高度集成式储液输液装置及其应用设备

技术领域

本发明涉及储液输液装置技术领域，尤其是一种高度集成式储液输液装置，以及包括上述高度集成式储液输液装置的应用设备。

背景技术

随着电子、机电、光电产品逐渐向着微小型化、精致化方向发展，结构紧凑性设计在产品设计过程中占据的比重越来越大，有限的空间给产品各零部件之间结构和功能的协调布置带来了困难，尤其是当狭小空间内涉及到储液及流体输送的情景。传统的储液及流体输送装置通常是用输液管将离散布置的储液腔和流体驱动泵连接起来，集成度不高，占用空间大，同时还要在输液管连接接头位置设置密封件，防止漏液，结构比较复杂；改进型技术中通常考虑将储液腔及输液管路一体成型，同时设置流体驱动泵的连接接口，然后将流体泵固定其上，这种方式在一定程度上提高了整体的集成度，节省了空间，但仅适用于流体流动路径相对简单的场合，当流动路径存在折弯、变径、多路径组合时实现困难，即使可以实现也会造成成本的大幅增加，同时，储液腔多为刚性较大的材质围成，当狭小空间的外廓形状复杂时，储液腔与狭小空间外廓的贴合度不高，造成空间浪费，甚至难以保证储液腔的设计容量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中储液输液装置存在的集成度不高，占用空间大，不易成型和空间利用率低的问题，现提供一种高度集成式储液输液装置，以及包括上述高度集成式储液输液装置的应用设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高度集成式储液输液装置，包括：

流道，内部具有输液通道和供液通道，流道的表面具有输液进口、输液出口、供液进口及供液出口，其中，输液进口及输液出口均与输液通道连通，供液进口及供液出口均与供液通道连通；

柔性膜，布置在流道上，并与流道表面形成储液腔，所述储液腔设有与其连通的注液口，所述输液进口与储液腔连通；

以及动力泵，布置在流道上，动力泵的入口和输液出口连通，动力泵的出口和供液进口连通。

本方案中采用在流道本体的内部开设输液通道和供液通道，对液体的输送流通路径作出集成化设计，柔性膜配合流道所形成的储液腔，能够与适用空间外廓高度贴合，提升储液量，空间利用率高，能够满足狭小空间流体输送的应用需求，大幅度的降低了该储液输液装置的空间占用尺寸，并便于布局，对于复杂流动路径场景的结构紧凑性具有显著的提升，且易成型，结构简单，成本低，市场前景好。

为了避免柔性膜自身的内应力对储液腔内的液体造成压迫，导致动力泵将储液腔内的液体泵出时，输送流量精度受到影响，以及避免在向储液腔内补充液体时，需要克服柔性膜自身的内应力方可使其隆起，导致补液困难的问题，鉴于此，进一步地，所述的柔性膜采用在定型状态下消除或降低内应力的柔性膜，该定型状态为柔性腔内的液体迫使柔性膜隆起至与适用空间外廓贴合时的状态；

采用依据定型，并消除或降低内应力的柔性膜，可实现储液腔在输液或补液的过程中，不受柔性膜自身内应力的影响，确保输送流量精度及实现轻松补液，并能够提高柔性膜与适用空间外廓的贴合度，提升储液量。

进一步地，所述动力泵的入口和输液出口正对，所述动力泵的出口和供液进口正对，所述动力泵固定在流道表面，其中，动力泵固定在流道表面时，动力泵的入口和输液出口对接连通，动力泵的出口和供液进口对接连通；从而实现动力泵固定在流道表面时，即可完成动力泵与输液出口及供液进口对接，进而实现动力泵与流道的高度集成，无需单独设置外置管路，便于装配，及提升集成度。

进一步地，所述输液进口与柔性膜正对，并位于储液腔内；从而实现柔性膜固定在流道表面时，即可完成输液进口与储液腔的对接，进而实现储液腔与输液进口的高度集成，便于装配，及提升集成度。

进一步地，还包括流向换向器，所述流向换向器内具有换向通道，流向换向器的表面设有与换向通道连通的换向进口和换向出口，换向进口与供液出口连通；可实现液体的转向输出。

为了防止液体渗漏，进一步地，所述动力泵的出口、供液进口、供液通道、供液出口、换向进口、换向通道或换向出口上设有阀门，所述阀门为预压单向阀或主动微阀；动力泵工作时，阀门开启，单向输液，动力泵关闭时，阀门截止，防止液体渗漏。

进一步地，所述注液口设置有单向阀；以实现液体从外部单向注入储液腔，反向截止。

进一步地，所述的流道为能够折弯塑形的流道；可实现灵活设计和布置。

进一步地，所述流道包括基体和面板单元；

所述基体为单层结构或两层及两层以上的层叠结构，所述基体上设有用于形成输液通道的输液槽和用于形成供液通道的供液槽；

所述输液槽和供液槽均通过面板单元封堵，形成所述输液通道和所述供液通道。

关于流道的具体设计方案以至少所需的面板数量进行划分，可分为两类，第一类为至少需要一个面板，第二类为至少需要两个面板，详见以下说明：

第一类：所述输液槽和供液槽均为在基体表面的一侧具有开口的凹槽结构，输液槽的开口和供液槽的开口位于基体的同一侧，面板单元包括至少一个面板，所述基体上输液槽的开口和供液槽的开口通过同一面板或不同的面板进行封盖；

第二类：所述输液槽和供液槽中的一者为混合槽结构、在基体的一侧表面具有开口的凹槽结构或在基体的两侧表面均具有开口的贯穿槽结构，另一者也为混合槽、在基体的一侧表面具有开口的凹槽结构或在基体的两侧表面均具有开口的贯穿槽结构，混合槽结构为至少具有一段凹槽结构以及至少具有一段贯穿槽结构；

其中，输液槽和供液槽均为凹槽结构时，输液槽的开口和供液槽的开口分别位于基体的两侧；

所述面板单元至少包括两个面板，基体的两侧均至少存在一个面板，基体两侧的开口分别通过其所在侧的同一面板或不同面板进行封盖。

关于注液口的具体设计方案可有以下六种，详见以下说明：

其一为，所述注液口设置在柔性膜上。

其二为，所述注液口有两个，分别为设于流道表面的外注液口和内注液口，流道内设有注液通道，外注液口和内注液口均与注液通道连通，所述外注液口和内注液口位于流道的同一侧，所述外注液口位于储液腔外，所述内注液口位于储液腔内，并与储液腔连通；

其三为，所述注液口有两个，分别为设于流道表面的外注液口和内注液口，流道内设有注液通道，外注液口和内注液口均与注液通道连通，所述外注液口和内注液口分别位于流道的两侧，所述外注液口位于储液腔外，所述内注液口位于储液腔内，并与储液腔连通，所述外注液口和内注液口相互错开；

其四为，所述注液口有两个，分别为设于流道表面的外注液口和内注液口，流道内设有注液通道，外注液口和内注液口均与注液通道连通，所述外注液口和内注液口分别位于流道的两侧，所述外注液口位于储液腔外，所述内注液口位于储液腔内，并与储液腔连通，所述外注液口和内注液口正对；

其五为，所述注液口有两个，分别为设于流道表面的外注液口和内注液口，流道内设有注液通道，外注液口和内注液口均与注液通道连通，所述外注液口和内注液口分别位于流道的同一侧，所述外注液口位于储液腔外，所述注液通道和输液通道连通，所述输液进口作为所述内注液口。

其六为，所述注液口有两个，分别为设于流道表面的外注液口和内注液口，流道内设有注液通道，外注液口和内注液口均与注液通道连通，所述外注液口和内注液口分别位于流道的两侧，所述外注液口位于储液腔外，所述注液通道和输液通道连通，所述输液进口作为所述内注液口，且外注液口和输液进口正对。

本发明还提供一种药液注射设备，包括如上述的高度集成式储液输液装置。

本发明还提供一种化学试剂供给设备，包括如上述的高度集成式储液输液装置。

本发明还提供一种培养液滴定设备，包括上述的高度集成式储液输液装置。

本发明还提供一种油液输送设备，包括上述高度集成式储液输液装置。

本发明还提供一种散热设备，包括上述的高度集成式储液输液装置。

本发明的有益效果是：本发明的高度集成式储液输液装置采用在流道本体的内部开设输液通道和供液通道，对液体的输送流通路径作出集成化设计，柔性膜配合流道所形成的储液腔，能够与适用空间外廓高度贴合，提升储液量，空间利用率高，能够满足狭小空间流体输送的应用需求，大幅度的降低了该储液输液装置的空间占用尺寸，并便于布局，对于复杂流动路径场景的结构紧凑性具有显著的提升，且易成型，结构简单，成本低，市场前景好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1中高度集成式储液输液装置的示意图；

图2是本发明实施例1中流道的示意图；

图3是本发明实施例2中流道的示意图；

图4是本发明实施例3中流道的示意图；

图5是本发明中定型状态下柔性膜与适用空间外廓配合的示意图；

图6是本发明中施未注液状态下柔性膜的示意图；

图7是本发明中注满液状态下柔性膜的示意图；

图8是本发明中动力泵与柔性膜位于流道同一侧的示意图；

图9是本发明中动力泵与柔性膜分别位于流道两侧的示意图；

图10是本发明实施例5的示意图；

图11是本发明实施例5中注液口的示意图；

图12是本发明实施例6中注液口的示意图；

图13是本发明实施例7中注液口的示意图；

图14是本发明实施例8中注液口的示意图；

图15是本发明实施例9中注液口的示意图。

图中：1、流道，11、基体，11a、输液槽，11b、供液槽，12、面板，13、输液通道，13a输液进口、13b、输液出口，14、供液通道，14a、供液进口，14b、供液出口，15、注液通道，15a、外注液口，15b、内注液口；

2、柔性膜；

3、储液腔；

5、动力泵，51、入口，52、出口；

6、注液口；

7、流向换向器，71、换向通道，71a、换向进口，71b、换向出口；

8、适用空间外廓。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

实施例1

如图1、2、5-9所示，一种高度集成式储液输液装置，包括：

流道1，内部具有输液通道13和供液通道14，流道1的表面具有输液进口13a、输液出口13b、供液进口14a及供液出口14b，其中，输液进口13a及输液出口13b均与输液通道13连通，供液进口14a及供液出口14b均与供液通道 14连通；

柔性膜2，布置在流道1上，并与流道1表面形成储液腔3，所述储液腔3 设有与其连通的注液口6，所述输液进口13a与储液腔3连通；

以及动力泵5，布置在流道1上，动力泵5的入口51和输液出口13b连通，动力泵5的出口52和供液进口14a连通。

为了避免柔性膜2自身的内应力对储液腔3内的液体造成压迫，导致动力泵5将储液腔3内的液体泵出时，输送流量精度受到影响，以及避免在向储液腔3内补充液体时，需要克服柔性膜2自身的内应力方可其隆起，导致补液困难的问题，鉴于此，本实施例的柔性膜2采用在定型状态下消除或降低内应力的柔性膜2，该定型状态为柔性腔内的液体迫使柔性膜2隆起至与适用空间外廓 8贴合时的状态；

采用依据适用空间外廓8定型，并消除或降低内应力的柔性膜2，可实现储液腔3在输液或补液的过程中，不受柔性膜2自身内应力的影响，确保输送流量精度及实现轻松补液，并能够提高柔性膜2与适用空间外廓8的贴合度，提升储液量。

本实施例中通过热处理来消除或降低柔性膜2的内应力。

需要说明的是，储液腔3的适用空间外廓8要与其所处的外部环境连通，以使适用空间外廓8内的气体压力与外部环境的气体压力平衡，储液腔3注液或输液过程中的变形不受适用空间外廓8与其所处的外部环境之间的气压压差的影响，以保证正常输液。

本实施例动力泵5的入口51与输液出口13b正对，所述动力泵5的出口52 和供液进口14a正对，所述动力泵5固定在流道1表面，其中，动力泵5固定在流道1表面时，动力泵5的入口51和输液出口13b对接连通，动力泵5的出口52和供液进口14a对接连通；从而实现动力泵5固定在流道1表面时，即可完成动力泵5与输液出口13b及供液进口14a对接，进而实现动力泵5与流道1 的高度集成，无需单独设置外置管路，便于装配，及提升集成度。

本实施例输液进口13a与柔性膜2正对，并位于储液腔3内；从而实现柔性膜2固定在流道1表面时，即可完成输液进口13a与储液腔3的对接，进而实现储液腔3与输液进口13a的高度集成，便于装配，及提升集成度。

本实施例还包括流向换向器7，所述流向换向器7内具有换向通道71，流向换向器7的表面设有与换向通道71连通的换向进口71a和换向出口71b，换向进口71a与供液出口14b连通；可实现液体的转向输出。

为了防止液体渗漏，本实施例中动力泵5的出口52、供液进口14a、供液通道14、供液出口14b、换向进口71a、换向通道71或换向出口71b上设有阀门，所述阀门为预压单向阀或主动微阀；动力泵5工作时，阀门开启，单向输液，动力泵5关闭时，阀门截止，防止液体渗漏；主动微阀为主动控制开启和关闭的阀。

本实施例中注液口6设置在柔性膜2上；液体经注液口6注入储液腔3后封堵，如采用堵头塞入注液口6进行封堵，优选地，本实施例中注液口6设置有单向阀；以实现液体从外部单向注入储液腔3，反向截止。

本实施例的流道1为能够折弯塑形的流道1；流道1为层叠的薄板/膜构型，可实现灵活设计和布置。

本实施例中流道1包括基体11和面板12单元；

本实施例中基体11为单层薄板/膜结构或两层及两层以上的薄板/膜层叠而成的层叠结构，所述基体11上设有用于形成输液通道13的输液槽11a和用于形成供液通道14的供液槽11b，面板单元中的面板12也可采用薄板或薄膜；

所述输液槽11a和供液槽11b均通过面板单元封堵，形成所述输液通道13 和所述供液通道14。

所述输液槽11a和供液槽11b均为在基体11表面的一侧具有开口的凹槽结构，输液槽11a的开口和供液槽11b的开口位于基体11的同一侧，面板单元包括至少一个面板12，所述基体11上输液槽11a的开口和供液槽11b的开口通过同一面板12或不同的面板12进行封盖。

本实施例中动力泵5为微型泵，用以为液体输送提供动力，动力泵5启动时，将储液腔3内的液体经输液通道13送至供液通道14，并从换向通道71输出。

微型泵可以为压电泵、静电泵、电磁泵、蠕动泵、柱塞泵或其他类型的流体泵，在此不做限制。

本实施例的微型泵优选为微型压电泵，微型压电泵本身可以成型为厚度极小的层叠形式，与流道1可以高度集成，无需单独设置外置管路，结构紧凑，适应狭小散热空间的使用需求。

本实施例中的微型泵至少为一个，具体可依据所需输送液体的流量、路径等因素进行确定。

如图8和9所示，本实施例中动力泵5和柔性膜2可分别位于流道1的同一侧，或者位于流道1的同一侧。

本实施例可根据该储液输出装置的具体需求(增加输液流量和/或进行液体分配输送等需求)，对输液通道13、供液通道14及换向通道71的数量、形式等作出适应性调整；例如，输液通道13具有一条或两条及两条以上，输液通道13为一条时，输液通道13为单路径输液通道13或分叉输液通道13，分叉输液通道13包括至少两条相互交汇连通的通道，分叉输液通道13的输液进口13a 和输液出口13b均至少有一个；输液通道13有两条及两条以上时，输液通道13 彼此互不连通；

例如，供液通道14具有一条或两条及两条以上，所述供液通道14为一条时，所述供液通道14为单路径供液通道14或分叉供液通道14，所述供液输液通道13包括至少两条相互交汇连通的通道，分叉供液通道14的供液进口14a 和供液出口14b均至少有一个；所述供液通道14有两条及两条以上时，供液通道14彼此互不连通；

例如，换向通道71具有一条或两条及两条以上，换向通道71为一条时，换向通道71为单路径换向通道71或分叉换向通道71，分叉换向通道71包括至少两条相互交汇连通的通道，分叉换向通道71的换向进口71a和换向出口71b 均至少有一个；分叉换向通道71有两条及两条以上时，分叉换向通道71彼此互不连通。

柔性膜2的材质可以为TPU、PU、PET等高分子聚合物柔性薄膜，亦可以为金属或金属氧化物薄膜，在此不做限定。

流道的1的基体11和面板11可以为PET、PPS、PEEK等高分子聚合物或铜、不锈钢、铝合金、镁合金等薄板/膜构型。

关于流道1的具体设计方案，除实施例1中所记载的方案外：还可以采用：所述输液槽11a和供液槽11a中的一者为混合槽结构、在基体11的一侧表面具有开口的凹槽结构或在基体11的两侧表面均具有开口的贯穿槽结构，另一者也为混合槽、在基体11的一侧表面具有开口的凹槽结构或在基体11的两侧表面均具有开口的贯穿槽结构，混合槽结构为至少具有一段凹槽结构以及至少具有一段贯穿槽结构；

其中，输液槽11a和供液槽11a均为凹槽结构时，输液槽11a的开口和供液槽11b的开口分别位于基体11的两侧；

所述面板单元至少包括两个面板12，基体11的两侧均至少存在一个面板 12，基体11两侧的开口分别通过其所在侧的同一面板12或不同面板12进行封盖

具体阐述，详见实施例2-5；

实施例2

如图3所示，实施例2与实施例1的区别在于：所述输液槽11a和供液槽 11b均为在基体11的表面具有开口的凹槽结构，输液槽11a的开口和供液槽11b 的开口分别位于基体11的两侧，面板单元至少包括两个面板12，基体11的两侧均至少存在一个面板12，面板12封盖住其所在侧的输液槽11a开口或供液槽 11b开口。

实施例3

如图4所示，实施例3与实施例1的区别在于：所述输液槽11a为在基体 11两侧表面均具有开口的贯穿槽结构，供液槽11b也为在基体11两侧表面均具有开口的贯穿槽结构，面板单元至少包括两个面板12，基体11的两侧均至少存在一个面板12，基体11上同一侧的输液槽11a的开口和供液槽11b的开口通过其所在侧的同一面板12或不同面板12进行封盖。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于：所述输液槽11a和供液槽11b中存在一者为在基体11的一侧表面具有开口的凹槽结构，另一者为在基体11两侧表面均具有开口的贯穿槽结构；面板单元至少具有两个面板12，基体11的两侧均至少存在一个面板，面板12盖住其所在侧的输液槽11a的开口或/和供液槽11b 的开口。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于：所述输液槽11a和供液槽11a中的一者为混合槽、在基体11的一侧表面具有开口的凹槽结构或在基体11的两侧表面均具有开口的贯穿槽结构，另一者为混合槽，混合槽结构为至少具有一段凹槽结构以及至少具有一段贯穿槽结构；面板单元至少包括两个面板12，基体11的两侧均至少存在一个面板12，基体11两侧的开口分别通过其所在侧的同一面板 12或不同面板12进行封盖。

关于注液口6的具体设计方案，除实施例1中所记载的方案外，还可以采用以下五种，详见实施例6-10；

实施例6

如图10和11所示，实施例6与实施例1的区别在于：所述注液口6有两个，分别为设于流道1表面的外注液口15a和内注液口15b，流道1内设有注液通道15，外注液口15a和内注液口15b均与注液通道15连通，所述外注液口 15a和内注液口15b位于流道1的同一侧，所述外注液口15a位于储液腔3外，所述内注液口15b位于储液腔3内，并与储液腔3连通；液体经外注液口15a 注入储液腔3后封堵，优选地，采用堵头塞入外注液口15a进行封堵或/和在外注液口15a、内注液口15b或注液通道15中设置单向阀，以实现液体从外部单向注入储液腔3，反向截止。

实施例7

如图12所示，实施例7与实施例1的区别在于：所述注液口6有两个，分别为设于流道1表面的外注液口15a和内注液口15b，流道1内设有注液通道 15，外注液口15a和内注液口15b均与注液通道15连通，所述外注液口15a和内注液口15b分别位于流道1的两侧，所述外注液口15a位于储液腔3外，所述内注液口15b位于储液腔3内，并与储液腔3连通，所述外注液口15a和内注液口15b相互错开；液体经外注液口15a注入储液腔3后封堵，如采用堵头塞入外注液口15a进行封堵，优选地，在外注液口15a、内注液口15b或注液通道15中设置单向阀，以实现液体从外部单向注入储液腔3，反向截止。

实施例8

如图13所示，实施例8与实施例1的区别在于：所述注液口6有两个，分别为设于流道1表面的外注液口15a和内注液口15b，流道1内设有注液通道 15，外注液口15a和内注液口15b均与注液通道15连通，所述外注液口15a和内注液口15b分别位于流道1的两侧，所述外注液口15a位于储液腔3外，所述内注液口15b位于储液腔3内，并与储液腔3连通，所述外注液口15a和内注液口15b正对；液体经外注液口15a注入储液腔3后封堵，如采用堵头塞入外注液口15a进行封堵；液体经外注液口15a注入储液腔3后封堵，如采用堵头塞入外注液口15a进行封堵，优选地，在外注液口15a、内注液口15b或注液通道15中设置单向阀，以实现液体从外部单向注入储液腔3，反向截止；本实施例中为优先的注液口6设计方案，且缩短了注液通道15的长度，简化成型工艺。

实施例9

如图14所示，实施例9与实施例1的区别在于：所述注液口6有两个，分别为设于流道1表面的外注液口15a和内注液口15b，流道1内设有注液通道 15，外注液口15a和内注液口15b均与注液通道15连通，所述外注液口15a和内注液口15b分别位于流道1的同一侧，所述外注液口15a位于储液腔3外，所述注液通道15和输液通道13连通，所述输液进口13a作为所述内注液口15b；液体经外注液口15a注入储液腔3后封堵，优选地，采用堵头塞入外注液口15a 进行封堵；液体经外注液口15a注入储液腔3后封堵，如采用堵头塞入外注液口15a进行封堵，优选地，在外注液口15a、内注液口15b或注液通道15中设置单向阀，以实现液体从外部单向注入储液腔3，反向截止。

实施例10

如图15所示，实施例10与实施例1的区别在于：所述注液口6有两个，分别为设于流道1表面的外注液口15a和内注液口15b，流道1内设有注液通道 15，外注液口15a和内注液口15b均与注液通道15连通，所述外注液口15a和内注液口15b分别位于流道1的两侧，所述外注液口15a位于储液腔3外，所述注液通道15和输液通道13连通，所述输液进口13a作为所述内注液口15b，且外进液口和输液进口13a正对；液体经外注液口15a注入储液腔3后封堵，如采用堵头塞入外注液口15a进行封堵；液体经外注液口15a注入储液腔3后封堵，如采用堵头塞入外注液口15a进行封堵，优选地，在外注液口15a、内注液口15b或注液通道15中设置单向阀，以实现液体从外部单向注入储液腔3，反向截止。

上述实施例1-10可具体应用于药物、化学试剂、培养液、油液等的输送，应用范围广，详见实施例11-15：

实施例11

一种药液注射设备，包括如例1-10中任意一者的高度集成式储液输液装置；药液注射设备例如为无针注射器，用于胰岛素注射。

实施例12

一种化学试剂供给设备，包括实施例1-10中任意一者的高度集成式储液输液装置；化学试剂供给设备例如自动定量分液器，用于对实验室化学试剂(液体)的定量自动分液。

实施例13

一种培养液滴定设备，包括实施例1-10中任意一者的高度集成式储液输液装置。例如为自动滴定仪，用于对细胞培养液、病毒抗体等的自动化精确滴定，避免手工的繁琐，提高效率。

实施例14

本发明还提供一种油液输送设备，包括实施例1-10中任意一者的高度集成式储液输液装置。油液输送设备例如电子烟烟弹，用于烟油的储存和供给。

实施例15

本发明还提供一种电子散热设备，包括实施例1-10中任意一者的高度集成式储液输液装置。电子散热设备例如微流道散热器，用于发热电子器件的均热和散热。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。