專利名稱：電池供電的定量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體涉及一種高精確度、磁促動式電泵。更具體地，本發(fā)明涉及一種包括用于促動泵部的電磁體的電池供電的定量裝置，以及一種操作該裝置的方法。
背景技術：
本領域已知有多種類型的高精度液體定量裝置。第一種是具有步進式發(fā)動機驅動泵的裝置，通常用于實驗室應用。第二種定量裝置包括小型電泵，電泵的抽吸動作由可磁化內(nèi)部抽吸部件引起，例如鐵磁活塞，促使確切量的液體被分配。第二種定量裝置能夠由整合在用于液體的分配容器中并能夠與這些容器一起用后可棄的低成本泵單元實現(xiàn)。每個泵單元能夠由設置在用于固定液體容器的(非用后可棄)結構中的電磁體促動。GB2103296A公開了一種定量裝置，尤其適用于分配半流體，其中抽吸腔由可彎曲或彈性圓柱形腔體壁和止回輸入和輸出閥門限定。通過設置在抽吸腔體的頂部處的可磁化圓形元件的向下運動促 使抽吸腔室的連續(xù)變形，實現(xiàn)抽吸。并且W02007/56097A2公開了一種用于裝入分配器的具 有集成抽吸設備的套筒。所述分配器裝配有電磁體，電磁體具有對活塞起作用的纏繞線圈，所述活塞可滑動地設置在抽吸設備的分配管道中，由此將集成部件從抽吸設備中推出。上述兩種設備像其它已知定量裝置一樣均由輸電總線供電。這種類型的定量裝置如果能夠由便攜式電壓電源(例如電池)供電，應用將更加廣泛。例如，通過在冰箱中保存并操作分配器，能夠增加待分配的食物液體的有效期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于分配精確測量的體積的液體的便攜式定量裝置以及一種用于操作該裝置的方法。尤其是為了提供一種電池供電式的此類定量裝置。本發(fā)明通過提供具有獨立權利要求限定的特征的裝置和方法實現(xiàn)該目標。本發(fā)明的實施例由從屬權利要求限定。一方面，本發(fā)明提供了一種使用泵部來分配指定體積的液體的方法，所述泵部包括可磁化抽吸部件，所述可磁化抽吸部件在電磁體的作用下可移動，所述電磁體由便攜式電壓電源供電。所述方法包括以下步驟(i)限定對應于指定體積的液體的總電量(Qtot);(ii)通過在脈沖期間將電磁體連接至電壓電源為電磁體供電；(iii)在脈沖期間進行至少一次電流測量(Im,n)，并基于所述測量估計供應的電量(Qm);以及(iv)重復步驟(ii)和(iii)，直至已經(jīng)供應所述總電量。另一方面，本發(fā)明提供了一種適于分配指定體積的液體的定量裝置。所述定量裝置包括電磁體并且適于固持具有可磁化抽吸部件的泵部(可拆卸的或固定的)，所述可磁化抽吸部件以這種方式設置，其往復運動促使液體從泵部排出，其中當泵部由定量裝置固持時，可磁化抽吸部件在電磁體的作用下可移動。定量裝置還包括便攜式電壓電源，其適于通過重復的電流脈沖為電磁體充電，并且適于每脈沖至少測量一次電流強度，由此估計每個脈沖供應的電量，直至已經(jīng)供應對應于指定體積的待分配液體的總電量。定量裝置能夠具有適于容納泵部的凹槽和/或用于將泵部固定就位的固持設備。固持設備可以是形狀配合的機械元件、彈簧加載夾具、磁性固位設備、附著接頭、尼龍緊固件以及類似部件。所述抽吸部件能夠具體化為活塞、閥門部件和活塞的組合、用于壓下或展開隔膜或(尤其是)可彎曲抽吸腔的元件、關于固定的內(nèi)部活塞可移動的空心管道、能夠鉸接的波紋管側壁(bellow side)、或任意其它用于將線性和/或旋轉運動轉換為液體移動的部件。抽吸部件包括至少一種可磁化材料(例如鐵、鈷、鎳及其它鐵磁性材料，包括某些金屬氧化物)，因此能夠與外部磁場相互作用。本領域中眾所周知的,活性電磁體與可磁化材料體之間的不接觸的機械相互作用是存在的。所述抽吸部件優(yōu)選地被偏壓，例如通過線性彈簧、扭力彈簧、薄墊片、彈性體或其它可復原部件。這就提供了對于僅用于將抽吸部件向一個方向移動的電磁體的更簡單的泵部結構。例如，電磁體能夠包括纏繞線圈(螺線管)，所述纏繞線圈能夠裝配鐵磁體內(nèi)芯，當由直流電供電時，所述內(nèi)芯將在其縱軸附近區(qū)域產(chǎn)生實質上均勻的磁場。眾所周知，在給定點的局部磁通量與產(chǎn)生磁場的電流成比例。因此，在該模型中，施加在抽吸部件上的磁力與電流成比例。為了本發(fā)明的目的，脈沖為有限的時間段，在此期間，電磁體由電流供電，從而產(chǎn)生磁場并促動抽吸部件。優(yōu)選地，兩個脈沖由間隔分開，允許抽吸部件在該間隔內(nèi)返回其原始位置。而且，如果使用化學電壓電源，那么所述間隔將允許在一定時間內(nèi)完成反應，在某種程度上重新建立電壓電源的原始電力特性。便攜式電壓電源能夠包括化學電壓電源，例如可再充電或非可再充電的電池或電池組件。便攜式電壓電源還可以是燃料電池。與理想電壓電源相比，電池具有兩個特性1.輸出電壓隨電池提供的瞬時電流減小；該行為通常由內(nèi)電阻的設置仿制。2.當恒定負載施加于電池時,特別是相對較大的負載,輸出電壓隨時間減小。對于新電池，當負載移除或減掉后，輸出電壓將在有限時間內(nèi)重新建立至其原始值。隨著電池老化，電池將恢復得越來越慢。發(fā)明人認識到，這些特性對電池供電、磁力促動的定量裝置的設計產(chǎn)生了一定困難，因為貫穿每個抽吸循環(huán)，不能總是得到或保持所需的電磁電流。假設的定量裝置(簡單地將現(xiàn)有裝置中的電力總線供應替代為電池)可能會具有較低的準確度。甚至，電池的時間可變特性將使其不確定是否抽吸部件已經(jīng)完成其整個工作周期，以及由此的是否已經(jīng)抽掉指定(或額定)量的液體。例如在活塞泵的情況中，將不確定活塞是否已經(jīng)運行完其前后全沖程并因此排出指定體積的液體。本發(fā)明實現(xiàn)了其具體目標，即根據(jù)電磁體的每個工作脈沖期間進行的電流測量，能夠分配精確測量的體積。在每個工作脈沖期間測量的電流值用于估計供應至電磁體的電量。已經(jīng)確定，抽吸給定體積的液體需要供應可計算的電量至電磁體。因此，當計算并監(jiān)測累積電量時，進行脈沖法抽吸操作，直至已經(jīng)供應預設的總電量?？傠娏孔鳛橹付w積的待分配液體的函數(shù)進行計算，并且允許對定量裝置的適當控制。因此，本發(fā)明還實現(xiàn)了以下目標，提供便攜式定量裝置，因為不需要輸電總線，并且所述裝置的所有其它部分能夠具體化為使得它們形成一簡單便攜式單元。
用公式表達，本發(fā)明的方法首先計算作為待分配總體積Vttrt的函數(shù)的總電量Qtot，Qtot=Qtot(Vtot)。每個脈沖測量至少一個電流值。在第m個脈沖中，η個電流值Inu, Im；2,···, Im,η被記錄并形成用于估計這m個脈沖期間供應至電磁體的電量Qm的基礎。例如，通過平均電流乘以脈沖長度Tm能夠估計電量，即
權利要求
1.一種使用泵部(112 ；132 ;152)分配指定體積(Vttrt)的液體的方法，所述泵部包括可磁化抽吸部件(110 ；130 ;150)，所述可磁化抽吸部件在電磁體(111 ；131 ；151)的作用下能夠移動，所述電磁體由便攜式電壓電源(113 ；133 ；153)供電，所述方法包括以下步驟 (i)限定對應于所述指定體積的液體的總電量(Qttrt); (ii)通過在脈沖期間將所述電磁體連接至所述電壓電源為所述電磁體供電； (iii)在脈沖期間進行至少一次電流測量(Im,n)，并基于所述測量估計供應的電量(Qm);以及 (iv)重復步驟(ii)和(iii)，直至已經(jīng)供應了所述總電量。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，每個脈沖具有預設最大持續(xù)時間(T_)。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，當電流低于預設最低閾值電流(Imin)時提前中斷脈沖。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的方法，其特征在于，當已經(jīng)供應預設最大每脈沖電量(Qmax)時提前中斷脈沖。
5.根據(jù)上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，兩個連續(xù)的脈沖之間的間隔具有預設最小持續(xù)時間(Dmin)。
6.根據(jù)上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，步驟(i)中使用用于限定所述總電量的線性數(shù)學關系式。
7.根據(jù)上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，步驟(iii)包括在初始延遲間隔(Tlat)之后開始進行多個瞬時電流測量。
8.一種用于分配指定體積的液體的定量裝置(100 ；120 ;140)，所述裝置包括電磁體(111 ；131 ；151)并且適于固持泵部(112 ；132 ;152)，所述泵部具有可磁化抽吸部件(110 ；130 ;150)，所述可磁化抽吸部件以這種方式設置，使其往復運動促使液體從所述泵部排出，其中，當所述泵部由所述定量裝置固持時，所述可磁化抽吸部件在所述電磁體的作用下能夠移動， 其特征在于， 便攜式電壓電源(113 ；133 ;153)適于通過重復的電流脈沖為所述電磁體供電，并且適于每脈沖至少測量一次電流強度，由此估計每個脈沖供應的電量，直至已經(jīng)供應對應于指定體積的待分配液體的總電量。
9.根據(jù)權利要求8所述的定量裝置，其特征在于，所述電壓電源適于在響應以下至少一種情況時中斷電流脈沖 脈沖超過預設最大持續(xù)時間； 電流低于預設最小閾值電流； 在現(xiàn)有脈沖內(nèi)供應的電量超過預設最大每脈沖電量；或 累積供應的電量超出所述總電量。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的定量裝置，其特征在于，所述便攜式電壓電源包括電池(135 ;155)。
11.根據(jù)權利要求8至10中任一項所述的定量裝置，其特征在于，所述便攜式電壓電源適于以預設最小持續(xù)時間分隔兩個連續(xù)的電流脈沖。
12.根據(jù)權利要求8至11中任一項所述的定量裝置，其特征在于，所述便攜式電壓電源利用線性數(shù)學關系式從指定體積的待分配液體得出所述總電量。
13.根據(jù)權利要求8至12中任一項所述的定量裝置，其特征在于，所述便攜式電壓電源在初始延遲間隔之后開始脈沖內(nèi)的電流強度測量。
14.根據(jù)權利要求8至13中任一項所述的定量裝置，適于固持泵部，所述泵部具有偏壓的、可磁化的抽吸部件。
15.一種分配器組件(200)，包括至少一個分配單元，所述分配單元用于分配指定體積的液體，所述分配單元包括 電磁體(201);以及 支架(202)，用于容納液體容器(203)，所述液體容器裝配有泵部(204)，所述泵部具有可磁化抽吸部件(205)，所述可磁化抽吸部件在所述電磁體的作用下能夠移動，并且以這種方式設置，使其往復運動促使液體從所述泵部排出， 所述分配器組件的特征在于， 便攜式電壓電源(205)適于在至少一個分配單元中通過重復的電流脈沖為所述電磁體供電，并且適于每脈沖至少測量一次電流強度，由此估計每個脈沖供應的電量，直至已經(jīng)供應對應于指定體積的待分配液體的總電量。
全文摘要
用于分配指定體積的液體的定量裝置(100)，包括電磁體(111)，并且適于固持具有可磁化抽吸部件(110)的泵部(112)，當泵部由定量裝置固持時，可磁化抽吸部件在電磁體的作用下能夠移動。所述定量裝置還包括便攜式電壓電源(113)，其適于通過重復的電流脈沖給電磁體供電，并且適于每脈沖至少測量一次電流強度，由此估計每個脈沖的電量，直至已經(jīng)供應對應于指定體積的待分配液體的總電量。還公開了一種包括電磁體的脈沖法激活以促動具有可磁化抽吸部件的泵部的方法。
文檔編號F04B17/04GK103026064SQ201180031771
公開日2013年4月3日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權日2010年5月18日
發(fā)明者D·L·約翰松, P-E·佩爾斯 申請人:伊萊克斯公司