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1、(10)申请公布号 CN 103027714 A (43)申请公布日 2013.04.10 C N 1 0 3 0 2 7 7 1 4 A *CN103027714A* (21)申请号 201310005673.1 (22)申请日 2013.01.08 A61B 10/00(2006.01) (71)申请人哈尔滨工业大学（威海） 地址 264200 山东省威海市高区文化西路2 号 (72)发明人姚玉峰 刘亚欣 黄博 郗洪柱 (74)专利代理机构威海科星专利事务所 37202 代理人王元生 (54) 发明名称 一种微型正负压力交替输出装置 (57) 摘要 本发明涉及一种微型正负压力交替输出装 置。
2、，其包括有底座、舵机、缸体、主动齿轮、从动齿 轮、带内螺纹的中间套、活塞，所述舵机输出轴与 主动齿轮过盈配合在一起，所述缸体一端设有压 力输出接口，中间壁上设有一气孔，另一端设有缸 盖；所述从动齿轮主动齿轮啮合转动，从动齿轮 套在带内螺纹的中间套外面并与其过盈配合，带 动中间套与其一起旋转，所述活塞位于缸体内部， 其带螺纹的活塞杆穿过缸盖，其螺纹部分与带内 螺纹的中间套的内螺纹配合。本发明将舵机的旋 转运动，经由齿轮传递，进而带动活塞杆在缸体内 反复移动来实现正、负压力的交替输出。其构造合 理，体积微小、紧凑，便携，可自动控制，提供正负 压力交替输出。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 。
3、说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种微型正负压力交替输出装置，其包括有底座、舵机、缸体、主动齿轮、从动齿轮、 带内螺纹的中间套、活塞以及信号控制器，其特征是：所述舵机和缸体安装在底座上，舵机 输出轴与主动齿轮过盈配合在一起，所述缸体一端设有压力输出接口，中间壁上设有一气 孔，缸体另一端设有缸盖；所述从动齿轮位于缸盖外侧，与主动齿轮啮合转动，从动齿轮套 在带内螺纹的中间套外面并与其过盈配合，带动中间套与其一起旋转，所述活塞位于缸体 内部，其带螺纹的活塞杆穿过缸盖，其螺纹部分与带内。
4、螺纹的中间套的内螺纹配合；舵机在 信号控制器控制下经主动齿轮、从动齿轮传递，进而带动活塞杆在缸体内反复移动来实现 正、负压力交替输出。 2. 根据权利要求1所述的微型正负压力交替输出装置，其特征是：所述带内螺纹的中 间套外端通过轴承安装在底座的轴承孔中。 3. 根据权利要求1所述的微型正负压力交替输出装置，其特征是：所述舵机输出轴上 还连接一芯轴，芯轴一端连接舵机输出轴，另一端通过轴承安装在底座的轴承孔中。 权 利 要 求 书CN 103027714 A 1/3页 3 一种微型正负压力交替输出装置 技术领域 0001 本发明涉及一种压力供给装置，具体地说是一种微型正负压力交替输出装置。用 于组。
5、织液超滤提取与检测微系统中交替输出正负压力。 背景技术 0002 近年来动态连续血糖检测技术研究逐渐成为国内外学者研究的热点。在众多的连 续血糖检测方法中，基于超滤方法体内提取组织液、体外葡萄糖检测是实现连续血糖检测 的一种有效方法，是目前能够实现较长时间持续血糖检测的一种有效途径。 0003 超滤方法是由Janle等于1987年提出的一种简单方便的活体取样技术。它通过 施加负压做驱动力，收集经过半透膜过滤的体液进行后续分析。该方法不需要额外配置液 泵，具有操作简单、可持续提取、提取液浓度再现率高，可直接进行后续分析的特点。1992年 Ash等人第一次将超滤技术用于人体进行葡萄糖浓度检测，随后。
6、又基于此技术进行了组织 液中其它化学成分的分析。到目前为止，已有很多研究团体将其直接应用在鼠，猫，狗、马、 猪、鸡、羊、牛等动物以及人体进行组织液提取，对包括葡萄糖在内的很多种小分子成分进 行分析。 0004 但目前基于超滤的血糖持续检测技术研究中，人们通常将超滤针末端刺入一个带 有橡胶塞的玻璃瓶，通过另外使用带针头的注射器，刺破橡胶塞进入瓶子，将瓶内的空气抽 吸出来造成负压来实现组织液超滤提取。超滤提取出的组织液需先贮存在试剂瓶或一段毛 细管中，待积累到足够剂量后再转移到专用的检测设备对其进行葡萄糖浓度测量。由于组 织液提取和后续测量设备是分离的，这导致每次检测所需组织液用量较大、抽吸时间长。
7、，致 使完成一次血糖检测整体用时较长。进而使基于超滤原理的血糖检测技术存在较大的延 迟，影响了该技术的进一步发展。 0005 因此，迫切需要一种能够同时完成组织液超滤提取并直接对其进行葡萄糖检测的 传感器装置。为了实现这一功能需求，提出一种适应组织液超滤提取特点、具有组织液收集 和排除，并可对提取组织液直接进行检测分析的检测微系统。它由压力供给模块和检测模 块组成。实际工作时，超滤针、检测模块与压力供给模块连接到一起。抽吸时，需要压力供 给模块提供负压。此时，皮下组织液流入检测模块的微通道并汇集在检测区域中与检测电 极接触，基于电化学原理来检测组织液中的葡萄糖浓度。本次检测结束后，需要压力供给。
8、模 块提供正压，检测区域的组织液在压力作用下可沿着微通道流出。 0006 其中，检测模块是采用MEMS技术研制的微型传感器模块。而压力供给模块，是该 系统的关键部分。虽然现有的许多商用的气泵和装置可以实现正、负压力的输出功能，但这 些设备往往只能输出正压或者负压，而且体积较大，大多应用于工业应用领域。而基于组 织液超滤提取检测的血糖检测技术中，希望检测芯片和压力供给模块能够体积微小、紧凑， 便于集成从而形成便携式检测设备。而且，在组织液超滤提取过程中，为了保持检测的持续 性，需要正压、负压交替施加。 说 明 书CN 103027714 A 2/3页 4 发明内容 0007 本发明所要解决的技术。
9、问题是克服现有技术的不足，提供一种构造合理，体积微 小、紧凑，便携，可自动控制的微型正负压力交替输出装置。 0008 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种微型正负压力交替输出装置， 其包括有底座、舵机、缸体、主动齿轮、从动齿轮、带内螺纹的中间套、活塞以及信号控制器， 其特征是：所述舵机和缸体安装在底座上，舵机输出轴与主动齿轮过盈配合在一起，所述缸 体一端设有压力输出接口，中间壁上设有一气孔，缸体另一端设有缸盖；所述从动齿轮位于 缸盖外侧，与主动齿轮啮合转动，从动齿轮套在带内螺纹的中间套外面并与其过盈配合，带 动中间套与其一起旋转，所述活塞位于缸体内部，其带螺纹的活塞杆穿过缸盖，其螺纹部。
10、分 与带内螺纹的中间套的内螺纹配合；舵机在信号控制器控制下经主动齿轮、从动齿轮传递， 进而带动活塞杆在缸体内反复移动来实现正、负压力交替输出。 0009 所述带内螺纹的中间套外端通过轴承安装在底座的轴承孔中。 0010 所述舵机输出轴上还连接一芯轴，芯轴一端连接舵机输出轴，另一端通过轴承安 装在底座的轴承孔中。 0011 本发明采用微型舵机做驱动，其带动活塞在信号控制器控制下向缸盖方向移动 时，缸体内形成负压并输出；活塞继续向缸盖方向移动，越过缸体壁上的气孔，这样缸体内 部压力为大气压力。之后需要压力输出装置提供正压时，活塞杆向反方向运动，越过气孔 后，由于密闭缸体内体积减小，气体受到压缩，会。
11、形成正压力输出，为驱动残液排出提供正 压力。本发明将舵机的旋转运动，经由齿轮传递，进而带动活塞杆在缸体内反复移动来实现 正、负压力的交替输出。对照现有技术，其构造合理，体积微小、紧凑，便携，可自动控制，提 供正负压力交替输出。该装置可以用于医疗、微流控等需要正、负压力可控交替输出的应用 场合。其适应组织液超滤提取特点，具有组织液收集和排除，以满足组织液灵活可控抽吸， 进而实现灵活、持续的血糖监测功能。 附图说明 0012 下面结合附图对本发明做进一步说明。 0013 图1 是本发明组成结构示意图。 0014 图2 是本发明的剖面示意图。 0015 图3 是本发明底座的结构示意图。 0016 图。
12、4 是本发明活塞的结构示意图。 0017 图5 是本发明缸体的结构示意图。 0018 图中标号是：1.底座，2.缸体，3.缸盖，4.从动齿轮，5.舵机，6.主动齿轮，7.芯 轴，8.轴承，9.活塞，10.垫圈，11.轴承，12. 带内螺纹的中间套。1-1.平面槽，1-2.曲面 槽，1-3.轴承孔，1-4.轴承孔，2-1.压力输出接口，2-2.气孔，9-1.环形槽，9-2.活塞杆， 9-3.螺纹。 具体实施方式 0019 如图1所示，一种微型正负压力交替输出装置，其包括有底座1、舵机5、缸体2、主 动齿轮6、从动齿轮4、带内螺纹的中间套12、活塞9以及信号控制器等。 说 明 书CN 103027。
13、714 A 3/3页 5 0020 所述舵机5嵌入底座1上的平面槽1-1中固定。其上的舵机输出轴与主动齿轮6 过盈配合在一起，带动其一起转动。为了保证主动齿轮6转动平稳和具有良好的支撑，所述 舵机输出轴上还连接一芯轴7，芯轴7一端连接舵机输出轴，另一端通过轴承8安装在底座 1的轴承孔1-3中，如图2、图3所示。 0021 所述缸体2嵌入底座1上的曲面槽1-2中固定。缸体2一端设有压力输出接口 21，中间壁上设有一气孔2-2，缸体另一端设有缸盖3。如图5所示。 0022 所述从动齿轮4位于缸盖3外侧，与主动齿轮6啮合转动，从动齿轮4套在带内螺 纹的中间套12外面并与其过盈配合，带动中间套12与其。
14、一起旋转。所述带内螺纹的中间 套12外端通过轴承11安装在底座的轴承孔1-4中。以限制中间套12轴向串动。 0023 所述活塞9位于缸体2内部，其带螺纹9-3的活塞杆9-2穿过缸盖，其螺纹9-3部 分与带内螺纹的中间套12的内螺纹配合。活塞9上还设有环形槽9-1，以装配密封圈。如 图2、图4所示。所述从动齿轮4和轴承11之间还安装有垫圈10。 0024 本发明工作时，舵机5在信号控制器控制下经主动齿轮6、从动齿轮4传递，进而 带动活塞杆9-2在缸体2内反复移动来实现正、负压力交替输出。具体是：舵机5的输出轴 旋转，带动与之紧固在一起的主动齿轮6转动。从动齿轮4与主动齿轮6啮合转动，并且从 动齿。
15、轮4中心与带内螺纹的中间套12形成过盈配合，这样从动齿轮4转动进而带动带内螺 纹的中间套12转动。由于缸体2的缸盖3限制了活塞9的活塞杆9-2转动，带内螺纹的中 间套12与活塞9螺纹部分9-3的相对转动转化为活塞9的直线移动。当活塞杆9-2带动 活塞9向缸盖3方向移动时，缸体2内形成负压，为超滤提取提供压力。检测结束后，活塞 9继续向缸盖3方向移动，越过缸体2壁上的气孔2-2，如图5所示，这样缸体2内部压力为 大气压力。随后，舵机5在信号控制器的控制下会向反方向转动。此时，主动齿轮6向反方 向旋转，经过机械传动后活塞9向反方向运动，再次越过气孔2-2后，由于缸体2内密闭体 积减小，气体受到压缩。
16、，会形成正压力输出。为驱动残液排出提供正压力。这样，活塞9往 复直线运动将会形成负压、正压，从而实现微量组织液的抽取和排出。本发明舵机以及信号 控制器的具体组成结构属于现有技术，不再详细介绍。 0025 本发明采用微型舵机做驱动，舵机输出轴旋转，带动与之紧固在一起的主动齿轮 转动。主动齿轮与从动齿轮啮合转动，并且从动齿轮中心与带内螺纹的中间套形成过盈配 合，这样从动齿轮转动进而带动带内螺纹的中间套转动。由于压力缸体的缸盖限制了活塞 杆的转动，带内螺纹的中间套与带螺纹的活塞杆的相对转动转化为活塞杆的直线移动。当 活塞杆向缸盖方向移动时，缸体内形成负压，可为超滤提取提供压力。当抽吸检测结束后。 活。
17、塞杆继续向缸盖方向移动，越过缸体壁面上的气孔，这样缸体内部压力为大气压力。之后 活塞杆向反方向运动，越过气孔后，由于密闭缸体内体积减小，气体受到压缩，会形成正压 力输出。为检测传感器内部的残液排出提供正压力。这样，活塞杆的往复直线运动将会形 成负压、正压，从而实现微量组织液的抽取和排出。 0026 本发明构造合理，体积微小、紧凑，便携，可自动控制，提供正负压力交替输出。该 装置可以用于医疗、微流控等需要正、负压力可控交替输出的应用场合。其适应组织液超滤 提取特点，具有组织液收集和排除，以满足组织液灵活可控抽吸，进而实现灵活、持续的血 糖监测功能。 说 明 书CN 103027714 A 1/2页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 103027714 A 2/2页 7 图3 图4 图5 说 明 书 附 图CN 103027714 A 。