流体驱动装置[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111650385 A(43)申请公布日 2020.09.11

(21)申请号 201910256585.6(22)申请日 2019.04.01(30)优先权数据

108106974 2019.03.04 TW(71)申请人 纬创资通股份有限公司

地址 中国新北市(72)发明人 谢一帆　宋振安　赖佳良　(74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所

11105

代理人 陈小雯(51)Int.Cl.

G01N 35/00(2006.01)G01N 35/10(2006.01)

权利要求书1页 说明书7页 附图3页

()发明名称

流体驱动装置(57)摘要

本发明公开一种流体驱动装置，其包括一基座、一液体储存装置、一按压机构、以及一转动机构。液体储存装置设置于基座上。按压机构设置于基座上，且用以按压液体储存装置。转动机构连接于按压机构。通过转动上述转动机构以使按压机构按压液体储存装置。本发明的流体驱动装置可通过非接触式的方式引导液体储存装置内的检测液体流动进而减少检测液体的污染，增加检测的可信度。

CN 111650385 ACN 111650385 A

权　利　要　求　书

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1.一种流体驱动装置，其特征在于，包括：基座；

液体储存装置，设置于该基座上；按压机构，设置于该基座上，且用以按压该液体储存装置；以及转动机构，连接于该按压机构；

其中通过转动该转动机构以使该按压机构按压该液体储存装置。2.如权利要求1所述的流体驱动装置，其中该按压机构包括：第一旋转轴，连接于该基座以及该转动机构；以及第一凸轮，连接于该第一旋转轴，用以直接或间接按压该液体储存装置；其中通过转动该转动机构，以使该第一凸轮随着该第一旋转轴转动。3.如权利要求2所述的流体驱动装置，其中该按压机构还包括第二凸轮，连接于该第一旋转轴，用以直接或间接按压该液体储存装置；

其中通过转动该转动机构，以使该第二凸轮随着该第一旋转轴转动。4.如权利要求2所述的流体驱动装置，其中该按压机构包括：第二旋转轴，连接于该基座以及该转动机构；以及第二凸轮，连接于该第二旋转轴，用以直接或间接按压该液体储存装置；其中通过转动该转动机构，以使该第二凸轮随着该第二旋转轴转动。5.如权利要求3所述的流体驱动装置，其中该第一凸轮的形状不同于该第二凸轮的形状，且该第一凸轮平行于该第二凸轮延伸。

6.如权利要求2所述的流体驱动装置，其中该按压机构还包括按压元件，可移动地设置于该基座上，且位于该第一凸轮以及该液体储存装置之间，其中通过转动该转动机构，以使该第一凸轮移动该按压元件，且使该按压元件按压该液体储存装置。

7.如权利要求1所述的流体驱动装置，其中该转动机构包括：第一连接板，连接于该按压机构；以及第一手把，连接于该第一连接板。

8.如权利要求7所述的流体驱动装置，其中该转动机构还包括：第二连接板，连接于该按压机构；第二手把，连接于该第二连接板；以及连接杆，连接于该第一手把以及该第二手把。9.如权利要求1所述的流体驱动装置，其中该液体储存装置，包括：导流部，具有流道；储存部，设置于该导流部上，且具有连通于该流道的储存腔；检验部，设置于该导流部上，且具有连接于该流道的检验槽；其中该按压机构用以按压该储存部，且该储存腔用以储存检测液体；其中当该储存部被该按压机构按压时，该储存腔内的该检测液体经由该流道流至该检验槽。

10.如权利要求9所述的流体驱动装置，其中该储存部还包括储存本体、以及设置于该储存本体的顶部的薄膜，其中该按压机构用以按压该薄膜。

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说　明　书流体驱动装置

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技术领域

[0001]本发明涉及一种驱动装置，尤其是涉及一种流体驱动装置。

背景技术

[0002]目前微流道芯片大量广泛用于医疗用的检验分析仪(如病毒检测等)，因其具有小体积容量、减少昂贵试剂花费、方便携带、以及低耗能等优点。一般而言，进行检验时需利用一驱动装置将微流道芯片的检测液体流动至一生医芯片中的指定位置。然而，驱动装置一般包括接触式的泵、阀门以及管路等元件。一旦使用驱动装置驱动检测液体后，检测液体容易残留于泵、阀门以及管路中，进而造成之后检验时的检测液体的污染，并影响最终判断的结果(例如伪阳性及伪阴性)，甚至一些检测液体的残留会产生结晶，而造成泵内部马达的损坏。

[0003]据此，虽然目前的驱动装置符合了其使用的目的，但尚未满足许多其他方面的要求。需要提供驱动装置的改进方案。发明内容

[0004]本发明的目的在于提供了一种流体驱动装置可利用非接触式的方式驱动液体储存装置内的检测液体流动至检验槽内，以避免检测液体流动的过程中接触其他装置，使之后检验时的检测液体受到污染，进而提高检测的准确度。[0005]为达上述目的，本发明提供了一种流体驱动装置，包括一基座、一液体储存装置、一按压机构、以及一转动机构。液体储存装置设置于基座上。按压机构设置于基座上，且用以按压液体储存装置。转动机构连接于按压机构。通过转动上述转动机构以使按压机构按压液体储存装置。

[0006]在一些实施例中，按压机构包括一第一旋转轴以及一第一凸轮。第一旋转轴连接于基座以及转动机构。第一凸轮连接于第一旋转轴，用以直接或间接按压液体储存装置。通过转动上述转动机构，以使第一凸轮随着第一旋转轴转动。[0007]在一些实施例中，按压机构还包括一第二凸轮，连接于第一旋转轴，用以直接或间接按压液体储存装置。通过转动上述转动机构，以使第二凸轮随着第一旋转轴转动。[0008]在一些实施例中，按压机构包括一第二旋转轴以及一第二凸轮。第二旋转轴连接于基座以及转动机构。第二凸轮连接于第二旋转轴，用以直接或间接按压液体储存装置。通过转动上述转动机构，以使第二凸轮随着第二旋转轴转动。[0009]在一些实施例中，第一凸轮的形状不同于第二凸轮的形状，且第一凸轮平行于第二凸轮延伸。

[0010]在一些实施例中，按压机构还包括一按压元件，可移动地设置于基座上，且位于第一凸轮以及液体储存装置之间。通过转动上述转动机构，以使第一凸轮移动按压元件，且使按压元件按压液体储存装置。[0011]在一些实施例中，转动机构包括一第一连接板以及一第一手把。第一连接板连接

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于按压机构。第一手把连接于连接板。[0012]在一些实施例中，转动机构还包括一第二连接板、一第二手把、以及一连接杆。第二连接板连接于按压机构。第二手把连接于第二连接板。连接杆连接于第一手把以及第二手把。

[0013]在一些实施例中，液体储存装置包括一导流部、一储存部、以及一检验部。导流部具有一流道。储存部设置于导流部上，且具有连通于流道的一储存腔。检验部设置于导流部上，且具有连接于流道的一检验槽。按压机构用以按压储存部，且储存腔用以储存一检测液体。当储存部被按压机构按压时，储存腔内的检测液体经由流道流至检验槽。[0014]在一些实施例中，储存部还包括一储存本体、以及设置于储存本体的顶部的一薄膜，其中按压机构用以按压薄膜。[0015]综上所述，本发明的流体驱动装置可使得储存部内的检测液体于不接触液体储存装置之外的元件的情况下将检测液体引导至检验槽内，进而可减少检测液体的污染，增加检测的可信度。此外，也可避免检测液体残留至液体储存装置之外的元件，降低流体驱动装置的维护成本。

附图说明

[0016]图1为本发明的流体驱动装置的第一实施例的立体图；

[0017]图2A与图2B为本发明的流体驱动装置于作动阶段的示意图；[0018]图3为本发明的流体驱动装置的第二实施例的立体图。[0019]符号说明

[0020]流体驱动装置1[0021]基座10[0022]支撑架11

[0023]液体储存装置20[0024]导流部21[0025]流道211[0026]储存部22[0027]储存腔221[0028]储存本体222[0029]薄膜223[0030]检验部23[0031]检验槽231[0032]按压机构30

[0033]旋转轴(第一旋转轴及第二旋转轴)31[0034]凸轮(第一凸轮及第二凸轮)32[0035]顶部321[0036]按压元件33[0037]元件34[0038]转动机构40

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CN 111650385 A[0039][0040][0041][0042][0043][0044][0045][0046]

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连接板(第一连接板以及第二连接板)41手把(第一手把以及第二手把)42连接杆43中心轴AX1延伸方向D1移动方向D2检测液体L1旋转方向R1

具体实施方式

[0047]以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以本发明。例如，第一特征在一第二特征上或上方的结构的描述包括了第一和第二特征之间直接接触，或是以另一特征设置于第一和第二特征之间，以至于第一和第二特征并不是直接接触。[0048]此外，本说明书于不同的例子中沿用了相同的元件标号及/或文字。前述的沿用仅为了简化以及明确，并不表示于不同的实施例以及设定之间必定有关联。[0049]本说明书的第一以及第二等词汇，仅作为清楚解释的目的，并非用以对应于以及专利范围。此外，第一特征以及第二特征等词汇，并非限定是相同或是不同的特征。[0050]于此使用的空间上相关的词汇，例如上方或下方等，仅用以简易描述附图上的一元件或一特征相对于另一元件或特征的关系。除了附图上描述的方位外，包括于不同的方位使用或是操作的装置。此外，附图中的形状、尺寸、以及厚度可能为了清楚说明的目的而未依照比例绘制或是被简化，仅提供说明之用。

[0051]图1为本发明的流体驱动装置1的第一实施例的立体图。流体驱动装置1包括一基座10、多个液体储存装置20、一按压机构30、以及一转动机构40。液体储存装置20可拆卸地设置于基座10上。液体储存装置20可用以容纳一检测液体L1(如图2A及图2B所示)。在一些实施例中，检测液体L1可为血液、尿液等生物样本(Biological Specimen)及/或反应试剂等化学液体，但并不以此为限。

[0052]按压机构30设置于基座10上，且用以按压液体储存装置20。转动机构40连接于按压机构30。通过转动上述转动机构40以使按压机构30按压液体储存装置20。液体储存装置20受到按压后，可使检测液体L1流出，进而针对检测液体L1检测。

[0053]按压机构30包括多个旋转轴(第一旋转轴及第二旋转轴)31、多个凸轮(第一凸轮及第二凸轮)32、以及多个按压元件33。在本实施例中，旋转轴31、凸轮32、以及按压元件33的数目可对应于液体储存装置20的数目。按压机构30具有两个旋转轴31、两个凸轮32、以及两个按压元件33。在一些实施例中，按压机构30具有一个旋转轴31、一个凸轮32、以及一个按压元件33。在一些实施例中，按压机构30具有三个以上的旋转轴31、三个以上的凸轮32、以及三个以上的按压元件33。

[00]旋转轴31的两端可分别连接于基座10以及转动机构40，且可位于液体储存装置20的上方。在本实施例中，旋转轴31的一端枢接于基座10，且旋转轴31的另一端固定于转动机

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构40。两旋转轴(shaft)31可分别沿一中心轴(axis)AX1延伸，且以中心轴AX1为中心旋转。上述中心轴AX1可沿一延伸方向D1延伸。换句话说，两中心轴AX1相互平行。[0055]凸轮32连接于旋转轴31，用以直接或间接按压液体储存装置20。在本实施例中，旋转轴31可穿过凸轮32，且凸轮32可垂直于旋转轴31延伸。换句话说，两凸轮32相互平行延伸。通过转动上述转动机构40，以使两凸轮(第一凸轮以及第二凸轮)32分别随着旋转轴(第一旋转轴以及第二旋转轴)31转动。

[0056]凸轮32的形状及/或尺寸可相同或不同。在本实施例中，凸轮32的形状以及尺寸相同。凸轮32相对于旋转轴31的方位可相同或不同。在本实施例中，凸轮32的方位相同。[0057]按压元件33可移动地设置于基座10上，且位于凸轮32以及液体储存装置20之间。在本实施例中，按压机构30还包括多个元件34。元件34可固定于基座10上，且按压元件33可移动地设置于元件34上。元件34用以按压元件33沿一移动方向D2移动。通过转动上述转动机构40，以使凸轮32移动按压元件33，且使按压元件33按压液体储存装置20。在一些实施例中，元件34可对按压元件33提供一弹力，用以将按压元件33移动至一初始位置。

[0058]转动机构40包括多个连接板(第一连接板以及第二连接板)41、多个手把(第一手把以及第二手把)42、以及一连接杆43。连接板41连接于按压机构30的旋转轴31，且可垂直于旋转轴31延伸。在本实施例中，旋转轴31固定于连接板41的中心。换句话说，中心轴AX1穿过连接板41的中心。

[0059]手把42连接于连接板41。在本实施例中，手把42固定于连接板41的边缘，且远离连接板41的中心以及中心轴AX1。手把42以及旋转轴31固定于连接板41的两相反侧。换句话说，连接板41位于手把42以及旋转轴31之间。手把42可沿延伸方向D1延伸，且可平行于旋转轴31。

[0060]连接杆43连接于两手把42，且可垂直于延伸方向D1延伸。在本实施例中，手把42可穿过连接杆43的两端，且可枢接于连接杆43。因此于本实施例中，只要使手把42中的一者绕者中心轴AX1转动，即可使另一手把42绕者中心轴AX1转动。[0061]在本实施例中，当使用者欲利用流体驱动装置1对检测液体L1进行测量时，可转动手把42即可带动旋转轴31以及凸轮32转动。当凸轮32转动后，凸轮32可移动按压元件33进而使按压元件33按压液体储存装置20。

[0062]图2A与图2B为本发明的流体驱动装置1于作动阶段的示意图。为了简略的目的，在图2A与图2B中并未绘制按压元件33。每一液体储存装置20可包括一导流部21、一储存部22、以及一检验部23。导流部21可为一板状结构，且可垂直于移动方向D2延伸。导流部21包括一流道211。在本实施例中，流道211可为一微流道。流道211的最小直径可为100um至200mm的范围之间。

[0063]储存部22设置于导流部21上。储存部22具有一储存腔221。储存腔221连通于流道211，且用以储存检测液体L1。储存腔221的体积可约为100ul至1000ul的范围之间。在一些实施例中，储存部22可拆卸地设置于导流部21上。检验部23设置于导流部21上，且具有连接于流道211的一检验槽231。[00]在本实施例中，储存部22可包括一储存本体222以及一薄膜223。储存本体222连接于导流部21，且薄膜223连接于储存本体222。储存腔221形成于储存本体222内。储存本体

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222可由硬质材料所制成，例如高分子塑胶材料等。薄膜223覆盖储存本体222以及储存腔221的顶部，且可接触检测液体L1。按压机构30的凸轮32用以按压储存部22的薄膜223。[0065]如图1、图2A以及图2B所示，使用者可转动手把42以使凸轮32持续沿一旋转方向R1以中心轴AX1为中心旋转。上述旋转方向R1可为一顺时针方向或是一逆时针方向。如图2A所示，当凸轮32远离薄膜223时，薄膜223并未被按压，且检测液体L1并未流入流道211以及检验槽231内。

[0066]如图1及图2B所示，当多个凸轮32位于图2B的按压位置时，凸轮32按压多个薄膜223时以使薄膜223变形，且薄膜223的中心大致沿移动方向D2移动，进而将多个储存腔221内的检测液体L1推挤并流至流道211以及多个检验槽231内。此时，使用者可直接检测多个检验槽231的检测液体L1，进而加快检测的速度。在一些实施例中，在图1中多个液体储存装置20可整合为一个。两储存部22内的检测液体L1可流动至同一个检验部23的检验槽231内。[0067]据此，本发明的流体驱动装置1可使得储存部22内的检测液体L1于不接触液体储存装置20之外的元件的情况下将检测液体L1引导至检验槽231内，进而可减少检测液体L1的污染，增加检测的可信度。此外，本发明的流体驱动装置1不需要泵、阀门以及管路等元件，可避免检测液体L1残留至上述元件，进而降低流体驱动装置1的制作以及维护成本。[0068]此外，本发明的流体驱动装置1可不需要电力驱动进而可节省电力成本。然而，在一些实施例中，转动机构40可包括马达(图未示)，并使用者可控制马达的转速及运作时间驱动按压机构30按压储存部22。

[0069]图3为本发明的流体驱动装置1的第二实施例的立体图。在本实施例中，流体驱动装置1具有一个液体储存装置20，且液体储存装置20具有多个储存部22。按压机构30具有一个旋转轴(第一旋转轴)31，且具有多个凸轮32。旋转轴31可穿过凸轮32的中心。此外，凸轮32沿延伸方向D1依序排列于旋转轴31。此外，基座10可包括二支撑架11，旋转轴31枢接于支撑架11，且可穿过至少一支撑架11。

[0070]按压机构30可具有一个连接板(第一连接板)41以及一个手把(第一手把)42。连接板41连接于旋转轴31，且手把42连接于连接板41。当使用者转动手把42时，旋转轴31沿旋转方向R1旋转，并带动多个凸轮32同时沿旋转方向R1随着旋转轴31旋转。[0071]在本实施例中，当使用者检测具有不同规格的液体储存装置20时，可将按压机构30从基座10上拆除，并置换不同尺寸、形状及/或数目的凸轮32用于配合储存部22的薄膜223的尺寸、位置及/或数目。[0072]在本实施例中，凸轮32的数目对应于储存部22的数目。凸轮32的厚度可不同。凸轮32的厚度可对应储存部22(或薄膜223)的直径。上述厚度以及直径可沿延伸方向D1进行测量。举例而言，凸轮32的厚度以及薄膜223的直径可为1mm至10mm的范围之间。[0073]在本实施例中，凸轮32的形状以及尺寸可不同。凸轮32的最大长度可为3mm至30mm的范围之间。凸轮32的最大长度可垂直于延伸方向D1进行测量。在本实施例中，薄膜223的直径越大则薄膜223上的凸轮32的最大长度可越长。[0074]在本实施例中，凸轮32相对于旋转轴31的方位可不同。因此当凸轮32沿旋转方向R1旋转时，凸轮32可依据设定于不同的时间按压储存部22的薄膜223，进而满足使用者检测上述检测液体L1的要求。举例而言，在储存部22内中一者的检测液体L1为一病人的血液，其余的储存部22内的检测液体L1为反应试剂。多个储存部22内的检测液体L1可经由流道211

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流至同一检验槽231内。当血液于不同时间与不同的反应试剂混和后，即可对血液进行检测与分析。

[0075]下列为本发明的凸轮32与按压元件33的设计方式。于第一实施例中，凸轮32可带动按压元件33作往复运动，而凸轮32与按压元件33可根据薄膜223的直径和储存腔221的深度进行设计。举例来说，如果薄膜223为一半径8.5mm的半球型设计，因此凸轮32的轮廓设计需求定为可以把按压元件33作上下从0mm到8mm的往复运动。凸轮32的运动模式则挑选凸轮32运动开始跟结束时不会让急跳度(jerk，定义为加速度对时间的微分)为无限大，令凸轮32在应用上产生震动的摆线运动(cycloidal motion)。[0076]详细的凸轮32运动方式如下：当凸轮32顺时针方向从0度转到70度时按压元件33是在滞留(dwell)的状态。当凸轮32从70度转到170度时，按压元件33会从不动到开始作升程(rise)往下移动8mm。当凸轮32从170度转到190度时，按压元件33会滞留在8mm处。当凸轮32由190度转到290度时按压元件33会开始作返程(return)从8mm处往上移回到原处。到最后一段290度转到360度则保持滞留。[0077]在决定凸轮32的基圆(base circle)的尺寸与按压元件33的尺寸时，凸轮32的尺寸将受限于从整个凸轮32运动所要求的最小基圆与平板按压元件33的尺寸。决定这方面的尺寸，就要先探讨摆线运动下按压元件33的运动方程式。按压元件33在摆线运动下的位移(displacement)、速度(velocity)、加速度(acceleration)与急跳度(jerk)可符合下列公式。

[0078]位移公式：

[0079][0080][0081][0082][0083][0084][0085]

速度公式：

加速度公式：

急跳度公式：

上述公式中的L为上升下降的行程，β为上升下降过程中所发生的角度。当有了摆

线运动的运动方程式后，这时候可以根据以下公式去决定出凸轮32的基圆(base circle)的尺寸与平板按压元件33的尺寸。[0087]基圆(base circle)的尺寸与平板从动件的尺寸的公式：[0088]rb≥-f(θ)-f\"(θ)[00]Tmin≥f″(θ)

[0086]

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上述公式中的rb定义为基圆最小可容许的半径。若此值为负则任何正值皆可为最

小可容许的半径。上述公式中的Tmin为平板按压元件33平面的最小长度。

[0091]上述已揭露的特征能以任何适当方式与一或多个已揭露的实施例相互组合、修饰、置换或转用，并不限定于特定的实施例。举例而言，在第一实施例中，在每一旋转轴31上可依据第二实施例设置多个凸轮32。此外，在第一实施例以及第二实施例中的凸轮32可依据前述的公式进行设计。[0092]综上所述，本发明的流体驱动装置可使得储存部内的检测液体于不接触液体储存装置之外的元件的情况下将检测液体引导至检验槽内，进而可减少检测液体的污染，增加检测的可信度。此外，也可避免检测液体残留至液体储存装置之外的元件，降低流体驱动装置的维护成本。

[0093]虽然结合以上各种实施例公开了本发明，然而其仅为范例参考而非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰。因此上述实施例并非用以限定本发明的范围，本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

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图2A

图2B

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图3

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