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EP4168676B1 - Micro diaphragm pumping device - Google Patents

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Publication number
EP4168676B1
EP4168676B1 EP20735496.0A EP20735496A EP4168676B1 EP 4168676 B1 EP4168676 B1 EP 4168676B1 EP 20735496 A EP20735496 A EP 20735496A EP 4168676 B1 EP4168676 B1 EP 4168676B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
actuator
membrane
micromembrane
embedded portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP20735496.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP4168676A1 (en
Inventor
Agnes Bussmann
Lorenz GRÜNERBEL
Christian Wald
Sebastian Kibler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority to EP25210136.5A priority Critical patent/EP4660458A3/en
Priority to EP24197698.4A priority patent/EP4446587A3/en
Publication of EP4168676A1 publication Critical patent/EP4168676A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP4168676B1 publication Critical patent/EP4168676B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04Pumps having electric drive
    • F04B43/043Micropumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06Control using electricity
    • F04B49/065Control using electricity and making use of computers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/12Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by varying the length of stroke of the working members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00Pump parameters
    • F04B2201/02Piston parameters
    • F04B2201/0206Length of piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04Pumps having electric drive
    • F04B43/043Micropumps
    • F04B43/046Micropumps with piezoelectric drive

Definitions

  • the present invention relates to a micro-membrane pump device for pumping a fluid.
  • Micro-membrane pump devices are known, for example, from the documents 2015308144 A1 and US20160153444 A1
  • Such a pump is also made of EN 199 18 694 It has a deformation sensor that is arranged on the outside of an actuator of the pump.
  • this document does not contain any information about a carrier body embedded in an insulating adhesive layer between the actuator and the membrane body, with a deformation sensor arranged on it.
  • the object of the present invention is to improve such known micro-membrane pump devices.
  • the fluid to be pumped can be a liquid or a gas.
  • the pump chamber is a closed cavity into which the respective fluid can be let in via an inlet valve and from which the respective fluid can be let out via an outlet valve.
  • the inlet valve and the outlet valve can each be a passive valve.
  • the membrane device is part of a housing that surrounds the pump chamber and is elastically deformable so that the volume of the pump chamber changes so that when the volume increases, the fluid is sucked into the pump chamber and when the volume decreases, the fluid is pushed out of the pump chamber.
  • the membrane device has a plate-shaped actuator which is designed to deform the membrane device in such a way that the volume of the pump chamber changes.
  • the plate-shaped actuator is preferably an electrically operated actuator.
  • a plate-shaped body is understood to mean that the body has a significantly smaller extension in one spatial direction than in the other two spatial directions.
  • the actuator can be round or polygonal in a top view.
  • an influencing device which influences the plate-shaped actuator in order to achieve the desired volume change of the pump chamber to influence.
  • the influencing device can be an electrical influencing device which generates electrical signals which are fed to the actuator in order to influence it.
  • the membrane device has an elastically deformable membrane body that delimits the pump chamber and is plate-shaped.
  • the membrane body can be attached to a frame or a bracket of the housing, for example. However, it can also be formed in one piece with other parts of the housing.
  • the plate-shaped actuator is arranged on a side of the plate-shaped membrane body facing away from the pump chamber. It is therefore not in direct contact with the fluid to be pumped, which in particular simplifies the transmission of electrical signals from the influencing device to the actuator.
  • the plate-shaped actuator is attached to the plate-shaped membrane body by means of an electrically insulating adhesive layer.
  • the adhesive layer is designed to transfer forces from the actuator to the membrane body in order to enable a deformation of the membrane body and thus a change in the volume of the pump chamber.
  • the electrically insulated design of the adhesive layer means that the plate-shaped actuator is electrically insulated from the membrane body. This makes it possible to use a plate-shaped actuator that is electrically supplied independently of ground on its side facing the membrane body even if the membrane body is electrically conductive.
  • the actuator can have a height between 30 ⁇ m and 2000 ⁇ m, in particular between 45 ⁇ m and 1500 ⁇ m, to ensure the required forces. It should have high rigidity, good adhesive properties, resistance to environmental influences (humidity, solvents, temperature, radiation (which is often used for sterilization in medical devices)). In addition, it should be break-proof, fatigue-proof and electrically dielectric-proof.
  • the electrically insulated design of the adhesive layer is also advantageous if the membrane body is designed to be electrically insulating, since in this case the electrical field strength between the actuator and the fluid to be pumped is reduced. so that electrical arcing between the actuator and the fluid can be prevented. This is particularly advantageous when the plate-shaped actuator is operated with higher electrical voltages, for example in the range of 20 V to 400 V.
  • the adhesive layer should be as thin as possible on both sides of the embedded section of the carrier body. It should have high rigidity, good adhesive properties, resistance to environmental influences (moisture, solvents, temperature, radiation (which is often used for sterilization in medical devices)). In addition, it should be break-resistant, durable, non-conductive and electrically breakdown-proof.
  • An embedded section of a carrier body is arranged within the electrically insulating adhesive layer, on the surface or in the interior of which a deformation sensor is arranged, which can detect the volume of the pumping chamber over time by detecting a deformation of the membrane device.
  • the embedded section of the carrier body can be thinner than 500 ⁇ m to ensure the required flexibility. It should have high rigidity, good adhesive properties, resistance to environmental influences (humidity, solvents, temperature, radiation (which is often used for sterilization in medical devices). In addition, it should be break-resistant, fatigue-resistant, non-conductive and electrically dielectric-proof.
  • the influencing device, the plate-shaped actuator and the deformation sensor form a closed control loop for controlling the relationship caused by the micro-membrane pumping devices between a volume change of the pump chamber (2) during a working cycle of the micro-membrane pumping device (1) and a duration of the working cycle of the fluid.
  • a closed-loop control circuit is generally a closed loop control circuit for influencing a physical variable in a technical process or other system.
  • the key here is the direct or indirect feedback of the current value of the controlled variable to the controller, which counteracts a deviation from the setpoint (negative feedback). It is the task of the controller to regulate the disturbances and to determine the time behavior of the controlled variable with regard to the static and dynamic behavior according to specified requirements.
  • the influencing device takes on the role of a controller.
  • the controlled variable is the ratio between the volume change of the pump chamber during a working cycle of the micro-membrane pump device and the duration of the working cycle.
  • the working cycle comprises a phase in which the fluid is let into the pump chamber via the inlet valve and a further phase in which the fluid is let out via the outlet valve. In trouble-free operation, this ratio corresponds to the volume flow of the respective fluid.
  • the volume flow is measured indirectly from knowledge of the duration of the working cycles, which is specified by the influencing device, and from knowledge of the deformation of the membrane device, which is detected by the deformation sensor.
  • the indirect measurements are transmitted to an influencing device so that if the volume flow deviates from a setpoint, the control of the plate-shaped actuator can be changed so that the desired volume flow is achieved.
  • the volume flow can be influenced by increasing or decreasing the amplitude of the volume change in the pump chamber.
  • the frequency of the volume change in the pump chamber can be increased or decreased.
  • micro-membrane pump device is also superior to pump devices in which individual disturbances, such as temperatures and pressures, are recorded by sensors and used in an open-loop control circuit of the pump device.
  • the proposed control loop allows the volume flow to be controlled much more precisely than is the case with uncontrolled control devices.
  • the use of a deformation sensor and its arrangement in the adhesive layer between the membrane body and the actuator allows highly precise feedback of the actual value of the volume flow to the influencing device.
  • the micro-membrane pump device according to the invention can be used with advantage whenever a highly precise dosing of a fluid is required, for example when mixing different fluids.
  • it can be used in the medical field for dosing medication or for mixing medication components.
  • the adhesive layer lies flat, in particular over the entire surface, on a side of the plate-shaped actuator facing the membrane body and/or the adhesive layer lies flat, in particular over the entire surface, on a side of the membrane body facing the plate-shaped actuator.
  • the adhesive layer comprises a hardened liquid adhesive, a hardened adhesive paste and/or an adhesive film.
  • Liquid adhesives, adhesive pastes and adhesive films are easy to handle when producing the diaphragm pump device and have sufficiently good adhesive properties to safely transfer the required forces from the actuator to the diaphragm body, so that the dosing accuracy is increased.
  • the adhesive layer comprises a temperature-curing material, an anaerobic-curing material, a material curing through UV radiation, a material curing through an activator, a material curing through humidity, a material curing through drying and/or a hot melt adhesive material.
  • a temperature-curing material an anaerobic-curing material
  • a material curing through UV radiation a material curing through an activator
  • a material curing through humidity a material curing through drying and/or a hot melt adhesive material.
  • the plate-shaped actuator is an electromagnetic actuator, a single- or multi-layer piezoelectric actuator, a Shape memory actuator or a bimetallic actuator.
  • Single-layer piezoelectric actuators have an electrical connection on their underside and an electrical connection on their top. Since the adhesive layer is non-conductive in the context of the invention, the single-layer piezoelectric actuator can be fed symmetrically with respect to ground. In multi-layer actuators, both electrical contacts are arranged on the side facing the man crane body, whereby the non-conductive properties of the adhesive layer prevent a short circuit. Shape memory actuators or bimetallic actuators can also be used without any problems due to the insulating properties of the adhesive layer.
  • the carrier body comprises one or more electrically insulating materials.
  • Polyimides for example, are particularly suitable.
  • the carrier body comprises glass, one or more semiconductor materials, one or more composite materials, one or more polymeric materials or one or more ceramic materials.
  • the deformation sensor is a strain gauge, in particular a resistive, capacitive or piezoresistive strain gauge.
  • the deformation sensor is a force sensor.
  • the membrane body comprises a metal, a semiconductor material and/or a plastic.
  • At least part of an evaluation electronics for evaluating signals from the deformation sensor is arranged on or in the carrier body. This can improve the interference immunity, which ultimately benefits the dosing accuracy.
  • the influencing device for detecting operational faults of the micro-membrane pump device based on measurement signals from the deformation sensor.
  • operational faults can occur again and again.
  • the inlet valve or the outlet valve can become jammed by particles, the actuator can fail, an air bubble can get into the pump chamber in the case of a liquid fluid, and many other things.
  • Such faults can be recognized in the measurement signals from the deformation sensor, as they influence the deformation of the membrane device or have a direct influence on the actuator.
  • the carrier body has a non-embedded section which extends out of the adhesive layer, wherein contacts for picking up measurement signals from the deformation sensor are attached to the non-embedded section and are electrically connected to the deformation sensor.
  • the electrical connections between the contacts for the deformation sensor and the deformation sensor can be formed on or in the carrier body so that they are mechanically protected and electrically insulated from both the actuator and the membrane body.
  • a heating wire is arranged on or in the embedded section.
  • the heating wire allows the heating of the fluid to be pumped.
  • the heating wire can be used during the manufacture of the micro-membrane pump device to heat the adhesive layer in order to harden it, provided that the adhesive layer comprises a material which hardens through temperature.
  • the heating wire can be supplied with electrical energy by the influencing device or by an external device.
  • the carrier body has a non-embedded section which extends out of the adhesive layer, wherein contacts for supplying the heating wire with electrical energy are attached to the non-embedded section, which contacts are electrically connected to the heating wire.
  • the electrical connections between the contacts for the heating wire and the heating wire can be formed on or in the carrier body, so that they are mechanically protected and electrically insulated from both the actuator and the membrane body.
  • a temperature sensor is arranged on or in the embedded section. Measurement signals from the temperature sensor can be fed, for example, to the influencing device or an external device which supplies the heating wire with electrical energy. In this way, the heating effect of the heating wire can be regulated during the manufacture of the micro-membrane pump device or during the operation of the micro-membrane pump device.
  • the carrier body has a non-embedded section which extends out of the adhesive layer, wherein contacts for picking up measurement signals from the temperature sensor are attached to the non-embedded section and are electrically connected to the temperature sensor.
  • the electrical connections between the contacts for the temperature sensor and the temperature sensor can be formed on or in the carrier body so that they are mechanically protected and electrically insulated from both the actuator and the membrane body.
  • a condition sensor in particular a moisture sensor or a chemical sensor, is arranged on or in the embedded section to monitor the condition of the adhesive layer.
  • the measurement signals of the condition sensor can be fed to the influencing device.
  • the influencing device can detect a deterioration in the condition of the adhesive layer due to age or external influences before the adhesive layer fails, which can be particularly advantageous in medical applications.
  • the carrier body has a non-embedded section which extends out of the adhesive layer, wherein contacts for picking up measurement signals from the condition sensor are attached to the non-embedded section and are electrically connected to the condition sensor.
  • the electrical connections between the contacts for the condition sensor and the condition sensor can be formed on or in the carrier body so that they are mechanically protected and electrically insulated from both the actuator and the membrane body.
  • the embedded section of the carrier body viewed in a direction from the plate-shaped actuator to the plate-shaped membrane body, has a surface area which is smaller than a surface area of the plate-shaped membrane body facing the embedded section of the carrier body, and which is smaller than a surface area of the plate-shaped actuator facing the embedded section of the carrier body.
  • the embedded section of the carrier body has at least one through hole, which extends from a side of the embedded section of the carrier body facing the plate-shaped actuator to a side of the embedded section of the carrier body facing the plate-shaped membrane body. This causes the adhesive layer to extend in the area of the through hole in the direction from the actuator to the membrane body without interruption from the actuator to the membrane body. This leads to a particularly good force transmission between the actuator and the membrane body.
  • the embedded section of the carrier body has an edge which has indentations when viewed in a direction from the plate-shaped actuator to the plate-shaped membrane body.
  • the adhesive layer extends without interruption from the actuator to the membrane body. Since a large part of the forces generated by the actuator are transferred to the adhesive layer in an edge area of the actuator, this results in a particularly good transfer of the forces from the actuator to the membrane body.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view.
  • the adhesive layer 9 lies flat, in particular over its entire surface, on a side of the plate-shaped actuator 6 facing the membrane body 8 and/or the adhesive layer 9 lies flat, in particular over its entire surface, on a side of the membrane body 8 facing the plate-shaped actuator 6.
  • the adhesive layer 9 comprises a cured liquid adhesive, a cured adhesive paste and/or an adhesive film.
  • the adhesive layer 9 comprises a temperature-curing material, an anaerobic-curing material, a material curing by UV radiation, a material curing by an activator, a material curing by air humidity, a material curing by drying and/or a hot melt adhesive material.
  • the plate-shaped actuator 6 is an electromagnetic actuator, a single- or multi-layer piezoelectric actuator, a shape memory actuator or a bimetallic actuator.
  • the carrier body 11 comprises one or more electrically insulating materials.
  • the carrier body 11 comprises glass, one or more semiconductor materials, one or more composite materials, one or more polymeric materials or one or more ceramic materials.
  • the deformation sensor 12 is a strain gauge, in particular a resistive, capacitive or piezoresistive strain gauge.
  • the deformation sensor 12 is a force sensor.
  • the membrane body 8 comprises a metal, a semiconductor material and/or a plastic.
  • At least a part of an evaluation electronics for evaluating signals of the deformation sensor 12 is arranged on or in the carrier body 11.
  • the influencing device 7 is designed to detect operational faults of the micro-membrane pump device 1 on the basis of measuring signals MS of the deformation sensor 12.
  • the carrier body 11 has a non-embedded section 13 which is led out of the adhesive layer 9, wherein contacts 14 for picking up measurement signals MS of the deformation sensor are attached to the non-embedded section 13, which are electrically connected to the deformation sensor.
  • the deformation sensor 12 is electrically connected to contacts 14, which are arranged on the non-embedded section 13 of the carrier body 11.
  • the contacts 14 are in turn electrically connected to the influencing device 7 via a measuring line 15, so that measurement signals MS of the deformation sensor 12 can be transmitted to the influencing device 7.
  • the influencing device Based on the measurement signals MS, the influencing device generates 7 control signals ST, which are transmitted to the actuator 6 via a control line 16 and control it.
  • the control signals ST can also serve to supply energy to the actuator 6.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view.
  • the embodiment of the Figure 2 is based on the embodiment of the Figure 1 , so only the differences are described and explained below.
  • a heating wire 17 is arranged on or in the embedded section 10.
  • the carrier body 11 has a non-embedded section 13 which is led out of the adhesive layer 9, wherein contacts 18 for supplying the heating wire 17 with electrical energy EE are attached to the non-embedded section 13, which contacts are electrically connected to the heating wire 17.
  • a temperature sensor 20 is arranged on or in the embedded section 10.
  • the carrier body 11 has a non-embedded section 13 which is led out of the adhesive layer 9, wherein contacts 21 for picking up measurement signals TMS of the temperature sensor 20 are attached to the non-embedded section 13, which are electrically connected to the temperature sensor 20.
  • the heating wire 17 is electrically connected to contacts 18 which are formed on the non-embedded section 13 of the carrier body 11.
  • the contacts 18 are connected to the influencing device 7 via a supply line 19, so that the influencing device 7 can supply the heating wire 17 with electrical energy EE.
  • the fluid FL can thereby be heated in a controlled manner by the influencing device 7.
  • the adhesive layer 9 can be heated in order to harden it.
  • the electrical energy EE could, however, can also be provided by a device independent of the influencing device 7.
  • the temperature sensor 20 is connected to contacts 21 which are formed on the non-embedded section 13 of the carrier body 11.
  • the contacts 21 are connected to the influencing device 7 via a measuring line 22, so that measuring signals TMS of the temperature sensor 20 can be transmitted to the influencing device 7.
  • the measuring signals TMS can be used by the influencing device 7 to regulate the heating power of the heating wire 17.
  • Figure 3 shows a third embodiment of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view.
  • the embodiment of the Figure 3 is based on the embodiment of the Figure 1 , so only the differences are described and explained below.
  • a condition sensor 23 in particular a moisture sensor or a chemical sensor, is arranged on or in the embedded section 10 for monitoring a condition of the adhesive layer 9.
  • the carrier body 11 has a non-embedded section 13 which is led out of the adhesive layer 9, wherein contacts 24 for picking up measurement signals ZMS of the condition sensor 23 are attached to the non-embedded section 13, which are electrically connected to the condition sensor 23.
  • a condition sensor 23 is electrically connected to contacts 24 which are formed on the non-embedded section 13 of the carrier body 11 and which are electrically connected to the influencing device 7 via a measuring line 25, so that measurement signals ZMS of the condition sensor 23 can be transmitted to the influencing device 7.
  • the measurement signals ZMS can be used by the influencing device 7 for the early detection of a malfunction of the micro membrane pump device 1 due to damage to the adhesive layer 9.
  • Figure 4 shows an exemplary actuator 6, an exemplary carrier body 11 and an exemplary membrane body 8 for a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic three-dimensional exploded view.
  • the embedded section 10 of the carrier body 11, viewed in a direction RI from the plate-shaped actuator 6 to the plate-shaped membrane body 8, has a surface 26 which is smaller than a surface 27 of the plate-shaped membrane body 8 facing the embedded section 10 of the carrier body 11, and which is smaller than a surface 28 of the plate-shaped actuator 6 facing the embedded section 10 of the carrier body 11.
  • the embedded section 10 of the carrier body 11 has at least one through-hole 29 which extends from a side of the embedded section 10 of the carrier body 11 facing the plate-shaped actuator 6 to a side of the embedded section 10 of the carrier body 11 facing the plate-shaped membrane body 8.
  • Figure 5 shows an exemplary carrier body with an exemplary deformation sensor 12 for a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic plan view.
  • the embedded portion 10 of the carrier body 11, seen in the direction RI from the plate-shaped actuator 6 to the plate-shaped membrane body 8, has an edge 30 which has indentations 31.
  • Figure 6 shows a simplified partial view of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view in a resting state.
  • the actuator 6 is shown in its resting position, so that the membrane body 8 is also in its resting position.
  • Figure 7 shows a simplified partial view of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view when inlet of a fluid FL.
  • the actuator 6 is controlled in such a way that it moves in such a way that, together with the membrane body 8, it increases the volume of the pump chamber 2 compared to the volume which the pump chamber 2 occupies when the actuator 6 is in its rest position.
  • Figure 8 shows a simplified partial view of a micro-membrane pump device according to the present invention in a schematic side view when discharging a fluid.
  • the actuator 6 is controlled so that it moves in such a way that, together with the membrane body 8, it reduces the volume of the pump chamber 2 compared to the volume that the pump chamber 2 occupies when the actuator 6 is in its rest position.
  • the volume flow of the fluid FL can be generated by periodically switching the actuator 6 between the Figure 7 shown position and the one in the Figure 8 It is also conceivable that the volume flow of the fluid FL is generated by moving the actuator 6 between the position shown in the Figure 6 shown position and the one in the Figure 7 It is also conceivable that the volume flow of the fluid FL is generated by moving the actuator 6 between the position shown in the Figure 6 shown position and the one in the Figure 8 shown position is moved back and forth.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikromembranpumpeinrichtung zum Pumpen eines Fluids. Mikromembranpumpeinrichtungen sind beispielsweise aus den Dokumenten AU 2015308144 A1 und US 20160153444 A1 bekannt. Auch ist eine solche Pumpe aus DE 199 18 694 bekannt. Sie besitzt einen Verformungssensor der auf der Aussenseite eines Aktors der Pumpe angeordnet ist.The present invention relates to a micro-membrane pump device for pumping a fluid. Micro-membrane pump devices are known, for example, from the documents 2015308144 A1 and US20160153444 A1 Such a pump is also made of EN 199 18 694 It has a deformation sensor that is arranged on the outside of an actuator of the pump.

Ein in einer isolierenden Kleberschicht zwischen Aktor und Membrankörper eingebetteter Trägerkörper, mit daran angeordnetem Verformungssensor, geht aus diesem Dokument jedoch nicht hervor.However, this document does not contain any information about a carrier body embedded in an insulating adhesive layer between the actuator and the membrane body, with a deformation sensor arranged on it.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, derartige bekannte Mikromembranpumpeinrichtungen zu verbessern.The object of the present invention is to improve such known micro-membrane pump devices.

Die Aufgabe wird durch eine Mikromembranpumpeinrichtung zum Pumpen eines Fluids gelöst, welche folgende Merkmale aufweist:

  • eine Pumpkammer, welcher ein Einlassventil zum Einlassen des Fluids in die Pumpkammer, ein Auslassventil zum Auslassen des Fluids aus der Pumpkammer und
  • eine Membraneinrichtung zum Variieren eines Volumens der Pumpkammer zugeordnet ist, wobei die Membraneinrichtung einen plattenförmigen Aktor zum Verformen der Membraneinrichtung aufweist; und
  • eine Beeinflussungseinrichtung zum Beeinflussen des plattenförmigen Aktors, um so das Volumen der Pumpkammer zu beeinflussen;
  • wobei die Membraneinrichtung einen die Pumpkammer begrenzenden plattenförmigen Membrankörper aufweist;
  • wobei der plattenförmige Aktor auf einer der Pumpkammer abgewandten Seite des plattenförmigen Membrankörpers angeordnet ist;
  • wobei der plattenförmige Aktor mittels einer elektrisch isolierenden Kleberschicht an dem plattenförmigen Membrankörper befestigt ist, so dass der plattenförmige Aktor elektrisch isoliert gegenüber dem Membrankörper ist;
  • wobei innerhalb der elektrisch isolierenden Kleberschicht zumindest ein eingebetteter Abschnitt eines Trägerkörpers angeordnet ist, an welchem oder in welchem ein Verformungssensor zur Erfassung einer Verformung der Membraneinrichtung angeordnet ist, um so das Volumen der Pumpkammer zu erfassen;
  • wobei die Beeinflussungseinrichtung, der plattenförmige Aktor und der Verformungssensor einen geschlossenen Regelkreis zur Regelung eines Verhältnisses zwischen einer Volumenänderung der Pumpkammer während eines Arbeitszyklus der Mikromembranpumpeinrichtung und einer Dauer des Arbeitszyklus der Mikromembranpumpeinrichtung bilden.
The task is solved by a micro membrane pump device for pumping a fluid, which has the following features:
  • a pumping chamber having an inlet valve for admitting the fluid into the pumping chamber, an outlet valve for discharging the fluid from the pumping chamber and
  • a membrane device for varying a volume of the pump chamber is associated, wherein the membrane device has a plate-shaped actuator for deforming the membrane device; and
  • an influencing device for influencing the plate-shaped actuator in order to influence the volume of the pumping chamber;
  • wherein the membrane device comprises a plate-shaped membrane body delimiting the pump chamber;
  • wherein the plate-shaped actuator is arranged on a side of the plate-shaped membrane body facing away from the pump chamber;
  • wherein the plate-shaped actuator is attached to the plate-shaped membrane body by means of an electrically insulating adhesive layer, so that the plate-shaped actuator is electrically insulated from the membrane body;
  • wherein within the electrically insulating adhesive layer at least one embedded portion of a carrier body is arranged, on which or in which a A deformation sensor is arranged to detect a deformation of the diaphragm device in order to detect the volume of the pumping chamber;
  • wherein the influencing device, the plate-shaped actuator and the deformation sensor form a closed control loop for controlling a relationship between a volume change of the pump chamber during a working cycle of the micro-membrane pump device and a duration of the working cycle of the micro-membrane pump device.

Bei dem zu pumpenden Fluid kann es sich um eine Flüssigkeit oder um ein Gas handeln. Die Pumpkammer ist ein geschlossener Hohlraum in den über ein Einlassventil das jeweilige Fluid eingelassen und aus dem über ein Auslassventil das jeweilige Fluid ausgelassen werden kann. Bei dem Einlassventil und bei dem Auslassventil kann es sich jeweils um ein passives Ventil handeln.The fluid to be pumped can be a liquid or a gas. The pump chamber is a closed cavity into which the respective fluid can be let in via an inlet valve and from which the respective fluid can be let out via an outlet valve. The inlet valve and the outlet valve can each be a passive valve.

Die Membraneinrichtung ist Teil eines Gehäuses, welches die Pumpkammer umgibt und welche so elastisch verformbar ist, dass sich das Volumen der Pumpkammer verändert, sodass, wenn sich das Volumen vergrößert, das Fluid in die Pumpkammer eingesaugt, und wenn sich das Volumen verringert, das Fluid aus der Pumpkammer herausgedrückt wird. Durch ein periodisches Vergrößern und Verkleinern des Volumens der Pumpkammer kann so ein definierter Volumenstrom des Fluid bewirkt werden.The membrane device is part of a housing that surrounds the pump chamber and is elastically deformable so that the volume of the pump chamber changes so that when the volume increases, the fluid is sucked into the pump chamber and when the volume decreases, the fluid is pushed out of the pump chamber. By periodically increasing and decreasing the volume of the pump chamber, a defined volume flow of the fluid can be achieved.

Um derartige Volumenänderungen der Pumpkammer zu bewirken, weist die Membraneinrichtung einen plattenförmigen Aktor auf, der zum derartigen Verformen der Membraneinrichtung ausgebildet ist, dass sich das Volumen der Pumpkammer ändert. Bei dem plattenförmigen Aktor handelt es sich bevorzugt um einen elektrisch betriebenen Aktor.In order to bring about such volume changes in the pump chamber, the membrane device has a plate-shaped actuator which is designed to deform the membrane device in such a way that the volume of the pump chamber changes. The plate-shaped actuator is preferably an electrically operated actuator.

Unter einer plattenförmigen Ausbildung eines Körpers wird dabei verstanden, dass der Körper in einer Raumrichtung eine wesentlich geringere Ausdehnung aufweist als in die beiden anderen Raumrichtungen. Der Aktor kann dabei in einer Aufsicht rund oder vieleckig ausgebildet sein.A plate-shaped body is understood to mean that the body has a significantly smaller extension in one spatial direction than in the other two spatial directions. The actuator can be round or polygonal in a top view.

Weiterhin ist eine Beeinflussungseinrichtung vorgesehen, welche den plattenförmigen Aktor beeinflusst, um so die gewünschte Volumenänderung der Pumpkammer zu beeinflussen. Bei der Beeinflussungseinrichtung kann es sich um eine elektrische Beeinflussungseinrichtung handeln, welche elektrische Signale erzeugt, welche dem Aktor zu dessen Beeinflussung zugeführt werden.Furthermore, an influencing device is provided which influences the plate-shaped actuator in order to achieve the desired volume change of the pump chamber to influence. The influencing device can be an electrical influencing device which generates electrical signals which are fed to the actuator in order to influence it.

Die Membraneinrichtung weist dabei einen elastisch verformbaren Membrankörper auf, der die Pumpkammer begrenzt und plattenförmig ausgebildet ist. Der Membrankörper kann beispielsweise an einem Rahmen oder einer Halterung des Gehäuses befestigt sein. Er kann aber auch einstückig mit weiteren Teilen des Gehäuses ausgebildet sein.The membrane device has an elastically deformable membrane body that delimits the pump chamber and is plate-shaped. The membrane body can be attached to a frame or a bracket of the housing, for example. However, it can also be formed in one piece with other parts of the housing.

Der plattenförmige Aktor ist dabei auf einer der Pumpkammer abgewandten Seite des plattenförmigen Membrankörpers angeordnet. Er steht also nicht in direktem Kontakt mit dem zu pumpenden Fluid, was insbesondere die die Übertragung elektrischer Signale von der Beeinflussungseinrichtung an den Aktor vereinfacht.The plate-shaped actuator is arranged on a side of the plate-shaped membrane body facing away from the pump chamber. It is therefore not in direct contact with the fluid to be pumped, which in particular simplifies the transmission of electrical signals from the influencing device to the actuator.

Dabei ist der plattenförmige Aktor mittels einer elektrisch isolierenden Kleberschicht an dem plattenförmigen Membrankörper befestigt. Die Kleberschicht ist dabei zur Übertragung von Kräften vom Aktor zum Membrankörper ausgebildet, um so eine Verformung des Membrankörpers und somit eine Volumenänderung der Pumpkammer zu ermöglichen. Die elektrisch isolierte Ausführung der Kleberschicht bewirkt, dass der plattenförmige Aktor elektrisch isoliert gegenüber dem Membrankörper ist. Hierdurch ist es selbst dann möglich, einen plattenförmigen Aktor zu verwenden, der an seiner dem Membrankörper zugeneigten Seite masseunabhängig elektrisch versorgt ist, wenn der Membrankörper elektrisch leitend ist.The plate-shaped actuator is attached to the plate-shaped membrane body by means of an electrically insulating adhesive layer. The adhesive layer is designed to transfer forces from the actuator to the membrane body in order to enable a deformation of the membrane body and thus a change in the volume of the pump chamber. The electrically insulated design of the adhesive layer means that the plate-shaped actuator is electrically insulated from the membrane body. This makes it possible to use a plate-shaped actuator that is electrically supplied independently of ground on its side facing the membrane body even if the membrane body is electrically conductive.

Der Aktor kann eine Höhe zwischen 30 µm und 2000 µm, insbesondere zwischen 45 µm und 1500 µm, aufweisen, um die erforderlichen Kräfte sicherzustellen. Er soll eine hohe Steifigkeit, gute Hafteigenschaften, Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse (Feuchte, Lösungsmittel, Temperatur, Strahlung (welche bei medizinischen Geräten häufig zur Sterilisation verwendet wird) aufweisen). Darüber hinaus soll er bruchfest, dauerfest und elektrisch durchschlagfest sein.The actuator can have a height between 30 µm and 2000 µm, in particular between 45 µm and 1500 µm, to ensure the required forces. It should have high rigidity, good adhesive properties, resistance to environmental influences (humidity, solvents, temperature, radiation (which is often used for sterilization in medical devices)). In addition, it should be break-proof, fatigue-proof and electrically dielectric-proof.

Die elektrisch isolierte Ausführung der Kleberschicht ist aber auch dann vorteilhaft, wenn der Membrankörper elektrisch isolierend ausgebildet ist, da in diesem Fall eine elektrische Feldstärke zwischen dem Aktor und dem zu pumpenden Fluid verringert ist, sodass elektrische Überschläge zwischen dem Aktor und dem Fluid verhindert werden können. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der plattenförmige Aktor mit höheren elektrischen Spannungen, beispielsweise im Bereich von 20 V bis 400 V betrieben wird.The electrically insulated design of the adhesive layer is also advantageous if the membrane body is designed to be electrically insulating, since in this case the electrical field strength between the actuator and the fluid to be pumped is reduced. so that electrical arcing between the actuator and the fluid can be prevented. This is particularly advantageous when the plate-shaped actuator is operated with higher electrical voltages, for example in the range of 20 V to 400 V.

Die Kleberschicht soll möglichst dünn zu beiden Seiten des eingebetteten Abschnitts des Trägerkörpers ausgebildet sein. Sie soll eine hohe Steifigkeit, gute Hafteigenschaften, Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse (Feuchte, Lösungsmittel, Temperatur, Strahlung (welche bei medizinischen Geräten häufig zur Sterilisation verwendet wird) aufweisen). Darüber hinaus soll sie bruchfest, dauerfest, nichtleitend und elektrisch durchschlagfest sein.The adhesive layer should be as thin as possible on both sides of the embedded section of the carrier body. It should have high rigidity, good adhesive properties, resistance to environmental influences (moisture, solvents, temperature, radiation (which is often used for sterilization in medical devices)). In addition, it should be break-resistant, durable, non-conductive and electrically breakdown-proof.

Innerhalb der elektrisch isolierenden Kleberschicht ist ein eingebetteter Abschnitt eines Trägerkörpers angeordnet, an dessen Oberfläche oder in dessen Inneren ein Verformungssensor angeordnet ist, der durch Erfassung einer Verformung der Membraneinrichtung das Volumen der Pumpkammer im Zeitverlauf erfassen kann.An embedded section of a carrier body is arranged within the electrically insulating adhesive layer, on the surface or in the interior of which a deformation sensor is arranged, which can detect the volume of the pumping chamber over time by detecting a deformation of the membrane device.

Der eingebettete Abschnitt des Trägerkörpers kann dünner als 500 µm sein, um die erforderliche Biegsamkeit sicherzustellen. Er soll eine hohe Steifigkeit, gute Hafteigenschaften, Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse (Feuchte, Lösungsmittel, Temperatur, Strahlung (welche bei medizinischen Geräten häufig zur Sterilisation verwendet wird) aufweisen. Darüber hinaus soll er bruchfest, dauerfest, nichtleitend und elektrisch durchschlagfest sein.The embedded section of the carrier body can be thinner than 500 µm to ensure the required flexibility. It should have high rigidity, good adhesive properties, resistance to environmental influences (humidity, solvents, temperature, radiation (which is often used for sterilization in medical devices). In addition, it should be break-resistant, fatigue-resistant, non-conductive and electrically dielectric-proof.

Die Beeinflussungseinrichtung, der plattenförmige Aktor und der Verformungssensor bilden dabei einen geschlossenen Regelkreis zur Regelung des durch die Mikromembranpumpeinrichtungen bewirkten Verhältnisses zwischen einer Volumenänderung der Pumpkammer (2) während eines Arbeitszyklus der Mikromembranpumpeinrichtung (1) und einer Dauer des Arbeitszyklus des Fluids.The influencing device, the plate-shaped actuator and the deformation sensor form a closed control loop for controlling the relationship caused by the micro-membrane pumping devices between a volume change of the pump chamber (2) during a working cycle of the micro-membrane pumping device (1) and a duration of the working cycle of the fluid.

Als geschlossener Regelkreis (closed-loop control circuit) wird allgemein ein in sich geschlossener Wirkungskreis für die Beeinflussung einer physikalischen Größe in einem technischen Prozess oder anderen Systemen bezeichnet. Wesentlich hierbei ist die direkte oder indirekte Rückführung des aktuellen Wertes der Regelgröße an den Regler, der einer Abweichung vom Sollwert entgegenwirkt (negative Rückkopplung). Es ist Aufgabe des Reglers, die Störgrößen auszuregeln und das Zeitverhalten der Regelgröße bezüglich des statischen und dynamischen Verhaltens gemäß vorgegebener Anforderungen festzulegen.A closed-loop control circuit is generally a closed loop control circuit for influencing a physical variable in a technical process or other system. The key here is the direct or indirect feedback of the current value of the controlled variable to the controller, which counteracts a deviation from the setpoint (negative feedback). It is the task of the controller to regulate the disturbances and to determine the time behavior of the controlled variable with regard to the static and dynamic behavior according to specified requirements.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung übernimmt die Beeinflussungseinrichtung die Aufgabe eines Reglers. Die Regelgröße ist hierbei das Verhältnis zwischen der Volumenänderung der Pumpkammer während eines Arbeitszyklus der Mikromembranpumpeinrichtung und einer Dauer des Arbeitszyklus. Der Arbeitszyklus umfasst dabei eine Phase, in der das Fluid in über das Einlassventil die Pumpkammer eingelassen wird, und eine weitere Phase, in der das Fluid über das Auslassventil ausgelassen wird. Dieses Verhältnis entspricht im störungsfreien Betrieb dem Volumenstrom des jeweiligen Fluids. Aus der Kenntnis der zeitlichen Dauer der Arbeitszyklen, welche durch die Beeinflussungseinrichtung vorgegeben wird, und aus der Kenntnis der Verformung der Membraneinrichtung, welche mittels des Verformungssensors erfasst wird, wird der Volumenstrom indirekt gemessen.In the context of the present invention, the influencing device takes on the role of a controller. The controlled variable is the ratio between the volume change of the pump chamber during a working cycle of the micro-membrane pump device and the duration of the working cycle. The working cycle comprises a phase in which the fluid is let into the pump chamber via the inlet valve and a further phase in which the fluid is let out via the outlet valve. In trouble-free operation, this ratio corresponds to the volume flow of the respective fluid. The volume flow is measured indirectly from knowledge of the duration of the working cycles, which is specified by the influencing device, and from knowledge of the deformation of the membrane device, which is detected by the deformation sensor.

Die indirekten Messungen werden dabei eine Beeinflussungseinrichtung übertragen, sodass im Falle eine Abweichung des Volumenstroms von einem Sollwert die Ansteuerung des plattenförmigen Aktors verändert werden kann, sodass sich der gewünschte Volumenstrom einstellt. Insbesondere kann der Volumenstrom dadurch beeinflusst werden, dass die Amplitude der Volumenänderung der Pumpkammer erhöht oder erniedrigt wird. Ebenso kann eine Frequenz der Volumenänderung der Pumpkammer erhöht oder erniedrigt werden.The indirect measurements are transmitted to an influencing device so that if the volume flow deviates from a setpoint, the control of the plate-shaped actuator can be changed so that the desired volume flow is achieved. In particular, the volume flow can be influenced by increasing or decreasing the amplitude of the volume change in the pump chamber. Likewise, the frequency of the volume change in the pump chamber can be increased or decreased.

Dabei hat sich gezeigt, dass eine derartige indirekte Messung des Volumenstroms wesentlich schneller und genauer sowie auch einfacher und billiger ist, als eine direkte Messung des Volumenstroms mit bekannten Durchflusssensoren, welche beispielsweise ein Flügelrad aufweisen, sodass Störgrößen wesentlich besser ausgeregelt werden können. Ebenso zeigt sich die vorgeschlagene Mikromembranpumpeinrichtung solchen Pumpeinrichtungen überlegen sind, bei denen einzelne Störgrößen, beispielsweise Temperaturen und Drücke, durch Sensoren erfasst werden und bei einem offenen Steuerkreis (open-loop control circuit) der Pumpeinrichtung herangezogen werden.It has been shown that such an indirect measurement of the volume flow is significantly faster and more accurate, as well as simpler and cheaper than a direct measurement of the volume flow with known flow sensors, which have a vane wheel, for example, so that disturbances can be regulated much better. The proposed micro-membrane pump device is also superior to pump devices in which individual disturbances, such as temperatures and pressures, are recorded by sensors and used in an open-loop control circuit of the pump device.

Durch den vorgeschlagenen Regelkreis kann der Volumenstrom wesentlich präziser gesteuert werden, als dies mit ungeregelten Steuereinrichtung der Fall ist. Die Verwendung eines Verformungssensors und dessen Anordnung in der Kleberschicht zwischen dem Membrankörper und dem Aktor erlaubt dabei eine hochpräzise Rücckopplung des Ist-Werts des Volumenstroms an die Beeinflussungseinrichtung.The proposed control loop allows the volume flow to be controlled much more precisely than is the case with uncontrolled control devices. The use of a deformation sensor and its arrangement in the adhesive layer between the membrane body and the actuator allows highly precise feedback of the actual value of the volume flow to the influencing device.

Dabei können externe Einflüsse, auch Störgrößen genannt, auf den Volumenstrom präzise ausgeregelt werden. Störgrößen, welche durch die erfindungsgemäße Mikromembranpumpeinrichtung ausgeregelt werden können, sind:

  • Drücke, zum Beispiel der Druck des Fluids stromaufwärts des Einlassventils, der Druck des Fluids stromabwärts des Auslassventils oder der Druck an der Außenseite der Membraneinrichtung.
  • Temperaturen, zum Beispiel des Fluids oder der Umgebung der Mikromembranpumpeinrichtung, welche zu einer Verspannung der Membraneinrichtung oder zu einer veränderten Kennlinie des Aktors führen können. Beispielsweise ist bei einem piezokeramischen Aktor der technisch relevante d31-Koeffizient temperaturabhängig.
  • Änderungen der Eigenschaften des Fluids, welche zu einer Änderung der effektiven Volumenänderung der Pumpkammer bei gleichbleibender Ansteuerung des Aktors, insbesondere bei der Förderung von Flüssigkeiten, führen können. Hier führt beispielsweise eine Viskositätsänderung, hervorgerufen durch eine Temperaturänderung oder eine Änderung einer Zusammensetzung des Fluids, zu unterschiedlichen Ein- und Ausströmzeiten und somit zu einem anderen Volumenstrom.
  • Toleranzen der mechanischen Komponenten der Mikromembranpumpeinrichtung, beispielsweise des Gehäuses der Pumpkammer, des Einlassventils, des Auslassventils, des Aktors oder des Membrankörpers. Hierdurch können unterschiedliche Volumenströme bei unterschiedlichen Mikromembranpumpeinrichtungen derselben Serie aufgrund von geometrischen Abweichungen (Verbiegung, Dickenschwankungen, Parallelitätsfehler) der mechanischen Komponenten vermieden werden.
  • Toleranzen beim Verbinden der mechanischen Komponenten der Mikromembranpumpeinrichtung, beispielsweise beim Ausbilden der Kleberschicht.
External influences, also known as disturbances, on the volume flow can be precisely regulated. Disturbances that can be regulated by the micro-membrane pump device according to the invention are:
  • Pressures, for example the pressure of the fluid upstream of the inlet valve, the pressure of the fluid downstream of the outlet valve or the pressure on the outside of the diaphragm device.
  • Temperatures, for example of the fluid or the environment of the micro-membrane pump device, which can lead to a distortion of the membrane device or to a changed characteristic curve of the actuator. For example, in a piezoceramic actuator, the technically relevant d31 coefficient is temperature-dependent.
  • Changes in the properties of the fluid, which can lead to a change in the effective volume change of the pump chamber with constant control of the actuator, especially when pumping liquids. Here, for example, a change in viscosity caused by a change in temperature or a change in the composition of the fluid leads to different inflow and outflow times and thus to a different volume flow.
  • Tolerances of the mechanical components of the micro-membrane pump device, for example the housing of the pump chamber, the inlet valve, the outlet valve, the actuator or the membrane body. This makes it possible to avoid different volume flows in different micro-membrane pump devices of the same series due to geometric deviations (bending, thickness variations, parallelism errors) of the mechanical components.
  • Tolerances when connecting the mechanical components of the micro membrane pump device, for example when forming the adhesive layer.

Die erfindungsgemäße Mikromembranpumpeinrichtung kann immer dann mit Vorteil angewandt werden, wenn eine hochpräzise Dosierung eines Fluids, zum Beispiel beim Mischen verschiedener Fluide, erforderlich ist. Insbesondere kann sie im medizinischen Bereich zur Dosierung von Medikamenten oder zur Mischung von Medikamentenbestandteilen verwendet werden.The micro-membrane pump device according to the invention can be used with advantage whenever a highly precise dosing of a fluid is required, for example when mixing different fluids. In particular, it can be used in the medical field for dosing medication or for mixing medication components.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegt die Kleberschicht flächig, insbesondere vollflächig, an einer dem Membrankörper zugewandten Seite des plattenförmigen Aktors an und/oder liegt die Kleberschicht flächig, insbesondere vollflächig, an einer dem plattenförmigen Aktor zugewandten Seite des Membrankörpers anliegt. Auf diese Weise können durch den Aktor erzeugte Kräfte sicher auf die Kleberschicht und von der Kleberschicht auf den Membrankörper übertragen werden. So ergibt sich insbesondere eine hohe Steifigkeit der Anordnung sowie eine Unempfindlichkeit gegenüber hohen Scherkräften, was letztlich der Dosiergenauigkeit dient.According to a preferred development of the invention, the adhesive layer lies flat, in particular over the entire surface, on a side of the plate-shaped actuator facing the membrane body and/or the adhesive layer lies flat, in particular over the entire surface, on a side of the membrane body facing the plate-shaped actuator. In this way, forces generated by the actuator can be safely transferred to the adhesive layer and from the adhesive layer to the membrane body. This results in particular in a high rigidity of the arrangement and insensitivity to high shear forces, which ultimately serves to ensure dosing accuracy.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kleberschicht einen ausgehärteten Flüssigkleber, eine ausgehärtete Klebepaste und/oder eine Klebefolie. Flüssigkleber, Klebepasten und Klebefolien sind bei der Herstellung der Membranpumpeneinrichtung einfach zu handhaben und weisen hinreichend gute Hafteigenschaften auf, um die erforderlichen Kräfte sicher vom Aktor auf den Membrankörper zu übertragen, sodass die Dosiergenauigkeit erhöht wird.According to an expedient development of the invention, the adhesive layer comprises a hardened liquid adhesive, a hardened adhesive paste and/or an adhesive film. Liquid adhesives, adhesive pastes and adhesive films are easy to handle when producing the diaphragm pump device and have sufficiently good adhesive properties to safely transfer the required forces from the actuator to the diaphragm body, so that the dosing accuracy is increased.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kleberschicht ein temperaturaushärtendes Material, ein anaerob aushärtendes Material, ein durch UV-Strahlung aushärtendes Material, ein durch einen Aktivator aushärtendes Material, ein durch Luftfeuchtigkeit aushärtendes Material, ein durch Trocknung aushärtendes Material und/oder ein Schmelzklebstoffmaterial. Derartige Klebermaterialiensind bei der Herstellung der Membranpumpeneinrichtung einfach zu handhaben und weisen hinreichend gute Hafteigenschaften auf, um die erforderlichen Kräfte sicher vom Aktor auf den Membrankörper zu übertragen, sodass die Dosiergenauigkeit erhöht wird.According to a preferred development of the invention, the adhesive layer comprises a temperature-curing material, an anaerobic-curing material, a material curing through UV radiation, a material curing through an activator, a material curing through humidity, a material curing through drying and/or a hot melt adhesive material. Such adhesive materials are easy to handle when producing the diaphragm pump device and have sufficiently good adhesive properties to safely transfer the required forces from the actuator to the diaphragm body, so that the dosing accuracy is increased.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der plattenförmige Aktor ein elektromagnetischer Aktor, ein ein- oder mehrlagiger piezoelektrischer Aktor, ein Formgedächtnisaktor oder ein bimetallischer Aktor. Einlagige piezoelektrische Aktoren weisen einen elektrischen Anschluss an ihrer Unterseite und einen elektrischen Anschluss an ihrer Oberseite auf. Da im Rahmen der Erfindung die Kleberschicht nichtleitend ist, kann der einlagige piezoelektrische Aktor symmetrisch gegenüber Masse gespeist werden. Bei mehrlagigen sind beide elektrischen Kontakte auf der dem Mannkrankörper zugewandten Seite angeordnet, wobei durch die nichtleitenden Eigenschaften der Kleberschicht ein Kurzschluss verhindert wird. Auch Formgedächtnisaktoren oder bimetallische Aktoren können aufgrund der isolierenden Eigenschaften der Kleberschicht problemlos verwendet werden.According to an advantageous development of the invention, the plate-shaped actuator is an electromagnetic actuator, a single- or multi-layer piezoelectric actuator, a Shape memory actuator or a bimetallic actuator. Single-layer piezoelectric actuators have an electrical connection on their underside and an electrical connection on their top. Since the adhesive layer is non-conductive in the context of the invention, the single-layer piezoelectric actuator can be fed symmetrically with respect to ground. In multi-layer actuators, both electrical contacts are arranged on the side facing the man crane body, whereby the non-conductive properties of the adhesive layer prevent a short circuit. Shape memory actuators or bimetallic actuators can also be used without any problems due to the insulating properties of the adhesive layer.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Trägerkörper ein oder mehrere elektrisch isolierende Materialien. Besonders geeignet sind beispielsweise Polyimide.According to an expedient development of the invention, the carrier body comprises one or more electrically insulating materials. Polyimides, for example, are particularly suitable.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Trägerkörper Glas, ein oder mehrere Halbleitermaterialien, ein oder mehrere Kompositwerkstoffe, ein oder mehrere polymerische Materialien oder ein oder mehrere keramische Materialien.According to an expedient development of the invention, the carrier body comprises glass, one or more semiconductor materials, one or more composite materials, one or more polymeric materials or one or more ceramic materials.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Verformungssensor ein Dehnungsmessstreifen, insbesondere ein resistiver, kapazitiver oder piezoresistiver Dehnungsmessstreifen.According to an advantageous development of the invention, the deformation sensor is a strain gauge, in particular a resistive, capacitive or piezoresistive strain gauge.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der Verformungssensor ein Kraftsensor.According to an expedient development of the invention, the deformation sensor is a force sensor.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Membrankörper ein Metall, ein Halbleitermaterial und/oder einen Kunststoff.According to an expedient development of the invention, the membrane body comprises a metal, a semiconductor material and/or a plastic.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Teil einer Auswerteelektronik zur Auswertung von Signalen des Verformungssensors an oder in dem Trägerkörper angeordnet. Hierdurch kann die Störsicherheit verbessert werden, was letztlich der Dosiergenauigkeit zugutekommt.According to an expedient development of the invention, at least part of an evaluation electronics for evaluating signals from the deformation sensor is arranged on or in the carrier body. This can improve the interference immunity, which ultimately benefits the dosing accuracy.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Beeinflussungseinrichtung zur Erkennung von Betriebsstörungen der Mikromembranpumpeinrichtung anhand von Messsignalen des Verformungssensors ausgebildet. Während des Betriebs der Mikromembranpumpeinrichtung können immer wieder Betriebsstörungen auftreten. Beispielsweise kann sich das Einlassventil oder das Auslassventil durch Partikel verklemmen, der Aktor ausfallen, bei einem flüssigen Fluid eine Luftblase in die Pumpkammer gelangen, und vieles anderes. Solche Störfälle sind in den Messsignalen des Verformungssensors erkennbar, da sie die Verformung der Membraneinrichtung beeinflussen oder direkt Einfluss auf den Aktor nehmen.According to a preferred development of the invention, the influencing device for detecting operational faults of the micro-membrane pump device based on measurement signals from the deformation sensor. During operation of the micro membrane pump device, operational faults can occur again and again. For example, the inlet valve or the outlet valve can become jammed by particles, the actuator can fail, an air bubble can get into the pump chamber in the case of a liquid fluid, and many other things. Such faults can be recognized in the measurement signals from the deformation sensor, as they influence the deformation of the membrane device or have a direct influence on the actuator.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der Trägerkörper einen nicht eingebetteten Abschnitt auf, welcher aus der Kleberschicht herausgeführt ist, wobei an dem nicht eingebetteten Abschnitt Kontakte zum Abgreifen von Messsignalen des Verformungssensors angebracht sind, welche mit dem Verformungssensor elektrisch verbunden sind. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Kontakten für den Verformungssensor und dem Verformungssensor können dabei an oder in dem Trägerkörper ausgebildet sein, sodass diese mechanisch geschützt und sowohl gegenüber dem Aktor als auch gegenüber dem Membrankörper elektrisch isoliert sind.According to an expedient development of the invention, the carrier body has a non-embedded section which extends out of the adhesive layer, wherein contacts for picking up measurement signals from the deformation sensor are attached to the non-embedded section and are electrically connected to the deformation sensor. The electrical connections between the contacts for the deformation sensor and the deformation sensor can be formed on or in the carrier body so that they are mechanically protected and electrically insulated from both the actuator and the membrane body.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist an oder in dem eingebetteten Abschnitt ein Heizdraht angeordnet. Der Heizdraht erlaubt die Beheizung des zu pumpenden Fluids. Zusätzlich kann der Heizdraht während der Herstellung der Mikromembranpumpeinrichtung zum Beheizen der Kleberschicht verwendet werden, diese auszuhärten, sofern die Kleberschicht ein Material umfasst, welches durch Temperatur ausgehärtet. Der Heizdraht kann dabei durch die Beeinflussungseinrichtung oder durch eine externe Einrichtung mit elektrischer Energie beaufschlagt werden.According to an expedient development of the invention, a heating wire is arranged on or in the embedded section. The heating wire allows the heating of the fluid to be pumped. In addition, the heating wire can be used during the manufacture of the micro-membrane pump device to heat the adhesive layer in order to harden it, provided that the adhesive layer comprises a material which hardens through temperature. The heating wire can be supplied with electrical energy by the influencing device or by an external device.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der Trägerkörper einen nicht eingebetteten Abschnitt auf, welcher aus der Kleberschicht herausgeführt ist, wobei an dem nicht eingebetteten Abschnitt Kontakte zum Beaufschlagen des Heizdrahtes mit elektrischer Energie angebracht sind, welche mit dem Heizdraht elektrisch verbunden sind. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Kontakten für den Heizdraht und dem Heizdraht können dabei an oder in dem Trägerkörper ausgebildet sein, sodass diese mechanisch geschützt und sowohl gegenüber dem Aktor als auch gegenüber dem Membrankörper elektrisch isoliert sind.According to an expedient development of the invention, the carrier body has a non-embedded section which extends out of the adhesive layer, wherein contacts for supplying the heating wire with electrical energy are attached to the non-embedded section, which contacts are electrically connected to the heating wire. The electrical connections between the contacts for the heating wire and the heating wire can be formed on or in the carrier body, so that they are mechanically protected and electrically insulated from both the actuator and the membrane body.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist an oder in dem eingebetteten Abschnitt ein Temperatursensor angeordnet. Messsignale des Temperatursensors können beispielsweise der Beeinflussungseinrichtung oder einer externen Einrichtung zugeführt werden, welche den Heizdraht mit elektrischer Energie beaufschlagt. Auf diese Weise kann die Heizwirkung des Heizdrahts während der Herstellung der Mikromembranpumpeinrichtung oder während des Betriebs der Mikromembranpumpeinrichtung geregelt werden.According to an expedient development of the invention, a temperature sensor is arranged on or in the embedded section. Measurement signals from the temperature sensor can be fed, for example, to the influencing device or an external device which supplies the heating wire with electrical energy. In this way, the heating effect of the heating wire can be regulated during the manufacture of the micro-membrane pump device or during the operation of the micro-membrane pump device.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der Trägerkörper einen nicht eingebetteten Abschnitt auf, welcher aus der Kleberschicht herausgeführt ist, wobei an dem nicht eingebetteten Abschnitt Kontakte zum Abgreifen von Messsignalen des Temperatursensors angebracht sind, welche mit dem Temperatursensor elektrisch verbunden sind. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Kontakten für den Temperatursensor und dem Temperatursensor können dabei an oder in dem Trägerkörper ausgebildet sein, sodass diese mechanisch geschützt und sowohl gegenüber dem Aktor als auch gegenüber dem Membrankörper elektrisch isoliert sind.According to an expedient development of the invention, the carrier body has a non-embedded section which extends out of the adhesive layer, wherein contacts for picking up measurement signals from the temperature sensor are attached to the non-embedded section and are electrically connected to the temperature sensor. The electrical connections between the contacts for the temperature sensor and the temperature sensor can be formed on or in the carrier body so that they are mechanically protected and electrically insulated from both the actuator and the membrane body.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an oder in dem eingebetteten Abschnitt ein Zustandssensor, insbesondere ein Feuchtesensor oder ein chemischer Sensor, zur Kontrolle eines Zustandes der Kleberschicht angeordnet. Die Messsignale des Zustandssensors können der Beeinflussungseinrichtung zugeführt sein. Auf diese Weise kann die Beeinflussungseinrichtung eine alterungsbedingte oder eine durch äußere Einflüsse hervorgerufene Verschlechterung des Zustands der Kleberschicht erkennen, bevor es zu einem Versagen der Kleberschicht kommt, weil insbesondere bei medizinischen Anwendungen vorteilhaft sein kann.According to an advantageous development of the invention, a condition sensor, in particular a moisture sensor or a chemical sensor, is arranged on or in the embedded section to monitor the condition of the adhesive layer. The measurement signals of the condition sensor can be fed to the influencing device. In this way, the influencing device can detect a deterioration in the condition of the adhesive layer due to age or external influences before the adhesive layer fails, which can be particularly advantageous in medical applications.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Trägerkörper einen nicht eingebetteten Abschnitt auf, welcher aus der Kleberschicht herausgeführt ist, wobei an dem nicht eingebetteten Abschnitt Kontakte zum Abgreifen von Messsignalen des Zustandssensors angebracht sind, welche mit dem Zustandssensor elektrisch verbunden sind. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Kontakten für den Zustandssensor und dem Zustandssensor können dabei an oder in dem Trägerkörper ausgebildet sein, sodass diese mechanisch geschützt und sowohl gegenüber dem Aktor als auch gegenüber dem Membrankörper elektrisch isoliert sind.According to an advantageous development of the invention, the carrier body has a non-embedded section which extends out of the adhesive layer, wherein contacts for picking up measurement signals from the condition sensor are attached to the non-embedded section and are electrically connected to the condition sensor. The electrical connections between the contacts for the condition sensor and the condition sensor can be formed on or in the carrier body so that they are mechanically protected and electrically insulated from both the actuator and the membrane body.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der eingebettete Abschnitt des Trägerkörpers, in einer Richtung von dem plattenförmigen Aktor zu dem plattenförmigen Membrankörper gesehen, eine Fläche auf, welche geringer ist als eine dem eingebetteten Abschnitt des Trägerkörpers zugewandten Fläche des plattenförmigen Membrankörpers, und welche geringer ist als eine dem eingebetteten Abschnitt des Trägerkörpers zugewandten Fläche des plattenförmigen Aktors. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Kleberschicht in der angegebenen Richtung zumindest teilweise durchgängig vom Aktor bis zum Membrankörper ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute Kraftübertragung zwischen dem Aktor und dem Membrankörper.According to an expedient development of the invention, the embedded section of the carrier body, viewed in a direction from the plate-shaped actuator to the plate-shaped membrane body, has a surface area which is smaller than a surface area of the plate-shaped membrane body facing the embedded section of the carrier body, and which is smaller than a surface area of the plate-shaped actuator facing the embedded section of the carrier body. In this way, it is ensured that the adhesive layer is at least partially continuous in the specified direction from the actuator to the membrane body. This results in a particularly good force transmission between the actuator and the membrane body.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der eingebettete Abschnitt des Trägerkörpers wenigstens ein Durchgangsloch auf, welches von einer dem plattenförmigen Aktor zugewandten Seite des eingebetteten Abschnitts des Trägerkörpers bis zu einer dem plattenförmigen Membrankörper zugewandten Seite des eingebetteten Abschnitts des Trägerkörpers reicht. Hierdurch wird bewirkt, dass die Kleberschicht sich im Bereich des Durchgangslochs in der Richtung vom Aktor zum Membrankörper ohne Unterbrechung vom Aktor zum Membrankörper erstreckt. Dies führt zu einer besonders guten Kraftübertragung zwischen dem Aktor und dem Membrankörper.According to an advantageous development of the invention, the embedded section of the carrier body has at least one through hole, which extends from a side of the embedded section of the carrier body facing the plate-shaped actuator to a side of the embedded section of the carrier body facing the plate-shaped membrane body. This causes the adhesive layer to extend in the area of the through hole in the direction from the actuator to the membrane body without interruption from the actuator to the membrane body. This leads to a particularly good force transmission between the actuator and the membrane body.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der eingebettete Abschnitt des Trägerkörpers, in einer Richtung von dem plattenförmigen Aktor zu dem plattenförmigen Membrankörper gesehen, einen Rand auf, welcher Einbuchtungen aufweist. Im Bereich der Einbuchtungen erstreckt sich die Kleberschicht ohne Unterbrechung vom Aktor bis zum Membrankörper. Da ein großer Teil der vom Aktor erzeugten Kräfte in einem Randbereich des Aktors auf die Kleberschicht übertragen wird, ergibt sich so eine besonders gute Übertragung der Kräfte vom Aktor auf den Membrankörper.According to an expedient development of the invention, the embedded section of the carrier body has an edge which has indentations when viewed in a direction from the plate-shaped actuator to the plate-shaped membrane body. In the area of the indentations, the adhesive layer extends without interruption from the actuator to the membrane body. Since a large part of the forces generated by the actuator are transferred to the adhesive layer in an edge area of the actuator, this results in a particularly good transfer of the forces from the actuator to the membrane body.

Im Folgenden werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile anhand von Figuren näher beschrieben.

Figur 1
zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Mikromembranpumpein-richtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht;
Figur 2
zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Mikromembranpumpeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht;
Figur 3
zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Mikromembranpumpeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht;
Figur 4
zeigt einen beispielhaften Aktor, einen beispielhaften Trägerkörper und einen beispielhaften Membrankörper für eine Mikromembranpumpeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen dreidimensionalen Explosionsdarstellung;
Figur 5
zeigt einen beispielhaften Trägerkörper mit einem beispielhaften Verformungssensor für eine Mikromembranpumpeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Aufsicht;
Figur 6
zeigt eine vereinfachte Teilansicht einer Mikromembranpumpeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht in einem Ruhezustand;
Figur 7
zeigt eine vereinfachte Teilansicht einer Mikromembranpumpeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht beim Einlassen eines Fluids; und
Figur 8
zeigt eine vereinfachte Teilansicht einer Mikromembranpumpeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht beim Auslassen eines Fluids.
In the following, the present invention and its advantages are described in more detail with reference to figures.
Figure 1
shows a first embodiment of a micro membrane pump device according to the present invention in a schematic side view;
Figure 2
shows a second embodiment of a micro membrane pump device according to the present invention in a schematic side view;
Figure 3
shows a third embodiment of a micro membrane pump device according to the present invention in a schematic side view;
Figure 4
shows an exemplary actuator, an exemplary carrier body and an exemplary membrane body for a micro membrane pump device according to the present invention in a schematic three-dimensional exploded view;
Figure 5
shows an exemplary carrier body with an exemplary deformation sensor for a micro-membrane pump device according to the present invention in a schematic plan view;
Figure 6
shows a simplified partial view of a micro membrane pump device according to the present invention in a schematic side view in a rest state;
Figure 7
shows a simplified partial view of a micro-membrane pump device according to the present invention in a schematic side view when admitting a fluid; and
Figure 8
shows a simplified partial view of a micro membrane pump device according to the present invention in a schematic side view when discharging a fluid.

Gleiche oder gleichartige Elemente oder Elemente mit gleicher oder äquivalenter Funktion sind im Folgenden mit gleichen oder gleichartigen Bezugszeichen versehen.Identical or similar elements or elements with identical or equivalent functions are provided with identical or similar reference symbols below.

In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele mit einer Vielzahl von Merkmalen der vorliegenden Erfindung näher beschrieben, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu vermitteln. Es ist jedoch festzuhalten, dass die vorliegende Erfindung auch unter Auslassung einzelner der beschriebenen Merkmale umgesetzt werden kann. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die in verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale auch in anderer Weise kombinierbar sind, sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist oder zu Widersprüchen führen würde.In the following description, embodiments with a variety of features of the present invention are described in more detail in order to provide a better understanding of the invention. However, it should be noted that the present invention can also be implemented without using individual features described. It should also be noted that the features shown in various embodiments can also be combined in other ways, unless this is expressly excluded or would lead to contradictions.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Mikromembranpumpeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. Figure 1 shows a first embodiment of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view.

Die Mikromembranpumpeinrichtung 1 zum Pumpen eines Fluids FL, weist folgende Merkmale auf:

  • eine Pumpkammer 2, welcher ein Einlassventil 3 zum Einlassen des Fluids FL in die Pumpkammer 2, ein Auslassventil 4 zum Auslassen des Fluids FL aus der Pumpkammer 2 und eine Membraneinrichtung 5 zum Variieren eines Volumens der Pumpkammer 1 zugeordnet ist, wobei die Membraneinrichtung 5 einen plattenförmigen Aktor 6 zum Verformen der Membraneinrichtung 5 aufweist; und
  • eine Beeinflussungseinrichtung 7 zum Beeinflussen des plattenförmigen Aktors 6, um so das Volumen der Pumpkammer 2 zu beeinflussen;
  • wobei die Membraneinrichtung 5 einen die Pumpkammer 2 begrenzenden plattenförmigen Membrankörper 8 aufweist;
  • wobei der plattenförmige Aktor 6 auf einer der Pumpkammer 2 abgewandten Seite des plattenförmigen Membrankörpers 8 angeordnet ist;
  • wobei der plattenförmige Aktor 6mittels einer elektrisch isolierenden Kleberschicht 9 an dem plattenförmigen Membrankörper 8 befestigt ist, so dass der plattenförmige Aktor 6 elektrisch isoliert gegenüber dem Membrankörper 8 ist;
  • wobei innerhalb der elektrisch isolierenden Kleberschicht 9 zumindest ein eingebetteter Abschnitt 10 eines Trägerkörpers 11 angeordnet ist, an welchem oder in welchem ein Verformungssensor 12 zur Erfassung einer Verformung der Membraneinrichtung 5 angeordnet ist, um so das Volumen der Pumpkammer 2 zu erfassen;
  • wobei die Beeinflussungseinrichtung 7, der plattenförmige Aktor 6 und der Verformungssensor 12 einen geschlossenen Regelkreis zur Regelung eines Verhältnisses zwischen einer Volumenänderung der Pumpkammer (2) während eines Arbeitszyklus der Mikromembranpumpeinrichtung (1) und einer Dauer des Arbeitszyklus der Mikromembranpumpeinrichtung 1 bilden.
The micro membrane pump device 1 for pumping a fluid FL has the following features:
  • a pump chamber 2, to which an inlet valve 3 for admitting the fluid FL into the pump chamber 2, an outlet valve 4 for discharging the fluid FL from the pump chamber 2 and a membrane device 5 for varying a volume of the pump chamber 1 are assigned, wherein the membrane device 5 has a plate-shaped actuator 6 for deforming the membrane device 5; and
  • an influencing device 7 for influencing the plate-shaped actuator 6 in order to influence the volume of the pump chamber 2;
  • wherein the membrane device 5 has a plate-shaped membrane body 8 delimiting the pump chamber 2;
  • wherein the plate-shaped actuator 6 is arranged on a side of the plate-shaped membrane body 8 facing away from the pump chamber 2;
  • wherein the plate-shaped actuator 6 is attached to the plate-shaped membrane body 8 by means of an electrically insulating adhesive layer 9, so that the plate-shaped actuator 6 is electrically insulated from the membrane body 8;
  • wherein within the electrically insulating adhesive layer 9 at least one embedded Section 10 of a carrier body 11 is arranged, on which or in which a deformation sensor 12 is arranged for detecting a deformation of the membrane device 5 in order to thereby detect the volume of the pump chamber 2;
  • wherein the influencing device 7, the plate-shaped actuator 6 and the deformation sensor 12 form a closed control loop for controlling a relationship between a volume change of the pump chamber (2) during a working cycle of the micro-membrane pump device (1) and a duration of the working cycle of the micro-membrane pump device 1.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung liegt die Kleberschicht 9 flächig, insbesondere vollflächig, an einer dem Membrankörper 8 zugewandten Seite des plattenförmigen Aktors 6 an und/oder die Kleberschicht 9 liegt flächig, insbesondere vollflächig, an einer dem plattenförmigen Aktor 6 zugewandten Seite des Membrankörpers 8 an.According to a preferred development of the invention, the adhesive layer 9 lies flat, in particular over its entire surface, on a side of the plate-shaped actuator 6 facing the membrane body 8 and/or the adhesive layer 9 lies flat, in particular over its entire surface, on a side of the membrane body 8 facing the plate-shaped actuator 6.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kleberschicht 9 einen ausgehärteten Flüssigkleber, eine ausgehärtete Klebepaste und/oder eine Klebefolie.According to an advantageous development of the invention, the adhesive layer 9 comprises a cured liquid adhesive, a cured adhesive paste and/or an adhesive film.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Kleberschicht 9 ein temperaturaushärtendes Material, ein anaerob aushärtendes Material, ein durch UV-Strahlung aushärtendes Material, ein durch einen Aktivator aushärtendes Material, ein durch Luftfeuchtigkeit aushärtendes Material, ein durch Trocknung aushärtendes Material und/oder ein Schmelzklebstoffmaterial.According to an advantageous development of the invention, the adhesive layer 9 comprises a temperature-curing material, an anaerobic-curing material, a material curing by UV radiation, a material curing by an activator, a material curing by air humidity, a material curing by drying and/or a hot melt adhesive material.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der plattenförmige Aktor 6 ein elektromagnetischer Aktor, ein ein- oder mehrlagiger piezoelektrischer Aktor, ein Formgedächtnisaktor oder ein bimetallischer Aktor.According to an expedient development of the invention, the plate-shaped actuator 6 is an electromagnetic actuator, a single- or multi-layer piezoelectric actuator, a shape memory actuator or a bimetallic actuator.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Trägerkörper 11 ein oder mehrere elektrisch isolierende Materialien.According to an advantageous development of the invention, the carrier body 11 comprises one or more electrically insulating materials.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Trägerkörper 11 Glas, ein oder mehrere Halbleitermaterialien, ein oder mehrere Kompositwerkstoffe, ein oder mehrere polymerische Materialien oder ein oder mehrere keramische Materialien.According to an expedient development of the invention, the carrier body 11 comprises glass, one or more semiconductor materials, one or more composite materials, one or more polymeric materials or one or more ceramic materials.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Verformungssensor 12 ein Dehnungsmessstreifen, insbesondere ein resistiver, kapazitiver oder piezoresistiver Dehnungsmessstreifen.According to an advantageous development of the invention, the deformation sensor 12 is a strain gauge, in particular a resistive, capacitive or piezoresistive strain gauge.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der Verformungssensor 12 ein Kraftsensor.According to an expedient development of the invention, the deformation sensor 12 is a force sensor.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung umfasst der Membrankörper 8 ein Metall, ein Halbleitermaterial und/oder einen Kunststoff.According to an expedient development of the invention, the membrane body 8 comprises a metal, a semiconductor material and/or a plastic.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Teil einer Auswerteelektronik zur Auswertung von Signalen des Verformungssensors 12 an oder in dem Trägerkörper 11 angeordnet.According to an expedient development of the invention, at least a part of an evaluation electronics for evaluating signals of the deformation sensor 12 is arranged on or in the carrier body 11.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist die Beeinflussungseinrichtung 7 zur Erkennung von Betriebsstörungen der Mikromembranpumpeinrichtung 1 anhand von Messsignalen MS des Verformungssensors 12 ausgebildet.According to an expedient development of the invention, the influencing device 7 is designed to detect operational faults of the micro-membrane pump device 1 on the basis of measuring signals MS of the deformation sensor 12.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der Trägerkörper 11 einen nicht eingebetteten Abschnitt 13 auf, welcher aus der Kleberschicht 9 herausgeführt ist, wobei an dem nicht eingebetteten Abschnitt 13 Kontakte 14 zum Abgreifen von Messsignalen MS des Verformungssensors angebracht sind, welche mit dem Verformungssensor elektrisch verbunden sind.According to an expedient development of the invention, the carrier body 11 has a non-embedded section 13 which is led out of the adhesive layer 9, wherein contacts 14 for picking up measurement signals MS of the deformation sensor are attached to the non-embedded section 13, which are electrically connected to the deformation sensor.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist der Verformungssensor 12 elektrisch mit Kontakten 14 verbunden, welche am nicht eingebetteten Abschnitt 13 des Trägerkörpers 11 angeordnet sind. Die Kontakte 14 wiederum sind über eine Messleitung 15 elektrisch mit der Beeinflussungseinrichtung 7 verbunden, sodass Messsignale MS des Verformungssensors 12 zur Beeinflussungseinrichtung 7 übertragen werden können. Basierend auf den Messsignalen MS erzeugt die Beeinflussungseinrichtung 7 Steuersignale ST, welche über eine Steuerleitung 16 zum Aktor 6 übertragen werden und diesen steuern. Die Steuersignale ST können dabei auch der Energieversorgung des Aktor 6 dienen.In the example of Figure 1 the deformation sensor 12 is electrically connected to contacts 14, which are arranged on the non-embedded section 13 of the carrier body 11. The contacts 14 are in turn electrically connected to the influencing device 7 via a measuring line 15, so that measurement signals MS of the deformation sensor 12 can be transmitted to the influencing device 7. Based on the measurement signals MS, the influencing device generates 7 control signals ST, which are transmitted to the actuator 6 via a control line 16 and control it. The control signals ST can also serve to supply energy to the actuator 6.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Mikromembranpumpeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 basiert auf dem Ausführungsbeispiel der Figur 1, sodass im Folgenden lediglich die Unterschiede beschrieben und erläutert werden. Figure 2 shows a second embodiment of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view. The embodiment of the Figure 2 is based on the embodiment of the Figure 1 , so only the differences are described and explained below.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist an oder in dem eingebetteten Abschnitt 10 ein Heizdraht 17 angeordnet ist.According to a preferred development of the invention, a heating wire 17 is arranged on or in the embedded section 10.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Trägerkörper 11 einen nicht eingebetteten Abschnitt 13 auf, welcher aus der Kleberschicht 9 herausgeführt ist, wobei an dem nicht eingebetteten Abschnitt 13 Kontakte 18 zum Beaufschlagen des Heizdrahtes 17 mit elektrischer Energie EE angebracht sind, welche mit dem Heizdraht 17 elektrisch verbunden sind.According to an advantageous development of the invention, the carrier body 11 has a non-embedded section 13 which is led out of the adhesive layer 9, wherein contacts 18 for supplying the heating wire 17 with electrical energy EE are attached to the non-embedded section 13, which contacts are electrically connected to the heating wire 17.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an oder in dem eingebetteten Abschnitt 10 ein Temperatursensor 20 angeordnet.According to an advantageous development of the invention, a temperature sensor 20 is arranged on or in the embedded section 10.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der Trägerkörper 11 einen nicht eingebetteten Abschnitt 13 auf, welcher aus der Kleberschicht 9 herausgeführt ist, wobei an dem nicht eingebetteten Abschnitt 13 Kontakte 21 zum Abgreifen von Messsignalen TMS des Temperatursensors 20 angebracht sind, welche mit dem Temperatursensor 20 elektrisch verbunden sind.According to an expedient development of the invention, the carrier body 11 has a non-embedded section 13 which is led out of the adhesive layer 9, wherein contacts 21 for picking up measurement signals TMS of the temperature sensor 20 are attached to the non-embedded section 13, which are electrically connected to the temperature sensor 20.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist der Heizdraht 17 elektrisch mit Kontakten 18 verbunden, die an dem nicht eingebetteten Abschnitt 13 des Trägerkörpers 11 ausgebildet sind. Die Kontakte 18 sind über eine Versorgungsleitungen 19 mit der Beeinflussungseinrichtung 7 verbunden, sodass die Beeinflussungseinrichtung 7 den Heizdraht 17 mit elektrischer Energie EE versorgen kann. Hierdurch kann durch die Beeinflussungseinrichtung 7 gesteuert das Fluid FL beheizt werden. Ebenso kann, während der Herstellung der Mikromembranpumpeinrichtung 1, die Kleberschicht 9 beheizt werden, um diese auszuhärten. Die elektrische Energie EE könnte jedoch auch durch eine von der Beeinflussungseinrichtung 7 unabhängige Einrichtung bereitgestellt werden.In the example of Figure 2 the heating wire 17 is electrically connected to contacts 18 which are formed on the non-embedded section 13 of the carrier body 11. The contacts 18 are connected to the influencing device 7 via a supply line 19, so that the influencing device 7 can supply the heating wire 17 with electrical energy EE. The fluid FL can thereby be heated in a controlled manner by the influencing device 7. Likewise, during the manufacture of the micro-membrane pump device 1, the adhesive layer 9 can be heated in order to harden it. The electrical energy EE could, however, can also be provided by a device independent of the influencing device 7.

Weiterhin ist der Temperatursensor 20 mit Kontakten 21 verbunden, die an dem nicht eingebetteten Abschnitt 13 des Trägerkörpers 11 ausgebildet sind. Die Kontakte 21 sind mit der Beeinflussungseinrichtung 7 über eine Messleitung 22 verbunden, sodass Messsignale TMS des Temperatursensors 20 zur Beeinflussungseinrichtung 7 übertragbar sind. Die Messsignale TMS können von der Beeinflussungseinrichtung 7 zur Regelung der Heizleistung des Heizdraht 17 herangezogen werden.Furthermore, the temperature sensor 20 is connected to contacts 21 which are formed on the non-embedded section 13 of the carrier body 11. The contacts 21 are connected to the influencing device 7 via a measuring line 22, so that measuring signals TMS of the temperature sensor 20 can be transmitted to the influencing device 7. The measuring signals TMS can be used by the influencing device 7 to regulate the heating power of the heating wire 17.

Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Mikromembranpumpeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht. Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 basiert auf dem Ausführungsbeispiel der Figur 1, sodass im Folgenden lediglich die Unterschiede beschrieben und erläutert werden. Figure 3 shows a third embodiment of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view. The embodiment of the Figure 3 is based on the embodiment of the Figure 1 , so only the differences are described and explained below.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an oder in dem eingebetteten Abschnitt 10 ein Zustandssensor 23, insbesondere ein Feuchtesensor oder ein chemischer Sensor, zur Kontrolle eines Zustandes der Kleberschicht 9 angeordnet.According to an advantageous development of the invention, a condition sensor 23, in particular a moisture sensor or a chemical sensor, is arranged on or in the embedded section 10 for monitoring a condition of the adhesive layer 9.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der Trägerkörper 11 einen nicht eingebetteten Abschnitt 13 auf, welcher aus der Kleberschicht 9 herausgeführt ist, wobei an dem nicht eingebetteten Abschnitt 13 Kontakte 24 zum Abgreifen von Messsignalen ZMS des Zustandssensors 23 angebracht sind, welche mit dem Zustandssensor 23 elektrisch verbunden sind.According to an expedient development of the invention, the carrier body 11 has a non-embedded section 13 which is led out of the adhesive layer 9, wherein contacts 24 for picking up measurement signals ZMS of the condition sensor 23 are attached to the non-embedded section 13, which are electrically connected to the condition sensor 23.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist ein Zustandssensor 23 mit Kontakten 24 elektrisch verbunden, die an dem nicht eingebetteten Abschnitt 13 des Trägerkörpers 11 ausgebildet sind und die über eine Messleitung 25 mit der Beeinflussungseinrichtung 7 elektrisch verbunden sind, sodass Messsignale ZMS des Zustandssensors 23 zur Beeinflussungseinrichtung 7 übertragen werden können. Die Messsignale ZMS können durch die Beeinflussungseinrichtung 7 zur Früherkennung einer Fehlfunktion der Mikromembranpumpeinrichtung 1 aufgrund einer Schädigung der Kleberschicht 9 herangezogen werden.In the example of Figure 3 a condition sensor 23 is electrically connected to contacts 24 which are formed on the non-embedded section 13 of the carrier body 11 and which are electrically connected to the influencing device 7 via a measuring line 25, so that measurement signals ZMS of the condition sensor 23 can be transmitted to the influencing device 7. The measurement signals ZMS can be used by the influencing device 7 for the early detection of a malfunction of the micro membrane pump device 1 due to damage to the adhesive layer 9.

Figur 4 zeigt einen beispielhaften Aktor 6, einen beispielhaften Trägerkörper 11 und einen beispielhaften Membrankörper 8 für eine Mikromembranpumpeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen dreidimensionalen Explosionsdarstellung. Figure 4 shows an exemplary actuator 6, an exemplary carrier body 11 and an exemplary membrane body 8 for a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic three-dimensional exploded view.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildungserfindung weist der eingebettete Abschnitt 10 des Trägerkörpers 11, in einer Richtung RI von dem plattenförmigen Aktor 6 zu dem plattenförmigen Membrankörper 8 gesehen, eine Fläche 26 auf, welche geringer ist als eine dem eingebetteten Abschnitt 10 des Trägerkörpers 11 zugewandten Fläche 27 des plattenförmigen Membrankörpers 8, und welche geringer ist als eine dem eingebetteten Abschnitt 10 des Trägerkörpers 11 zugewandten Fläche 28 des plattenförmigen Aktors 6.According to an advantageous further development of the invention, the embedded section 10 of the carrier body 11, viewed in a direction RI from the plate-shaped actuator 6 to the plate-shaped membrane body 8, has a surface 26 which is smaller than a surface 27 of the plate-shaped membrane body 8 facing the embedded section 10 of the carrier body 11, and which is smaller than a surface 28 of the plate-shaped actuator 6 facing the embedded section 10 of the carrier body 11.

Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist der eingebettete Abschnitt 10 des Trägerkörpers 11 wenigstens ein Durchgangsloch 29 auf, welches von einer dem plattenförmigen Aktor 6 zugewandten Seite des eingebetteten Abschnitts 10 des Trägerkörpers 11 bis zu einer dem plattenförmigen Membrankörper 8 zugewandten Seite des eingebetteten Abschnitts 10 des Trägerkörpers 11 reicht.According to an expedient development of the invention, the embedded section 10 of the carrier body 11 has at least one through-hole 29 which extends from a side of the embedded section 10 of the carrier body 11 facing the plate-shaped actuator 6 to a side of the embedded section 10 of the carrier body 11 facing the plate-shaped membrane body 8.

Figur 5 zeigt einen beispielhaften Trägerkörper mit einem beispielhaften Verformungssensor 12 für eine Mikromembranpumpeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Aufsicht. Figure 5 shows an exemplary carrier body with an exemplary deformation sensor 12 for a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic plan view.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der eingebettete Abschnitt 10 des Trägerkörpers 11, in der Richtung RI von dem plattenförmigen Aktor 6 zu dem plattenförmigen Membrankörper 8 gesehen, einen Rand 30 auf, welcher Einbuchtungen 31 aufweist.According to an advantageous development of the invention, the embedded portion 10 of the carrier body 11, seen in the direction RI from the plate-shaped actuator 6 to the plate-shaped membrane body 8, has an edge 30 which has indentations 31.

Figur 6 zeigt eine vereinfachte Teilansicht einer Mikromembranpumpeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht in einem Ruhezustand. Dabei ist der Aktor 6 in seiner Ruhelage gezeigt, sodass sich auch der Membrankörper 8 in seiner Ruhelage befindet. Figure 6 shows a simplified partial view of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view in a resting state. The actuator 6 is shown in its resting position, so that the membrane body 8 is also in its resting position.

Figur 7 zeigt eine vereinfachte Teilansicht einer Mikromembranpumpeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht beim Einlassen eines Fluids FL. Dabei ist der Aktor 6 so angesteuert, dass er sich so bewegt, dass er zusammen mit dem Membrankörper 8 das Volumen der Pumpkammer 2 gegenüber demjenigen Volumen erhöht, welches die Pumpkammer 2 einnimmt, wenn der Aktor 6 sich in seiner Ruhelage befindet. Figure 7 shows a simplified partial view of a micro membrane pump device 1 according to the present invention in a schematic side view when inlet of a fluid FL. The actuator 6 is controlled in such a way that it moves in such a way that, together with the membrane body 8, it increases the volume of the pump chamber 2 compared to the volume which the pump chamber 2 occupies when the actuator 6 is in its rest position.

Figur 8 zeigt eine vereinfachte Teilansicht einer Mikromembranpumpeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Seitenansicht beim Auslassen eines Fluids. Hierbei ist der Aktor 6 so angesteuert, dass er sich so bewegt, dass er zusammen mit dem Membrankörper 8 das Volumen der Pumpkammer 2 gegenüber demjenigen Volumen verkleinert, welches die Pumpkammer 2 einnimmt, wenn der Aktor 6 sich in seiner Ruhelage befindet. Figure 8 shows a simplified partial view of a micro-membrane pump device according to the present invention in a schematic side view when discharging a fluid. Here, the actuator 6 is controlled so that it moves in such a way that, together with the membrane body 8, it reduces the volume of the pump chamber 2 compared to the volume that the pump chamber 2 occupies when the actuator 6 is in its rest position.

Der Volumenstrom des Fluids FL kann dabei erzeugt werden, indem der Aktor 6 periodisch zwischen der in der Figur 7 gezeigten Position und der in der Figur 8 gezeigten Position hin und her bewegt wird. Denkbar ist aber auch, dass der Volumenstrom des Fluids FL erzeugt wird, in dem der Aktor 6 zwischen der in der Figur 6 gezeigten Position und der in der Figur 7 gezeigten Position hin und her bewegt wird. Ebenso ist es denkbar, dass der Volumenstrom des Fluids FL erzeugt wird, in dem der Aktor 6 zwischen der in der Figur 6 gezeigten Position und der in der Figur 8 gezeigten Position hin und her bewegt wird.The volume flow of the fluid FL can be generated by periodically switching the actuator 6 between the Figure 7 shown position and the one in the Figure 8 It is also conceivable that the volume flow of the fluid FL is generated by moving the actuator 6 between the position shown in the Figure 6 shown position and the one in the Figure 7 It is also conceivable that the volume flow of the fluid FL is generated by moving the actuator 6 between the position shown in the Figure 6 shown position and the one in the Figure 8 shown position is moved back and forth.

Obwohl hierin spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung illustriert und beschrieben sind, ist es für Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung ersichtlich, dass die dargestellten und beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausführungsformen ersetzt werden können.Although specific embodiments of the invention are illustrated and described herein, it will be apparent to those skilled in the art that a variety of alternative and/or equivalent embodiments may be substituted for the specific embodiments shown and described.

Bezugszeichen:Reference number:

11
MikromembranpumpeinrichtungMicro membrane pump device
22
PumpkammerPump chamber
33
EinlassventilInlet valve
44
Auslassventiloutlet valve
55
MembraneinrichtungMembrane device
66
AktorActuator
77
BeeinflussungseinrichtungInfluencing device
88
MembrankörperMembrane body
99
KleberschichtAdhesive layer
1010
eingebetteter Abschnittembedded section
1111
TrägerkörperCarrier body
1212
VerformungssensorDeformation sensor
1313
nicht eingebetteten Abschnittnon-embedded section
1414
KontakteContacts
1515
MessleitungMeasuring line
1616
SteuerleitungControl line
1717
HeizdrahtHeating wire
1818
KontakteContacts
1919
VersorgungsleitungSupply line
2020
TemperatursensorTemperature sensor
2121
KontakteContacts
2222
MessleitungMeasuring line
2323
ZustandssensorCondition sensor
2424
KontakteContacts
2525
MessleitungMeasuring line
2626
FlächeArea
2727
FlächeArea
2828
FlächeArea
2929
DurchgangslochThrough hole
3030
Randedge
3131
EinbuchtungenIndentations
FLFL
FluidFluid
MSMS
MesssignaleMeasurement signals
STST
SteuersignaleControl signals
EEEEE
elektrische Energieelectrical energy
TMSTMS
MesssignaleMeasurement signals
ZMSZMS
MesssignaleMeasurement signals
RIRI
RichtungDirection

Claims (15)

  1. A micromembrane pumping device for pumping a fluid (FL), comprising:
    a pump chamber (2) to which an inlet valve (3) for introducing the fluid (FL) into the pump chamber (2), an outlet valve (4) for discharging the fluid (FL) from the pump chamber (2), and a membrane device (5) for varying a volume of the pump chamber (1) are associated, wherein the membrane device (5) comprises a plate-shaped actuator (6) for deforming the membrane device (5); and
    influencing means (7) for influencing the plate-shaped actuator (6) so as to influence the volume of the pump chamber (2);
    wherein the membrane device (5) comprises a plate-shaped membrane body (8) limiting the pump chamber (2);
    wherein the plate-shaped actuator (6) is arranged on a side of the plate-shaped membrane body (8) facing away from the pump chamber (2);
    wherein the plate-shaped actuator (6) is mounted to the plate-shaped membrane body (8) by means of an electrically insulating glue layer (9) so that the plate-shaped actuator (6) is electrically insulated from the membrane body (8);
    wherein at least one embedded portion (10) of a support body (11) at which or in which a deformation sensor (12) for detecting a deformation of the membrane device (5) is arranged, is arranged within the electrically insulating glue layer (9) in order to detect the volume of the pump chamber (2);
    wherein the influencing means (7), the plate-shaped actuator (6) and the deformation sensor (12) form a closed-loop control circuit for regulating a ratio between a change in volume of the pump chamber (2) during an operating cycle of the micromembrane pumping device (1) and a duration of the operating cycle of the micromembrane pumping device (1).
  2. The micromembrane pumping device in accordance with the preceding claim, wherein the glue layer (9) is applied over an area, in particular the entire area, on a side of the plate-shaped actuator (6) facing the membrane body (8), and/or wherein the glue layer (9) is applied over an area, in particular the entire area, on a side of the membrane body (8) facing the plate-shaped actuator (6).
  3. The micromembrane pumping device in accordance with any of the preceding claims, wherein the glue layer (9) comprises a temperature-curing material, an anaerobically curing material, a UV radiation-curing material, an activator-curing material, humidity-curing material, dry-curing material and/or hot-melt glue material.
  4. The micromembrane pumping device in accordance with any of the preceding claims, wherein the plate-shaped actuator (6) is an electromagnetic actuator, a single-layer or multi-layer piezoelectric actuator, a shape-memory actuator or bimetal actuator.
  5. The micromembrane pumping device in accordance with any of the preceding claims, wherein the support body (11) comprises glass, one or more semiconductor materials, one or more composites, one or more polymeric materials or one or more ceramic materials.
  6. The micromembrane pumping device in accordance with any of the preceding claims, wherein the deformation sensor (12) is a strain gauge, in particular a resistive, capacitive or piezoresistive strain gauge.
  7. The micromembrane pumping device in accordance with any of the preceding claims, wherein the membrane body (8) comprises a metal, semiconductor material and/or plastic.
  8. The micromembrane pumping device in accordance with any of the preceding claims, wherein at least a part of evaluating electronics for evaluating signals of the deformation sensor (12) is arranged at or in the support body (11).
  9. The micromembrane pumping device in accordance with any of the preceding claims, wherein the influencing means (7) is configured for recognizing operating disturbances of the micromembrane pumping device (1) using measuring signals (MS) of the deformation sensor (12).
  10. The micromembrane pumping device in accordance with any of preceding claims, wherein the support body (11) comprises a non-embedded portion (13) which is led out from the glue layer (9), wherein contacts (14) for tapping measuring signals (MS) of the deformation sensor (12) which are electrically connected to the deformation sensor (12) are attached to the non-embedded portion (13).
  11. The micromembrane pumping device in accordance with any of claims 1 to 9, wherein a heating wire (17) is arranged at or in the embedded portion (10), wherein the support body (11) comprises a non-embedded portion (13) which is led out from the glue layer (9), wherein contacts (18) for providing the heating wire (17) with electrical energy (EE) which are electrically connected to the heating wire (17) are attached to the non-embedded portion (13).
  12. The micromembrane pumping device in accordance with any of claims 1 to 9, wherein a temperature sensor (20) is arranged at or in the embedded portion (10). wherein the support body (11) comprises a non-embedded portion (13) which is led out from the glue layer (9), wherein contacts (21) for tapping measuring signals (TMS) of the temperature sensor (20) which are electrically connected to the temperature sensor (20) are attached to the non-embedded portion (13).
  13. The micromembrane pumping device in accordance with any of claims 1 to 9, wherein a state sensor (23), in particular a humidity sensor or a chemical sensor, for checking a state of the glue layer (9) is arranged at or in the embedded portion (10), wherein the support body (11) comprises a non-embedded portion (13) which is led out from the glue layer (9), wherein contacts (24) for tapping measuring signals (ZMS) of the state sensor (23) which are electrically connected to the state sensor (23) are attached to the non-embedded portion (13).
  14. The micromembrane pumping device in accordance with any of the preceding claims, wherein the embedded portion (10) of the support body (11), when viewed in a direction (RI) from the plate-shaped actuator (6) towards the plate-shaped membrane body (8), comprises an area (26) which is smaller than an area (27) of the plate-shaped membrane body (8) facing the embedded portion (10) of the support body (11), and which is smaller than an area (28) of the plate-shaped actuator (6) facing the embedded portion (10) of the support body (11).
  15. The micromembrane pumping device in accordance with any of the preceding claims, wherein the embedded portion (10) of the support body (11) comprises at least one through hole (29) which extends from a side of the embedded portion (10) of the support body (11), facing the plate-shaped actuator (6), to a side of the embedded portion (10) of the support body (11), facing the plate-shaped membrane body (8), wherein the embedded portion (10) of the support body (11), when viewed in the direction (RI) from the plate-shaped actuator (6) towards the plate-shaped membrane body (8), comprises an edge (30) which comprises recesses (31).
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