專利名稱：一種微型正負壓力交替輸出裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種壓力供給裝置，具體地說是一種微型正負壓力交替輸出裝置。用于組織液超濾提取與檢測微系統(tǒng)中交替輸出正負壓力。
背景技術(shù)：
近年來動態(tài)連續(xù)血糖檢測技術(shù)研究逐漸成為國內(nèi)外學者研究的熱點。在眾多的連續(xù)血糖檢測方法中，基于超濾方法體內(nèi)提取組織液、體外葡萄糖檢測是實現(xiàn)連續(xù)血糖檢測的一種有效方法，是目前能夠?qū)崿F(xiàn)較長時間持續(xù)血糖檢測的一種有效途徑。超濾方法是由Janle等于1987年提出的一種簡單方便的活體取樣技術(shù)。它通過施加負壓做驅(qū)動力，收集經(jīng)過半透膜過濾的體液進行后續(xù)分析。該方法不需要額外配置液泵，具有操作簡單、可持續(xù)提取、提取液濃度再現(xiàn)率高，可直接進行后續(xù)分析的特點。1992年Ash等人第一次將超濾技術(shù)用于人體進行葡萄糖濃度檢測，隨后又基于此技術(shù)進行了組織液中其它化學成分的分析。到目前為止，已有很多研究團體將其直接應用在鼠，貓，狗、馬、豬、雞、羊、牛等動物以及人體進行組織液提取，對包括葡萄糖在內(nèi)的很多種小分子成分進行分析。但目前基于超濾的血糖持續(xù)檢測技術(shù)研究中，人們通常將超濾針末端刺入一個帶有橡膠塞的玻璃瓶，通過另外使用帶針頭的注射器，刺破橡膠塞進入瓶子，將瓶內(nèi)的空氣抽吸出來造成負壓來實現(xiàn)組織液超濾提取。超濾提取出的組織液需先貯存在試劑瓶或一段毛細管中，待積累到足夠劑量后再 轉(zhuǎn)移到專用的檢測設備對其進行葡萄糖濃度測量。由于組織液提取和后續(xù)測量設備是分離的，這導致每次檢測所需組織液用量較大、抽吸時間長，致使完成一次血糖檢測整體用時較長。進而使基于超濾原理的血糖檢測技術(shù)存在較大的延遲，影響了該技術(shù)的進一步發(fā)展。因此，迫切需要一種能夠同時完成組織液超濾提取并直接對其進行葡萄糖檢測的傳感器裝置。為了實現(xiàn)這一功能需求，提出一種適應組織液超濾提取特點、具有組織液收集和排除，并可對提取組織液直接進行檢測分析的檢測微系統(tǒng)。它由壓力供給模塊和檢測模塊組成。實際工作時，超濾針、檢測模塊與壓力供給模塊連接到一起。抽吸時，需要壓力供給模塊提供負壓。此時，皮下組織液流入檢測模塊的微通道并匯集在檢測區(qū)域中與檢測電極接觸，基于電化學原理來檢測組織液中的葡萄糖濃度。本次檢測結(jié)束后，需要壓力供給模塊提供正壓，檢測區(qū)域的組織液在壓力作用下可沿著微通道流出。其中，檢測模塊是采用MEMS技術(shù)研制的微型傳感器模塊。而壓力供給模塊，是該系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。雖然現(xiàn)有的許多商用的氣泵和裝置可以實現(xiàn)正、負壓力的輸出功能，但這些設備往往只能輸出正壓或者負壓，而且體積較大，大多應用于工業(yè)應用領域。而基于組織液超濾提取檢測的血糖檢測技術(shù)中，希望檢測芯片和壓力供給模塊能夠體積微小、緊湊，便于集成從而形成便攜式檢測設備。而且，在組織液超濾提取過程中，為了保持檢測的持續(xù)性，需要正壓、負壓交替施加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種構(gòu)造合理，體積微小、緊湊，便攜，可自動控制的微型正負壓力交替輸出裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是一種微型正負壓力交替輸出裝置，其包括有底座、舵機、缸體、主動齒輪、從動齒輪、帶內(nèi)螺紋的中間套、活塞以及信號控制器，其特征是所述舵機和缸體安裝在底座上，舵機輸出軸與主動齒輪過盈配合在一起，所述缸體一端設有壓力輸出接口，中間壁上設有一氣孔，缸體另一端設有缸蓋；所述從動齒輪位于缸蓋外側(cè)，與主動齒輪嚙合轉(zhuǎn)動，從動齒輪套在帶內(nèi)螺紋的中間套外面并與其過盈配合，帶動中間套與其一起旋轉(zhuǎn)，所述活塞位于缸體內(nèi)部，其帶螺紋的活塞桿穿過缸蓋，其螺紋部分與帶內(nèi)螺紋的中間套的內(nèi)螺紋配合；舵機在信號控制器控制下經(jīng)主動齒輪、從動齒輪傳遞，進而帶動活塞桿在缸體內(nèi)反復移動來實現(xiàn)正、負壓力交替輸出。 所述帶內(nèi)螺紋的中間套外端通過軸承安裝在底座的軸承孔中。所述舵機輸出軸上還連接一芯軸，芯軸一端連接舵機輸出軸，另一端通過軸承安裝在底座的軸承孔中。本發(fā)明采用微型舵機做驅(qū)動，其帶動活塞在信號控制器控制下向缸蓋方向移動時，缸體內(nèi)形成負壓并輸出；活塞繼續(xù)向缸蓋方向移動，越過缸體壁上的氣孔，這樣缸體內(nèi)部壓力為大氣壓力。之后需要壓力輸出裝置提供正壓時，活塞桿向反方向運動，越過氣孔后，由于密閉缸體內(nèi)體積減小，氣體受到壓縮，會形成正壓力輸出，為驅(qū)動殘液排出提供正壓力。本發(fā)明將舵機的旋轉(zhuǎn)運動，經(jīng)由齒輪傳遞，進而帶動活塞桿在缸體內(nèi)反復移動來實現(xiàn)正、負壓力的交替輸出。對照現(xiàn)有技術(shù)，其構(gòu)造合理，體積微小、緊湊，便攜，可自動控制，提供正負壓力交替輸出。該裝置可以用于醫(yī)療、微流控等需要正、負壓力可控交替輸出的應用場合。其適應組織液超濾提取特點，具有組織液收集和排除，以滿足組織液靈活可控抽吸，進而實現(xiàn)靈活、持續(xù)的血糖監(jiān)測功能。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。圖1是本發(fā)明組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的剖面示意圖。圖3是本發(fā)明底座的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明活塞的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明缸體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標號是1.底座，2.缸體，3.缸蓋，4.從動齒輪，5.舵機，6.主動齒輪，7.芯軸，8.軸承，9.活塞，10.墊圈，11.軸承，12.帶內(nèi)螺紋的中間套。1-1.平面槽，1-2.曲面槽，1-3.軸承孔，1-4.軸承孔，2-1.壓力輸出接口，2-2.氣孔，9-1.環(huán)形槽，9-2.活塞桿，9-3.螺紋。
具體實施例方式如圖1所不,一種微型正負壓力交替輸出裝置,其包括有底座1、舵機5、缸體2、主動齒輪6、從動齒輪4、帶內(nèi)螺紋的中間套12、活塞9以及信號控制器等。
所述舵機5嵌入底座I上的平面槽1-1中固定。其上的舵機輸出軸與主動齒輪6過盈配合在一起，帶動其一起轉(zhuǎn)動。為了保證主動齒輪6轉(zhuǎn)動平穩(wěn)和具有良好的支撐，所述舵機輸出軸上還連接一芯軸7，芯軸7 —端連接舵機輸出軸，另一端通過軸承8安裝在底座I的軸承孔1-3中，如圖2、圖3所示。所述缸體2嵌入底座I上的曲面槽1-2中固定。缸體2 —端設有壓力輸出接口21，中間壁上設有一氣孔2-2，缸體另一端設有缸蓋3。如圖5所示。所述從動齒輪4位于缸蓋3外側(cè)，與主動齒輪6嚙合轉(zhuǎn)動，從動齒輪4套在帶內(nèi)螺紋的中間套12外面并與其過盈配合，帶動中間套12與其一起旋轉(zhuǎn)。所述帶內(nèi)螺紋的中間套12外端通過軸承11安裝在底座的軸承孔1-4中。以限制中間套12軸向串動。所述活塞9位于缸體2內(nèi)部，其帶螺紋9-3的活塞桿9_2穿過缸蓋，其螺紋9_3部分與帶內(nèi)螺紋的中間套12的內(nèi)螺紋配合?；钊?上還設有環(huán)形槽9-1，以裝配密封圈。如圖2、圖4所示。所述從動齒輪4和軸承11之間還安裝有墊圈10。本發(fā)明工作時，舵機5在信號控制器控制下經(jīng)主動齒輪6、從動齒輪4傳遞，進而帶動活塞桿9-2在缸體2內(nèi)反復移動來實現(xiàn)正、負壓力交替輸出。具體是舵機5的輸出軸旋轉(zhuǎn)，帶動與之緊固在一起的主動齒輪6轉(zhuǎn)動。從動齒輪4與主動齒輪6嚙合轉(zhuǎn)動，并且從動齒輪4中心與帶內(nèi)螺紋的中間套12形成過盈配合，這樣從動齒輪4轉(zhuǎn)動進而帶動帶內(nèi)螺紋的中間套12轉(zhuǎn)動。由于缸體2的缸蓋3限制了活塞9的活塞桿9-2轉(zhuǎn)動，帶內(nèi)螺紋的中間套12與活塞9螺紋部分9-3的相對轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為活塞9的直線移動。當活塞桿9-2帶動活塞9向缸蓋3方向移動時，缸體2內(nèi)形成負壓，為超濾提取提供壓力。檢測結(jié)束后，活塞9繼續(xù)向缸蓋3方向移動，越過缸體2壁上的氣孔2-2，如圖5所示，這樣缸體2內(nèi)部壓力為大氣壓力。隨后，舵機5在信號控制器的控制下會向反方向轉(zhuǎn)動。此時,主動齒輪6向反方向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過機械傳動后活塞9向反方向運動,再次越過氣孔2-2后，由于缸體2內(nèi)密閉體積減小，氣體受到壓縮，會形成正壓力輸出。為驅(qū)動殘液排出提供正壓力。這樣，活塞9往復直線運動將會形成負壓、正 壓，從而實現(xiàn)微量組織液的抽取和排出。本發(fā)明舵機以及信號控制器的具體組成結(jié)構(gòu)屬于現(xiàn)有技術(shù)，不再詳細介紹。本發(fā)明采用微型舵機做驅(qū)動，舵機輸出軸旋轉(zhuǎn)，帶動與之緊固在一起的主動齒輪轉(zhuǎn)動。主動齒輪與從動齒輪嚙合轉(zhuǎn)動，并且從動齒輪中心與帶內(nèi)螺紋的中間套形成過盈配合，這樣從動齒輪轉(zhuǎn)動進而帶動帶內(nèi)螺紋的中間套轉(zhuǎn)動。由于壓力缸體的缸蓋限制了活塞桿的轉(zhuǎn)動，帶內(nèi)螺紋的中間套與帶螺紋的活塞桿的相對轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為活塞桿的直線移動。當活塞桿向缸蓋方向移動時，缸體內(nèi)形成負壓，可為超濾提取提供壓力。當抽吸檢測結(jié)束后?；钊麠U繼續(xù)向缸蓋方向移動，越過缸體壁面上的氣孔，這樣缸體內(nèi)部壓力為大氣壓力。之后活塞桿向反方向運動，越過氣孔后，由于密閉缸體內(nèi)體積減小，氣體受到壓縮，會形成正壓力輸出。為檢測傳感器內(nèi)部的殘液排出提供正壓力。這樣，活塞桿的往復直線運動將會形成負壓、正壓，從而實現(xiàn)微量組織液的抽取和排出。本發(fā)明構(gòu)造合理，體積微小、緊湊，便攜，可自動控制，提供正負壓力交替輸出。該裝置可以用于醫(yī)療、微流控等需要正、負壓力可控交替輸出的應用場合。其適應組織液超濾提取特點，具有組織液收集和排除，以滿足組織液靈活可控抽吸，進而實現(xiàn)靈活、持續(xù)的血糖監(jiān)測功能。
權(quán)利要求
1.一種微型正負壓力交替輸出裝置，其包括有底座、舵機、缸體、主動齒輪、從動齒輪、帶內(nèi)螺紋的中間套、活塞以及信號控制器，其特征是所述舵機和缸體安裝在底座上，舵機輸出軸與主動齒輪過盈配合在一起，所述缸體一端設有壓力輸出接口，中間壁上設有一氣孔，缸體另一端設有缸蓋；所述從動齒輪位于缸蓋外側(cè)，與主動齒輪嚙合轉(zhuǎn)動，從動齒輪套在帶內(nèi)螺紋的中間套外面并與其過盈配合，帶動中間套與其一起旋轉(zhuǎn)，所述活塞位于缸體內(nèi)部，其帶螺紋的活塞桿穿過缸蓋，其螺紋部分與帶內(nèi)螺紋的中間套的內(nèi)螺紋配合；舵機在信號控制器控制下經(jīng)主動齒輪、從動齒輪傳遞，進而帶動活塞桿在缸體內(nèi)反復移動來實現(xiàn)正、負壓力交替輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型正負壓力交替輸出裝置，其特征是所述帶內(nèi)螺紋的中間套外端通過軸承安裝在底座的軸承孔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型正負壓力交替輸出裝置，其特征是所述舵機輸出軸上還連接一芯軸，芯軸一端連接舵機輸出軸，另一端通過軸承安裝在底座的軸承孔中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微型正負壓力交替輸出裝置，其包括有底座、舵機、缸體、主動齒輪、從動齒輪、帶內(nèi)螺紋的中間套、活塞，所述舵機輸出軸與主動齒輪過盈配合在一起，所述缸體一端設有壓力輸出接口，中間壁上設有一氣孔，另一端設有缸蓋；所述從動齒輪主動齒輪嚙合轉(zhuǎn)動，從動齒輪套在帶內(nèi)螺紋的中間套外面并與其過盈配合，帶動中間套與其一起旋轉(zhuǎn)，所述活塞位于缸體內(nèi)部，其帶螺紋的活塞桿穿過缸蓋，其螺紋部分與帶內(nèi)螺紋的中間套的內(nèi)螺紋配合。本發(fā)明將舵機的旋轉(zhuǎn)運動，經(jīng)由齒輪傳遞，進而帶動活塞桿在缸體內(nèi)反復移動來實現(xiàn)正、負壓力的交替輸出。其構(gòu)造合理，體積微小、緊湊，便攜，可自動控制，提供正負壓力交替輸出。
文檔編號A61B10/00GK103027714SQ20131000567
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者姚玉峰, 劉亞欣, 黃博, 郗洪柱 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(威海)