[发明专利]利用共振针来测量和控制少量流体剂量的方法和装置以及适合于这种目的的共振针

权利要求书

1.一种用于测量和控制少量流体的剂量的装置，其特征在于，其包括：

-针（1），其适于通过振荡而变形并且容纳所述少量流体；

-压电层片型的共振元件（2），其联接到所述针的一个上侧，仅用于确定所述振荡的目的，所述共振元件适于受供能以使得所述针经受弯曲机械脉冲，以便检测所述针和所述共振元件的振荡参数的变化；

-用于控制所述少量流体进入/来自所述针的供应和/或输送的机构；

-供能和检测机构，其适于向所述共振元件发送供能信号并且检测所述针和所述共振元件的振荡参数的变化，以用于控制所述供应和/或输送控制机构并且确定所述剂量的目的。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述针是由金属材料制成的毛细管针。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述金属材料是不锈钢。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述共振元件是压电弯曲器元件，其包括由所述供能和检测机构以推挽方式供电的两个层片压电元件，并且联接到所述针的顶部区域。

5.一种用于测量和控制少量流体的剂量的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

-提供针（1），其适于通过振荡而变形并且容纳所述少量流体；

-将压电层片型共振元件（2）联接到所述针的一个上侧，仅用于确定所述振荡的目的，所述共振元件适于受供能以使得所述针经受弯曲机械脉冲，以便检测所述针和所述共振元件的振荡参数的变化；

-控制所述少量流体进入/来自所述针的供应和/或输送；

-向所述共振元件供能并且检测所述针和所述共振元件的振荡参数的变化，以用于控制所述少量流体进入/来自所述针的供应和输送并且确定所述剂量。

6.根据权利要求5所述的方法，其中基于以下关系来调节所述针与所述共振元件的所述共振：

f(t) = s*k+ds/dt*b+m*ds2/dt2

其中：s是其中所述流体集中的所述针部分的移动，

k是所述针的弹性常数；

b是阻尼，

m是总质量，包括所述针的质量和所述流体的质量；

f(t)是外部施加的振荡力。

7. 根据权利要求5所述的方法，其中所述振荡参数包括所述针共振频率，基于以下关系来调节所述针共振频率：

fr = 0.159 * (3 * E * I / (mf + 3/8mt) / Lc ^ 3) ^ 0.5

其中：E是所述针材料的杨氏模量；I是所述针截面的惯性，mt是所述针的分布式质量；mf是与所述针内侧的流体对应的集中质量；Lc是所述针的自由弯曲长度。

8.一种共振针，其适于在用来测量和控制少量流体的剂量的装置中使用，其特征在于，其包括：

-针（1），其适于通过振荡而变形并且容纳所述少量流体；

-压电层片型的共振元件（2），其联接到所述针的一个上侧，仅用于确定所述振荡的目的，并且适于受供能以使得所述针经受弯曲机械脉冲，以便检测所述针和所述共振元件的振荡参数的变化来用于确定所述剂量测量和控制的目的。

9.根据权利要求8所述的共振针，其特征在于，所述共振元件是压电弯曲器元件，其包括由所述供能和检测机构以推挽方式供电的两个层片式压电元件。

10.根据权利要求8所述的共振针，其特征在于，所述共振元件（2）通过胶合到所述针（1）的与针尖相反的顶部区域上而固定。

11.根据权利要求8所述的共振针，其特征在于，其包括：外部保护件（3），外部保护件至少在包括所述共振元件的区域中。

12.根据权利要求8所述的共振针，其特征在于，其是由金属材料制成的毛细管针。

13.根据权利要求12所述的共振针，其特征在于，所述金属材料是不锈钢。