[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

说明书

本发明描述了一种共振针，其适用于测量和控制少量流体的剂量的装置，并且其包括：针（1），其适于容纳所述少量流体；压电型共振元件（2），其联接到所述针并且适于受供能以便检测针和共振元件的振荡参数变化用于确定所述剂量测量和控制。

技术领域

本发明涉及用于定量给送很少量流体用于分析设备的系统的领域，更具体而言涉及一种用于利用共振针来测量并且控制少量流体的在线剂量（in-line dosage）的系统，以及涉及一种适合于这个目的的共振针。

背景技术

在高级分析（例如，用于实验室分析）和体外诊断（IVD）中，少量流体剂量是用于确保高精度和使用少量产品、即试剂、稀释流体或生物样品的最重要和关键方面之一。

在用于高级分析的流体剂量技术中，术语“少量”流体通常指少于10微升的量。

用于分析应用的当前流体处理器械基于容积泵的使用，其精度常常受到不能与待移动的流体直接接触来操作的影响。通过使用作为载体的液体和大致较大部分的空气来输送流体。

利用针，常常金属针来取得流体，针的长度和直径可能根据收集点和待移除的流体量而不同。

气体（空气）的可压缩性显著地降低了微泵的实际性能，取决于温度和流体变量诸如粘度和比重。

测量方法是已知的，其基于流体流量或称重技术。然而，对于微升级别的少量流体而言，将这类方法用于这些测量是极难的。

而且，在分析应用中，由极端的反应性和粘度变化来表征了流体，这很可能导致凝固和气泡形成的现象，即使是存在最小压力和温度变化的情况下。

较小体积的流体（例如，少于4微升）不能易于通过传统方法来测量，这归因于它们的较小质量和难以确保利用容积泵来对这种少量进行受控制的输送，这是难以操纵的。

在本领域中已知基于输送元件的紧缩将压电部件用作输送辅助工具的系统。例如， US-6521187-B1描述了用于分配液滴的系统，其中形状类似中空圆筒的压电元件包围着玻璃毛细管元件，由此通过变形而生成了利用毛细管收缩而实现的压缩推进，这帮助液体从毛细管本身出来，因此充当泵。在毛细管外部的压力换能器用于测量将要通过毛细管注入的流体。因此，这种包括玻璃毛细管和中空圆柱形压电元件的系统并不适合用于测量流体量，并且遇到上述问题。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于通过提供一种允许精确地在收集点处并且也在输送和收集期间以高测量准确度和速度连续测量和监视少量流体质量的系统而克服所有上文提到的缺陷。

本发明是基于使用金属共振针来用于取得流体并且测量流体的质量。

针可以被认为是固定到其上支承点上的梁，其当经受弯曲振荡时将具有取决于其刚性和其总振荡质量的共振频率。

特别地，通过将针联接到压电共振元件来实现了共振。

根据本发明的共振针可以有利地用于测量和控制少量流体的在线剂量，特别地用于高级分析应用中。

本发明的一目的有关于将上文所提到的方法应用于测量少量流体和将集成/整合了压电促动器/传感器的装置实施到收集针的主体上。

本发明的一目的在于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，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，其联接到所述针仅出于确定所述振荡的目的，所述共振元件适于被激励/供能以便检测针和共振元件的振荡参数的变化；用于对所述少量流体进入所述针内的供应和/或/从所述针的输送加以控制的机构；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。