により減少することができ、ポンプの給気運動中、ポンプ出口から離れる方向の移動により増加することができる。そしてそれは、動力学的な弁効果をもたらすことができる。
【００３２】
図６ａおよび６ｂは、図１ａおよび１ｂに示される実施例の変更態様を示している発明のポンプのさらなる実施例を示す。そこにおいて、図１ａおよび１ｂに関してすでに記載されている要素および機能に関する考察および説明は、省略される。
【００３３】
図６ａおよび６ｂの全体に示されるポンプ要素は、図１ａおよび１ｂの実施例の１つに対応する、そこにおいて、図６ａは、アイドル状態の２つのボール２４および２６を示し、図６ｂは、作動状態の２つのボール２４および２６を示す。図６ａおよび６ｂに示される実施例において、ボールの位置を検知するための検知手段が設けられているという点で、駆動ユニット１２ａは図１ａおよび１ｂを参照して説明されているものとは異なる。この検知手段は、検知コイル７０と検出手段７２とを含む。検出手段７２は、制御手段４４に統合され得るかまたは分離されて提供され得る。検出手段７２は、検知コイル７０に連結して、駆動コイル４０に更に連結することができる。
【００３４】
制御手段４４または検出手段７２は、例えば磁気交番磁界がそうである交番磁界が重畳される駆動コイル４０によるような交流を送るために形成される。そして、その変化は、検知コイル７０の電圧Ｕindを誘導する。この電圧は、ボール２４および２６の材料の透磁率に起因して、この電圧もまたポンプ要素のボールの位置への依存度において変化する。検出手段７２は、電圧Ｕindを検出するために、また、ポンプ要素のボールの位置について結論を出すための同じことの変更を評価するために実行される。このように、ポンプ要素１０のボール２４および２６の位置が決定され得る。その結果、ポンプ要素の位置および機能が監視され得る。このような実施例では、同じく位置する磁気ヨークおよび磁極片により電圧がコイル７０に誘導されることによって示される測定信号を増幅することは可能である。
【００３５】
有効な磁力の増加を許容しているアセンブリの実施例または測定信号の増加は、それぞれ、図７〜９を参照してさらに詳細に以下に説明される。
【００３６】
図７〜８は、それぞれ、ポンプ室８２、入口８４および出口８６が形成されるポンプ要素ハウジング８０を示す。第１の可動ボール８８および第２の可動ボール９０は、ポンプ室８２に配置されている。そして、それは第１のばね９２および第２のばね９４によって示された位置に付勢される。
【００３７】
図７に示す実施例において、２つの別々の駆動ユニット１０２ａおよび１０２ｂは、第１のボール８８および第２のボール９０のために提供される。文字「ａ」で示された駆動ユニット１０２ａの特徴および文字「ｂ」で示された駆動ユニット１０２ｂは、類似の構造が具備され得る。駆動ユニットは、ポンプ要素に反対に取り付け可能な方法で連結することができる駆動ユニットハウジングパーツ１０４ａおよび１０４ｂを具備している。駆動ユニット１０２ａは、１つまたは幾つかの駆動コイル１０６ａと、１つまたは幾つかの、検知コイル１０８ａを有する。駆動ユニット１０２ｂは、１つまたは幾つかの駆動コイル１０６ｂを有する。駆動ユニット１０２ａは、制御手段４４ａおよび検出手段７２を有する。駆動ユニット１０２ｂは、制御手段４４ｂを有し、さらに、１つまたは幾つかの検知コイルおよび検出手段を任意に具備され得る。
【００３８】
図７で分かるように、駆動コイル１０６ａおよび１０８ａは強磁性ヨーク１１０ａの周りに巻回され、そして、駆動コイル１０６ｂは強磁性ヨーク１１０ｂの周りに巻回される。磁極片１１２ａおよび１１４ａは、強磁性ヨーク１１０ａに取り付けられ、ボール８８が作動状態にある磁極片１１２ａおよび１１２ｂ間に引かれるように、電磁流が導かれる。また、磁極片１１２ｂおよび１１４ｂは、ヨーク１１０ｂに取り付けられ、ボール９０が作動状態にある磁極片１１２ｂおよび１１４ｂ間に引かれるように、電磁流が導かれる。
【００３９】
例えば、強磁性材料で形成され得るヨーク，磁極片、および、実施例のボール８８，９９で示された可動要素によって、有効な磁力を有意に増加させることができる磁気回路の一部となり得る。さらに、検知コイル１０８ａにおいて誘導され、検出手段７２によって検出される測定信号は、著しくより強くなり得る。
【００４０】
ヨークおよび磁極片の実施構造は、それぞれ、ポンプ要素の設計によって決まる。ここで、注目すべきことは、実施例に示されるポンプ要素の幾何学的な設計が、単に、説明目的のための例となっているだけに過ぎない。さらに、入口および出口がいかなる適当な位置にも配置され得ることが注目されるべきであり、特に、図７および８の入口の具体的な位置は、単に図式的であり、もちろん、ポンプ室内に、流体、すなわち液体またはガスが流入することができるための適当な位置であり得る。
【００４１】
図７に示された実施例の機能は、主として、図１ａおよび１ｂを参照して、上記の実施例の機能に対応することができる。この点に関しては、ばね９２および９４のばね定数、電流を駆動コイル１０６ａおよび１０６ｂ（それによって、発生される磁界）に充満させることに関しての時間的制御、および／または、駆動コイル１０６ａに印加される電流の量が、ボール９０は、作動中、ボール８８が示された位置から操作された位置まで移動する前に、入口８４を閉塞することを効果的に実行するために、調整され得る。
【００４２】
図８は、一般の駆動ユニットが第１のボール８８および第２のボール９０が備えられた駆動ユニットの実施例の概略図を示す。駆動ユニット１２０は、ポンプ要素に再び可逆的に接続することができる駆動ユニットハウジング１２２を有する。さらに、駆動ユニットは、上述した説明と同じように、１つまたは幾つかの駆動コイルおよび１つまたは幾つかの検知コイル１０８に接続することができるところの制御手段４４および検出手段７２を含む。駆動コイル１０６および検知コイル１０８は、図示するように、強磁性材料で形成されるヨーク１１０の周囲に巻回される。ヨーク１１０は、第１のボール８８を作動するための電磁流を導くための第１の磁極片１２４，１２６と、第２のボール９０を作動するための電磁流を導くための第２の磁極片１２８，１３０とを備えている。
【００４３】
図８に示された実施例の機能に関しては、上記の図１ａ、１ｂ、６ａおよび６ｂに関しての説明に合わせて参照され得る。そこにおいて、さらに、磁力および測定信号の増加は、ヨーク１１０およびそこに取り付けられた磁極片によって得られ得る。
【００４４】
ボール８８および９０を操作するための駆動ユニット１４０の別の実施例は、図９に示される。駆動ユニット１４０は、駆動ユニットハウジング１４２を含む。そこには、さらに、制御手段４４、検出手段７３、１つまたは幾つかの駆動コイル１０６、および、１つまたは幾つかの検知コイル１０８が配置される。図９に示された実施例で分かるように、本実施例において、駆動コイル１０６および検知コイル１０８は、磁極片１２４，１２６，１２８および１３０の間に配置されているヨーク１４４に設けられている。このように、図９に示された実施例では、可逆性の方法でポンプ要素ハウジングに再び連結することができる駆動装置のまさしくコンパクト構造を可能にしている。
【００４５】
図１０は、別の実施例に従ってポンプ要素１５０を示す。ポンプ要素１５０は、ポンプ要素ハウジング１５２を含み、ポンプ要素ハウジング１５２には、ポンプ室１５４、入口１５６および出口１５８が形成されている。さらに、ポンプ要素１５０は、第１のボール１６０、第２のボール１６２、第１のばね１６４および第２のばね１６６を備えている。ばね止め１６８は、ばね１６４，１６６間に配置される。ばね１６４および１６６は、図１０に示される位置に、ボール１６０および１６２を付勢している。
【００４６】
それぞれの駆動装置（図示せず）を用いて、ボール１６０は、出口１５８を開いて、当該ボールが通り過ぎた流体を移送するために、ばね１６４の力に逆らって出口１５８から遠ざけられ得る。その一方で、入口１５６はボール１６２によって閉じられる。駆動ユニットにとって、磁極片がボール１６０から入口１５６の方向にわずかに移動されて提供され得る。磁力を止めた後で、ばね１６４がボールを図１０に示された元の位置に駆動し、流体が出口１５８に吐出される。ばね１６６と共に、ボール１６２は、入口１５６を介して流体の逆流を可能にする逆止弁を形成する。ばね１６６、ボール１６２および入口１５６上のシールシートは、お互いに整合され得る。このことにより通過方向に速やかに開くように逆止め弁が構成され、ポンプの揚水運動において、ボール１６０は、出口１５８に向いた状態にあり、また、給気運動において、遮断する方向に速やかに閉じる。
【００４７】
このように、図１０に示された実施例において、ばね１６４は、ボール１６０と共にポンプの駆動部を形成する。そこにおいて、磁気駆動がオフにされる限り、すなわち、システムがアイドル状態にある限り、出口１５８が要素１６０によって確実に封止されるように、ばね１６４、ボール１６０の密封シート、ポンプハウジング１５２ないし出口１５８は、それぞれ、整合され得る。この構造によって、入口１５６への出口１５８からの逆流と同様に、出口１５８を経由して入口１５６からのアイドル状態での流れは、効果的に防止されることができる。
【００４８】
図１０による実施例において、ばね１６４および１６６は切り離され、固定式の止め１６８によって支持される。２つのばねの力は、主に、それぞれ、ボール１６０およびばね止め１６８間の、または、ボール１６２およびばね止め１６８間の距離から決定され、このようにして、お互いに完全に切り離される。
【００４９】
ボール１６０が出口１５８に向かうポンピング動作にあるとき、入口１５６の開口を支持するために、付加的な磁気駆動部はボール１６２のために提供され得る。そしてそれはボール１６０のための磁気駆動部から独立している制御となり得る。
【００５０】
要約すると、この発明の実施例は、第１のハウジング、入口、出口および第２のハウジングを有する流体用ポンプを提供する。そしてそれは、着脱可能な方法で第１のハウジングに機械的に接続され得る。第１のハウジングは、第１の可動要素および少なくとも第１のばねを含み得る。そこにおいて、第１のばねは、出口を封止している位に第１の可動要素を定める。ハウジングは、第２の可動要素および少なくとも１つのばねを含み得る。そこにおいて、第２のばねは、入口を開放している位置に第２の可動要素を定める。第２のハウジングは、少なくとも１つのコイル、強磁性コアおよび制御手段を含み得る。そしてそれは、磁界およびそのような可動要素を生む可動要素は、ばねの有効な力に対抗している第２の位置において定められる。そこにおいて、入口は第２の可動要素によって封止され、そして、出口は第１の可動要素によって開放される。磁力を切った後に、第１のハウジングに含まれる流体が出口から少なくとも部分的に排出できるように、可動要素はばねによってアイドル状態にする位置に戻され得る。
【００５１】
上述の通り、この発明の実施例は、２つの可動要素を含む。この発明の実施例では、両方の可動要素は、駆動ユニットによって作動され得る。別の実施例では、第１の可動要素だけが駆動ユニットによって駆動され得る。その一方で、他の可動要素は、逆止弁として効果的でありえて、単に流入している流体によって実質的に駆動されるだけである。可動要素を使用しているこの種の逆止弁に代わるものとして、例えば、図１０を参照して、入口には、従来の逆止弁、例えばフラップ弁も提供され得る。そしてそれは、第１の可動要素のポンピング動作中、入口を開いて、流体が第１の可動要素を過ぎて移送される移送動作の間、入口を閉める。さらに、別の方法として、第１の可動要素から入口を通る流れ抵抗が、第１の可動要素とポンプ要素ハウジングの内壁との間の流れ抵抗よりも高い限り、その場合、まだ、出口による正味のポンプ効果が遂行され得るので、入口は、弁を備えていなければならない必要は全くない。
【００５２】
都合のよいことに、ポンプ要素ハウジングのハウジング部分は、プラスチックで形成することができ、例えば、射出成形方法で製造され得る。しかしながら、ハウジング部分は、他の適切な材料、例えば半導体またはセラミック材料または非強磁性金属を用いたマイクロ構造化方法を用いて製造され得る。可動要素は、強磁性、軟磁性または永久磁性材料の中で、都合よく実施され得る。
【００５３】
この発明の実施例において、第１の可動要素は、永続的な磁性でありえて、磁気双極子として実施されうる。そこにおいて、駆動ユニットによって発生する外部磁界を適用するときに、可動要素が直進運動に加えて、回転運動を実行するように、磁気双極子の磁軸は正しい位置に置かれる。そこにおいて、第１の可動要素は、その流体効果的な幾何学形状が弁という意味に変えられるように、ポンプ要素ハウジングにおいて位置決めされる。そして、そのことは図５を参照して上で述べられた。
【００５４】
この発明の記載されている実施例は、ボールまたはピストン形状を備えるところの可動要素を有する。しかしながら、可動要素は、それぞれのポンプ要素ハウジングと関連して記載されている機能を提供するいかなる形状も有することができることは、明らかである。
【００５５】
図４を参照して述べられたように、さらなる密封要素は可動要素に取り付けられ得る。そして、それは弾性材料で形成することができ、可動要素の可動方向に基づいて、その流体の効果的な幾何学形状に変化する。そこにおいて、可動要素は、密封要素と関連して弁膜機能を有する。そして、それの助けを借りて、ポンプの動作中、可動要素およびポンプ要素ハウジング間の流路に逆流する流体の量に対する吐出された流体の量の比率が増加され得る。
【００５６】
この発明の実施例において、その位置の第１の可動要素、および／または、第３の位置の第２の可動要素を付勢しているばねは、いかなる適切な材料、例えば非磁性非鉄金属でも形成され得る。この発明の実施例において、異なるポンプ要素ハウジングに配置され得るように、駆動ユニットは、別々のハウジングに形成される。その結果、数種類のポンプは、１つの駆動ユニットで制御することができる。
【００５７】
この発明の実施例において、ポンプの吐出量は、ポンプが作動している間ずっと、ポンプ周波数を変えることによって、あるいは、第１の可動要素のポンプ・ストロークを変化させることによって、調整され得る。この発明の実施例において、ポンプ周波数は、電流が制御手段により駆動コイルに印加されることによって調整され得る。この発明の実施例では、印加された電流を変えてこのように発生する磁力を変えることによって、第１の可動要素のポンプ・ストロークが変更され得る。この発明の実施例によれば、吐出量は、例えばあらかじめポンプの設計の期間に、ばねのバイアスＦvorを変化させるのと同様に、第１の可動要素およびポンプ要素ハウジング間のギャップを変化させることによって、さらに調整され得る。
【００５８】
この発明の実施例では、規定量の流体がポンプ・ストロークによってポンプで注入され得る。所望の用量を得るために、必要な数のポンプ・ストロークがそれぞれ計数され、実行され得る。図７〜９を参照して上記に説明したように、電磁流は、特に、その上に磁極片が配設された強磁性ヨークを介して、可動要素に導かれ得る。それに優って、ボールによる電磁流量は、特に、可動要素の運動領域のポンプハウジングの横断面を変化させることによって、調整され得る。
【００５９】
この発明の実施例では、磁気駆動部は、２つの実質的に同一のユニットの中で実施され得る。そこにおいて、あらゆるユニットは、それ自身の制御手段を備えていて、このように、個々に可動要素のそれぞれの一つを制御することが可能である。代わりの実施例では、磁気駆動部がユニットで構成することができ、そこにおいて電磁流は、強磁性ヨークおよび磁極片を介して、両方の可動要素に同時に通過する。他の別の実施例では、磁気駆動部が１つのユニットで構成することができ、そこにおいて、強磁性ヨークは、その上に配設された磁極片を有する２つの部材で実施される。そこにおいて、駆動コイルは、２つの可動要素間の領域のヨークに配設される。
【００６０】
最後に、図６ａおよび６ｂを参照して上記に説明したように、この発明の実施例では、駆動ユニットを含む第２のハウジングが、さらなるコイルおよび検出手段を備え得る。そこにおいて、磁気交番磁界は、駆動コイルに重畳され、それはさらなるコイルの電圧を誘導する。そして、それは検出手段によって測定されて、評価される。そこにおいて、さらなるコイルの誘導された電圧は、ポンプ要素ハウジングの可動要素の位置に左右され、そして、検出手段は、可動要素の位置を測定することができ、このように当該位置およびポンプの機能を測定することができる。
【００６１】
記載されている実施例では、第１の可動要素が出口を閉鎖すると同時に、同じことが第１の位置にあるときに、別の実施例では、第１の可動要素が第１の位置にあるときに、出口は完全に閉じないかもしれない。それでもやはり、掛け値なしのポンプ効果が獲得され得る。
【００６２】
記載されている磁気駆動部はさておき、別の実施例では、例えば静電駆動または空圧駆動などの他の駆動部が、可動要素のために用いられ得る。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ポンプ要素および当該のポンプ要素を有するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、駆動流体を利用した複数のポンプが知られている。例えば動力装置において、ポンプの大きさは、専門的に生産された微小なものから、高いポンプ能力を有する非常に大きなポンプに至るまで異なるものになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術によるポンプでは、流体の化学構造、運転方法、それから、場合により制御機器若しくは調整手段を含む複雑な構造となっている。使い捨てのためのこの種のポンプの使用を殆ど排除する高い生産コストは、既知のポンプの高い複雑性のため不利な点となる。さらに、複雑な構造においては、高い信頼性を得るための労力もやはり増大する。
【０００４】
多くのポンプでは、流体と接触することもあり得る例えば潤滑油またはグリースなどの補助剤が、ポンプの運転ないし動作にそれぞれ必要となる。このことは、医療の分野への利用ないし工学的応用の一連の行為の妨げとなる。
【０００５】
それゆえに、とりわけ、医療の分野および工学的応用の一連の行為に役立たせることが可能で、また、使い捨てにふさわしい一般向けのポンプ要素およびポンプを必要としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によれば、この目的は、請求項１や請求項２０に従属するポンプ要素および請求項２７に従属する各ポンプ要素を有するポンプによって解決される。
この発明の実施例は、ポンプ室を定めているポンプ要素ハウジング、ポンプ室への入口、ポンプ室からの出口、および、第１と第２の位置の間のポンプ室において可動の第１の可動要素を包含し、第１と第２の位置の間で第１の可動要素の往復運動中に、出口による正味の流れが起こるように、第１から第２の位置の方向への第１の可動要素の移動の間、入口による第１の可動要素からの流路の流れ抵抗は、ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗よりも高くなり、第２の位置から第１の位置の方向への第１の可動要素の移動の間、出口による第１の可動要素からの流路の流れ抵抗は、ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗より小さくなる、ポンプ要素を提供する。
このように、この発明の実施例において、第１から第２の位置の方向への可動要素の移動の間、より多くの流体は、入口を経由してポンプ室から出るより、ポンプ室の出口に向かう方向に第１の可動要素を過ぎて押圧される。この発明の実施例において、第１から第２の位置までその方向に第１の可動要素が動作中、または、少なくともこの運動の大部分の間、入口は、例えば第２の可動要素によって、閉じることができる。加えて、この発明の実施例では、決められた流れ抵抗によって、第２の位置から第１の位置までその方向に第１の可動要素が動作中、入口に向かってその方向に可動要素を通り越して移動するより多くの流体が出口に排出される。このように、可動要素の往復運動によって、出口を介して正味の流れが起こり得る。
この発明の実施例は、入口および出口を有するポンプ室を規定しているポンプ要素ハウジングと、ポンプ室の第１の位置と第２の位置の間で移動可動となり、それが第１の位置にあるときに出口が閉鎖される第１の可動要素と、ポンプ室の第３と第４の位置の間において移動可能な第２の可動要素と、第１の位置に第１の可動要素を付勢している第１のばねと、第３の位置に第２の可動要素を付勢している第２のばねとを包含する、ポンプ要素を包含し、そこにおいて、第１および第２の位置間で第１の可動要素が往復運動中に、また、第３および第４の位置間で第２の可動要素が往復運動中に、出口を通じて正味の流れが起こる。
この発明の実施形態では、ポンプがポンプ要素および駆動ユニットをそれぞれ備えていることができる。そして、それは第１から第２の位置まで第１の可動要素を駆動するために、および／または、第３から第４の位置まで第２の可動要素を駆動するために実行される。
この発明の実施例は、ポンプされる流体の量が、ポンプ・ストロークにつき、マイクロ・リットル範囲、ナノ・リットル範囲、または、ピコ・リットル範囲になっている小形ポンプまたはマイクロ・ポンプに関することができる。
この発明の実施例は、例えば輸液、潤滑油、食品または洗浄液などの流体のためのポンプに関することができ、そこにおいて、ポンプ要素および駆動ユニットは、別に設計され得る。ポンプ要素は、例えばプラスチック射出成形によって、コスト効率よく製造することができ、また、使用の後、処分することができる。この発明の実施例では、駆動ユニットが再利用され得る。駆動ユニットは、ポンプされる流体と接触することがない。この発明の実施例において、流体のポンプされた量は、ポンプ・ストロークの数から直接に決定され得る。さらに、この発明の実施例において、ポンプ要素には、流体の流れを制御するための一体化されたロック弁が具備され得る。この発明の実施形態において、一体化されたロック弁は、ポンプ要素による流体の流れをポンプ要素の非動作状態に固定することができる。
この発明のポンプの実施例は、特に、医学の分野、方法技術および調査で、複数のアプリケーションに利用でき得る。１つの実施例は、人間医学の分野における自動処方投薬手段である。
この発明の実施例において、第１から第２の位置の方向に向かってその方向に第１の可動要素が移動中、第１の可動要素を過ぎた出口から離れて対向している第１の可動要素の側に配置されている領域から、出口に対向している第１の可動要素の側に配置されている領域へ流体の移送が起こる。この運動の間、できるだけ低い入口およびそれとともに関連する出口を介して、吸入による再フローを実現するために、入口が閉じることができる。第１から第２の位置への方向の第１の可動要素の移動の間、流体、例えば液体またはガスは、第１の可動要素を過ぎて移送され得る。
この発明の実施例において、第２の位置から第１の位置への方向の第１の可動要素の移動の間、ポンプで注入された流体は、第１の可動要素および出口からの出力によって移動される。同時に、流体は、入口を経由して吸引される。この移送相は、このように輸送位相と呼ばれることもありえる。輸送位相およびポンプ位相を交替させることによって、入口から出口への方向の正味の流れが起こり得る。
この発明の実施例において、ポンプ要素は、動作の間、第１の可動要素が第１の位置から第２の位置まで移動するよりも、第２の可動要素が第３から第４の位置まで急速で移動するようなものを実施した。この発明の実施例において、第２の可動要素は、第４の位置の入口を閉鎖する。したがって、ポンプされるために流体が第１の可動要素を過ぎて移送される曲面の間、入口を経由した再フローは、削減され得るかあるいは最小化され得る。この発明の実施例において、第２のばねは、第２の動作素子のより速い移動を遂行するために、第１のばねより低いばね定数を有することができる。この発明の実施例では、別々の駆動ユニットが第１の可動要素および第２の可動要素のために提供され得る。駆動ユニットが第１から第２の位置まで第１の可動要素の移動を遂行する前に、第２の可動要素のための駆動ユニットは、第３の位置から第４の位置まで同じものの動きを遂行することができる。代わりに使える実施例では、より大きい力が第２の可動要素に印加されるように、駆動ユニットおよび／または第１の可動要素および第２の可動要素が実施され得る。その結果、同じことは、第１の可動要素が第２の位置へ移動するより、第４の位置に急速で移動する。この発明の実施例は、ポンプ要素およびその駆動部の流体構造がお互いに分離して構成されることを可能にする。実際のポンプ要素は、少しの要素で形成することが可能で、例えばプラスチック射出成形によって、コスト効率よく製造され得る。この発明の実施例は、ポンプ要素が使用の後、処分されることを可能にする。その結果、実用的な方法で使い捨てが実行できる。この発明の実施例において、制御または調節手段を含むことができる、よりコスト集約型の駆動ユニットは、いくつかのポンプ要素のために、または、いくつかのポンプ要素のライフサイクル全体に用いられることができる。
このことにより、例えば医療技術または食品工学などの分野において重要なアプリケーションで、それはポンプされる流体と接触する流体要素を意味するポンプ要素は、よりコスト集約型の駆動ユニットを交換せずにアプリケーションごとに交換され得る。
この発明の実施例において、ポンプ機能は、２つの金属的動作素子、例えば、ポンプチャンバの２つのばねにより規定された位置で保たれるボールまたはピストンなどによって、獲得され得る。そして、そのことは流路にも注意が向けられ得る。第１のあるいは第３の位置において、それぞれ、第１の可動要素は、ポンプ室が提供している出口を閉鎖する。その一方で、第２の可動要素は、流体がポンプで注入されるためのリザーバに接続していることができるポンプ室の入口を開放することができる。そこにおいて、ポンプ室は、入口を経由して流体で満たされる。この発明の実施例では、可動要素が、駆動ユニットに統合される１つのまたは幾つかのコイルの力を借りて、第２または第４の位置にそれぞればね力に対抗する磁力によって移動することができる。このことにより、実施例では、最初、第２の可動要素が入口を閉鎖する。その一方で、可動要素が出口を開放し、そして、ポンプに収容された流体、つまり、液体またはガスは、第１の可動要素（輸送位相）のそばを通り過ぎて圧搾される。磁力をオフにした後、ばねは、後ろに第１の可動要素を押圧し、それによって、第１の可動要素の前の流体は、後ろの出口を経由して少なくとも部分的に移送される。このことにより、漏洩流は、可動要素およびポンプ室の圧力壁間のギャップによって発生する。そして、それによって、一定量の液体は、ポンプで流体を注入している運動の間、後ろに流れることができる。漏洩流の量は、第１可動要素とポンプ室壁の間の隙間幅によって、すなわち、第１の可動要素とポンプ室壁の間の流路の流れ抵抗により測定される。この発明の実施例では、第１の可動要素が、ポンプ運動終了後、再び、出口を封止する。この発明の実施例では、第２の可動要素が同時にほぼ入口を開放する。それによって、ハウジングは、再び満たされる。投与された体積流量は、ポンプ・ストロークの数および速度によって制御することができる。上記のことは、ポンプサイクルの間、ポンプは漏洩のない流量を固定することができる。
この発明の実施例において、異なる処理能力を有するポンプ要素は、ポンプの設計によって実現することができる。例えば、流体構造の横断面、すなわち、ポンプ室の通路の横断面、ポンプ・ストロークの長さ、そして、可動要素と通路壁の間の隙間のサイズは、ポンプ・ストロークにつき吐出される流体の量を調整するために、調整され得る。このように、例えば、吐出量のかなりの範囲を１つまたはほんの少数の異なる駆動ユニットだけカバーすることができる。同じ駆動ユニットは、例えば、異なる処理能力を有するポンプ要素を駆動することができる。
さらに、この発明の実施例において、都合よく、ポンプは、たったわずかな付加的な努力により、すなわち、第１の可動要素の位置を判定することができる、および／または、第２の可動要素の位置を提示する場合、ポンプの位置を監視することができる監視装置が実施され得ることを可能としている。この発明の実施形態では、駆動ユニットが駆動コイルを有することができ、当該駆動ユニットには、さらに、測定コイルが実装され得る。駆動コイルにより重畳された磁気交番磁界を発生させることによって、電圧は、付加的な測定コイルにおいて誘導され得る。誘導された電圧は、材料が透過性を有する可動要素の位置によって決まる。このように、適切な測定手段によって、ポンプ要素の位置が決定され得る。そして、それはポンプの機能の監視を可能にする。
【０００７】
この発明の実施形態は、添付の図面を参照して以下に説明される。それらを以下に示す。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１ａ】発明のポンプの実施例の概略断面図
【図１ｂ】発明のポンプの実施例の概略断面図
【図２】ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素との間の流路を説明する実施例の概略横断面図
【図３】ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素との間の流路を説明する実施例の概略横断面図
【図４】ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素との間の流路の流れ抵抗を変えられることを可能としている実施例の概略図
【図５】ポンプ要素ハウジングと第１の可動要素との間の流路の流れ抵抗を変えられることを可能としている実施例の概略図
【図６ａ】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図６ｂ】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図７】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図８】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図９】発明のポンプの更なる実施例を説明する概略断面図
【図１０】発明のポンプ要素の実施例の概略断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
異なる図において、同じ参照番号は、同等か機能的に同等な要素のために用いられ、その点で、各要素の繰り返された説明は省略される。
【００１０】
図１ａは、発明の１つのポンプのアイドル状態の実施例の断面図を示し、また、図１ｂは、作動状態のポンプを示す。ポンプは、ポンプ要素１０と駆動ユニット１２を含む。ポンプ要素１０は、ポンプ要素ハウジング１４と、駆動ユニットハウジング１６を含む駆動ユニット１２とを含む。ポンプ要素ハウジング１４および駆動ユニットハウジング１６は、お互いに連結することができ、また、お互いに分離することができるような別々のハウジングとして構築される。駆動ユニットハウジング１６とポンプ要素ハウジング１４とを反対に連結する適当な手段は、当業者にとって自明であり、例えば、スナップ式接続、ねじ込み式接続方式、フック、クランプ、ベルクロファスナー、および、さらなる説明を必要としない同様のものを含む。
【００１１】
ポンプ要素ハウジング１４は、ポンプ室１８、入口２０および出口２２を規定する。ポンプ要素ハウジング１４は、そこに入口２０および出口２２が射出され得る、例えば、プラスチック射出成形によって費用効率の良い方法で実現される。
【００１２】
第１の可動要素を示している第１のボール２４および第２の可動要素を示している第２のボール２６は、ポンプ室１８に存在する。ばね２８は、ボール２４および２６の間に存在する。第２のばね３０は、第２のボール２６およびポンプ要素ハウジング１４の間に存在する。第１のばね２８および第２のばね３０は、第１のボール２４および第２のボール２６を図１ａに示す位置に付勢する。示された実施例において、ばね２８および３０は、渦巻ばねとして形成される。
【００１３】
示された実施例において、ばねの組み立ては、外力なしで出口２２が閉じられるように第１のボール２４の位置を定め、その位置で、第１のばね２８は、第１のボール２４を保持する。ばねの組み立ては、入口２０が開かれるように第２のボール２６の位置を定め、ポンプ要素ハウジング１４の中のポンプ室１８は流体で満たされる。
【００１４】
入口２０は、適当な流体ラインを介して、流体リザーバ（図示せず）に接続され得る。さらに、出口２２は、適当な流体ラインを介して、目標領域（図示せず）に接続され得る。このために、入口２０および出口２２は、例えば、ルアー接続構造３２を有することが可能である。
【００１５】
さらに、出口２２での第１のボール２４の封止作用を増大させるために、たとえば板ばね形状のばね３４が提供され得る。そしてそれは、出口２２に形成されるシールシートに第１のボール２４を押圧する。示された実施例において、板ばね３４は、ばね２８および３０によって生じた力に対して垂直な力を発生させる。ボール１２は、例えば、金属球として形成され得る。さらに、ばねは、例えば、非磁性非鉄金属で形成され得る。
【００１６】
駆動ユニット１２は、金属球２４のための電磁駆動として、強磁性のコア４２を囲む１つまたは幾つかの駆動コイル４０を含む。可動要素の磁力を増大させることを目的として、強磁性コア４２は、図５および７を参照してもっと詳しく以下に説明されるように、当該可動要素の磁気の還流を大幅に改善させる位置において、適切な磁極片を持つヨーク形状もまた有することができる。
【００１７】
さらに、駆動ユニット１２は、金属球２４および２６に作用する電磁力を発生させるために、１つまたは幾つかのコイル４０に流れる電流を選択的且つ周期的に印加する駆動コイル４０に連結される制御手段４４を含む。
【００１８】
電磁力の発生に起因して、第２のボール２６は、第２のばね３０の力に逆らって入口２０の方向に向かって移動する。その結果、入口２０は、図１ｂに示すように、封止される。強磁性コアおよびヨークが未だ磁気飽和となっていない間は、それぞれ、駆動コイルまたは駆動コイル４０に流れる電流の強さをそれぞれ増大させることによって、ボール２４の磁力を増大させることができる。
【００１９】
図１ａに示される静止位置から図１ｂに示される封止位置に第２のボール２６の位置を変えることに関して、同じことが距離ｓ2に従って移動されることでなければならない。これは、磁力Ｆmagnet（ｓ2）を必要とする。第２のボール２６が入口２０を封止するまでは、第１のボール２４が移動しないように、ばねＦvorのバイアスが調整され得る。ばね定数ｃ1を有する第１のばね２８の力に逆らって、最終的に、第１のボール２４を図１ｂに示される位置に至らせるためには、同じことが距離ｓ1に従って移動されなければならない。ばね力に打ち勝つためには、少なくとも、
Ｆmagnet（ｓ1）＝Ｆmagnet（ｓ2）＋ｃ1*ｓ1＋Ｆflow [Ｎ]
の磁力が必要である。
【００２０】
それによって、出口２２が開かれ、そして、第２のボール２４の動作中、流体は同じように流れ過ぎる。すなわち、第１のボール２４およびポンプ要素ハウジング１４間の流路を通って流れる。流れ力Ｆflowは、主に、第２のボール２４およびポンプ要素ハウジング１４間の隙間についての隙間幅および速度ｖに依存する。それによって、第１のボール２４は移動する。
【００２１】
図１ａおよび１ｂの機能性について説明するために：上に述べたように、ばね定数とばね１４および１７のばねバイアスは、流体によってボール２４が動いて出口２２が開かれる前に、ボール２６が最初に動かされ、入口２０を封止するように、望ましくは、磁力をオンした後で、選ぶことができる。磁力が回転される場合、入口２０の中を通り抜けて流入する流体がばね３０を支持するため、両方のボールは実質上同時に動くことができる。
【００２２】
図２は、図１ｂの線ＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を図式的に示す。各環状の隙間は、技術的シートに類似しているのは明らかであり、第１のボール２４と内部の切断面が円形のポンプ室の内壁との間に流路をもたらしている。そこに、ボールは、ポンプ室の中に側面の隙間を備え、流れの隙間をもたらしている。環状の隙間の全幅は、ボールの直径よりもかなり小さくされ得るのが好ましく、ボールの直径によって決められ得る。例えば、隙間の全幅は、ボールの直径に応じて、１００μｍ未満、５０μｍ未満、あるいは、２０μｍ未満であり得る。図２ではボールが中央に置かれた様態が示されているが、その位置は実のところ、周囲の状況に応じて、示された位置から逸脱することができる。そしてそれは、例えば、ボールの一方側で少しの隙間もないようにする配置構造を意味する。
【００２３】
その他にも、例えば、内部の切断面が正方形の、別の内部の切断面が用いられ得る。円形のポンプ室を備えたポンプ要素ハウジング１４ａを有する別の実施例の概略断面図が図３に示される。ピストンシリンダに成形された１つまたは幾つかの通路４６ａを有する可動要素は、図３に示すように、可動要素２４ａとポンプ要素ハウジング１４ａとの間に、１つまたは幾つかの流路をもたらしている。４つの通路が図３に示されているけれども、別の実施例では、異なる数の通路、たとえばただ１つの通路が提供され得る。
【００２４】
図１ｂを再度参照すると、ポンプのＦmagnet＝Ｆmagnet（Ｓ1）の磁力が作用している間のポンプの配置が明らかとなっている。制御手段４４は、各磁力が第１のボール２４に印加されるような電流を駆動コイル４０に提供するために、実行される。
【００２５】
このように、駆動ユニット１２が機能することによって、図１ａに示される位置から図１ｂに示される位置に、ボール２４および２６の移動がもたらされる。このことにより、ポンプ室１８のボール２４は、出口２２から遠ざけられる。そこにおいて、出口２２から離れて対向するボール２４の側面からの流体は、例えば、図２および３に示すように、１つまたは幾つかの流路４６ａまたは４６ａに沿って、それぞれ、出口２２に対向しているボールの側面へ運ばれる。制御手段４４により駆動コイル４０を流れる電流を止めることによって、駆動ユニット１２を介して磁力がオフにされた場合、第１のばね２８の力によって、ボール２４は、出口２２を経由してポンプ室１８から外へ流体を押圧する。そのとき、ボール２４は、最終的に出口２２を再び封止する。新しい流体が入口２０を経由して、再び、ポンプ室の中に流入できるように、ボール２４が作動している間、第２のボール２６は、入口２０を開放する。その結果、ボール２４および２６は、ばね２８および３０のバイアスによって、図１ａに示される位置に回復する。この状態を根幹として、既知の容積を持ったポンプストロークにより一定のポンプサイクルを実行することによって、決まった流量をポンプで注入することができるように、循環的に駆動ユニットを作動することにより、駆動ユニット再び作動させることができ得る。
【００２６】
ポンプで使用された体積は、幾何学、特に、ボール２４のサイズ、ポンプ・ストローク（すなわちボール２４の移動距離ｓ1）のサイズ、および、ボール２４とポンプ要素ハウジング１４との間の流れの隙間のサイズによって、定められる。幾何学を調整することによって、ポンプストロークによるポンプで注入される量が調整される。ポンプストロークの数に基づいて、吐出量の体積が決定され得る。
【００２７】
達成できるポンプの用量精度のために、この発明の実施例においては、ポンプで使用される流体の量、例えば液体の量と、ポンプを使用している間のボール２４の動作中、隙間４６の中を通って還流する流体の量との比ができる限り大きくなることが、有利である。
【００２８】
そのために、本発明の実施例では、ポンプが作動している間、隙間４６における流動抵抗が十分に大きくなり得る。このことは、狭い隙間４６または追加的措置によって得られ得る。この点に関しては、図４は、可動要素２４ｂが配置されているポンプ要素ハウジング１４ｂの説明の概要を示す。ポンプ要素ハウジング１４ｂに形成されるポンプ室１８ａの横断面は、例えば、円形であり得る。その点で、可動要素２４ｂは、流れの隙間４６ｂがポンプ要素ハウジング１４ｂの内壁および可動要素２４ｂ間に形成できるように、シリンダピストンの形状であり得る。可動要素２４ｂは、同じに取り付けられる密封要素５０を備え、運動の方向に応じて、可動要素２４ｂとポンプ室ハウジング１４ｂの通路壁との間にポンプで注入される流体のために流れ抵抗を変える。密封要素５０は、順応性のある方法で設計され、また、例えば、たった１つのピン５２だけによって、可動要素２４ｂへの接続に適している。したがって、通り過ぎる流体に対して、密封要素５０は、図４の中で可動要素２４ｂの左側への移動中に比べて、図４の中で可動要素２４ｂの右側への移動中の方に、より低い流れ抵抗を提供している。換言すれば、同じことが可動要素２４ｂから離れて反映され得るので、右側に移動中、密封要素は、より高い可撓性を提供している。その一方で、左側への可動要素２４ｂの移動中、同じことに対して押し付けている。このように、可動要素は、付加的な弁膜機能を有する。
【００２９】
付加的な密封要素５０は、例えばゴムなど、任意の弾力性のある材料で形成され得る。そしてそれは、可動要素２４ｂの動作方向に応じて、流体的に効果的な幾何学形状となっているので、所定の弁膜機能を発生させるために、流れ抵抗の変化を可能にする。
【００３０】
動力学的な可動要素の弁効果を獲得するための他の実施例は、図５に図式的に示される。図５は、その中に配置されたポンプ要素ハウジング１４ｃおよび可動要素２４ｃを図式的に示す。さらに、図５は、磁石の磁極片５６および５８を図式的に示す。図５に図示した実施例には、流路の位置に基づいて、すなわち、ポンプ要素ハウジング１４ｃに形成されたポンプ通路１８ｂに、流体的に有効な隙間４６ｃについて異なる流れ抵抗をもたらすように、可動要素２４ａが形成されている。示された実施例では、回転運動に可動要素２４ｃの直進運動６０をかぶせることによって、獲得され得る。そしてそれは、異なる流れ抵抗がもたらされるように、流体隙間４６ｃが増大ないし減少する。
【００３１】
図５に示される実施例において、可動要素２４ｃは、その中央軸を中心に回転することができる、例えば、２つまたは幾つかの側面が平板化された球であり得る。さらに、可動要素２４ｃは、永久的な磁性材料で形成され得る。その結果、図５の点線で示されるように、可動要素２４ｃの直進運動６０によって磁極片５６および５８間に移動されるときに、可動要素２４ｃの回転運動が起こる。好ましくは、隙間４６ｃの断面は、ポンプの揚水運動中、可動要素４６ｃのポンプ出口の方向への移動により減少することができ、ポンプの給気運動中、ポンプ出口から離れる方向の移動により増加することができる。そしてそれは、動力学的な弁効果をもたらすことができる。
【００３２】
図６ａおよび６ｂは、図１ａおよび１ｂに示される実施例の変更態様を示している発明のポンプのさらなる実施例を示す。そこにおいて、図１ａおよび１ｂに関してすでに記載されている要素および機能に関する考察および説明は、省略される。
【００３３】
図６ａおよび６ｂの全体に示されるポンプ要素は、図１ａおよび１ｂの実施例の１つに対応する、そこにおいて、図６ａは、アイドル状態の２つのボール２４および２６を示し、図６ｂは、作動状態の２つのボール２４および２６を示す。図６ａおよび６ｂに示される実施例において、ボールの位置を検知するための検知手段が設けられているという点で、駆動ユニット１２ａは図１ａおよび１ｂを参照して説明されているものとは異なる。この検知手段は、検知コイル７０と検出手段７２とを含む。検出手段７２は、制御手段４４に統合され得るかまたは分離されて提供され得る。検出手段７２は、検知コイル７０に連結して、駆動コイル４０に更に連結することができる。
【００３４】
制御手段４４または検出手段７２は、例えば磁気交番磁界がそうである交番磁界が重畳される駆動コイル４０によるような交流を送るために形成される。そして、その変化は、検知コイル７０の電圧Ｕindを誘導する。この電圧は、ボール２４および２６の材料の透磁率に起因して、この電圧もまたポンプ要素のボールの位置への依存度において変化する。検出手段７２は、電圧Ｕindを検出するために、また、ポンプ要素のボールの位置について結論を出すための同じことの変更を評価するために実行される。このように、ポンプ要素１０のボール２４および２６の位置が決定され得る。その結果、ポンプ要素の位置および機能が監視され得る。このような実施例では、同じく位置する磁気ヨークおよび磁極片により電圧がコイル７０に誘導されることによって示される測定信号を増幅することは可能である。
【００３５】
有効な磁力の増加を許容しているアセンブリの実施例または測定信号の増加は、それぞれ、図７〜９を参照してさらに詳細に以下に説明される。
【００３６】
図７〜８は、それぞれ、ポンプ室８２、入口８４および出口８６が形成されるポンプ要素ハウジング８０を示す。第１の可動ボール８８および第２の可動ボール９０は、ポンプ室８２に配置されている。そして、それは第１のばね９２および第２のばね９４によって示された位置に付勢される。
【００３７】
図７に示す実施例において、２つの別々の駆動ユニット１０２ａおよび１０２ｂは、第１のボール８８および第２のボール９０のために提供される。文字「ａ」で示された駆動ユニット１０２ａの特徴および文字「ｂ」で示された駆動ユニット１０２ｂは、類似の構造が具備され得る。駆動ユニットは、ポンプ要素に反対に取り付け可能な方法で連結することができる駆動ユニットハウジングパーツ１０４ａおよび１０４ｂを具備している。駆動ユニット１０２ａは、１つまたは幾つかの駆動コイル１０６ａと、１つまたは幾つかの、検知コイル１０８ａを有する。駆動ユニット１０２ｂは、１つまたは幾つかの駆動コイル１０６ｂを有する。駆動ユニット１０２ａは、制御手段４４ａおよび検出手段７２を有する。駆動ユニット１０２ｂは、制御手段４４ｂを有し、さらに、１つまたは幾つかの検知コイルおよび検出手段を任意に具備され得る。
【００３８】
図７で分かるように、駆動コイル１０６ａおよび１０８ａは強磁性ヨーク１１０ａの周りに巻回され、そして、駆動コイル１０６ｂは強磁性ヨーク１１０ｂの周りに巻回される。磁極片１１２ａおよび１１４ａは、強磁性ヨーク１１０ａに取り付けられ、ボール８８が作動状態にある磁極片１１２ａおよび１１２ｂ間に引かれるように、電磁流が導かれる。また、磁極片１１２ｂおよび１１４ｂは、ヨーク１１０ｂに取り付けられ、ボール９０が作動状態にある磁極片１１２ｂおよび１１４ｂ間に引かれるように、電磁流が導かれる。
【００３９】
例えば、強磁性材料で形成され得るヨーク，磁極片、および、実施例のボール８８，９９で示された可動要素によって、有効な磁力を有意に増加させることができる磁気回路の一部となり得る。さらに、検知コイル１０８ａにおいて誘導され、検出手段７２によって検出される測定信号は、著しくより強くなり得る。
【００４０】
ヨークおよび磁極片の実施構造は、それぞれ、ポンプ要素の設計によって決まる。ここで、注目すべきことは、実施例に示されるポンプ要素の幾何学的な設計が、単に、説明目的のための例となっているだけに過ぎない。さらに、入口および出口がいかなる適当な位置にも配置され得ることが注目されるべきであり、特に、図７および８の入口の具体的な位置は、単に図式的であり、もちろん、ポンプ室内に、流体、すなわち液体またはガスが流入することができるための適当な位置であり得る。
【００４１】
図７に示された実施例の機能は、主として、図１ａおよび１ｂを参照して、上記の実施例の機能に対応することができる。この点に関しては、ばね９２および９４のばね定数、電流を駆動コイル１０６ａおよび１０６ｂ（それによって、発生される磁界）に充満させることに関しての時間的制御、および／または、駆動コイル１０６ａに印加される電流の量が、ボール９０は、作動中、ボール８８が示された位置から操作された位置まで移動する前に、入口８４を閉塞することを効果的に実行するために、調整され得る。
【００４２】
図８は、一般の駆動ユニットが第１のボール８８および第２のボール９０が備えられた駆動ユニットの実施例の概略図を示す。駆動ユニット１２０は、ポンプ要素に再び可逆的に接続することができる駆動ユニットハウジング１２２を有する。さらに、駆動ユニットは、上述した説明と同じように、１つまたは幾つかの駆動コイルおよび１つまたは幾つかの検知コイル１０８に接続することができるところの制御手段４４および検出手段７２を含む。駆動コイル１０６および検知コイル１０８は、図示するように、強磁性材料で形成されるヨーク１１０の周囲に巻回される。ヨーク１１０は、第１のボール８８を作動するための電磁流を導くための第１の磁極片１２４，１２６と、第２のボール９０を作動するための電磁流を導くための第２の磁極片１２８，１３０とを備えている。
【００４３】
図８に示された実施例の機能に関しては、上記の図１ａ、１ｂ、６ａおよび６ｂに関しての説明に合わせて参照され得る。そこにおいて、さらに、磁力および測定信号の増加は、ヨーク１１０およびそこに取り付けられた磁極片によって得られ得る。
【００４４】
ボール８８および９０を操作するための駆動ユニット１４０の別の実施例は、図９に示される。駆動ユニット１４０は、駆動ユニットハウジング１４２を含む。そこには、さらに、制御手段４４、検出手段７３、１つまたは幾つかの駆動コイル１０６、および、１つまたは幾つかの検知コイル１０８が配置される。図９に示された実施例で分かるように、本実施例において、駆動コイル１０６および検知コイル１０８は、磁極片１２４，１２６，１２８および１３０の間に配置されているヨーク１４４に設けられている。このように、図９に示された実施例では、可逆性の方法でポンプ要素ハウジングに再び連結することができる駆動装置のまさしくコンパクト構造を可能にしている。
【００４５】
図１０は、別の実施例に従ってポンプ要素１５０を示す。ポンプ要素１５０は、ポンプ要素ハウジング１５２を含み、ポンプ要素ハウジング１５２には、ポンプ室１５４、入口１５６および出口１５８が形成されている。さらに、ポンプ要素１５０は、第１のボール１６０、第２のボール１６２、第１のばね１６４および第２のばね１６６を備えている。ばね止め１６８は、ばね１６４，１６６間に配置される。ばね１６４および１６６は、図１０に示される位置に、ボール１６０および１６２を付勢している。
【００４６】
それぞれの駆動装置（図示せず）を用いて、ボール１６０は、出口１５８を開いて、当該ボールが通り過ぎた流体を移送するために、ばね１６４の力に逆らって出口１５８から遠ざけられ得る。その一方で、入口１５６はボール１６２によって閉じられる。駆動ユニットにとって、磁極片がボール１６０から入口１５６の方向にわずかに移動されて提供され得る。磁力を止めた後で、ばね１６４がボールを図１０に示された元の位置に駆動し、流体が出口１５８に吐出される。ばね１６６と共に、ボール１６２は、入口１５６を介して流体の逆流を可能にする逆止弁を形成する。ばね１６６、ボール１６２および入口１５６上のシールシートは、お互いに整合され得る。このことにより通過方向に速やかに開くように逆止め弁が構成され、ポンプの揚水運動において、ボール１６０は、出口１５８に向いた状態にあり、また、給気運動において、遮断する方向に速やかに閉じる。
【００４７】
このように、図１０に示された実施例において、ばね１６４は、ボール１６０と共にポンプの駆動部を形成する。そこにおいて、磁気駆動がオフにされる限り、すなわち、システムがアイドル状態にある限り、出口１５８が要素１６０によって確実に封止されるように、ばね１６４、ボール１６０の密封シート、ポンプハウジング１５２ないし出口１５８は、それぞれ、整合され得る。この構造によって、入口１５６への出口１５８からの逆流と同様に、出口１５８を経由して入口１５６からのアイドル状態での流れは、効果的に防止されることができる。
【００４８】
図１０による実施例において、ばね１６４および１６６は切り離され、固定式の止め１６８によって支持される。２つのばねの力は、主に、それぞれ、ボール１６０およびばね止め１６８間の、または、ボール１６２およびばね止め１６８間の距離から決定され、このようにして、お互いに完全に切り離される。
【００４９】
ボール１６０が出口１５８に向かうポンピング動作にあるとき、入口１５６の開口を支持するために、付加的な磁気駆動部はボール１６２のために提供され得る。そしてそれはボール１６０のための磁気駆動部から独立している制御となり得る。
【００５０】
要約すると、この発明の実施例は、第１のハウジング、入口、出口および第２のハウジングを有する流体用ポンプを提供する。そしてそれは、着脱可能な方法で第１のハウジングに機械的に接続され得る。第１のハウジングは、第１の可動要素および少なくとも第１のばねを含み得る。そこにおいて、第１のばねは、出口を封止している位に第１の可動要素を定める。ハウジングは、第２の可動要素および少なくとも１つのばねを含み得る。そこにおいて、第２のばねは、入口を開放している位置に第２の可動要素を定める。第２のハウジングは、少なくとも１つのコイル、強磁性コアおよび制御手段を含み得る。そしてそれは、磁界およびそのような可動要素を生む可動要素は、ばねの有効な力に対抗している第２の位置において定められる。そこにおいて、入口は第２の可動要素によって封止され、そして、出口は第１の可動要素によって開放される。磁力を切った後に、第１のハウジングに含まれる流体が出口から少なくとも部分的に排出できるように、可動要素はばねによってアイドル状態にする位置に戻され得る。
【００５１】
上述の通り、この発明の実施例は、２つの可動要素を含む。この発明の実施例では、両方の可動要素は、駆動ユニットによって作動され得る。別の実施例では、第１の可動要素だけが駆動ユニットによって駆動され得る。その一方で、他の可動要素は、逆止弁として効果的でありえて、単に流入している流体によって実質的に駆動されるだけである。可動要素を使用しているこの種の逆止弁に代わるものとして、例えば、図１０を参照して、入口には、従来の逆止弁、例えばフラップ弁も提供され得る。そしてそれは、第１の可動要素のポンピング動作中、入口を開いて、流体が第１の可動要素を過ぎて移送される移送動作の間、入口を閉める。さらに、別の方法として、第１の可動要素から入口を通る流れ抵抗が、第１の可動要素とポンプ要素ハウジングの内壁との間の流れ抵抗よりも高い限り、その場合、まだ、出口による正味のポンプ効果が遂行され得るので、入口は、弁を備えていなければならない必要は全くない。
【００５２】
都合のよいことに、ポンプ要素ハウジングのハウジング部分は、プラスチックで形成することができ、例えば、射出成形方法で製造され得る。しかしながら、ハウジング部分は、他の適切な材料、例えば半導体またはセラミック材料または非強磁性金属を用いたマイクロ構造化方法を用いて製造され得る。可動要素は、強磁性、軟磁性または永久磁性材料の中で、都合よく実施され得る。
【００５３】
この発明の実施例において、第１の可動要素は、永続的な磁性でありえて、磁気双極子として実施されうる。そこにおいて、駆動ユニットによって発生する外部磁界を適用するときに、可動要素が直進運動に加えて、回転運動を実行するように、磁気双極子の磁軸は正しい位置に置かれる。そこにおいて、第１の可動要素は、その流体効果的な幾何学形状が弁という意味に変えられるように、ポンプ要素ハウジングにおいて位置決めされる。そして、そのことは図５を参照して上で述べられた。
【００５４】
この発明の記載されている実施例は、ボールまたはピストン形状を備えるところの可動要素を有する。しかしながら、可動要素は、それぞれのポンプ要素ハウジングと関連して記載されている機能を提供するいかなる形状も有することができることは、明らかである。
【００５５】
図４を参照して述べられたように、さらなる密封要素は可動要素に取り付けられ得る。そして、それは弾性材料で形成することができ、可動要素の可動方向に基づいて、その流体の効果的な幾何学形状に変化する。そこにおいて、可動要素は、密封要素と関連して弁膜機能を有する。そして、それの助けを借りて、ポンプの動作中、可動要素およびポンプ要素ハウジング間の流路に逆流する流体の量に対する吐出された流体の量の比率が増加され得る。
【００５６】
この発明の実施例において、その位置の第１の可動要素、および／または、第３の位置の第２の可動要素を付勢しているばねは、いかなる適切な材料、例えば非磁性非鉄金属でも形成され得る。この発明の実施例において、異なるポンプ要素ハウジングに配置され得るように、駆動ユニットは、別々のハウジングに形成される。その結果、数種類のポンプは、１つの駆動ユニットで制御することができる。
【００５７】
この発明の実施例において、ポンプの吐出量は、ポンプが作動している間ずっと、ポンプ周波数を変えることによって、あるいは、第１の可動要素のポンプ・ストロークを変化させることによって、調整され得る。この発明の実施例において、ポンプ周波数は、電流が制御手段により駆動コイルに印加されることによって調整され得る。この発明の実施例では、印加された電流を変えてこのように発生する磁力を変えることによって、第１の可動要素のポンプ・ストロークが変更され得る。この発明の実施例によれば、吐出量は、例えばあらかじめポンプの設計の期間に、ばねのバイアスＦvorを変化させるのと同様に、第１の可動要素およびポンプ要素ハウジング間のギャップを変化させることによって、さらに調整され得る。
【００５８】
この発明の実施例では、規定量の流体がポンプ・ストロークによってポンプで注入され得る。所望の用量を得るために、必要な数のポンプ・ストロークがそれぞれ計数され、実行され得る。図７〜９を参照して上記に説明したように、電磁流は、特に、その上に磁極片が配設された強磁性ヨークを介して、可動要素に導かれ得る。それに優って、ボールによる電磁流量は、特に、可動要素の運動領域のポンプハウジングの横断面を変化させることによって、調整され得る。
【００５９】
この発明の実施例では、磁気駆動部は、２つの実質的に同一のユニットの中で実施され得る。そこにおいて、あらゆるユニットは、それ自身の制御手段を備えていて、このように、個々に可動要素のそれぞれの一つを制御することが可能である。代わりの実施例では、磁気駆動部がユニットで構成することができ、そこにおいて電磁流は、強磁性ヨークおよび磁極片を介して、両方の可動要素に同時に通過する。他の別の実施例では、磁気駆動部が１つのユニットで構成することができ、そこにおいて、強磁性ヨークは、その上に配設された磁極片を有する２つの部材で実施される。そこにおいて、駆動コイルは、２つの可動要素間の領域のヨークに配設される。
【００６０】
最後に、図６ａおよび６ｂを参照して上記に説明したように、この発明の実施例では、駆動ユニットを含む第２のハウジングが、さらなるコイルおよび検出手段を備え得る。そこにおいて、磁気交番磁界は、駆動コイルに重畳され、それはさらなるコイルの電圧を誘導する。そして、それは検出手段によって測定されて、評価される。そこにおいて、さらなるコイルの誘導された電圧は、ポンプ要素ハウジングの可動要素の位置に左右され、そして、検出手段は、可動要素の位置を測定することができ、このように当該位置およびポンプの機能を測定することができる。
【００６１】
記載されている実施例では、第１の可動要素が出口を閉鎖すると同時に、同じことが第１の位置にあるときに、別の実施例では、第１の可動要素が第１の位置にあるときに、出口は完全に閉じないかもしれない。それでもやはり、掛け値なしのポンプ効果が獲得され得る。
【００６２】
記載されている磁気駆動部はさておき、別の実施例では、例えば静電駆動または空圧駆動などの他の駆動部が、可動要素のために用いられ得る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室（１８、８２、１５４）を定めているポンプ要素ハウジング（１４、１４ａ、１４ｃ、８０、１５２）、
前記ポンプ室への入口（２０、８４、１５６）、
前記ポンプ室からの出口（２２、８６、１５８）、および
前記ポンプ室において第１と第２の位置の間で可動となる第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）を含み、
前記第１と前記第２の位置の間で前記第１の可動要素の往復運動中に、前記出口による正味の流れが起こるように、前記第１から前記第２の位置の方向への前記第１の可動要素の移動の間、前記入口による前記第１の可動要素からの流路（４６、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ）の流れ抵抗は、前記ポンプ要素ハウジングと前記第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗よりも高くなり、さらに、
前記第２の位置から前記第１の位置の方向への前記第１の可動要素の移動の間、前記出口による前記第１の可動要素からの流路の流れ抵抗は、前記ポンプ要素ハウジングと前記第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗より小さくなる、ポンプ要素（１０、１５０）。
【請求項２】
前記ポンプ要素ハウジング（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１８、１５２）は、前記第１および前記第２の位置間の前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）の移動のための通路（４６、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ）の決定に貢献する少なくとも１つの内側ポンプ室壁を有し、前記ポンプ要素ハウジングと前記第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗は、前記内側ポンプ室壁および前記第１の可動要素の横断面によって決定される、請求項１に記載のポンプ要素（１０、１５０）。
【請求項３】
前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）は、前記第１の位置にある前記出口を閉鎖する、請求項１または２に記載のポンプ要素。
【請求項４】
第２の可動要素を具備し、前記第２の可動要素によって、前記入口を経由して第１の可動要素から流路の流れ抵抗が変更され得る、請求項１〜請求項３の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項５】
前記ポンプ室ハウジング（１４、８０）は、前記第２の可動要素（２６、８０）の移動のための通路の決定に貢献し、前記第２の可動要素が第３の位置にあるとき、前記入口によって前記第１の可動要素の流路の流れ抵抗は、前記第２の可動要素が第４の位置にあるときよりも小さい、請求項４に記載のポンプ要素。
【請求項６】
前記第２の可動要素（２６、８０）は、第４の位置にあるとき、入口（２０、８４）を閉鎖する、請求項５に記載のポンプ要素。
【請求項７】
前記第１の位置に前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）を付勢するばね力を備えた第１のばね（２８、９２、１６４）を具備する、請求項１〜請求項６の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項８】
前記第３の位置に前記第２の可動要素（２６、８０、１６２）を付勢するばね力を備えたばね（３０、９４、１６６）を具備する、請求項４〜請求項６の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項９】
前記第１の位置に前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）を付勢するばね力を備えた第１のばね（２８、９２、１６４）、および、前記第３の位置に前記第２の可動要素（２６、８０、１６２）を付勢するばね力を備えた第２のばね（３０、９４、１６６）を具備する、請求項４〜請求項６の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項１０】
前記第２のばね（３０、９４、１６６）は、前記第１のばねよりも柔らかい、請求項９に記載のポンプ要素。
【請求項１１】
前記第１のばね（２８、９２）は、前記第１の可動要素（２４、８８）と前記第２の可動要素（２６、９０）との間に配置される、請求項９または請求項１０に記載のポンプ要素。
【請求項１２】
前記第１のばね（１６４）および前記第２のばね（１６６）は、前記第１の可動要素（１６０）と前記第２の可動要素（１６２）との間に配置され、さらに、ばね止め（１６８）が前記第１のばね（１６４）および前記第２のばね（１６６）間に配置される、請求項９または請求項１０に記載のポンプ要素。
【請求項１３】
前記第１の可動要素および／または前記第２の可動要素は、強磁性、軟磁性または永久磁性の磁性物質を含む、請求項１〜請求項１２の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項１４】
前記ポンプ要素ハウジング（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、８０、１５２）は、プラスチックを含む、請求項１〜請求項１３の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項１５】
前記第１の位置から前記第２の位置の方向への前記第１の可動要素の移動中、前記ポンプ要素ハウジング（１４ｂ、１４ｃ）と前記第１の可動要素（２４ｂ、２４ｃ）との間の流路（４６ｂ、４６ｃ）の流れ抵抗は、前記第２から前記第１への前記第１の可動要素の移動中よりも小さい、請求項１〜請求項１４の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項１６】
前記第１の可動要素（２４ｃ）は、第１の位置および第２の位置を有し、前記ポンプ要素ハウジング（１４ｃ）と前記第１の可動要素（２４ｃ）との間の前記流路の流れ抵抗は、前記第１の位置においての方が、前記第２の位置においてよりも小さい、請求項１５に記載のポンプ要素。
【請求項１７】
前記第１の可動要素（２４ｃ）は、磁気双極子を有する、請求項１６に記載のポンプ要素。
【請求項１８】
前記第１の可動要素（２４ｂ）は、可撓性のある密封要素を有し、前記密封要素は、前記第１の位置から前記第２の位置までの移動の間の第１の可撓性、および、前記第２の位置から前記第１の位置までの移動の間で、前記第１の可撓性よりも低い第２の可撓性を提供する、請求項１５に記載のポンプ要素。
【請求項１９】
前記第１の可動要素（２４、８８、１６０）および／または前記第２の可動要素（２６、８０、１６２）は、ボールである、請求項１〜請求項１８に記載のポンプ要素。
【請求項２０】
入口（２０、８４、１５６）および出口（２２、８６、１５８）を有するポンプ室（１８、８２、１５４）を規定しているポンプ要素ハウジング（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、８０、１５２）、
前記ポンプ室の第１の位置と第２の位置の間で移動可動となり、前記第１の位置にあるときに前記出口が閉鎖される第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）、
前記ポンプ室の第３と第４の位置の間で移動可動な第２の可動要素（２６、８０、１６２）、
前記第１の位置に前記第１の可動要素を付勢している第１のばね（２８、９２、１６４）、および
前記第３の位置に前記第２の可動要素を付勢している第２のばね（３０、９４、１６６）を含み、
前記第１と前記第２の位置の間の前記第１の可動要素の往復運動中に、さらに、前記第３と前記第４の位置の間の前記第２の可動要素の往復運動中に、前記出口を通じて正味の流れが起こる、ポンプ要素。
【請求項２１】
前記第２のばね（３０、９４、１６６）は、前記第１のばねよりも柔らかい、請求項２０に記載のポンプ要素。
【請求項２２】
前記第２の可動要素（２６、９０）が前記第４の位置にあるとき、前記入口（２０、８４）が閉鎖される、請求項２０または請求項２１に記載のポンプ要素。
【請求項２３】
前記第２の可動要素（２６、９０）が前記第４の位置にあるとき、前記入口（２０、８４）が閉鎖される、請求項２０または請求項２２の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項２４】
前記第１のばね（２８、９２）は、前記第１および前記第２の可動要素間に配置される、請求項２０〜請求項２３の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項２５】
前記第１および第２のばね（１６４、１６６）は、前記第１および前記第２の可動要素（１６０、１６２）間に配置され、さらに、前記第１および第２のばね間にばね止め（１６８）が配置される、請求項２０〜請求項２３の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項２６】
前記第２の可動要素（１６２）が前記第３の位置にあるとき、前記入口（１６２）は開放され、さらに、前記第２の可動要素（１６２）が前記第４の位置にあるとき、前記入口（１５６）は開放される、請求項２５に記載のポンプ要素。
【請求項２７】
請求項１〜請求項２６の内の１つに記載のポンプ要素（１０、１５０）および駆動ユニット（１２、１２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）を具備するポンプであって、前記ポンプ要素および前記駆動ユニットは、前記第１の位置から前記第２の位置に前記第１の可動要素を駆動するために、および／または、前記第３の位置から前記第４の位置に前記第２の可動要素を駆動するために、前記ポンプに実装される。
【請求項２８】
前記駆動ユニット（１２、１２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）および前記ポンプ要素（１０、１５０）は、別々に構築され、そして、可逆性の方法でお互いに連結され得る、請求項２７に記載のポンプ。
【請求項２９】
前記駆動ユニット（１２、１２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）および前記ポンプ要素（１０、１５０）は、ポンプが作動中に流体と接触しないようポンプを使用するために実装される、請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３０】
前記駆動ユニット（１２、１２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）は、前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）が前記第２の位置へ駆動されることによって、および／または、前記第２の可動要素（２６、８０、１６２）が前記第４の位置へ駆動されることによって、磁界を発生させるためのデバイスを含む、請求項２７〜請求項２９に記載のポンプ
【請求項３１】
磁界を発生させるための前記デバイスは、
前記第１の可動要素（８８）が前記第２の位置に駆動されることによって、磁界を発生させる第１のデバイス（１０６ａ）、および
前記第２の可動要素が前記第４の位置に駆動されることによって、磁界を発生させる第２のデバイス（１０６ｂ）を含み、
磁界を発生させるための前記第１および前記第２のデバイスは、別々に制御される、請求項３０に記載のポンプ。
【請求項３２】
前記駆動ユニット（１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）は、特に発生された磁界を導くか、あるいは、前記第２および／または第４の位置と磁極片との間に可動要素（８８、９０）を持ってくるために実装されるところの１つまたは幾つかのヨーク（１１０、１１０ａ、１１０ｂ）および磁極片（１１２ａ、１１２ｂ、１１４ａ、１１４ｂ、１２４、１３０）を有する、請求項３０または請求項３１に記載のポンプ。
【請求項３３】
前記駆動ユニットは、１つまたは幾つかの磁界を発生させるための１つまたは幾つかのコイルを有する、請求項２７〜請求項３２の内の１つに記載のポンプ。
【請求項３４】
前記第１および前記第２の可動要素の位置を検出するためのデバイス（７０、７２、１０８、１０８ａ、１０８ｂ）をさらに含む、請求項２７〜請求項３３の内の１つに記載のポンプ。
【請求項３５】
前記駆動ユニットは、磁界を発生させるための少なくとも１つのコイルを有し、
前記第１および／または前記第２の可動要素の位置を検出するための前記デバイスは、前記第１および／または前記第２の可動要素の位置に依存するところの少なくとも１つの検知コイル（７０、１０８、１０８ａ、１０８ｂ）を有し、
前記コイルによって発生された磁気交番磁界は、前記検知コイルに電圧を誘導する、請求項３４に記載のポンプ。
【請求項３６】
請求項２７〜請求項３５の内の１つに記載のポンプの吐出量を調整するための方法であって、
前記ポンプの吐出量を調整する方法は、
第１の可動要素と存在しているときの第２の可動要素が前後に移動される回数を調整するステップ、
前記第１および前記第２の位置間の前記第１の可動要素の移動ストロークを調整するステップ、
前記第１の可動要素および前記ポンプ要素ハウジング間の流れ抵抗を調整するステップ、および
前記第１の位置に前記第１の可動要素を付勢しているばねバイアス、および／または、前記第３の位置に前記第２の可動要素を付勢しているばねバイアスを変更するステップ、
の少なくとも１つを含む、方法。
【請求項３７】
請求項２７〜請求項３５の内の１つに記載のポンプを作動する方法であって、
前記可動要素の往復運動の間中、流体の既知量は前記出口から吐出され、出口を介して、確定された用量を出力するために、前記第１の可動要素の多くの往復運動が計数される、方法。
【請求項１】
ポンプ室（１８、８２、１５４）を定めているポンプ要素ハウジング（１４、１４ａ、１４ｃ、８０、１５２）、
前記ポンプ室への入口（２０、８４、１５６）、
前記ポンプ室からの出口（２２、８６、１５８）、および
前記ポンプ室において第１と第２の位置の間で可動となる第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）を含み、
前記第１と前記第２の位置の間で前記第１の可動要素の往復運動中に、前記出口による正味の流れが起こるように、前記第１から前記第２の位置の方向への前記第１の可動要素の移動の間、前記入口による前記第１の可動要素からの流路（４６、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ）の流れ抵抗は、前記ポンプ要素ハウジングと前記第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗よりも高くなり、さらに、
前記第２の位置から前記第１の位置の方向への前記第１の可動要素の移動の間、前記出口による前記第１の可動要素からの流路の流れ抵抗は、前記ポンプ要素ハウジングと前記第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗より小さくなる、ポンプ要素（１０、１５０）。
【請求項２】
前記ポンプ要素ハウジング（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１８、１５２）は、前記第１および前記第２の位置間の前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）の移動のための通路（４６、４６ａ、４６ｂ、４６ｃ）の決定に貢献する少なくとも１つの内側ポンプ室壁を有し、前記ポンプ要素ハウジングと前記第１の可動要素の間の流路の流れ抵抗は、前記内側ポンプ室壁および前記第１の可動要素の横断面によって決定される、請求項１に記載のポンプ要素（１０、１５０）。
【請求項３】
前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）は、前記第１の位置にある前記出口を閉鎖する、請求項１または２に記載のポンプ要素。
【請求項４】
第２の可動要素を具備し、前記第２の可動要素によって、前記入口を経由して第１の可動要素から流路の流れ抵抗が変更され得る、請求項１〜請求項３の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項５】
前記ポンプ室ハウジング（１４、８０）は、前記第２の可動要素（２６、８０）の移動のための通路の決定に貢献し、前記第２の可動要素が第３の位置にあるとき、前記入口によって前記第１の可動要素の流路の流れ抵抗は、前記第２の可動要素が第４の位置にあるときよりも小さい、請求項４に記載のポンプ要素。
【請求項６】
前記第２の可動要素（２６、８０）は、第４の位置にあるとき、入口（２０、８４）を閉鎖する、請求項５に記載のポンプ要素。
【請求項７】
前記第１の位置に前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）を付勢するばね力を備えた第１のばね（２８、９２、１６４）を具備する、請求項１〜請求項６の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項８】
前記第３の位置に前記第２の可動要素（２６、８０、１６２）を付勢するばね力を備えたばね（３０、９４、１６６）を具備する、請求項４〜請求項６の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項９】
前記第１の位置に前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）を付勢するばね力を備えた第１のばね（２８、９２、１６４）、および、前記第３の位置に前記第２の可動要素（２６、８０、１６２）を付勢するばね力を備えた第２のばね（３０、９４、１６６）を具備する、請求項４〜請求項６の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項１０】
前記第２のばね（３０、９４、１６６）は、前記第１のばねよりも柔らかい、請求項９に記載のポンプ要素。
【請求項１１】
前記第１のばね（２８、９２）は、前記第１の可動要素（２４、８８）と前記第２の可動要素（２６、９０）との間に配置される、請求項９または請求項１０に記載のポンプ要素。
【請求項１２】
前記第１のばね（１６４）および前記第２のばね（１６６）は、前記第１の可動要素（１６０）と前記第２の可動要素（１６２）との間に配置され、さらに、ばね止め（１６８）が前記第１のばね（１６４）および前記第２のばね（１６６）間に配置される、請求項９または請求項１０に記載のポンプ要素。
【請求項１３】
前記第１の可動要素および／または前記第２の可動要素は、強磁性、軟磁性または永久磁性の磁性物質を含む、請求項１〜請求項１２の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項１４】
前記ポンプ要素ハウジング（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、８０、１５２）は、プラスチックを含む、請求項１〜請求項１３の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項１５】
前記第１の位置から前記第２の位置の方向への前記第１の可動要素の移動中、前記ポンプ要素ハウジング（１４ｂ、１４ｃ）と前記第１の可動要素（２４ｂ、２４ｃ）との間の流路（４６ｂ、４６ｃ）の流れ抵抗は、前記第２から前記第１への前記第１の可動要素の移動中よりも小さい、請求項１〜請求項１４の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項１６】
前記第１の可動要素（２４ｃ）は、第１の位置および第２の位置を有し、前記ポンプ要素ハウジング（１４ｃ）と前記第１の可動要素（２４ｃ）との間の前記流路の流れ抵抗は、前記第１の位置においての方が、前記第２の位置においてよりも小さい、請求項１５に記載のポンプ要素。
【請求項１７】
前記第１の可動要素（２４ｃ）は、磁気双極子を有する、請求項１６に記載のポンプ要素。
【請求項１８】
前記第１の可動要素（２４ｂ）は、可撓性のある密封要素を有し、前記密封要素は、前記第１の位置から前記第２の位置までの移動の間の第１の可撓性、および、前記第２の位置から前記第１の位置までの移動の間で、前記第１の可撓性よりも低い第２の可撓性を提供する、請求項１５に記載のポンプ要素。
【請求項１９】
前記第１の可動要素（２４、８８、１６０）および／または前記第２の可動要素（２６、８０、１６２）は、ボールである、請求項１〜請求項１８に記載のポンプ要素。
【請求項２０】
入口（２０、８４、１５６）および出口（２２、８６、１５８）を有するポンプ室（１８、８２、１５４）を規定しているポンプ要素ハウジング（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、８０、１５２）、
前記ポンプ室の第１の位置と第２の位置の間で移動可動となり、前記第１の位置にあるときに前記出口が閉鎖される第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）、
前記ポンプ室の第３と第４の位置の間で移動可動な第２の可動要素（２６、８０、１６２）、
前記第１の位置に前記第１の可動要素を付勢している第１のばね（２８、９２、１６４）、および
前記第３の位置に前記第２の可動要素を付勢している第２のばね（３０、９４、１６６）を含み、
前記第１と前記第２の位置の間の前記第１の可動要素の往復運動中に、さらに、前記第３と前記第４の位置の間の前記第２の可動要素の往復運動中に、前記出口を通じて正味の流れが起こる、ポンプ要素。
【請求項２１】
前記第２のばね（３０、９４、１６６）は、前記第１のばねよりも柔らかい、請求項２０に記載のポンプ要素。
【請求項２２】
前記第２の可動要素（２６、９０）が前記第４の位置にあるとき、前記入口（２０、８４）が閉鎖される、請求項２０または請求項２１に記載のポンプ要素。
【請求項２３】
前記第２の可動要素（２６、９０）が前記第４の位置にあるとき、前記入口（２０、８４）が閉鎖される、請求項２０または請求項２２の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項２４】
前記第１のばね（２８、９２）は、前記第１および前記第２の可動要素間に配置される、請求項２０〜請求項２３の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項２５】
前記第１および第２のばね（１６４、１６６）は、前記第１および前記第２の可動要素（１６０、１６２）間に配置され、さらに、前記第１および第２のばね間にばね止め（１６８）が配置される、請求項２０〜請求項２３の内の１つに記載のポンプ要素。
【請求項２６】
前記第２の可動要素（１６２）が前記第３の位置にあるとき、前記入口（１６２）は開放され、さらに、前記第２の可動要素（１６２）が前記第４の位置にあるとき、前記入口（１５６）は開放される、請求項２５に記載のポンプ要素。
【請求項２７】
請求項１〜請求項２６の内の１つに記載のポンプ要素（１０、１５０）および駆動ユニット（１２、１２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）を具備するポンプであって、前記ポンプ要素および前記駆動ユニットは、前記第１の位置から前記第２の位置に前記第１の可動要素を駆動するために、および／または、前記第３の位置から前記第４の位置に前記第２の可動要素を駆動するために、前記ポンプに実装される。
【請求項２８】
前記駆動ユニット（１２、１２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）および前記ポンプ要素（１０、１５０）は、別々に構築され、そして、可逆性の方法でお互いに連結され得る、請求項２７に記載のポンプ。
【請求項２９】
前記駆動ユニット（１２、１２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）および前記ポンプ要素（１０、１５０）は、ポンプが作動中に流体と接触しないようポンプを使用するために実装される、請求項２８に記載のポンプ。
【請求項３０】
前記駆動ユニット（１２、１２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）は、前記第１の可動要素（２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、８８、１６０）が前記第２の位置へ駆動されることによって、および／または、前記第２の可動要素（２６、８０、１６２）が前記第４の位置へ駆動されることによって、磁界を発生させるためのデバイスを含む、請求項２７〜請求項２９に記載のポンプ
【請求項３１】
磁界を発生させるための前記デバイスは、
前記第１の可動要素（８８）が前記第２の位置に駆動されることによって、磁界を発生させる第１のデバイス（１０６ａ）、および
前記第２の可動要素が前記第４の位置に駆動されることによって、磁界を発生させる第２のデバイス（１０６ｂ）を含み、
磁界を発生させるための前記第１および前記第２のデバイスは、別々に制御される、請求項３０に記載のポンプ。
【請求項３２】
前記駆動ユニット（１０２ａ、１０２ｂ、１２０、１４０）は、特に発生された磁界を導くか、あるいは、前記第２および／または第４の位置と磁極片との間に可動要素（８８、９０）を持ってくるために実装されるところの１つまたは幾つかのヨーク（１１０、１１０ａ、１１０ｂ）および磁極片（１１２ａ、１１２ｂ、１１４ａ、１１４ｂ、１２４、１３０）を有する、請求項３０または請求項３１に記載のポンプ。
【請求項３３】
前記駆動ユニットは、１つまたは幾つかの磁界を発生させるための１つまたは幾つかのコイルを有する、請求項２７〜請求項３２の内の１つに記載のポンプ。
【請求項３４】
前記第１および前記第２の可動要素の位置を検出するためのデバイス（７０、７２、１０８、１０８ａ、１０８ｂ）をさらに含む、請求項２７〜請求項３３の内の１つに記載のポンプ。
【請求項３５】
前記駆動ユニットは、磁界を発生させるための少なくとも１つのコイルを有し、
前記第１および／または前記第２の可動要素の位置を検出するための前記デバイスは、前記第１および／または前記第２の可動要素の位置に依存するところの少なくとも１つの検知コイル（７０、１０８、１０８ａ、１０８ｂ）を有し、
前記コイルによって発生された磁気交番磁界は、前記検知コイルに電圧を誘導する、請求項３４に記載のポンプ。
【請求項３６】
請求項２７〜請求項３５の内の１つに記載のポンプの吐出量を調整するための方法であって、
前記ポンプの吐出量を調整する方法は、
第１の可動要素と存在しているときの第２の可動要素が前後に移動される回数を調整するステップ、
前記第１および前記第２の位置間の前記第１の可動要素の移動ストロークを調整するステップ、
前記第１の可動要素および前記ポンプ要素ハウジング間の流れ抵抗を調整するステップ、および
前記第１の位置に前記第１の可動要素を付勢しているばねバイアス、および／または、前記第３の位置に前記第２の可動要素を付勢しているばねバイアスを変更するステップ、
の少なくとも１つを含む、方法。
【請求項３７】
請求項２７〜請求項３５の内の１つに記載のポンプを作動する方法であって、
前記可動要素の往復運動の間中、流体の既知量は前記出口から吐出され、出口を介して、確定された用量を出力するために、前記第１の可動要素の多くの往復運動が計数される、方法。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００９−５４１６４７（Ｐ２００９−５４１６４７Ａ）
【公表日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１６９１７（Ｐ２００９−５１６９１７）
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００２６８９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００３３５９
【国際公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５００３４２０７５）ハーン−シッカート−ゲゼルシャフト フュア アンゲヴァンテ フォルシュンク エー ファウ (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／００２６８９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００３３５９
【国際公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５００３４２０７５）ハーン−シッカート−ゲゼルシャフト フュア アンゲヴァンテ フォルシュンク エー ファウ (3)
【Ｆターム（参考）】
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