本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1所述特征的用于對于待分配流體的量進(jìn)行配量給料的微量配量給料系統(tǒng)，以及具有權(quán)利要求16的特征的用于對于待分配流體的量進(jìn)行配量給料的方法。

背景技術(shù)：

在不同領(lǐng)域中，例如當(dāng)對藥物進(jìn)行配量給料時或當(dāng)對香水進(jìn)行配量給料時，存在著對于精確的且有成本效益的微量配量給料系統(tǒng)的需要。這些微量配量給料系統(tǒng)的部件通常是流體致動器，例如泵(諸如微膜泵)，以及用于監(jiān)控所述流體流動的元件，例如流量傳感器。

然而，已知的微量配量給料系統(tǒng)通常是大型且昂貴的。

例如從WO03/095837A1已知具有被動截止閥的微膜泵。本文中所披露的微膜泵與噴嘴芯片相關(guān)聯(lián)以用于生成設(shè)置于所述出口側(cè)上的自由射流。

例如，從WO98/48330，已知一種呈微量配量給料芯片形式的流量傳感器，其基于壓阻式壓力傳感器的技術(shù)。所述微量配量給料芯片包括膜。所述膜包括一種用作待測量的流動的孔板的開口。

一方面，壓阻式壓力傳感器是在制造時具有成本效益的，但是另一方面，對于特別地由組件(例如，通過粘附、夾持等實(shí)現(xiàn))而誘發(fā)的應(yīng)力而言是非常敏感的。從上面所述的WO98/48330已知的所述微量配量給料系統(tǒng)示出了在組裝期間的相同行為/特性。

由于在組裝期間所誘發(fā)的這些應(yīng)力，已知的壓力和流量傳感器當(dāng)它們以常規(guī)方式被組裝時，分別地示出了不期望的漂移行為/特性。高品質(zhì)的壓力和流量傳感器分別地必需以無應(yīng)力方式來昂貴地組裝，以用于防止傳感器漂移，然而，這增加了成本。

用于減少所述傳感器漂移的已知選擇例如是調(diào)適玻璃晶片為適應(yīng)于微量配量給料芯片的硅晶片。替代地，所述微量配量給料芯片能夠以極其無應(yīng)力的組裝方法而裝配。

然而，這樣的無應(yīng)力安裝固定方法非常昂貴，這又防止了在必需具備低生產(chǎn)成本的應(yīng)用中使用這樣的微量配量給料芯片。

然而，如果微量配量給料泵和微量配量給料芯片在一種有成本效益的方法中彼此結(jié)合，所述微量配量給料芯片的傳感器值將會由于上述原因發(fā)生漂移，即，由于在組裝期間所誘發(fā)的應(yīng)力，其阻止了所述微量配量給料系統(tǒng)的精確配量給料。

因而，在微量配量給料系統(tǒng)的有成本效益的生產(chǎn)之中存在著權(quán)衡取舍，其中壓力和流量傳感器仍分別精確地操作，即，沒有任何相當(dāng)可觀數(shù)量的漂移。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因而，理想地并且因此本發(fā)明的目的在于提供一種微量配量給料系統(tǒng)，其中不論有成本效益的組件的存在，傳感器漂移的上述問題能夠被減少或防止。

根據(jù)本發(fā)明，通過一種具有權(quán)利要求1的特征的微量配量給料系統(tǒng)以及一種具有權(quán)利要求16的特征的方法，解決了所述目的。

一種用于對于待分配的流體的量進(jìn)行配量給料的創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)包括，特別是，一種微泵，所述微泵包括入口和出口并且被配置用來抽吸待分配的流體穿過所述入口并且從所述出口分配至少部分所述流體。此外，所述微量配量給料系統(tǒng)包括布置于所述入口或出口側(cè)上的第一流量傳感器，所述第一流量傳感器包括開口和流速/流率測量機(jī)構(gòu)，其中所述流率測量機(jī)構(gòu)被配置用來確定穿過此開口的流體的流率。借助于所述流率測量機(jī)構(gòu)，所述流量傳感器能夠分別測量和監(jiān)控由所述微泵所分配的流體的量。此處，待分配流體流動通過設(shè)置于所述流量傳感器中的所述開口?；谠谒鲞^程中發(fā)生的壓力差，例如，所述流量傳感器能夠借助于所述流率測量機(jī)構(gòu)來確定流經(jīng)所述流量傳感器的開口的待分配流體的流率。此外，所述創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)包括用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)的故障的機(jī)構(gòu)。所述用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)的故障的機(jī)構(gòu)被配置用來校準(zhǔn)所述微量配量給料系統(tǒng)，在于，所述第一流量傳感器的傳感器信號被設(shè)置為限定的初始值，例如，被設(shè)置為在任何時刻t₀的零值。所述流量傳感器能夠在任何時刻分別被校準(zhǔn)和“設(shè)置為零”。如果所述流量傳感器示出一種傳感器漂移，此漂移即時變傳感器信號能夠分別在在任何時刻t₀被重置和校準(zhǔn)以及“設(shè)置為零”。因而，借助于所述用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)，所述微量配量給料系統(tǒng)能夠在任何時刻被重新校準(zhǔn)。以該方式，能夠使用一種利用簡單且有成本效益的組裝方法而生產(chǎn)的流量傳感器，因?yàn)樗鼋M裝誘發(fā)的在時刻t₀的傳感器漂移根據(jù)本發(fā)明被補(bǔ)償。

根據(jù)實(shí)施例，用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)的故障的機(jī)構(gòu)能夠包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)被配置用來當(dāng)所述微泵不工作時檢測所述第一流量傳感器的實(shí)際傳感器信號并且用來基于此而校正所述第一流量傳感器的隨后的傳感器信號。

有可能的是，所述控制機(jī)構(gòu)被配置用來確定校正值并且用來將其從所檢測到的所述第一流量傳感器的實(shí)際傳感器信號中減去，其中所獲得差值形成用于所述第一流量傳感器的隨后傳感器信號的經(jīng)校正的起始點(diǎn)。當(dāng)所述控制機(jī)構(gòu)確定了沒有流量流過時(例如，當(dāng)所述微泵不工作時)，所述流量傳感器經(jīng)由所述用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)而分別被校準(zhǔn)和“設(shè)置為零”。所述控制機(jī)構(gòu)能夠檢測例如所述流量傳感器的當(dāng)前實(shí)際值，并且借助于校正值來校正所述當(dāng)前實(shí)際值以用于將所產(chǎn)生信號分別指定為電流“零流量值”和零點(diǎn)或起始點(diǎn)。所述校正值由所述控制機(jī)構(gòu)確定，并且是基于所檢測的實(shí)際傳感器信號。所述校正值被從所檢測到的實(shí)際傳感器信號減去。以此方式獲得的差值用作用于隨后的傳感器信號的新起始點(diǎn)。換言之，所述當(dāng)前實(shí)際傳感器信號被指定為新的“零信號”。此新的“零信號”能夠作為在所述流量傳感器的緊隨其后的測量(其中流量傳感器尚未再次發(fā)生漂移)中的偏差而被從測量信號中減去。例如，所述校正值能夠?qū)?yīng)于所測量的實(shí)際傳感器信號的量并且能夠從實(shí)際傳感器信號減去。例如，當(dāng)泵不工作時，由于傳感器漂移而測量了±50mV的實(shí)際傳感器信號，則能夠從所述實(shí)際傳感器信號的量減去50mV量值的校正值。這意味著所述±50mV的傳感器信號的實(shí)際值的量由也為50mV量值的校正值來校正。以此方式，所述漂移的傳感器信號被重置為值零。換言之，如果所述流量傳感器的傳感器信號經(jīng)受時變傳感器漂移，則傳感器漂移的量能被借助于用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)而在任何時刻t₀被設(shè)置為零?？梢赃@么說，所述傳感器漂移在時刻t₀分別被隱藏和校正，并且所述流量傳感器的電流零點(diǎn)被指定于時刻t₀。然而，如上所述，所述校正值的量不必精確地對應(yīng)于實(shí)際傳感器信號的量。也可能的是，所述校正值的量具有介于零與所述傳感器的實(shí)際值之間的任何值。例如，當(dāng)由于傳感器漂移而被測量到±50mV的實(shí)際傳感器信號時，能夠從實(shí)際傳感器信號的量減去具有介于0mV與50mV之間任何值的校正值。在該情況下，將會可能的是，例如，從±50mV的所測量的實(shí)際傳感器信號的量減去49mV的校正值。相應(yīng)地，將會產(chǎn)生1mV的新的差值，其分別被用作用于隨后測量的新的起始點(diǎn)和用作“零點(diǎn)”。在上述情況下，一種沒有利用昂貴的組裝方法加以組裝并且很可能甚至在機(jī)械應(yīng)力下被封裝的低成本傳感器也能夠用作適合于所述創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)的精確流量傳感器。

也可能的是，所述校正值是在實(shí)際傳感器信號的量加上實(shí)際傳感器信號的±10％的公差值或加上實(shí)際傳感器信號的±20％的公差值的范圍內(nèi)。相應(yīng)地，在±50mV的實(shí)際傳感器信號值，則能夠選擇在50mV±10％,即45mV<x₁<55mV的范圍中的校正值x₁，或在50mV±20％,即40mV<x₂<60mV的范圍中的校正值x₂。

根據(jù)另一實(shí)施例，所述控制機(jī)構(gòu)能夠被配置用來在任何泵沖程之前或在每個泵沖程之前執(zhí)行所述第一流量信號的實(shí)際傳感器信號的檢測以及隨后的傳感器信號的校正。微泵的吸氣沖程和壓力沖程二者視為泵沖程。在泵的每個吸氣和/或壓力沖程之前，所述流量傳感器的新的初始值和“零值”分別能夠被重新指定，即，所述微量配量給料系統(tǒng)能夠在所述泵的每個吸氣和/或壓力沖程之前被重新校準(zhǔn)。

有可能的是，所述微量配量給料系統(tǒng)在入口側(cè)上具有與在出口側(cè)上相同的壓力，或比在出口側(cè)上更低的壓力。例如，所述微量配量給料系統(tǒng)能夠包括入口容器和出口容器，其中入口和出口容器處于相同的壓力級。由于在入口側(cè)上和在出口側(cè)上都占優(yōu)勢的相同壓力，則在正向方向上(即從入口朝向出口)，沒有待分配流體的自由流動發(fā)生。如果在所述出口側(cè)上施加比所述入口側(cè)上更高的壓力，則設(shè)置于泵中的止回閥能夠防止在反向方向上(即，從出口朝向入口)的自由流動，也被稱為泄漏流。當(dāng)確保了在正向和/或反向方向上沒有自由流動存在時，所述控制機(jī)構(gòu)能夠測量所述流量傳感器的當(dāng)前實(shí)際值并且通過考慮所述傳感器漂移而重新指定當(dāng)前零值。

有可能的是，所述微量配量給料系統(tǒng)包括布置于入口側(cè)和/或出口側(cè)上的閥，其中所述閥是工作的常閉閥，和/或工作的常開閥，和/或在閾值壓力以下閉合的具有操作閾值壓力的閥，和/或雙常閉微閥和/或安全閥。例如，當(dāng)所述入口側(cè)上的壓力高于所述出口側(cè)上的壓力時，能夠使用這樣的閥。在此情況下，自由流動將會發(fā)生于正向方向上。為防止其發(fā)生，則根據(jù)此實(shí)施例，使用前述閥。這樣一種閥優(yōu)選地布置于入口側(cè)上。其閉合所述入口從而使得沒有自由流動會發(fā)生。自由流動也能夠由布置于出口側(cè)上的閥來阻止。作為工作的常閉閥和/或工作的常開閥，例如，可以使用從EP1321686B1已知的閥。作為具有操作閾值壓力的閥，例如，可以使用從DE102008035990A1已知的閥。作為雙常閉微閥，例如，可以使用從EP1576294B1已知的閥。作為安全閥，例如，可以使用從EP2220371B1已知的閥。

根據(jù)實(shí)施例，所述微量配量給料系統(tǒng)能夠包括第二流量傳感器，所述第二流量傳感器包括開口和流率測量機(jī)構(gòu)，其中所述流率測量機(jī)構(gòu)被配置用以確定穿過此開口的流體的流率，其中所述第二流量傳感器被布置于所述入口側(cè)上并且所述第一流量傳感器被布置于所述出口側(cè)上。以此方式，經(jīng)由泵入口流入到泵內(nèi)的待分配流體的量以及經(jīng)由泵出口分配的流體的量能夠被確定。借助于用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)，特別是利用所述控制機(jī)構(gòu)，這兩個閥能夠彼此相比，以便用以例如比較流入到泵內(nèi)的流體的量與實(shí)際由所述泵分配的流體的量。當(dāng)所述兩個閥不對應(yīng)時，所述微量配量給料系統(tǒng)能夠推斷出已發(fā)生錯誤，諸如閥的泄漏或泵腔室中的氣泡。

有可能的是，用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)的故障的機(jī)構(gòu)包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)被配置用以控制所述微泵以及布置于所述出口側(cè)上的所述第一流量傳感器和布置于所述入口側(cè)上的所述第二流量傳感器，從而使得所述第一和第二流量傳感器二者確定當(dāng)所述微泵吸入待分配流體時流經(jīng)所述第一和第二流量傳感器的各自開口的流體的流率，并且其中所述控制機(jī)構(gòu)還被配置用以比較由所述第一流量傳感器所確定的流率和由所述第二流量傳感器所確定的流率。此處，兩個流量傳感器能夠監(jiān)控彼此。以此方式，例如，兩個流量傳感器分別借助于用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)在所述泵的每個吸入沖程之前被重新校準(zhǔn)和“設(shè)置為零”。在吸入沖程期間，所述泵腔室被待分配流體穿過所述入口閥而填充。利用布置于所述入口側(cè)上的所述第二流量傳感器來測量了所述流體的吸入流率。同時，布置于所述出口側(cè)上的所述第一流量傳感器測量了是否能夠確定通過其開口的流體。這將會指示出流體從在所述泵的吸入沖程期間應(yīng)實(shí)際上以液密/不漏流體方式閉合的出口泄漏。以該方式，則能夠檢測出可能的泄漏，包括其泄漏率。以該方式，例如，閉合所述出口的閥能夠發(fā)生泄漏，該泄漏根據(jù)本實(shí)施例能夠被檢測。通過將所測量的在所述入口側(cè)上吸入的流體的量與在同樣時段中從在出口側(cè)上的泄漏而可能泄漏的流體的量進(jìn)行比較，則能夠精確地確定所述泵的實(shí)際吸入量。

根據(jù)另一實(shí)施例，用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)的故障的機(jī)構(gòu)可以包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)被配置用以控制所述微泵以及布置于所述出口側(cè)上的所述第一流量傳感器和布置于所述入口側(cè)上的所述第二流量傳感器，從而使得所述第一和第二流量傳感器二者確定當(dāng)所述微泵從出口分配待分配的流體時流經(jīng)所述第一和第二流量傳感器的各自開口的流體的流率，并且其中所述控制機(jī)構(gòu)還被配置用以比較由所述第一流量傳感器所確定的流率和由所述第二流量傳感器所確定的流率。此處，兩個流量傳感器能夠監(jiān)控彼此。以此方式，例如，兩個流量傳感器分別借助于用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)在所述泵的每個壓力沖程之前被重新校準(zhǔn)和“設(shè)置為零”。由布置于所述出口側(cè)上的第一流量傳感器測量了穿過所述出口而輸出的流體的量。同時，布置于所述入口側(cè)上的所述第二流量傳感器測量了是否能夠確定通過其開口的流體流動。然而，這將會指示出流體從在所述泵的壓力沖程期間應(yīng)實(shí)際上以液密/不漏流體方式閉合的入口泄漏。以該方式，則能夠檢測出可能的泄漏，包括其泄漏率。以該方式，例如，閉合所述入口的入口閥能夠發(fā)生泄漏，該泄漏根據(jù)本實(shí)施例能夠被檢測。通過將所測量的在所述出口側(cè)處分配的流體的量與在同樣時段中從在入口側(cè)上的泄漏而可能泄漏的流體的量進(jìn)行比較，則能夠精確地確定所述泵的實(shí)際排放和輸送量。

通過將布置于所述入口側(cè)上的流量傳感器的流量傳感器信號集成，則能夠確定在所述吸入沖程期間的所述泵的沖程容積。通過將布置于所述出口側(cè)上的流量傳感器的流量傳感器信號集成，則能夠確定在所述壓力沖程期間的所述泵的沖程容積。所述控制裝置能夠?qū)⑺鰞蓚€所確定的沖程容積彼此相比。可能的容積沖程差指示出例如測量錯誤/誤差。

可能的是，所述微泵包括布置于所述入口與所述出口之間的泵腔室，在所述泵腔室的區(qū)域中至少分段(at least in sections)而布置的膜，以及膜偏斜機(jī)構(gòu)，其中所述膜偏斜機(jī)構(gòu)被配置成用以偏斜所述膜從而使得所述泵腔室的容積被增加以用于吸入待分配流體、并且所述泵腔室的容積被減少以用于分配待分配流體。所述微泵能夠被形成為自吸式隔膜泵。

所述膜偏斜機(jī)構(gòu)可以是壓電元件，其被配置用以根據(jù)施加到所述壓電元件的電壓來偏斜所述膜。因而，低電壓能夠有效操作所述泵。另外，利用壓電元件，則能夠?qū)崿F(xiàn)例如500Hz的微泵的高時鐘頻率。

在另外的實(shí)施例中，所述微量配量給料系統(tǒng)可以包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)被配置用以將通過所述第一流量傳感器的開口而確定的流率與預(yù)定流率比較值進(jìn)行比較，用于控制所述微泵持續(xù)這么久時間直至通過所述第一流量傳感器的開口而確定的流率等于或大于所述預(yù)定的流率比較值。以此方式，所述微泵能夠有利地分別分配所需的和預(yù)先限定的流體的量。如果需要比利用單一泵沖程待分配的量更大的排放量，則所述控制機(jī)構(gòu)能夠控制所述微泵直至達(dá)到所需量。

可能的是，具有低流體電容的流體連接機(jī)構(gòu)被布置于所述微泵與所述第一和/或第二傳感器之間，特別是隨著所述微泵的變動的操作壓力而容積保持恒定的流體連接機(jī)構(gòu)，和/或具有低流體電感的流體連接機(jī)構(gòu)。優(yōu)選地，在微泵與電壓傳感器之間僅存在著很低的“流體電容”或甚至無“流體電容”存在，諸如軟的長塑料管或?qū)?dǎo)致時間延遲直至所述流動靜止下來的其它塑料元件，因?yàn)殚L的軟管加寬并且以此方式放大了它們的體積。這意味著在微泵和配量給料芯片之間有利地沒有長的軟導(dǎo)管存在。所述流體電感實(shí)質(zhì)上描述了在泵沖程期間必需被加速的液體液柱的慣性。所述液柱的慣性越大，則其跟隨所述泵的移動越慢。在高的泵頻率，從一定的截止頻率開始，液柱不再能夠跟隨所述泵的移動。此行為/特性實(shí)質(zhì)上對應(yīng)于低通特性。因而，有利的是提供具有盡可能短的長度和盡可能大的截面積的流體連接機(jī)構(gòu)。

有可能的是，設(shè)置于所述入口側(cè)上的所述閥被布置于所述微泵與在所述入口側(cè)上所布置的流量傳感器之間，或者在流動方向上在布置于所述入口側(cè)上的流量傳感器之前；并且，設(shè)置在所述出口側(cè)上的閥被布置于所述微泵與在所述出口側(cè)上所布置的流量傳感器之間，或者在流動方向上在布置于所述出口側(cè)上的流量傳感器之后。這些是用于布置用來阻止自由流動的閉塞閥的特別有利的位置。

有可能的是，所述第一流量傳感器被布置成在所述出口側(cè)上并且至少成段與微泵的出口相接觸。以此方式，在泵出口與流量傳感器之間存在著直接連接，至少成段。以該方式，待分配流體必須在泵出口與流量傳感器之間覆蓋的路徑能夠有利地被保持為較短的。因而，所述泵壓力能夠以幾乎無損的方式被傳送至所述流量傳感器。

根據(jù)實(shí)施例，所述微泵能夠包括在出口側(cè)上的閥，其被配置成當(dāng)所述微泵吸入待分配流體時用以閉合所述出口，并且被配置成當(dāng)所述微泵從所述出口分配待分配流體時用以打開所述出口。這樣的閥防止了待分配流體的不希望的回流以及在向后方向上的泄漏流。以此方式，此閥允許待分配流體在所述泵的壓力沖程中穿過所述出口閥。然而，在所述泵的吸入沖程中，所述出口的閉合是所需的以便能夠?qū)⑿碌拇峙淞黧w泵送通過所述入口進(jìn)入到所述泵腔室內(nèi)。因而，此閥在所述微泵的吸入沖程中閉合所述出口并且阻止了待分配流體穿過所述出口的不希望的回流。

有可能的是，所述微泵包括入口側(cè)上的閥，所述閥被配置成當(dāng)所述微泵吸入待分配流體時用以打開所述入口，并且被配置成當(dāng)所述微泵從所述出口分配待分配流體時用以閉合所述入口。例如，如果所述出口側(cè)上的壓力大于所述入口側(cè)上的壓力，則此閥分別防止了在所述泵的壓力沖程中所述待分配流體的不希望的回流以及在向后方向上的泄漏流。以此方式，此閥允許待分配流體在所述泵的吸入沖程中穿過所述入口閥進(jìn)入。然而，在泵的壓力沖程中，所述入口的閉合是所需的以便能夠在泵腔室中累積/積聚壓力。因而，此閥在所述微泵的壓力沖程中閉合所述入口并且因而防止了待分配流體穿過所述入口的不希望的回流。例如，如果當(dāng)所述泵不工作時，出口側(cè)上的壓力高于入口側(cè)上的壓力，則此閥能夠防止在后向方向(即，朝向所述入口)上的不希望的泄漏流。

有可能的是，所述第二流量傳感器被布置成至少成段與微泵的入口相接觸。以此方式，在泵入口與第二流量傳感器之間存在著直接連接，至少成段。以該方式，待分配流體必須在第二流量傳感器與泵入口之間覆蓋的路徑能夠有利地被保持為較短的。

根據(jù)實(shí)施例，用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)的故障的機(jī)構(gòu)可以包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)被配置成用以控制所述微泵和所述第一流量傳感器從而使得所述第一流量傳感器確定當(dāng)所述微泵不操作時流經(jīng)所述第一流量傳感器的開口的流體的流率。以此方式，當(dāng)所述泵不工作時，即，在吸入沖程之前以及在壓力沖程之前，能夠確定布置于所述入口側(cè)和/或所述出口側(cè)上的微泵的閥的可能泄漏。在所述微泵的停止期間，即，當(dāng)所述微泵不操作時，布置于所述入口側(cè)和/或所述出口側(cè)上的閥被閉合并且特定量的流體在所述泵腔室內(nèi)。因?yàn)樗霰貌徊僮鳎瑒t沒有超壓(overpressure)被施加到所述泵腔室。如果布置于所述出口側(cè)上的第一流量傳感器測量了流動而無論閉合的出口閥以及未施加的超壓，則所述微量配量給料系統(tǒng)可以分別推斷所述微泵的出口閥不密封并且泄漏。如果布置于所述入口側(cè)上的第一流量傳感器測量了流動而無論閉合的入口閥，則所述微量配量給料系統(tǒng)可以分別推斷所述入口閥不密封并且泄漏。另外，所述控制機(jī)構(gòu)可以檢測在所述第一流量傳感器的開口處發(fā)生的泄漏流。為此，當(dāng)所述泵不工作時，所述控制機(jī)構(gòu)測量在所述第一流量傳感器的開口處的泄漏流的流率。所述泄漏流的此流率被儲存為差值。當(dāng)所述泵實(shí)質(zhì)上工作時，例如，在所述泵的壓力沖程期間，則此差值(即，先前確定的泄漏流)被從在泵的壓力沖程期間所實(shí)際測量的流率減去。以此方式，測量了實(shí)際流率，即，沒有泄漏流。替代地，也可能的是，所述差值已經(jīng)在所述泵的操作沖程之前被從所述流量傳感器的先前零點(diǎn)水平減去。以此方式，確定了由先前所確定的泄漏流的量來分別減少和校正的新的零點(diǎn)。因而，當(dāng)所述第一流量傳感器泄漏時，所述流量傳感器可以在所述泵的每個操作沖程之前分別被重新校準(zhǔn)并且設(shè)置為零。

有可能的是，用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)的故障的機(jī)構(gòu)包括控制機(jī)構(gòu)，所述控制機(jī)構(gòu)被配置成用以控制所述微泵和所述第一和/或第二流量傳感器從而使得所述第一和/或第二流量傳感器確定當(dāng)所述微泵不操作時流經(jīng)所述第一和/或流量傳感器的開口的流體的流率。以此方式，在吸入沖程之前以及在壓力沖程之前，能夠同時確定分別布置于入口和出口側(cè)上的兩個閥的可能泄漏。在所述微泵的停止期間，即，當(dāng)所述微泵不操作時，布置于所述入口側(cè)和所述出口側(cè)上的閥被閉合并且特定量的流體在所述泵腔室內(nèi)。因?yàn)樗霰貌徊僮?，則沒有超壓(overpressure)被施加到所述泵腔室。如果布置于所述出口側(cè)上的第一流量傳感器測量了流動而無論閉合的出口閥以及未施加的超壓，則所述微量配量給料系統(tǒng)可以分別推斷所述出口閥不密封并且泄漏。如果布置于所述入口側(cè)上的第二流量傳感器測量了流率而無論閉合的入口閥，則所述微量配量給料系統(tǒng)可以分別推斷所述入口閥不密封并且泄漏。

根據(jù)實(shí)施例，所述微泵能被配置作為一種間歇地操作的泵。此處，所述泵分別生成壓力脈沖以及壓力脈沖的序列。以此方式，瞬態(tài)時變壓力信號被施加到所述流動傳感器。通過分析所述瞬態(tài)信號，則能夠?qū)崿F(xiàn)對于相應(yīng)流量傳感器的開口的阻塞的檢測。在靜態(tài)流中，所述流量傳感器不能區(qū)分是否所述開口被阻塞。然而，根據(jù)所述開口阻塞與否，則施加到所述流量傳感器的所述瞬態(tài)時變信號不同。當(dāng)所述開口未被阻塞時，由所述微泵生成的壓力脈沖在若干毫秒內(nèi)將再次被減少。如果所述開口阻塞，則不能溢流釋放的超壓發(fā)生積聚。這能夠由所述流量傳感器的信號分析而檢測到。

附圖說明

在附圖中圖示并且將在下文中討論本發(fā)明的實(shí)施例。示出：

圖1A創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)，

圖1B創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)的另一實(shí)施例，

圖2A根據(jù)另一實(shí)施例的創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)的側(cè)視截面圖，

圖2B根據(jù)另一實(shí)施例的創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)的側(cè)視截面圖，

圖3根據(jù)另一實(shí)施例的創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)的側(cè)視截面圖，

圖4創(chuàng)新的方法的方塊圖，以及

圖5繪制出隨著時間可變的泵腔室壓力的圖。

具體實(shí)施方式

圖1A示出用于對于待分配流體進(jìn)行配量給料的創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100。待分配的流體例如能夠是氣體或液體。所述流體可以具有不同的流變特征。例如，所述流體可以具有低粘性。具有低粘性的所述流體可以例如是乳膏/乳霜或洗劑。所述流體可包括醫(yī)藥活性的成分。所述流體例如也可以是包含香水的除臭溶液。

所述微量配量給料系統(tǒng)100包括微泵101。所述微泵101包括入口102和出口103。

所述微泵101被配置成用以通過入口102吸入待分配流體，由箭頭104指示。此外，所述微泵101被配置成用以分配由始于出口103的箭頭105所指示的流體的至少部分。

所述微量配量給料系統(tǒng)100包括第一流量傳感器106a、106b。所述第一流量傳感器106a被布置于所述出口側(cè)上，即，其在所述微泵101的出口103的側(cè)部上。任選地，作為在出口側(cè)上的替代，所述第一流量傳感器106b也可被布置于所述入口側(cè)上，例如，在所述入口102的側(cè)部上，這就是根據(jù)此選擇任選地布置于入口側(cè)上的所述第一流量傳感器106b為何由圖1A中的虛線指示的原因。

所述第一流量傳感器106a、106b包括開口107a、107b。待分配流體104/105可以穿過此開口107a、107b。此外，所述第一流量傳感器106a、106b包括流率測量機(jī)構(gòu)108a，108b。所述流率測量機(jī)構(gòu)108a，108b被配置用來確定穿過構(gòu)造于所述第一流量傳感器106a、106b中的開口107a、107b的流體104、105的流率。

所述開口107a、107b也可被稱為孔板。所述流率測量機(jī)構(gòu)108a、108b可以例如是測量在所述孔板107a、107b前方所施加的壓力以及在所述孔板之后所施加的壓力的壓力傳感器，并且可確定壓差。借助于所述壓差，如下所述，能夠確定已穿過所述孔板107a、107b的流率。通過所述流率的時間積分，能夠確定已穿過的所述流體的流率和體積。以此方式，所述微量配量給料系統(tǒng)能夠?qū)τ诖峙淞黧w的量進(jìn)行配量給料。

所述開口和孔板107a、107b分別形成對于正在穿過的流體而言的限定流阻。流經(jīng)所述流阻的流體的體積流量以及體積和質(zhì)量流量分別是施加到所述流體的壓力的函數(shù)。體積流量Q(在根據(jù)Toricelli定律而具有不會過高粘性的不可壓縮流體中)以比例常數(shù)c而正比于在孔板107a、107b之前所測量的壓力p₁與在所述孔板107a、107b之后所測量的壓力p₂之間的壓差Δp的平方根。

或大致地：

且孔板面積為A和液體密度為ρ。排量系數(shù)μ包括收縮系數(shù)λ(描述具有孔板的尖銳邊緣處的流動路徑的收縮)以及速度系數(shù)(描述在孔板處的(小)摩擦損失的影響)。

μ＝λζ

此外，上述的根Toricelli關(guān)系的先決條件是開口107a、107b是“孔板”，即，所述開口107a、107b的直徑(或具有非圓形例如方形孔板的典型尺寸)顯著大于所述孔板107a、107b的厚度。例如，當(dāng)所述流量傳感器106a，106b的開口107a，107b例如通過在硅的壓力傳感器膜上的干法蝕刻步驟而實(shí)現(xiàn)(其中硅的壓力傳感器膜通常具有10至50μm的膜厚度以及1至3mm的典型的膜側(cè)部長度，并且所述孔板107a，107b的直徑具有50至1500μm的值)時，是如上情況。當(dāng)所述開口107a，107b的直徑顯著大于所述孔板107a，107b的厚度時，所述流體的勢能主要被轉(zhuǎn)換為動能，這導(dǎo)致以上的Toricelli定律。在該情況下，在所述孔板流處摩擦的影響很小，這具有優(yōu)點(diǎn)在于，穿過所述孔板107a，107b的液體流量實(shí)質(zhì)上是與溫度無關(guān)的，因?yàn)槊芏葘?shí)質(zhì)上是與溫度無關(guān)的，而液體的粘性則是極其溫度相關(guān)的。此處，優(yōu)點(diǎn)在于，(由于在小的傳感器信號中的陡峭的根特征)，所述流量傳感器106a，106b是在小的流量值處較不靈敏的。

當(dāng)孔板107a，107b的直徑并不顯著大于所述孔板107a，107b的厚度時，摩擦的影響增加。所述根特征將隨后得出線性部分。然而，這是對于微量配量給料系統(tǒng)的函數(shù)而言無關(guān)緊要的，因?yàn)樵诖饲闆r下，也能夠確定在所述壓力傳感器信號與流量之間的情境/狀況。因?yàn)闇囟葘τ谡承缘挠绊懸彩且阎模瑒t此溫度影響能夠通過測量所述溫度(如上已針對氣體流動加以描述)來測量和補(bǔ)償。此外，通道流/槽道流動具有優(yōu)點(diǎn)在于，在流量與壓降之間的近似線性情境結(jié)果，其由于Hagen-Poiseuill方程而通常對于圓形通道幾何形狀是大致已知的。

由此，例如，有可能實(shí)現(xiàn)等于或小于孔板厚度的孔板直徑(由此所述孔板變?yōu)橥ǖ?，并且以該方式，能夠監(jiān)控和配量非常小量的微量配量給料系統(tǒng)100可被實(shí)現(xiàn)。

所述體積流量和所述流率Q分別額外地是在時間單位期間流經(jīng)限定的流阻(對應(yīng)于所述孔板開口107a，107b的截面)的所述待分配流體的體積的時間導(dǎo)數(shù)。

對所述體積流量Q進(jìn)行積分得到了在此時段期間已穿過的介質(zhì)的體積。

如上所體積，待分配流體也可以是氣體。在該情況下，所述氣體的體積隨溫度改變。因而，當(dāng)所述微量配量給料系統(tǒng)100包括被配置成用以確定穿過所述孔板開口107a，107b的氣體的溫度的溫度傳感器(此處未圖示)以便確定相應(yīng)的氣體體積時，這可以是有利的。有利地，所述溫度傳感器被集成于所述第一流量傳感器106a，106b中。當(dāng)所述第一流量傳感器106a，106b例如被構(gòu)造成作為呈半導(dǎo)體芯片形式的微流傳感器時，所述溫度傳感器也可被構(gòu)造于此半導(dǎo)體芯片中。

額外地，所述微量配量給料系統(tǒng)100包括用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)100的故障的機(jī)構(gòu)113。此機(jī)構(gòu)113被構(gòu)造為用以當(dāng)任何時刻需要時重新校準(zhǔn)所述第一流量傳感器106a，106b，或者當(dāng)需要時重新確定所述電流零點(diǎn)以便抵消不希望的傳感器漂移。額外地，所述機(jī)構(gòu)113被構(gòu)造為用以檢測所述微量配量給料系統(tǒng)100的故障。所述機(jī)構(gòu)例如經(jīng)由信號線114、115a、115b而連接至所述微泵101以及分別布置于所述出口側(cè)和所述入口側(cè)上的所述第一流量傳感器106a，106b。

用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)100的故障的機(jī)構(gòu)113包括控制機(jī)構(gòu)302。所述控制機(jī)構(gòu)302被配置成用以當(dāng)所述微泵101不工作時檢測所述第一流量傳感器106a，106b的傳感器信號的實(shí)際值，并且用以將其設(shè)置為電流零值。所述控制機(jī)構(gòu)302作為用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)100的故障的機(jī)構(gòu)的部件，將所述微泵101切換到不工作狀態(tài)，即，所述微泵101既不執(zhí)行吸入沖程也不執(zhí)行壓力沖程。在所述微泵101的此不工作狀態(tài)，在入口102與出口103之間沒有待分配流體流動。

可能發(fā)生的是，第一流量傳感器106a，106b的傳感器信號漂移，即，認(rèn)為在時刻t₁的傳感器信號的值隨著時間改變，從而使得此傳感器信號在時刻t₂具有與先前時刻t₁相比不同的值。例如，這可以當(dāng)容納低成本傳感器時由機(jī)械應(yīng)力誘發(fā)。

因而，控制機(jī)構(gòu)302可以檢測所述第一流量傳感器106a，106b在任何時刻t₀的電流傳感器值并且將其設(shè)定為新的零值。換言之，借助于流量測量機(jī)構(gòu)108a，108b，所述電流傳感器值可以在所述第一流量傳感器106a，106b的緊隨其后的流量測量中作為偏移而從測量信號減去。以該方法，所述微量配量給料系統(tǒng)100在測量之前借助于用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)而被重新校準(zhǔn)。

所述控制機(jī)構(gòu)302被配置用來確定校正值并且用來將其從所述第一流量傳感器106a，106b的所檢測到的實(shí)際傳感器信號的量中減去，其中所獲得差值形成用于所述第一流量傳感器106a，106b的隨后傳感器信號的經(jīng)校正的起始點(diǎn)。

因而，當(dāng)所述控制機(jī)構(gòu)302確定沒有流量正在流動時(例如，當(dāng)所述微泵不工作和/或所述微閥閉合時)，所述第一流量傳感器106a，106b借助于用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)。被分別校準(zhǔn)和“設(shè)置為零”。例如，所述控制機(jī)構(gòu)302能夠檢測所述第一流量傳感器106a，106b的當(dāng)前實(shí)際值，并且借助于校正值來對其進(jìn)行校正以便將所產(chǎn)生信號分別設(shè)定為電流“零流量值”和零點(diǎn)或起始點(diǎn)。

所述校正值由所述控制機(jī)構(gòu)302確定，并且基于所述第一流量傳感器106a，106b的所檢測的實(shí)際傳感器信號。所述校正值被從所檢測到的實(shí)際傳感器信號減去。獲得的差值充當(dāng)新的起始點(diǎn)用于隨后的傳感器信號。換言之，所述當(dāng)前實(shí)際傳感器信號被設(shè)定為新的“零信號”。此新的“零信號”能夠作為在所述流量傳感器的緊隨其后的測量(其中流量傳感器尚未再次發(fā)生漂移而偏離)中的偏差而被從測量信號中減去。

例如，所述校正值能夠?qū)?yīng)于所測量的實(shí)際傳感器信號的量并且能夠從實(shí)際傳感器信號減去。例如，若泵不工作時，由于傳感器漂移而測量了±50mV的實(shí)際傳感器信號，則能夠從所述實(shí)際傳感器信號的量減去50mV量值的校正值。這意味著所述±50mV量值的傳感器信號的實(shí)際值的量由也為50mV量值的校正值來校正。因而，所述漂移的傳感器信號被重置為值零。

在執(zhí)行所述第一流量傳感器106a，106b的傳感器信號的測量之前，可以從先前檢測的實(shí)際傳感器信號減去校正值。以該方式，重新確定了“零點(diǎn)”。然而，也可能的是，所述實(shí)際傳感器值最初被儲存為校正值并且僅在執(zhí)行測量之后從此測量的傳感器信號減去。在此情況下，僅在已執(zhí)行測量之后將所述校正值作為偏移從所獲得的測量值減去。

與是否在測量之前或之后從相應(yīng)的傳感器信號減去所述校正值無關(guān)，如果所述流量傳感器的傳感器信號經(jīng)受時變傳感器漂移，則所述傳感器漂移的量能夠在任何時刻t₀由用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)設(shè)定為零。可以說，在時刻t₀的所述傳感器漂移分別被隱藏和校正，并且所述流量傳感器的電流零點(diǎn)在時刻t₀被指定。

所述校正的量并非必需精確地與實(shí)際傳感器信號的量對應(yīng)。也可能的是，所述校正值的量具有介于零與所述傳感器的實(shí)際值之間的任何值。例如，若當(dāng)由于傳感器漂移而被測量到±50mV的實(shí)際傳感器信號時，能夠從實(shí)際傳感器信號的量減去具有介于0mV與50mV之間任何值的校正值。在該情況下，將會可能的是，例如，從±50mV量值的所測量的實(shí)際傳感器信號的量減去40mV量值的校正值。相應(yīng)地，將會產(chǎn)生1mV的新的差值，其分別被用作用于隨后測量的新的起始點(diǎn)和用作“零點(diǎn)”。

也可能的是，所述校正值是在實(shí)際傳感器信號的量加上實(shí)際傳感器信號的±10％的公差值或加上實(shí)際傳感器信號的±20％的公差值的范圍內(nèi)。相應(yīng)地，例如，對于±50mV的實(shí)際傳感器信號值，則能夠選擇在50mV±10％,即45mV<x₁<55mV的范圍中的校正值x₁，或在50mV±20％,即40mV<x₂<60mV的范圍中的校正值x₂。

所述控制機(jī)構(gòu)302被配置成用以在每個泵沖程之前執(zhí)行所述微量配量給料系統(tǒng)100的校準(zhǔn)。相應(yīng)地，所述控制機(jī)構(gòu)302能夠在如上所述的微泵101的吸入沖程之前和/或在壓力沖程之前執(zhí)行校準(zhǔn)。

在所述微量配量給料系統(tǒng)100的校準(zhǔn)之前，應(yīng)確認(rèn)的是，在入口102與出口103之間沒有自由流動或僅僅有流體的可忽略的小流量104、105、109發(fā)生，以便能夠充分補(bǔ)償正在漂移的傳感器信號。這可以被確認(rèn)，特別是在于，所述微量配量給料系統(tǒng)100具有根據(jù)本發(fā)明的在入口側(cè)上比在出口側(cè)上更低的壓力。例如，能夠提供在下面關(guān)于圖2A和圖2B更詳細(xì)描述的容器201，其中所述容器201中的流體液位一直被保持低于在出口處的流體液位。在這種考慮中，所述連接的液體填充的流體通道(例如，附圖標(biāo)記225)高于或是低于在入口出的液位或出口處的液位并不相關(guān)。以該方式，在容器中的液體靜壓不足以允許在入口102與出口103之間的自由流體流動。在此體系中，關(guān)于壓力比，從出口103返回至入口102的反向流將會基本上是可能的，但是所述微泵101(見圖3)的被動止回閥310、311被反向偏壓并且防止了回流，從而使得確認(rèn)了沒有流量(或僅有可忽略的泄漏流)流動。

然而，能夠提供布置于入口側(cè)上的容器201以及布置于出口側(cè)上的容器這二者。所述兩個容器的流體壓力能夠被配置成使得它們具有相同大小。在該情況下，所述微量配量給料系統(tǒng)100將會在入口側(cè)上具有與在出口側(cè)上近似相同的壓力。由此，也防止了在入口102與出口103之間的自由流體流。

如果微量配量給料系統(tǒng)在入口側(cè)上具有比在出口側(cè)上更高的壓力，則可以采取構(gòu)造措施以用于防止在入口102與出口103之間的自由流體流動。根據(jù)圖1B中所示的實(shí)施例，可以提供額外閥140a、140b。所述閥140a可以被布置于出口側(cè)上。所述閥140b可以替代地被布置于入口側(cè)上。一個閥140a，140b各自也可被設(shè)置于出口側(cè)和入口側(cè)上。

所述閥140a，140b可以被閉合，從而使得可以防止在入口102與出口103之間的自由流體流動。所述閥140a，140b可以例如是從EP1320686B1已知的工作的常閉閥。所述閥140a，140b可以是例如從DE102008035990A1已知的在閾值壓力下密封的具有操作閾值壓力的閥。所述閥140a，140b可以是諸如從EP1576296B1已知的所謂的雙常閉微閥。所述閥140a，140b也可以是從EP2220371B1已知的所謂的安全閥。

如圖1B所示，設(shè)置于所述入口側(cè)上的閥140b能夠被布置于所述微泵101與在所述入口側(cè)上布置的流率傳感器106b之間。設(shè)置于入口側(cè)上的閥140b可以替代地并且優(yōu)選地也沿流動方向布置于在所述入口側(cè)上布置的流量傳感器106b之前。這是優(yōu)選的，因?yàn)橛纱藙t介于所述流量傳感器106b與微泵101之間的閉死體積，流體電容和流體電感不被擴(kuò)大。如圖1B所示，能夠?qū)⒃O(shè)置于所述出口側(cè)上的閥140a布置在微泵101與在所述出口側(cè)上布置的流量傳感器106a之間。設(shè)置于所述出口側(cè)上的閥140a也可能替代地布置成優(yōu)選地在流動方向上位于布置在所述出口側(cè)上的流量傳感器160a之后。

作為所述閥140a，140b的替代或補(bǔ)充，所述微泵101可以包括被動止回閥用于防止流體的回流，即，從出口103向入口102。這些止回閥310、311將在下文中參考附圖3更詳細(xì)地描述。

作為所述閥140a，140b的替代或補(bǔ)充，所述微泵101可以包括工作的入口和出口閥用于通過閉合所述工作的閥來防止流體的回流(即，從出口103向入口102)。

這樣的具有工作的入口閥和工作的出口閥的微泵例如是從DE10238600A1已知的。

借助于這樣的具有工作的閥的微泵，除了流體的回流，當(dāng)所述工作的閥之一或二者被主動地閉合時，也可以防止流體的前向流(自由流動)。首先，圖2A示出了創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100的另一實(shí)施例。所述微量配量給料系統(tǒng)100包括微泵101。所述微泵101包括入口102和出口103。

更精確地，所述入口102包括入口開口102a和包圍所述入口開口102a的邊緣部分102b。所述出口103包括出口開口103a和包圍所述出口開口103a的邊緣部分103b。在圖2A所示的實(shí)施例中，一體地形成了包圍所述入口開口102a的邊緣部分102b以及包圍所述出口開口103a的邊緣部分103b。

所述微泵101被配置成用以通過入口102吸入待分配流體，由箭頭104指示。此外，所述微泵101被配置成用以分配由始于出口103的箭頭105所指示的流體的至少部分。

在微泵101處，儲存所述待分配流體104的容器201可以被布置于所述入口側(cè)上。所述容器201被布置成使得所述容器201內(nèi)的流體液位低于將入口102連接至出口103的流體通道225的最低邊緣。以該方式，在容器201中儲存的流體的液體靜壓不足以允許在入口102與出口103之間的自由流體流動。

在圖2A中所示的實(shí)施例中，所述微量配量給料系統(tǒng)100還包括布置于所述出口側(cè)上的第一流量傳感器106a。所述第一流動傳感器106a包括待分配流體105能夠穿過的開口107a。此外，所述第一流量傳感器106a包括流率測量機(jī)構(gòu)108a。所述流率測量機(jī)構(gòu)108a被配置用來確定穿過形成于所述第一流量傳感器106a中的開口107a的流體105的流率。

根據(jù)此實(shí)施例，所述第一流量傳感器106a被布置成在所述出口側(cè)上并且至少成段與微泵101的出口103相接觸。更準(zhǔn)確地，所述第一流量傳感器106a的朝向所述微泵101的部分203a、203b與所述出口103的包圍所述出口開口103a的邊緣部分103b相接觸。

所述微量配量給料系統(tǒng)100包括用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)100的故障的機(jī)構(gòu)113。用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)113包括控制機(jī)構(gòu)302。用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)113對應(yīng)于如上參考附圖1A和1B討論的用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)113并且因此具有實(shí)質(zhì)上相同的功能性。特別地，其用來在泵沖程之前通過設(shè)定所述流量傳感器106(此處布置于所述出口側(cè)上)為零來校準(zhǔn)所述微量配量給料系統(tǒng)100。為此，當(dāng)所述微泵101不工作時，所述控制機(jī)構(gòu)302檢測所述流量傳感器106的電流傳感器信號并且確定此傳感器信號為新的零值。因而，在每個泵沖程之前，可以補(bǔ)償所述傳感器信號的漂移。

圖2B示出其中所述第一流量傳感器106b布置于入口側(cè)上的創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100的替代實(shí)施例。

所述微泵102被配置成用以吸入待分配流體，由箭頭指示。所述微泵101還被配置成用以分配由始于出口103的箭頭105所指示的流體的至少部分。

在微泵101處，儲存所述待分配流體的容器201可以被布置于所述入口側(cè)上。在該情況下，所述第一流量傳感器106b被布置于所述微泵101的入口102與所述容器201之間。此處，所述容器201也被布置成使得所述容器201內(nèi)的流體液位低于將入口102連接至出口103的流體通道225的最低邊緣。以該方式，在容器201中儲存的流體的液體靜壓不足以允許在入口102與出口103之間的自由流體流動。

所述微泵101從容器201吸入待分配流體。所述第一流量傳感器106b包括待分配流體104能夠穿過的開口107b。隨后，所述待分配流體104通過所述入口102的入口開口102a進(jìn)入所述微泵101。

此外，所述第一流量傳感器106b包括流率測量機(jī)構(gòu)108b。所述流率測量機(jī)構(gòu)108b被配置用來確定穿過形成于所述第一流量傳感器106b中的開口107b的流體104的流率。

根據(jù)此實(shí)施例，所述第一流量傳感器106b被布置成在所述入口側(cè)上并且至少成段與微泵101的入口102相接觸。更準(zhǔn)確地，所述第一流量傳感器106b的朝向所述微泵101的部分204a、204b與所述入口102的包圍所述入口開口102a的邊緣部分102b相接觸。

此處，所述微量配量給料系統(tǒng)100也包括用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)100的故障的機(jī)構(gòu)113，其中所述機(jī)構(gòu)113對應(yīng)于上文參考圖1A、1B和2A所描述的用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)113。

所述微泵101包括布置于所述入口102與所述出口103之間的泵腔室202。所述微泵101被配置成用以泵送待分配流體穿過所述泵腔室202，如由箭頭109指示。

圖3示出創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)300的另一實(shí)施例，其中所述第一流量傳感器106布置于所述出口側(cè)上并且所述第二流量傳感器110布置于所述入口側(cè)上。

所述第二流量傳感器110包括開口111和流率測量機(jī)構(gòu)112。所述流率測量機(jī)構(gòu)112被配置成用以確定流經(jīng)此開口112的流體104的流率。

根據(jù)此實(shí)施例，所述第二流量傳感器110被布置成在所述入口側(cè)上并且至少成段與微泵101的入口102相接觸。更準(zhǔn)確地，所述第二流量傳感器110的朝向所述微泵101的部分304a、304b與所述入口102的包圍所述入口開口102a的邊緣部分102b相接觸。

在出口側(cè)上，所述微泵101包括閥310，所述閥310被配置成用以當(dāng)所述微泵101吸入待分配流體104時閉合所述出口103。此外，所述閥310被配置成用以當(dāng)所述微泵101從所述出口103分配所述待分配流體105時打開所述出口103。

在入口側(cè)上，所述微泵101包括閥311，所述閥311被配置成當(dāng)所述微泵101吸入待分配流體104時用以打開所述入口102，并且被配置成當(dāng)所述微泵101從所述出口103分配待分配流體105時用以閉合所述入口102。

所述微量配量給料系統(tǒng)300包括用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障的機(jī)構(gòu)313，所述機(jī)構(gòu)313的功能實(shí)質(zhì)上對應(yīng)于如上參考圖1A至2B所討論的實(shí)施例。用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障的機(jī)構(gòu)313包括控制機(jī)構(gòu)302?？刂茩C(jī)構(gòu)302被配置成用以控制布置于所述出口側(cè)上的第一流量傳感器106和/或布置于所述入口側(cè)上的第二流量傳感器110。所述控制機(jī)構(gòu)302可以例如是合適的微控制器。所述控制機(jī)構(gòu)302經(jīng)由有線或無線連接303而連接至所述微量配量給料系統(tǒng)300。所述控制機(jī)構(gòu)302優(yōu)選地被連接至所述微泵101以及連接至所述第一流量傳感器106和/或第二流量傳感器110。

除了上述的用于通過“設(shè)置為零”來校準(zhǔn)所述微量配量給料系統(tǒng)300的選項(xiàng)，布置于所述入口側(cè)上的流量傳感器106和/或布置于所述出口側(cè)上的流量傳感器110，用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障的機(jī)構(gòu)313都被配置成用以檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障。這樣的故障將在下面以文字進(jìn)一步詳細(xì)討論。

例如，布置于所述入口側(cè)上的所述微泵的閥310和布置于所述出口側(cè)上的微泵101的閥311的泄漏可以被檢測到。然而，布置于所述入口側(cè)上的流量傳感器110和/或布置于所述出口側(cè)上的流量傳感器106的相應(yīng)的泄漏和失靈也可以被檢測到。

對于這樣的故障檢測目的，所述控制機(jī)構(gòu)310特別是被配置成用以控制所述微泵101以及布置于所述出口側(cè)上的第一流量傳感器106和布置于所述入口側(cè)上的第二流量傳感器110，從而使得當(dāng)所述微泵101吸入待分配流體104時，所述第一和第二流量傳感器106、110二者確定流體104、105分別流經(jīng)所述第一和第二流量傳感器106、110的相應(yīng)開口107、111的流率。

這意味著在并且吸入期間以及在微泵101的吸入沖程中，相應(yīng)地，所述入口側(cè)上的流體104流經(jīng)布置于所述入口側(cè)上的第二流量傳感器110的開口111。在所述微泵101的吸入沖程期間，布置于所述入口側(cè)上的閥311打開并且待分配流體能夠流入到泵腔室202內(nèi)，由箭頭109指示。

同時，在所述微泵101的吸入沖程中，布置于所述出口側(cè)上的閥310閉合所述出口103。不工作的閥310以液密方式閉合所述出口103。如果布置于入口側(cè)上的閥310是有缺陷的，則流體將會回流入所述泵腔室202內(nèi)并且也將回流穿過所述出口103穿過所述第一流量傳感器106。此排放的流體回流穿過布置于所述出口側(cè)上的第一流量傳感器106的開口107，并且此排放流體的流率由流率測量機(jī)構(gòu)108確定。

此處，應(yīng)注意到，所述流率測量機(jī)構(gòu)108的壓力傳感器膜也可以檢測回流，因?yàn)樵诖饲闆r下在所述流量傳感器106的孔板107處的壓力差為負(fù)并且在惠斯通電橋上測量到負(fù)電壓。

因而，控制機(jī)構(gòu)302已知所述泵101處于吸入沖程并且因而在布置于所述出口側(cè)上的流量傳感器處不應(yīng)測量出流量，因?yàn)槲挥谒龀隹趥?cè)上的閥310應(yīng)以液密方式閉合所述出口。如果控制機(jī)構(gòu)302仍測量在布置于出口側(cè)上的流量傳感器106處的流量，這指示了例如在出口側(cè)上的閥310處的泄漏這樣的缺陷。因而，用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障的機(jī)構(gòu)313能夠檢測出在出口側(cè)上的泄漏流。作為用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障的機(jī)構(gòu)313的部分的所述控制機(jī)構(gòu)302能夠在所述微泵301的吸入沖程中檢測出所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障。

此外，所述控制機(jī)構(gòu)302被配置成用以將由所述第一流量傳感器110所確定的流率與還由所述第二流量傳感器106所確定的流率進(jìn)行比較。

所述微量配量給料系統(tǒng)300不僅能夠在所述微泵101的吸入沖程中檢測到布置于所述出口側(cè)上的閥310的泄漏流。所述微量配量給料系統(tǒng)300也能夠在所述微泵101的壓力沖程中檢測到布置于所述入口側(cè)上的閥311的泄漏流。

為此，所述控制機(jī)構(gòu)302被配置成用以控制所述微泵101以及布置于所述入口側(cè)上的第二流量傳感器110，從而使得所述第二流量傳感器110當(dāng)所述微泵101從出口103分配待分配流體105時確定流經(jīng)所述第二流量傳感器110的開口111的流體104的流率。

這意味著當(dāng)排放所述流體105時以及在所述微泵101的壓力沖程中，分別地，布置于所述出口側(cè)310上的閥打開，并且所述泵腔室202中駐留的待分配流體109能夠在布置于所述出口側(cè)上的所述第一流量傳感器106的方向上流經(jīng)所述出口103從所述泵出口202流出，由箭頭105指示。于是，所述待分配流體105流經(jīng)布置于所述出口側(cè)上的第一流量傳感器106的開口。所述待分配流體105的流率由此由流率測量機(jī)構(gòu)108確定。

同時，布置于所述入口側(cè)上的閥311在所述微泵101的壓力沖程中閉合所述入口102。不工作的閥311以液密方式閉合所述入口102。如果布置于所述入口側(cè)上的閥311是有缺陷的，則流體將通過所述入口102從所述泵腔室202流出返回到布置于所述入口側(cè)上的第二流量傳感器110內(nèi)。已回流的此流體經(jīng)過所述第二流量傳感器110的開口111，并且由所述流率測量機(jī)構(gòu)112確定了已回流的此流體的流率。控制機(jī)構(gòu)302已知所述泵101處于壓力沖程并且因而在布置于所述入口側(cè)上的第二流量傳感器110處不應(yīng)測量出流量，因?yàn)槲挥谒鋈肟趥?cè)上的閥311應(yīng)以液密方式閉合所述入口102。如果控制機(jī)構(gòu)320仍測量出在布置于入口側(cè)上的第二流量傳感器處的流量，這指示了例如在入口側(cè)上的閥311處的泄漏這樣的缺陷。用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障的機(jī)構(gòu)313因此能夠檢測出在入口側(cè)上的泄漏流。作為用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障的機(jī)構(gòu)313的部分的所述控制機(jī)構(gòu)302也能夠在所述微泵101的壓力沖程中檢測出所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障。

以上，當(dāng)所述微泵101不工作或空閑時(即，既不執(zhí)行吸入沖程也不執(zhí)行壓力沖程)，所述創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)300可以檢測在入口側(cè)上的閥311處和/或在出口側(cè)上的閥310處的泄漏流。

為此，所述控制機(jī)構(gòu)302被配置成用以控制所述微泵101和所述第一和/或第二流量傳感器106、110從而使得所述第一和/或第二流量傳感器106、110確定當(dāng)所述微泵101不操作時流體104、105流經(jīng)所述第一和/或第二流量傳感器106、110的開口107、111的流率。

當(dāng)所述微泵101分別不工作時并且不操作時，在泵腔室202中分別地不存在負(fù)壓和超壓。因而，待分配流體在泵腔室202中處于大氣壓。在此狀態(tài)下，位于所述入口側(cè)上的閥311和位于所述出口側(cè)上的閥310二者都被以液密方式閉合。

如果所述泵腔室202中駐留的流體仍從所述泵腔室202泄漏，則根據(jù)所述兩個閥哪個泄漏，這種泄漏流體將分別流動至所述第一和第二流量傳感器106,110，并且流動至所述第二和第二流量傳感器106,110的開口107,111。所述泄漏流的流率由相應(yīng)的流率測量機(jī)構(gòu)108、112確定。

因?yàn)樗隹刂茩C(jī)構(gòu)302已知所述微泵101處于不工作狀態(tài)，則由所述第一和/或第二流量傳感器106、110檢測的流體流量分別作為所述微量配量給料系統(tǒng)300的誤差和故障而被檢測。所述控制機(jī)構(gòu)302作為用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)313的部分，生成了關(guān)于位于入口側(cè)上的閥311和位于出口側(cè)上的閥310發(fā)生泄漏、并且兩個閥310、311中哪個泄漏的信息。由于由相應(yīng)的流率測量機(jī)構(gòu)108、112所確定的泄漏流體的流率，則甚至能夠確定泄漏閥310、311的相應(yīng)泄漏率。作為用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障的機(jī)構(gòu)313的部分的所述控制機(jī)構(gòu)302能夠甚至當(dāng)所述微泵101不工作時檢測出所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障。

在所述微泵101的吸入沖程中，所述微量配量給料系統(tǒng)300能夠基于由布置于所述入口側(cè)上的流量傳感器110所確定的流體的流率來確定所述泵沖程體積。所述微量配量給料系統(tǒng)300接收到關(guān)于在所述吸入沖程期間多少數(shù)量的流體已流經(jīng)布置于所述入口側(cè)上的流量傳感器110，以及相應(yīng)地多少數(shù)量是在泵腔室202中的信息。

在所述微泵101的壓力沖程中，所述微量配量給料系統(tǒng)300能夠基于由布置于所述出口側(cè)上的流量傳感器106所確定的流體的流率來確定泵輸送體積。所述微量配量給料系統(tǒng)300接收到關(guān)于在所述壓力沖程期間多少數(shù)量的流體已流經(jīng)布置于所述出口側(cè)上的流量傳感器110，以及因此多少數(shù)量從泵腔室202中出來的信息。

如果被設(shè)置用于確定流率的所述流率測量機(jī)構(gòu)108、112被構(gòu)造為壓差傳感器，則能夠由根據(jù)上述公式的對所述流率Q的積分來確定相應(yīng)的流體體積。通過將由位于所述入口側(cè)上的壓差傳感器110確定的流率Q_in進(jìn)行積分，則能夠確定在所述吸入沖程期間的所述泵101的沖程容積。通過將由位于所述出口側(cè)上的壓差傳感器106確定的流率Q_out進(jìn)行積分，則能夠確定在所述壓力沖程期間的所述泵101的沖程容積。所述控制裝置302能夠?qū)⑺鰞蓚€沖程容積彼此相比?？赡艿娜莘e沖程差指示出例如測量誤差或泄露。

在所述微泵101的不工作狀態(tài)下確定的閥310、311的泄漏率能夠被用作分別相對于所確定的泵沖程體積和所確定的泵輸送體積而言的差值，用于校準(zhǔn)所述微量配量給料系統(tǒng)300。這意味著所檢測的泄漏率的確定值能被用作用于隨后測量流經(jīng)所述流量傳感器106、110的開口107、111的流體的流率的偏移。作為用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)300的故障的機(jī)構(gòu)313的部分的所述控制機(jī)構(gòu)302因而也能夠即便當(dāng)位于所述入口側(cè)和/或位于所述出口側(cè)上的閥310、311發(fā)生泄漏時對所述微量配量給料系統(tǒng)300進(jìn)行校準(zhǔn)。

這種類型的校準(zhǔn)也對于如圖1A、1B、2A和2B中所示的微量配量給料系統(tǒng)100起作用，其中此種微量配量給料系統(tǒng)100包括，與如上參考圖3所討論的微量配量給料系統(tǒng)300相比，僅有能夠布置于所述出口側(cè)上或所述入口側(cè)上的第一流量傳感器106。相應(yīng)地，這樣一種具備用于校準(zhǔn)和/或檢測故障的機(jī)構(gòu)113的微量配量給料系統(tǒng)100能夠檢測出位于所述入口側(cè)上或位于所述出口側(cè)上的閥106、110的泄漏流。

為此，所述微量配量給料系統(tǒng)100包括作為用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)100的故障的機(jī)構(gòu)113的部分的控制機(jī)構(gòu)302，其被配置用于控制所述微泵101和所述第一流量傳感器106a，106b從而使得所述第一流量傳感器106a，106b當(dāng)所述微泵不操作時確定流經(jīng)所述第一流量傳感器106a，106b的開口107a，107b的流體104、105的流率。

此外，本創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100，300的所有實(shí)例具有優(yōu)點(diǎn)在于，其能被校準(zhǔn)以用于補(bǔ)償所述第一和/或第二流量傳感器106,110的可能漂移，如上所述。

當(dāng)例如基于所述控制機(jī)構(gòu)302確信了沒有流體流動發(fā)生時，例如，當(dāng)所述微泵101被關(guān)斷時，所述第一流量傳感器106被“設(shè)置為零”，即，所述流率測量機(jī)構(gòu)108被讀出并且此讀出值分布被認(rèn)為是“零流率值”和/或零點(diǎn)或起始點(diǎn)。由此，所述零點(diǎn)能夠在所述微泵101的每個吸入沖程和/或壓力沖程之前被重新確定。

因而，所述第一流量傳感器106能夠在所述微泵101的每個吸入和/或壓力沖程之前或在某個特定時段中被重新校準(zhǔn)。這抵消所述第一流量傳感器106的可能傳感器漂移。因而，尚未利用昂貴的組裝方法來組裝的、并且甚至很可能已在機(jī)械應(yīng)力下被封裝的一種低成本傳感器，也可用作適合于本創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100,300的精確的流量傳感器106。這適用于布置在所述入口側(cè)上的第一流量傳感器106a和布置在所述出口側(cè)上的流量傳感器106b二者。這同樣相應(yīng)地適用于所述第二流量傳感器110。

根據(jù)實(shí)施例，所述控制機(jī)構(gòu)302被配置用以將通過所述第一流量傳感器16的開口107而確定的流率與預(yù)定流率比較值進(jìn)行比較，并且用于控制所述微泵101持續(xù)這么久時間直至通過所述第一流量傳感器106的開口107而確定的流率等于或大于所述預(yù)定的流率比較值。

以該方式，待分配的流體的量能夠被精確地利用所述創(chuàng)新的微量配量給料設(shè)備100,300來配量給料。例如，當(dāng)需要1.0μl的流體的分配量，并且所述微泵101能夠在每個泵沖程輸送最大0.25μl時，則所述控制裝置302控制所述微泵101直至達(dá)到1.0μl的所需分配量。在間歇式操作的微泵101中，這將會有總共四個泵沖程。

關(guān)于所述微泵101的下列更詳細(xì)描述，再次參考圖2A和2B。根據(jù)此實(shí)施例，所述創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100,300的微泵101包括布置于所述入口102與所述出口103之間的泵腔室202。

另外了，所述微泵101包括在所述泵腔室202和所述膜偏斜機(jī)構(gòu)221的區(qū)域中至少分段地布置的膜222。所述膜偏斜機(jī)構(gòu)221被配置成用以偏斜所述膜222從而使得所述泵腔室202的體積被放大以用于將帶分配流體104，105，109吸入并且所述泵腔室202的體積被減少以用于分配待分配流體104，105，109。

為執(zhí)行所述微泵101的吸入沖程，利用所述偏斜機(jī)構(gòu)221升高所述膜202，即，分別朝向所述微泵的頂部以及在所述微泵的端部240,241的方向上偏斜。

為執(zhí)行所述微泵101的壓力沖程，利用所述膜偏斜機(jī)構(gòu)221降低所述膜222，即，分別朝向所述微泵的底部以及在所述流量傳感器106，110的方向上偏斜。

所述膜偏斜機(jī)構(gòu)221優(yōu)選地是壓電元件，其被配置用以根據(jù)施加到所述壓電元件221的電壓來偏斜所述膜222。

上述流量傳感器106,110優(yōu)選地被構(gòu)造為半導(dǎo)體芯片，例如包括硅。在芯片106,110中，膜220由常規(guī)蝕刻方法形成(圖2b)。例如，布置成惠斯通電橋電路的四個電阻108被布置在所述膜220上，其中兩個電阻108各自能夠在圖中示出的剖視圖中檢測到。所述惠斯通電橋電路用作流率測量機(jī)構(gòu)108。設(shè)置于所述流量傳感器106，110中的開口107，111被優(yōu)選地被構(gòu)造于所述膜220中并且充當(dāng)具有限定的流阻的前向電阻。所述開口107,111能夠被引入到所述膜220內(nèi)，例如通過干法蝕刻。

用于所述創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100，300中的泵是具有小尺寸的微泵101。所述壓力傳感器膜220的側(cè)向尺寸例如優(yōu)選地在2×2mm²至5×5mm²的范圍中。所述膜厚度優(yōu)選地是在介于20μm與60μm的范圍中。所述開口的直徑例如能夠在介于10μm與100μm的范圍中。另外，多個開口107,111能夠被設(shè)置于膜220中。

所述流量傳感器106,110被配置成用以由流率測量機(jī)構(gòu)108,112基于瞬態(tài)即時間相關(guān)的壓力信號來確定流經(jīng)所述開口107,111的流體的量。此處，所述流量傳感器106,110測量介于所述流量傳感器106的分別朝向所述泵入口110和所述泵出口103的膜220側(cè)部與所述膜220的分別背離所述泵入口102和泵出口103的膜220側(cè)部之間的壓差。

壓差隨著時間改變。以此方式，例如，在布置于出口側(cè)上的流量傳感器106中，在泵沖程的開始階段在所述膜220的朝向所述泵出口103的側(cè)部上，施加高的初始壓力，其比施加到背離所述泵出口103的膜220的側(cè)部上的壓力更高。因而，所述膜220的朝向所述泵出口103的側(cè)部上的壓力分布的凸起邊緣在所述泵沖程的開始處陡峭地凸出。

所述泵沖程結(jié)束得越遠(yuǎn)，則已流經(jīng)在所述膜220中形成的開口107的流體更多。相應(yīng)地，所述膜220的朝向泵出口103的側(cè)部上的超壓被進(jìn)一步減少并且進(jìn)一步與所述膜220的背離所述泵出口103的側(cè)部上的超壓相比。因而，所述壓力分布和壓力信號分別具有隨時間下降的邊緣。

此處，所述流動傳感器106,110被配置成使得通過所述開口107,111的所述時間相關(guān)的流體流量能夠從所測量的時間相關(guān)的壓力信號和所述開口107,111的靜態(tài)特征曲線來確定。此流體流量可以隨著時間積分以便分別確定所配量給料的體積和流率。

因而，基于壓力，所述流量傳感器106,110通過所述流率測量機(jī)構(gòu)108,112而確定了流經(jīng)所述流量傳感器106,110的開口107,111的待分配流體的流率。

為了確保沒有流體流動經(jīng)過所述微泵101，即便在所述微泵101的切斷狀態(tài)，必需考慮下列因素。一方面，“自由流動”不允許發(fā)生，原因是確定了不會發(fā)生入口壓力。則能夠?qū)崿F(xiàn)，因?yàn)榘黧w的容器201總是如圖2A和2B中所示布置于所述微泵101下方。此外，超壓不應(yīng)施加到容器201。在本創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100,300中，通常，應(yīng)發(fā)生低壓力以便例如在配量給料貼片(dosing patch)中使用微量配量給料系統(tǒng)。

另外，沒有流動應(yīng)穿過所述閉合閥310,311發(fā)生。如果所述出口側(cè)上的壓力高于所述入口側(cè)上的壓力，則這些閥310,311閉合。如果所述入口側(cè)上的壓力高于所述出口側(cè)上的壓力，則這些閥310,311打開并且發(fā)生所謂的自由流動。為防止這的發(fā)生，可以提供額外的閥140a，140b(圖1B)。這些閥140a，140b能夠被配置，例如用作下列閥之一：

●主動閥

常開閥，其被閉合

常閉閥

●被動閥

安全閥

DNC閥

具有操作閾值壓力的微閥

此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，優(yōu)選地，在微閥101與流量傳感器106,110之間沒有導(dǎo)致時間延遲直至所述流動停止的流體電容(例如，軟塑料管或其它塑料元件)存在。這意味著，有利地，在微泵101與流量傳感器106,110之間不再有軟管線存在。

有利的布置將會例如是具有安全閥的微泵101，其中所述流量傳感器106,110被布置成緊鄰地在所述微泵101之前或之后，例如，通過直接地粘貼，夾持(經(jīng)由密封)，焊接所述流量傳感器分別到所述出口和入口出的微泵的底部處。

本創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100,300的較大優(yōu)點(diǎn)在于：流量的測量非?？欤⑶夷軌蚍直鎵翰畈⑶乙虼肆髁孔兓敝恋陀诤撩?。這已經(jīng)通過測量技術(shù)來驗(yàn)證(1999年1月17至21日發(fā)表于美國奧蘭多的Proceeding MEMS 99，第118至123頁)。

故障檢測，泵診斷閥，等等

這是特別有利的，因?yàn)樗霰们皇覊毫Φ淖兓约斑M(jìn)出所述泵腔室的流量的變化確實(shí)很快地發(fā)生。由于非?？斓牧髁總鞲衅?06,110，不僅能檢測到故障而且能連續(xù)地監(jiān)控正常泵功能。

圖5示出第一圖表501，其中所述泵腔室壓力(y軸)被繪制為隨時間(x軸)變化；第二圖表502，其中布置于所述入口側(cè)上的所述流量傳感器106b,110處的流量被繪制為隨時間變化；以及第三圖表503，其中布置于所述出口側(cè)上的流量傳感器106a處的流量被繪制為隨著時間變化。在第一時間部分I中，所述泵101處于吸入沖程。在第二時間部分II中，泵101分別處于泵沖程和壓力沖程。

圖5示例性地圖示出時間相關(guān)的泵腔室壓力進(jìn)程501并且流動502,503通過泵閥310,311并且因此所述流量傳感器106a，106b，110用于不同狀態(tài)。這些狀態(tài)示出微泵101不包括氣泡(實(shí)線)并且微泵111包括一個或若干個氣泡(虛線)。同時，示出了由兩個流量傳感器106,110測量的時間相關(guān)的流量。

此處，示出了當(dāng)電壓信號被施加到壓電元件108,112時的狀況，其中電壓積聚并且非常迅速地減少。例如，如果壓電陶瓷的電容C_piezo＝10nF并且充電電阻(或電池的內(nèi)阻)為1kOhm，則電壓積聚或者隨著時間常數(shù)τ＝R*C＝1kOhm*10nF＝10微秒而減少。

τ_el＝R_elC_piezo

此外，壓力信號能夠非?？斓貍鞑?。這發(fā)生了在空氣中近似300m/s或者在液體或固體中1,000m/s的音速。在具有1至10mm的微泵的典型厚度和長度的情況下，所述壓力信號在若干微秒內(nèi)在微泵101中傳播到各處。

因而，所述壓力信號具有與電信號類似的速度，無論如何，其遠(yuǎn)高于流體均衡過程的速度。

因而，這些時間相比于以毫秒計(jì)的流體時間是非?？斓?。因而，在吸入沖程中的負(fù)壓以及在壓力沖程中的超壓非?？斓胤e聚。在這段短時間期間，沒有顯著的均衡流動能夠流經(jīng)所述微閥310,311。這解釋了緊鄰地在接通和切斷電壓之后在泵腔室中的極大壓力幅度。

通過所述壓力信號，相應(yīng)的閥310,311被反向偏壓，所述閥翻轉(zhuǎn)打開并且所述流體能夠分別流動進(jìn)出所述泵腔室。此均衡過程也能夠由時間常數(shù)來近似地描述，其中所述微閥310,311的所述流體流阻R_fl(當(dāng)沒有泄漏率存在時，在吸入沖程中，實(shí)質(zhì)上為所述入口閥311的流阻；在壓力沖程中，實(shí)質(zhì)上為所述出口閥310的流阻)以及泵腔室的流阻R_PK和所述驅(qū)動膜的流體電容C_M以及在泵腔室中的潛在氣泡的流體電容C_gas變得有效：

τ_fl＝(R_fl+R_PK)(C_M+C_gas)

氣泡在所述泵腔室中的存在表示了效果為具有更大或更小程度(取決于氣泡的大小)流體電容的擾動。則對于瞬態(tài)信號具有兩種后果:幅度被減少并且對于相應(yīng)的泵沖程的均衡過程被延長。這種效果取決于流體電容的大小并且因此取決于氣泡的大小。由此，所述流量傳感器106,110不僅能檢測到氣泡的存在，也能夠量化所述氣泡的大小。

當(dāng)氣泡存在時，只要壓力幅度足夠大使得能夠打開所述微閥310,311，則整個沖程仍能被執(zhí)行，其僅用時略微更長。然而，當(dāng)所述微泵101的的操作頻率f＝1/T變得足夠大時，則明顯的是由氣泡造成的延遲可具有如下效果即：使得當(dāng)用于吸入和壓力沖程的可用時間變得比所需的均衡化過程更少時，所述泵沖程不再能夠完整地執(zhí)行。

這將會意味著在沒有氣泡的情況下，在此較高的操縱頻率情況下在每個泵周期中輸送體積比有氣泡的情況下更大。因而，在高的操作頻率的情況下，氣泡改變了每個泵周期的輸送量并且因此改變了泵送率。然而，二者都能由流量傳感器106,110精確地檢測到。所述微量配量給料系統(tǒng)100不僅能夠測量輸送量的減少，而且也能確定其原因，即，氣泡進(jìn)入所述泵腔室內(nèi)。

在圖5中，所述原因示例性地示出，其中所述入口閥311泄漏并且在所述壓力沖程每個時間單位中僅近似地60％被沿著正確方向輸送，但40％穿過所述泄漏入口閥311而回流。

瞬態(tài)分析的優(yōu)點(diǎn)也能夠從下列實(shí)例看出：當(dāng)所述微泵101不工作時和/或當(dāng)所述微閥310，311閉合時，應(yīng)沒有流量流經(jīng)所述微量配量給料系統(tǒng)100。當(dāng)所述流量傳感器106,110示出與最后的校準(zhǔn)相比的差值時，這能夠具有兩個原因：第一，所述傳感器106,110能夠同時地漂移或泄漏率能夠已形成于所述微閥310,311中(例如，由顆粒)。當(dāng)微泵111不工作時，這些可能的原因不能被所述流量傳感器106,110區(qū)分。如果前述瞬態(tài)測量確定了泄漏流量(例如，流量傳感器110在用于所述入口閥311的壓力沖程期間被布置于所述入口側(cè)上并且所述流量傳感器106在所述出口閥310的吸入沖程期間被布置于所述出口側(cè)上)，則上述原因能夠被清楚地區(qū)分；在長時間尺度上執(zhí)行了傳感器106,110的漂移，在毫秒時間尺度上相應(yīng)傳感器脈沖因而能被分配給泄漏。

另外診斷例程能夠確定何時所述系列內(nèi)的所述閥140a，140b之一(常開閥，常閉閥，DNC閥，等等)具有泄漏率(例如，由于顆粒)。在此情況下，利用常閉閥140a，140b來操作了所述泵101。當(dāng)所述泵140a，140b被密閉時，在相應(yīng)的泵沖程期間沒有流量會流動經(jīng)過該相應(yīng)的流量傳感器106,110(取決于所述閥140a，140b是在吸入線路上還是在壓力線路上)。如果所述流量傳感器106,110仍確定瞬態(tài)信號，則此閥140a，140b的泄漏能夠被清楚地確定。

圖4示出用于對于借助于微量配量給料系統(tǒng)100待分配的流體的量進(jìn)行配量給料的創(chuàng)新方法的方塊圖。根據(jù)本發(fā)明，單個方法步驟并且特別是用于校準(zhǔn)和/或檢測所述微量配量給料系統(tǒng)100的故障的圖示的方法步驟404也能夠以不同于圖示順序的順序而執(zhí)行。

在步驟401中，提供了包括入口102和出口103的微泵101。

在步驟402中，待分配流體104,105,109被通過所述微泵101的入口102而吸入。

在步驟403中，提供了布置于所述入口側(cè)上或所述出口側(cè)上的第一流量傳感器106a，106b，由此所述流量傳感器106a，106b包括開口107a，107b和流率測量機(jī)構(gòu)108a，108b。

在步驟404中，所述微量配量給料系統(tǒng)101，301被校準(zhǔn)和/或故障被檢測。

在步驟405中，所吸入流體104，105,109中至少部分被從所述微泵101的出口103分配。

在步驟406中，流經(jīng)所述流量傳感器106a，106b的開口107a，107b的流體的流率被確定。

作為概覽，本創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100,300的參考附圖如上討論的一些優(yōu)點(diǎn)被列舉如下：

●所述兩個流量傳感器106,110監(jiān)控彼此

●在所述吸入沖程之前：兩個流量傳感器106,100被“設(shè)置為零”

●吸入沖程：

○穿過所述入口側(cè)上的閥311對所述泵腔室202的填充是由布置于所述入口側(cè)上的流量傳感器110來測量的。

○同時，布置于所述出口側(cè)上的流量傳感器106由所述流率測量機(jī)構(gòu)108測量了位于所述出口側(cè)上的閥310的可能泄漏率

○通過對所述兩個傳感器106,110的流量傳感器信號進(jìn)行積分，能夠精確地確定所述沖程體積。

●在所述吸入沖程之后：所述流量傳感器106,110再次被設(shè)置為零

●壓力沖程：

○由位于所述出口側(cè)上的流量傳感器106來測量穿過所述出口側(cè)上的閥301的對于沖程體積的排放

○同時，布置于所述入口側(cè)上的流量傳感器110由所述流率測量機(jī)構(gòu)112測量了位于所述入口側(cè)上的閥311的可能泄漏率

○通過對所述兩個傳感器106,110的流量傳感器信號進(jìn)行積分，能夠再次精確地確定所述沖程體積

○對于吸入沖程測量而言的可能體積沖程差仍示出了測量誤差

●在所述壓力沖程之后：電壓傳感器106,110再次被設(shè)置為零。

有利地，不僅能夠測量所述泵送率，而且能夠永久地監(jiān)控包括泄漏率的所述兩個閥310,311二者的以及泵驅(qū)動器的函數(shù)。

本創(chuàng)新的微量配量給料系統(tǒng)100,300的另一優(yōu)點(diǎn)在于對于檢測孔板阻塞的選項(xiàng)，即，流量傳感器106,110的相應(yīng)開口107,111的阻塞?？装遄枞倪@樣的檢測能夠由瞬態(tài)信號分析執(zhí)行。

在靜態(tài)流的情況下，所述流量傳感器106,110不能區(qū)分所述孔板和所述開口107,111是否分別被阻塞。然而，在流量傳感器106,110的開口107,111處的瞬態(tài)時間相關(guān)信號不同，這取決于所述開口107,111是否阻塞。

當(dāng)所述開口107,111未被阻塞時，由所述微泵101生成的壓力脈沖在若干毫秒內(nèi)將再次被減少。如果所述開口107,111被阻塞，則不能溢流釋放的超壓發(fā)生積聚。這能夠由相應(yīng)流量傳感器106,110的信號分析而檢測到。

盡管已經(jīng)在設(shè)備的情境下描述了某些方面，明顯的是，這些方面也代表對應(yīng)方法的描述，從而使得設(shè)備的模塊或裝置也對應(yīng)于相應(yīng)的方法步驟或方法步驟的特征。類似地，在方法步驟的情境下描述的方面也代表了對于對應(yīng)設(shè)備的對應(yīng)模塊或細(xì)節(jié)或特征的描述。所述方法步驟中的一些或全部可以由(或使用)硬件設(shè)備來執(zhí)行，例如，像：時間分辨的采樣以及保持?jǐn)?shù)據(jù)采集，微處理器，可編程計(jì)算機(jī)或電子電路。在某些實(shí)施例中，最重要方法步驟中的一些或若干可以由這樣的設(shè)備來執(zhí)行。

取決于某些實(shí)施要求，本發(fā)明的實(shí)施例能夠以硬件或軟件方式執(zhí)行。所述實(shí)施能夠通過使用數(shù)字化存儲介質(zhì)，例如軟盤，DVD，藍(lán)光盤，CD，ROM，PROM，EPROM，EEPROM或閃速存儲器，硬盤驅(qū)動器或另外具有儲存于其上的可電子方式讀取的控制信號的磁或光存儲器，其能夠與可編程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)同工作從而使得執(zhí)行相應(yīng)的方法。因此，數(shù)字化儲存介質(zhì)可以是計(jì)算機(jī)可讀的。

根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例包括了包含可電子方式讀取的控制信號的數(shù)據(jù)載體，其能夠與可編程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)同工作，從而使得本文中所描述的方法之一被執(zhí)行。

一般而言，本發(fā)明的實(shí)施例能夠被實(shí)施為具有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序代碼可操作以用于當(dāng)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上時執(zhí)行所述方法之一。

所述程序代碼可以例如被儲存在機(jī)器可讀載體上。

所述流量傳感器的時間分辨的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，對于微泵的控制，(例如，壓電驅(qū)動或靜電驅(qū)動的)微泵所必需的高電壓的生成，以及控制和調(diào)節(jié)算法可以例如被安裝到ASIC(專用集成電路)上，由此整個微量配量給料系統(tǒng)微泵，流量傳感器，控制器和ASIC能偶在非常小的安裝空間(例如，10×10×2mm³)中實(shí)現(xiàn)。

另一實(shí)施例包括用于執(zhí)行本文中所描述的方法之一的計(jì)算機(jī)程序，其中所述計(jì)算機(jī)程序被儲存在機(jī)器可讀載體上。換言之，本創(chuàng)新方法的實(shí)施例因此是計(jì)算機(jī)程序，包括當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上時，用于執(zhí)行本文中所描述的方法之一的程序代碼。

本發(fā)明方法的另一實(shí)施例因此是數(shù)據(jù)載體(或數(shù)據(jù)儲存介質(zhì)或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))，包括記錄于其上的用于執(zhí)行本文中所披露方法之一的計(jì)算機(jī)程序。

本發(fā)明方法的另一實(shí)施例因此是數(shù)據(jù)流或代表用于執(zhí)行本文中所描述方法之一的計(jì)算機(jī)程序的信號的序列。數(shù)據(jù)流或信號的序列可以例如被配置用來經(jīng)由數(shù)據(jù)連通連接，例如經(jīng)由因特網(wǎng)而傳送。

另一實(shí)施例包括處理機(jī)構(gòu)，例如計(jì)算機(jī)，或可編程邏輯器件，其被配置用來或適于執(zhí)行本文中所描述的方法之一。

另一實(shí)施例包括安裝有用于執(zhí)行本文中所描述方法之一的計(jì)算機(jī)測程序的計(jì)算機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例包括被配置用來將用于執(zhí)行本文所描述方法之一的計(jì)算機(jī)程序發(fā)送給接收器的設(shè)備或系統(tǒng)。發(fā)送可以用電子方式或光學(xué)方式執(zhí)行。接收器可以例如是計(jì)算機(jī)，移動裝置，存儲裝置等。所述設(shè)備或系統(tǒng)可例如包括用于傳送所述計(jì)算機(jī)程序到接收器的文件服務(wù)器。

在某些實(shí)施例中，可編程邏輯器件(例如現(xiàn)場可編程門陣列，F(xiàn)PGA)可用來執(zhí)行本文中所描述的方法的一些或全部功能性。在某些實(shí)施例中，現(xiàn)場可編程門陣列可與微處理器協(xié)同工作以便執(zhí)行本文中所描述的方法之一。一般而言，所述方法優(yōu)選地由任何硬件設(shè)備執(zhí)行。這能夠是通用地可適用的硬件，諸如計(jì)算機(jī)處理器(CPU)，或該方法專用的硬件諸如ASIC。

上述實(shí)施例僅僅是對于本發(fā)明的原理而言示意性的。應(yīng)理解到，本不值得修改和變型以及本文中所描述細(xì)節(jié)將對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見。因此，其目的在于，本發(fā)明僅由所附專利權(quán)利要求的范圍所限定，并且不由通過說明和本文實(shí)施例的解釋來呈示的具體細(xì)節(jié)所限定。