DE102004041337A1

DE102004041337A1 - Fluidreservoir und Verfahren zum Mikrodosieren eines Fluids

Info

Publication number: DE102004041337A1
Application number: DE200410041337
Authority: DE
Inventors: Günther WAIBEL; Helmar Scholz; Manfred Schmitt; Kai Guttmann
Original assignee: SCHMIDT FEINMECH; Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Current assignee: SCHMIDT FEINMECH; Gebrueder Schmidt Fabrik fuer Feinmechanik GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-20
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-08-21
Also published as: DE102004041337B4

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren und ein Fluidreservoir (10) zum blasenfreien Weiterleiten eines zu dosierenden Fluids (60) an eine Abgabestelle (32) eines Mikrodosiersystems (30), mit einem Gehäuse (12), das eine mit einem Fluid (60) bis zu einem für eine Dosisabgabe vorbestimmten Füllstand (28) zu befüllende Kavität (20) umgibt, die mit einem Fluideinlass (16), einem Fluidauslass (18) und einer Belüftung (14) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass (16) mit einem Kanal (61) in Verbindung steht, der eine Öffnung (63) hin zur Kavität (20) aufweist, die so zu dem Füllstand angeordnet ist, dass in die Kavität nachzufüllendes Fluid während eines Nachfüllvorgangs, um den zur Dosisabgabe vorbestimmten Füllstand (28) nach Abgabe einer Dosis wieder herzustellen, in der Kavität (20) befindliches Fluid (60) berührt, bevor es zu einem Fluidtropfenabriss an der Öffnung (63) kommt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluidreservoir zum luftblasenfreien Weiterleiten eines zu dosierenden Fluids, insbesondere an eine Abgabestelle eines Mikrodosiersystems, mit einem Gehäuse, das eine mit einem Fluid bis zu einem für eine Dosisabgabe vorbestimmten Füllstand zu befüllende Kavität umgibt, die mit einem Fluideinlass, einem Fluidauslass und einer Belüftung in Verbindung steht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Mikrodosieren eines Fluids und ein Mikrodosiersystem mit einem erfindungsgemäßen Fluidreservoir.
Ein solches Fluidreservoir und ein solches Verfahren zum Mikrodosieren sind allgemein bekannt.
Mikrodosiersysteme werden zum Dosieren unterschiedlichster Medien verwendet. Unter dem Begriff Mikrodosierung wird nachfolgend ein Erzeugen (Portionieren) und Abgeben einer (sehr geringen) Fluidmenge in der Größenordnung von Mikroliter (μl) bis Pikoliter (pl) verstanden. Mikrodosiersysteme werden heutzutage in vielen Bereichen der Industrie verwendet. Beispiele hierfür sind in der chemischen Analytik und der Pharmaindustrie zu sehen, wo Reagenzien sehr geringer Mengen verarbeitet werden, wie z.B. bei der Herstellung von Arzneimitteln. Ein weiteres Anwendungsfeld der Mikrodosiertechnik ist der Maschinenbau. Dort müssen z.B. Lager oder Getriebe mit einer äußerst exakten Kleinstmenge an Schmiermittel versehen werden, um gute Laufeigenschaften gewährleisten zu können. Um Fluidmengen in der erforderlichen Größe abgeben zu können, findet eine stetige Miniaturisierung der Dosiersysteme statt.
Bei der Miniaturisierung von Dosiersystemen stellt sich generell das Problem, dass viele Gesetzmäßigkeiten, wie sie aus der Makrowelt bekannt sind, in der Mikrowelt ihre Gültigkeit verlieren. Ein Grund hierfür liegt bei Fluiden bzw. Flüssigkeiten in der zunehmenden Dominanz von Oberflächenkräften gegenüber Volumenkräften bei abnehmenden Dimensionen.
Um z.B. ein Fluid im Mikroliterbereich dosieren zu können, sind in der Regel zahlreiche Erfordernisse hinsichtlich des Mikrodosiersystems zu gewährleisten. Zum einen sollen möglichst viele verschiedene Flüssigkeiten dosiert werden können, die unterschiedliche Viskositäten aufweisen. Ferner soll dies mit einer möglichst hohen Wiederholbarkeit und Genauigkeit bzw. Prozesssicherheit geschehen. Mikrodosiersysteme sollen zum anderen eine hohe Dosierfrequenz, eine hohe Medienresistenz, eine gute Bedienbarkeit, geringe Wartungszyklen und eine hohe Lebensdauer aufweisen.
Ferner ist eine kontinuierliche Kontrolle einer abgegebenen Fluidmenge (Dosis) sowie ein variables Dosiervolumen wünschenswert. Was die abgegebene Dosiermenge selbst betrifft, so ist eine variable Tropfengröße von Vorteil, wobei darauf zu achten ist, dass keine Satellitentropfen ausgebildet werden. Satellitentropfen sind kleine Tröpfchen, die nach einem Haupttropfen ausgestoßen werden können. Bei den feinen Anwendungen der Mikrodosierung wird jedoch davon ausgegangen, dass in der Regel jeweils nur ein einziger Tropfen ausgegeben wird. Eine kontinuierliche Abgabe ist jedoch ebenfalls möglich.
Ein weiteres grundlegendes Problem ist, dass das Fluid im Dosierreservoir möglichst luftblasenfrei sein sollte. Das Fehlen von Luftblasen stellt die Grundlage für eine reproduzierbare Dosierung dar. Luftblasen innerhalb eines Mikrodosiersystems erzeugen Störungen und können sogar zu einer Beschädigung bzw. einem Ausfall des Mikrodosiersystems führen. Dies liegt zum einen daran, dass Luft, im Gegensatz zu Flüssigkeiten, komprimierbar ist. Angenommen in einem Mikrodosierkopf befindet sich Luft, so kann es u.U. dazu kommen, dass anstatt einer Ausgabe des zu dosierenden Fluids die in der Düse befindliche Luft komprimiert wird, ohne dass das zu dosierende Fluid ausgestoßen wird. In der Regel erfolgt die Ausgabe durch Erzeugung eines Impulses, der wiederum dazu führt, dass das in der Düse befindliche Fluid ausgestoßen wird. Die Ausgabe kann jedoch auch in Abhängigkeit von einem Druck bewirkt werden, der an einer Abgabestelle in der abzugebenden Flüssigkeit herrscht (vgl. z.B. Injektionsspritze).
Im Stand der Technik hat man deshalb großvolumige Fluidreservoire verwendet, die mit einem herkömmlichen Mikrodosierkopf verbunden sind, um diesen mit dem Fluid zu versorgen. So sind z.B. zylinderförmige Fluidreservoire bekannt, die an ihrer Unterseite einen Fluidauslass aufweisen, der mit dem Mikrodosierkopf gekoppelt ist. Das Fluidreservoir ist dabei nach oben offen, um ein Entweichen von Luft zu ermöglichen, die ggf. im Fluid enthalten ist, mit dem das Fluidreservoir nachgefüllt wird.
Das Volumen herkömmlicher Fluidreservoire ist verhältnismäßig groß gegenüber den abzugebenden (Mikro-)Dosen, die herkömmlicherweise in der Größenordnung Mikroliter bis Pikoliter liegen. Ein Grund für die Wahl eines großvolumigen Fluidreservoirs ist darin zu sehen, dass der innerhalb des in dem Fluidreservoir befindlichen Fluids herrschende Druck selbst nach Abgabe einer Dosiseinheit nahezu konstant bleibt. Dieser Druck wird auch Vordruck genannt.
Der Vordruck kann, je nach Dosierprinzip (druckabhängige Dosierung, impulsabhängige Dosierung, usw.), für die Größe der abzugebenden Dosiseinheit verantwortlich sein. Er entspricht dem Schweredruck, der sich wiederum aus dem Umgebungsdruck, der auf das nach oben offene Fluidreservoir wirkt, und dem hydrostatischen Druck zusammensetzt, der eine Funktion einer Füllstandshöhe ist. Die Füllstandshöhe entspricht der Höhe, bis zu der sich Fluid im Fluidreservoir befindet. Ist das Volumen des Fluidreservoirs groß gegenüber einer abzugebenden Dosiseinheit, so bleibt der Vordruck über mehrere Abgabezyklen nahezu konstant.
Ein Problem eines solchen großvolumigen Fluidreservoirs ist darin zu sehen, dass die Verdunstung an der Fluidoberfläche relativ groß ist, wodurch zum einen Fluid verloren wird und zum anderen eine zusätzliche Komponente zur Abnahme des Vordrucks auftritt.
Eine weitere Schwierigkeit tritt im Zusammenhang mit dem Befüllen eines großvolumigen Fluidreservoirs auf. Füllt man das Fluidreservoir von oben durch einfaches Eingießen des Fluids auf, so kommt es zu Druckschwankungen innerhalb des Mikrodosiersystems, insbesondere innerhalb des Fluids im Fluidreservoir. Ein durch den Aufprall des nachgefüllten Fluids hervorgerufener Impuls setzt sich innerhalb des gesamten im Mikrodosiersystem befindlichen Fluids fort und führt so u.U. zu nicht tolerierbaren Druckschwankungen an der Abgabestelle des Mikrodosiersystems, was zu starken Schwankungen hinsichtlich einer abgegebenen Fluidmenge führen kann.
Verringert man dagegen das Volumen des Fluidreservoirs, so muss das Reservoir häufiger nachgefüllt werden, um den im System erforderlichen Vordruck aufrecht zu erhalten. Wie bereits oben erwähnt, führt ein Nachfüllen aber in der Regel zu Druckschwankungen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und Verfahren zum Befüllen eines Fluidreservoirs zu schaffen, bei dem das Volumen des Fluidreservoirs verringert werden kann bzw. der Nachfüllvorgang stattfinden kann, ohne dass es zu störenden Druckschwankungen innerhalb des Mikrodosiersystems kommt. Vorzugsweise soll dem Fluidreservoir pro abgegebener Dosiseinheit eine Dosiseinheit pro Abgabezyklus nachgeführt werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Fluidreservoir der eingangs erwähnten Art gelöst, bei dem der Fluideinlass mit einem Kanal in Verbindung steht, der eine Öffnung hin zur Kavität aufweist, die so zu dem vorbestimmten Füllstand angeordnet ist, dass in die Kavität nachzufüllendes Fluid während eines Nachfüllvorgangs, um den zur Dosisabgabe vorbestimmten Füllstand nach Abgabe einer Dosis wiederherzustellen, in der Kavität befindliches Fluid berührt, bevor es zu einem Fluidtropfenabriss an der Öffnung kommt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Ort des Fluideinlasses so gewählt, dass ein nachzufüllendes Fluid nicht einfach in das Fluidreservoir geschüttet, sondern vielmehr, z.B. entlang einer Innenwand, in das Fluidreservoir fließen kann.

Das nachzufüllende Fluid lässt sich nahezu impulsfrei mit dem in dem Fluidreservoir befindlichen Fluid koppeln. Nachzufüllendes Fluid bildet vielmehr eine Brücke zwischen dem Kanal und der Oberfläche des (noch) im Fluidreservoir befindlichen Fluids aus, wobei bei einem Zusammenschluss der beiden Fluidmengen, nämlich dem nachzufüllenden Fluid und dem im Fluidreservoir befindlichen Fluid, nahezu kein Impuls übertragen wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kanal Teil der Kavität.

Der Fluideinlass kann entweder (über einen Kanal) direkt in das Fluidreservoir münden, wobei der Kanal dann nicht Teil der Kavität ist und sich der Einlass somit in einer Wand des Reservoirgehäuse befindet, oder der Einlass mündet in einen Kanal, der bereits Teil der Kavität ist. Ist der Kanal Teil der Kavität, so kann Luft, die im nachzufüllenden Fluid enthalten sein kann, aus dem Fluid über die Lüftung aus dem Reservoir entweichen, bevor das nachzufüllende Fluid nachgefüllt wird.

Der Kanal selbst kann auch ein Kapillarkanal sein. Mit Hilfe der Kapillarität eines Kapillarkanals wird das nachzufüllende Fluid an einem Austritt aus dem Kapillarkanal bzw. dessen Öffnung hin zu der Kavität gehindert. Das Vorsehen eines Kapillarkanals, der Teil der Kavität sein kann, ermöglicht vielfältige Optionen hinsichtlich der Art und Weise, wie das nachzufüllende Fluid in die Kavität nachgeführt wird. Das nachzufüllende Fluid kann z.B. über Seitenwände nachgeführt werden, weshalb der Fluideinlass bzw. der Kapillarkanal nicht in der Decke bzw. dem Deckel des Fluidreservoirs vorgesehen sein muss.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das nachzufüllende Fluid über eine Innenwand des Gehäuses in die Kavität nachgefüllt, wodurch eine größere Fluidmenge zum Fluidtropfenabriss erforderlich ist.

Im Gegensatz zu der Lösung, bei der der Kanal in der Decke des Fluidreservoirs vorgesehen sein kann, wird gemäß dieser Ausführungsform das Fluid an einer Innen- bzw. Seitenwand des Gehäuses nachgefüllt. Zusätzlich zu den innerhalb des Fluids wirkenden Kohäsionskräften kommt die Adhäsion zwischen der Wand und dem nachzufüllenden Fluid zum Tragen. Die Zusammenhangskraft wird erhöht. Diese Erhöhung der Kraft, die einen Tropfenabriss verhindert, ermöglicht es, den Fluideinlass bzw. den Kanal geometrisch weiter von dem vorbestimmten Füllstand beabstandet zu platzieren, als es der Fall wäre, wenn die Öffnung eines Kanals in der Decke des Fluidreservoirs vorgesehen wäre. Wäre die Öffnung des Kanals in der Decke vorgesehen, so wäre die Kohäsionskraft des nachzufüllenden Fluids allein dafür verantwortlich, dass es zu keinem Tropfenabriss kommt. Zu einem Tropfenabriss kommt es immer dann, wenn es für das Fluid an der Öffnung des Kapillarkanals energetisch günstiger ist, einen Tropfen zu bilden. Bei einer Zuführung über eine Wand kann jedoch zusätzlich die Adhäsion zwischen Fluid und Wand ausgenutzt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Volumen der Kavität so gewählt ist, dass ein vorbestimmter Vordruck am Fluidauslass herrscht, der proportional zu einem hydrostatischen Druck des Fluids in der Kavität ist.

Diese Maßnahme gewährleistet, dass an einer Abgabestelle eines Mikrodosierkopfs stets der gleiche Druck des Fluids vorliegt, da der Druck für eine ausgestoßene Menge (mit-)verantwortlich ist. Auf diese Weise ist eine gute Wiederholbarkeit bzw. eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet.

Ferner ist es bevorzugt, wenn zusätzlich ein Füllstandssensor vorgesehen ist, mit dem der Füllstand des in der Kavität befindlichen Fluids erfassbar ist.

Damit wird der Füllstand innerhalb der Kavität messbar und somit regelbar. Der Füllstandssensor liefert das Signal, um einen Nachfüllvorgang zu beenden. Ferner kann mit Hilfe des Füllstandssensors überprüft werden, ob sich eine für eine Dosisabgabe ausreichend große Fluidmenge innerhalb der Kavität befindet.

Vorzugsweise ist ferner ein Durchflusssensor zum Erfassen eines Fluidflusses vorgesehen, der die Kavität in Richtung des Fluidauslasses verlässt.

Durch das Erfassen des Fluidflusses in Richtung des Fluidauslasses lässt sich die ausgestoßene bzw. die auszustoßende Fluidmenge messregeltechnisch steuern.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in einer Arbeitsstellung des Fluidreservoirs der Fluidauslass unterhalb des Durchflusssensors angeordnet, der wiederum unterhalb des Füllstandssensors angeordnet ist, der seinerseits wiederum unterhalb der Belüftung angeordnet ist.

Wird die Anordnung der oben genannten Komponenten auf diese Weise gewählt, so kann die abzugebende Dosismenge allein durch die Gravitationskraft bestimmt werden, die das in das Kavität befindliche Fluid dazu veranlasst, in Richtung des Fluidauslasses zu strömen. Ferner befindet sich die Belüftung an einem relativ hohen Punkt, so dass im Falle eines Lufteinschlusses innerhalb des in der Kavität befindlichen Fluids Luft selbstständig auf Grund des Auftriebs das Fluid über die Belüftung, und somit auch das Fluidreservoir, verlässt. Deshalb ist es zulässig, dass nachzufüllendes Fluid Luftblasen enthält, da diese aus dem zu dosierenden Fluid entfernbar sind.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Fluideinlass in Höhe des Füllstandssensors angeordnet ist.

Durch diese Art der Anordnung ist gewährleistet, dass nachzufüllendes Fluid möglichst wenig kinetische Energie gewinnt, während es in die Kavität gefüllt wird. Im Gegensatz zu bezüglich der vertikalen Höhe weit auseinanderliegender Punkte, insbesondere dem Fluideinlass und der Oberfläche des in der Kavität befindlichen Fluids (bzw. dem vorbestimmten Füllstand), kommt es zu dem Zeitpunkt, bei dem das nachzufüllende Fluid in Kontakt mit dem in der Kavität befindlichen Fluid kommt, zu fast keinerlei Impulsübertragung, die auf kinetischer Energie basiert. Dies verhindert allzu große Druckschwankungen innerhalb des Mikrodosiersystems. Geringe Druckschwankungen ermöglichen eine hohe Prozesssicherheit.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn eine Längsachse des Kapillarkanals einen Winkel α, insbesondere 90°, mit der Innenwand bildet.

In diesem Fall bildet die Innenwand einen Winkel von 45° mit der Oberfläche des in der Kavität befindlichen Fluids, wenn sich das befüllte Fluidreservoir in einer Arbeitsstellung befindet. Die Arbeitsstellung ist dann gegeben, wenn die Längs achse des Fluidreservoirs parallel zur Schwerkraft orientiert ist.

Ferner ist es bevorzugt, wenn in der Arbeitsstellung die Innenwand einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Fluidreservoirs einnimmt.

Je geringer der Winkel zwischen der Innenwand, die an den Kanal angrenzt, und der Oberfläche des in der Kavität befindlichen Fluids ist, desto geringer wird eine Komponente der Ausbreitungsgeschwindigkeit des nachzufüllenden Fluids sein, die einen Impulsübertrag auf Grund kinetischer Energie während des Zusammentreffens des nachzufüllenden Fluids mit dem in der Kavität befindlichen Fluids verursacht.

Ferner ist es bevorzugt, wenn der Fluideinlass in der Arbeitsstellung vertikal versetzt zum Fluidauslass angeordnet ist.

Auch diese Maßnahme verringert den Beitrag des Impulsübertrags, der auf kinetische Energie zurückzuführen ist.

Auch bevorzugt ist es, wenn der Fluidauslass und die Belüftung 28 mm voneinander entfernt sind und ein Durchmesser des Fluideinlasses und des Fluidauslasses jeweils 2 mm beträgt.

Bei einem Fluidreservoir, das diese Ausmaße aufweist, lassen sich Dosen in der Größenordnung von Mikroliter bis Pikoliter besonders gut dosieren, da ein am Fluidauslass herrschender Schweredruck geeignet ist, um mit einer Mikrodosierdüse entsprechenden Durchmessers durch bloßes Öffnen und Schließen eines Ventils diese Dosen abzugeben. Die Abgabe erfolgt insbe sondere lediglich auf Grund der herrschenden Gravitationskraft, d.h. ohne dass weitere Elemente (z.B. Piezoaktoren) zur Erzeugung eines Impulses innerhalb der Mikrodosierdüse vorgesehen werden müssten.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigens:
1 eine schematische Schnittansicht eines Fluidreservoirs gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ein Mikrodosiersystem mit einem Fluidreservoir gemäß der vorliegenden Erfindung;
3a und 3b Schnittansichten des Fluidreservoirs der 1 im befüllten Zustand und während eines Nachfüllvorgangs;
4 schematisch einen Durchflusssensor;
5 Temperaturverteilungskurven, die mit dem Durchflusssensor der 4 ermittelt wurden;
6 ein schematisches Flussdiagramm, das das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
7 eine weitere Ausführungsform eines Fluidreservoirs gemäß der vorliegenden Erfindung.
In den nachfolgenden Figuren werden identische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei ein Fluidreservoir gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet wird.
1 zeigt eine Schnittansicht durch ein Fluidreservoir 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Schnitt wurde entlang einer vertikalen Ebene vorgenommen, wobei das Fluidreservoir 10 in der 1 in seiner Arbeitsstellung dargestellt ist.
Das Fluidreservoir 10 umfasst ein Gehäuse 12, das vorzugsweise aus einem medienresistenten Stoff, z.B. durch Spritzgusstechnik, hergestellt ist. Medienresistent bedeutet, dass das Medium, welches mit dem Fluidreservoir 10 dosiert werden soll, keine Reaktion mit dem Gehäusematerial eingeht, die das Gehäuse 12 beschädigen könnte.
Ferner weist das Fluidreservoir 10 eine Belüftung 14, z.B. in Form eines Kamins, einen Fluideinlass 16 und einen Fluidauslass 18 auf.
Das Gehäuse 12 umgibt eine Kavität 20, in die ein zu dosierendes Medium (Fluid) eingefüllt werden kann. Das Medium ist in 1 nicht dargestellt. Das Fluidreservoir 10 ist somit leer bzw. mit Luft gefüllt. Ein Luftaustausch zwischen der Kavität 20 und der Umgebung des Fluidreservoirs 10 kann über die Belüftung 14 stattfinden.
Im Beispiel der 1 sind die Belüftung 14 und der Fluidauslass 18 entlang einer Linie 19 angeordnet. In der in 1 gezeigten Arbeitsstellung des Fluidreservoirs 10 ist die Linie 19, die gestrichelt dargestellt ist, parallel zur Schwerkraft g orientiert. Die Linie 19 stellt die Längsachse bzw. die Vertikalrichtung des Fluidreservoirs 10 dar.
Außerdem kann das Fluidreservoir 10 einen Füllstandssensor 22 und/oder einen Durchflusssensor 24 aufweisen. Der Füllstandssensor 22 und der Durchflusssensor 24 sind vorzugsweise bei einer Wand des Gehäuses 12 vorgesehen, die gegenüberliegend zu der Linie 19 angeordnet ist.
Somit ergibt sich in der Arbeitsstellung des Fluidreservoirs 10 folgende Anordnung relativ zu der Längsrichtung 19. Am tiefsten Punkt der in der 1 dargestellten Kavität 20 befindet sich der Fluidauslass 18. In unmittelbarer Nähe darüber ist der Durchflusssensor 24 angeordnet. Über dem Durchflusssensor 24 ist der Füllstandssensor 22 vorgesehen, über dem wiederum die Belüftung 14 angeordnet ist. Diese Reihenfolge der Anordnung bewirkt, dass auf Grund der Schwerkraft Luft, die in einem in der Kavität 20 befindlichen Fluid (nicht dargestellt in 1) nach oben in Richtung der Belüftung 14 entweichen kann. Ferner veranlasst die Schwerkraft in der Kavität 20 befindliches Fluid dazu, sich in Richtung des Fluidauslasses 18 zu bewegen, sollte der Fluidauslass 18 geöffnet sein.
Bezug nehmend auf 2 ist ein Mikrodosiersystem 30 dargestellt, das das Fluidreservoir 10 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Das Fluidreservoir 10 der 2 weist dabei den Füllstandssensor 22 und einen Durchflusssensor 24 auf. Das Fluidreservoir 10 ist über eine Fluidleitung 38 mit einem Mikrodosierkopf 32 verbunden. Die Fluidleitung 38 steht dazu mit dem Fluidauslass 18 des Fluidreservoirs 10 in Verbindung. Eine weitere Fluidleitung 38 koppelt an den Fluideinlass 16.
Das Mikrodosiersystem 30 weist ferner den Mikrodosierkopf 32 auf. Der Mikrodosierkopf 32 umfasst eine Abgabestelle bzw. Mikrodosierdüse 34 zur Ausgabe einer vorbestimmten Fluiddosis bzw. eines Fluidtropfens 36. Wie bereits oben erwähnt, wird das zu dosierende Fluid über die Fluidleitung 38 dem Mikrodosierkopf 32 zugeführt. In der Fluidleitung 38 kann ein Ventil 40 vorgesehen sein, das über eine Verbindung 42 mit einem Regelkreis 44 verbunden ist, der ebenfalls von dem Mikrodosiersystem 30 umfasst wird. Das Ventil 40 kann aber auch in den Mikrodosierkopf 32 integriert sein.
Der Regelkreis 44 steht ferner über eine Verbindung 46 mit dem Durchflusssensor 24 in Verbindung. Über eine Verbindung 48 steht der Regelkreis 44 mit dem Füllstandssensor 22 in Verbindung. Außerdem besteht eine Verbindung 50 zu einem weiteren Ventil 52, das in der weiteren Fluidleitung 38 vorgesehen sein kann, die das Fluidreservoir 10 über den Fluideinlass 16 mit einem Fluidspeicher 54 verbindet.
Mit Hilfe des Regelkreises 44 lässt sich durch die herrschende Gravitation die Dosis 36 allein durch Öffnen und Schließen des Ventils 40 regeln. Das Ventil 40 kann alternativ entweder im Fluidreservoir 10 oder im Mikrodosierkopf 32 vorgesehen sein. Durch ein Öffnen und Schließen des Ventils 40 lässt sich die Dosis 36 auf Grund des im System 30 herrschenden Schweredrucks des Fluids dosieren.
Das Öffnen und Schließen des Ventils 40 wird von dem Regelkreis 44 gesteuert, indem dieser zum einen über den Füllstandssensor 22 feststellt, ob das Fluidreservoir 10 ausreichend mit dem Fluid befüllt ist, und zum anderen über den Durchflusssensor 24 feststellt, wie groß der durch den Fluidauslass 18 geflossene Fluidfluss ist, um die von dem Fluidreservoir 10 abgegebene Menge des Fluids zu bestimmen.
Die (Signal-)Verbindungen 42, 46 und 48 gewährleisten, dass der Regelkreis 44 elektrische Signale mit den entsprechenden Komponenten austauschen kann. Bei den Verbindungen 42, 46 und 48 kann es sich um eine feste Verdrahtung oder drahtlose Verbindungen handeln. Das Gleiche gilt für die Verbindung 50.
Über das Ventil 52 lässt sich mit Hilfe des Regelkreises 44 der Nachfüllvorgang regeln. Das Ventil 52 regelt den Nachfluss (Zulauf) des Fluids aus dem Fluidspeicher 54, der einen Fluidspeicher gemäß dem Stand der Technik repräsentieren kann, d.h. es kann sich z.B. um einen großvolumigen Fluidspeicher handeln.
Bezug nehmend auf die 3a und 3b werden verschiedene Befüllungszustände des Fluidreservoirs 10, insbesondere der Kavität 20, beschrieben werden.
In 3a ist die identische Schnittansicht wie in 1 dargestellt. In der 3a ist die Kavität 20 jedoch teilweise mit einem Fluid 60 befüllt. Die Hilfslinie 28 zeigt einen vorbestimmten Füllstand an. Oberflächen des Fluids 60 sind mit der Bezugsziffer 62 bezeichnet. Das Fluid 60 befindet sich in der Darstellung der 3a jedoch nicht nur lediglich in der Kavität 20, sondern auch in einem Kanal 61, der in der 3a rechts oben dargestellt ist und mit dem Fluideinlass 16 in Verbindung steht.
Zurückkehrend zur 1 wird die Orientierung bzw. Lage des Kanals 61 relativ zu der Kavität 20 genauer beschrieben werden.
Der Durchmesser bzw. der Querschnitt des Kanals 61 kann auch so gewählt werden, dass Kapillarkräfte innerhalb des Kanals 61 auftreten, wenn dieser mit dem Fluid 60 befüllt wird.
Der Kanal 61 weist eine Öffnung 63 auf, die in Richtung der Kavität 20 orientiert ist. Er grenzt ferner an eine Innenwand 64 des Gehäuses 12 an. Die Wand 64 weist eine Fläche 66 auf, die in Richtung der Kavität 20 orientiert ist. Die Fläche 66 stellt einen Teil der Innenfläche der Kavität 20 dar. Die Wand 64 erstreckt sich entlang einer gestrichelten Hilfslinie 68. Der Kanal erstreckt sich längs einer gestrichelten Hilfslinie 70.
Der Winkel zwischen den Hilfslinien 68 und 70 wird mit α bezeichnet. Der Winkel zwischen der Hilfslinie 68 und der Längs- bzw. Vertikalrichtung 19 des Fluidreservoirs 10 wird mit β bezeichnet. Der Winkel zwischen dem Füllstand 28 und der Hilfslinie 68 wird mit γ bezeichnet.
Der Winkel α beträgt vorzugsweise 90°. Der Kanal 61 ist in dem Beispiel der 1, 3a und 3b knieförmig relativ zur Kavität 20 ausgebildet. Das Knie kann abgerundet ausgebildet sein. Der Winkel γ zwischen dem Füllstand 28 und der Hilfslinie 68 ist vorzugsweise ein spitzer Winkel. Je geringer ein Gefälle der Wand 64, d.h. je geringer der Winkel γ ist, desto geringer wird der Impuls eines in die Kavität 20 nachzufüllenden Fluids sein, der durch die Höhendifferenz, bzw. dem damit verbundenen Zuwachs an kinetischer Energie beim Nachfüllen, zwischen der Öffnung 63 und dem Füllstand 28 hervorgerufen wird. Die Gesamthöhe des Fluidreservoirs 10 wird mit H bezeichnet. Die Gesamthöhe H beträgt vorzugsweise 28 mm. Der Durchmesser des Fluideinlasses 16 und des Fluidauslasses 18 beträgt jeweils vorzugsweise 2 mm. Die Entfernung des Fluideinlasses 16 zu der Wand, die den Füllstandssensor 22 bzw. den Durchflusssensor 24 hält, beträgt vorzugsweise zwei Drittel der Höhe H.
Zurückkehrend zur 3a, in der das Fluidreservoir 10 in einem befüllten Zustand gezeigt ist, erkennt man, an Hand der (übertrieben dargestellten) Krümmung der Oberflächen 62 des Fluids 60, dass es sich bei dem Fluid 60 um einen Stoff, insbesondere eine Flüssigkeit, handelt, bei der die Kohäsionskräfte (Zusammenhangskräfte) sehr viel größer sind als die Adhäsionskräfte (Anhaftungskräfte). Kohäsionskräfte wirken zwischen gleichen Atomen oder Molekülen eines Stoffes und halten den Stoff zusammen. Adhäsionskräfte wirken zwischen Molekülen unterschiedlicher Stoffe.
Die Lage des Kanals 61 ist so gewählt, dass im Falle eines Nachfüllens von Fluid 60 in die Kavität 20, um den Füllstand 28 z.B. nach Abgabe einer Dosiseinheit wieder herzustellen, das nachzufüllende Fluid 60 nicht in das in der Kavität 20 befindliche Fluid 60 "tropft" oder "gestrahlt" wird.
Auf Grund der zwischen dem Fluid 60 und der Wandfläche 66 herrschenden Adhäsionskraft kann bei entsprechender Zuführung des Fluids 60 aus dem Fluideinlass 16 in den Kanal 61 das Fluid 60 des Kanals 61 mit dem in der Kavität 20 befindlichen Fluid 60 in Verbindung gebracht werden, ohne dass es dabei zu einem Tropfenabriss kommt. Unter einem Tropfenabriss wird der Vorgang verstanden, wenn es (bereits) auf Grund der Schwerkraft eines Tropfens, der sich an einer Auslassöffnung bildet, zu einer Trennung von dem in der Auslassöffnung befindlichen Fluid kommt. Zu diesem Zeitpunkt wird die potenzielle Energie des Tropfens größer als die Oberflächenspannung des Tropfens, so dass es energetisch günstiger ist, dass ein Tropfen abreißt. Dieses Phänomen tritt z.B. bei einem tropfenden Wasserhahn auf.
Der Abstand zwischen der Öffnung 63 und dem Füllstand 28 ist dabei so gewählt, dass das nachzufüllende Fluid 60 langsam entlang der Fläche 66 abgelassen werden kann, bis es zu einem Zusammenschluss mit dem in der Kavität 20 befindlichen Fluid 60 kommt. Bei geeigneter Wahl einer Kraft, die das Fluid 60 aus dem Kanal 61 treibt, kann das Fluid 60 beliebig langsam an der Fläche 66 abgelassen bzw. "abgeseilt" werden.
In der 3b ist schematisch der Zustand dargestellt, bei dem das Fluid 60 des Kanals 61 über die Fläche 66 eine Verbindung mit dem in der Kavität 20 befindlichen Fluid 60 eingeht. Ein in der 3b dunkel gezeichneter Pfeil 65 repräsentiert einen Zufluss des Fluids 60 in die Kavität 20. Helle Pfeile 67 stellen schematisch einen Luftabzug dar. Sollte es zu einem Luftblaseneinschluss innerhalb des Fluids 60 kommen, so kann die Luft aus der Kavität 20 entlang der Belüftung 14 in die Umgebung entweichen. Die Zufuhr 65 von Fluid 60 lässt sich mit Hilfe des Füllstandssensors 22 regeln, wie es im Zusammenhang mit der 2 bereits beschrieben wurde.
Die Benetzung des Füllstandssensors 22 kann ein Maß für die Füllstandshöhe und somit für den Vordruck sein. Beim Erreichen eines unteren (Benetzungs-)Punktes des Füllstandssensors 22 kann das Ventil 52 (vgl. 2) geöffnet werden, wodurch Fluid 60 nachfließen kann. Beim Erreichen eines oberen Punktes wird das Ventil 52 wieder geschlossen. Hierbei ändert sich die Höhe der Fluidsäule um maximal 2 mm, was im konkreten Beispiel einer Vordrucksänderung von 20 Pascal entspricht. Der konstant zu haltende Vordruck hängt von der Füllstandshöhe ab. Ferner kann die Viskosität sowie der Durchmesser der Abgabestelle 34 (vgl. 2) für die Größe der abzugebenden Dosis verantwortlich sein.
In 4 ist ein exemplarischer Durchflusssensor 24 gezeigt, der ein Heizelement 80 sowie zwei Temperatursensoren 82 und 84 aufweist. Bei den Temperatursensoren 82 und 84 kann es sich um parallel angeordnete Thermoelemente handeln. Im Beispiel der 4 durchströmt das zu messende Medium den Durchflusssensor 24 entlang eines Pfeils 85. Im Vergleich zur 1 würde der Pfeil 85 parallel zur Hilfslinie 19 orientiert sein und nach unten weisen.
Der Heizer 80 heizt das zu messende Medium. Die Temperatursensoren 82 und 84 bestimmen die Temperatur des Mediums am Einlass bzw. Auslass des Durchflusssensors 24.
In 5 sind schematische Temperaturverteilungen bei verschiedenen Durchflussgeschwindigkeiten v dargestellt.
Dabei ist auf der x-Achse jeweils der Ort und auf der y-Achse jeweils die Temperatur dargestellt.
Im oberen Graph der drei Graphen der 5 ist eine erste Temperaturverteilung 86 bei einer Durchflussgeschwindigkeit v = 0 gezeigt. Man erkennt die symmetrische Verteilung um den Ort x₂, d.h. um den Ort des Heizelements 80. Die Orte x₁ und x₃ entsprechen dabei den Orten der Temperatursensoren 82 und 84. Wenn das Medium nicht durch den Durchflusssensor 24 fließt, so ist die Temperatur bei dem mittig angeordneten Heizer 80 am größten und nimmt kontinuierlich in Richtung der Randbereiche des Durchflusssensors 24 ab.
Eine zweite Temperaturverteilung 88 spiegelt die Situation bei einem Durchfluss v > 0 wider. Man erkennt deutlich, dass das Medium am Ort x₁ noch nicht so warm ist wie am Ort x₃. Die Temperaturverteilung nimmt von links nach rechts zu.
Eine dritte Temperaturverteilung 90 reflektiert die Situation, bei der das zu messende Medium mit noch größerer Geschwindigkeit v » 0 als bei der zweiten Temperaturverteilung 88 durch den Durchflusssensor 24 fließt. Man erkennt, dass die Temperaturverteilung 90 noch "langsamer" als die Temperaturverteilung 88 ansteigt. Die Steigung der Temperaturverteilung stellt ein Maß für die Durchflussgeschwindigkeit v dar. Mit Hilfe der Durchflussgeschwindigkeit v lässt sich bei Kenntnis des Durchmessers des Fluidausgangs 18 die durch den Fluidausgang 18 hindurchgeflossene Fluidmenge bestimmen. Die durch den Fluidauslass 18 geflossene Fluidmenge soll der Dosis 36 entsprechen.
Bezug nehmend auf 6 ist ein schematisches Flussdiagramm des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In einem ersten Schritt S1 kann das Fluidreservoir 10 der 1 mit dem Fluid 60 über den Kapillarkanal 61 befüllt werden.
In einem zweiten Schritt S2 wird bestimmt, ob der Füllstand 28 erreicht ist. Ist der Füllstand 28 erreicht, so wird mit einem Schritt S3 fortgefahren. Ist der Füllstand 28 im Schritt S2 nicht erreicht, so wird mit der Befüllung der Kavität 20 fortgefahren.
Bei dem dritten Verfahrensschritt S3 wird das Ventil 40 der 2 geöffnet. Das Fluid kann somit aus dem Dosierkopf austreten.
In einem weiteren Schritt S4 kann bestimmt werden, wie groß die abgegebene Fluidmenge ist. Dies kann z.B. mit Hilfe des in den 1, 3a und 3b dargestellten Durchflusssensor 24 bewerkstelligt werden. Solange bestimmt wird, dass die abgegebene Fluid menge noch nicht ausreichend ist, bleibt das Ventil 40 geöffnet. In einem weiteren Schritt S5 kann, bei Bestimmung, dass die Fluidmenge bereits abgegeben ist, das Ventil 40 wieder geschlossen werden, um die Abgabe einer einzelnen Dosiseinheit abzuschließen.
Wenn der Vorgang insgesamt wiederholt werden soll, so kann dies in einem weiteren Schritt S6 bestimmt werden.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform des Fluidreservoirs 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen die gleichen Merkmale, wie in 1, 3a und 3b.
Das Fluidreservoir 10 der 7 ist ähnlich aufgebaut, wie das Reservoir der 1, 3a und 3b. Es unterscheidet sich jedoch darin, dass es nach oben offen ist. Die Wandung des Gehäuses 12, die in den 1, 3a und 3b oben liegt, eine Art Decke bildet und die Belüftung 14 aufweist, kann entweder sehr viel höher bzgl. des Füllstands 28 angeordnet sein, so dass man sie in der 7 nicht (mehr) sieht, oder kann ganz weggelassen werden. Im letzteren Fall ist das Fluidreservoir 10 einseitig offen, wobei die Belüftung 14 durch die offene Seite realisiert wäre.
Der Kanal 61 bildet in 7 eine Art zweites Reservoir, in dem das nachzufüllende Fluid 60 gespeichert werden kann, ähnlich einem Stausee. Die Wandung 64 bildet im diesem bildlichen Beispiel die Staumauer. Die Staumauer verhindert, dass das gestaute Fluid in Richtung des Fluidauslasses 18 fließt.
Das Niveau des im Kanal 61 befindlichen Fluids 60, das nachgefüllt werden soll, wird dabei vorzugsweise so gehalten, dass sich der in 7 schematisch dargestellte Zustand einstellt. In 7 ist gezeigt, dass das nachzufüllende Fluid 60 im Bereich des Übergangs vom Kanal 61 zur Wandung 64 leicht überlappt, ähnlich Wasser in einem Wasserglas, das über das eigentliche Volumen des Glases hinaus befüllt ist. Die Rückhaltekraft, die verhindert, dass das nachzufüllende Fluid 60 in Richtung des Fluidauslasses 18 fließt, ist durch die Kohäsions- und Adhäsionskräfte bedingt, die zum einen zwischen den Molekülen des nachzufüllenden Fluids 60 selbst und zum anderen zwischen den Molekülen des nachzufüllenden Fluids 60 und dem „Boden" des Kanals 61 bzw. der Wand 64 wirken. Kapillareffekte spielen hier keine Rolle.
Beim Nachfüllen des Fluids 60 in die Kavität 20 wird dem Kanal 61 über den Fluideinlass 16 Fluid 60 zugeführt. Dies führt zu einer Erhöhung des Pegels im Kanal 61. Das Fluid 60 tritt dann über die „Staumauer" (oberes Ende der Wand 64) und bewegt sich in Richtung Fluidauslass 18 entlang der Wand 64. Die zwischen dem Fluid 60 und der Fläche 66 der Wand 64 wirkende Kraft verhindern, dass das Fluid 60 schlagartig in die Kavität strömt. Bei geeigneter Wahl der Zufuhr wird sich das Fluid 60 langsam entlang der Wand 64 in Richtung des vorbestimmten Füllstands 28 absenken und nahezu impulsfrei mit dem (noch) in der Kavität 20 befindlichen Fluid 60 in Verbindung treten.
In der bisherigen Beschreibung wurden lediglich die makroskopischen Vorgänge im Fluidreservoir 10 beschrieben. Es versteht sich aber, dass auch weitere Effekte auftreten, die der mikroskopischen Welt zuzurechnen sind, jedoch für die Funktionalität des Fluidreservoirs gemäß der Erfindung von untergeordneter Bedeutung sind.
So tritt zum Beispiel bei der Ausführungsform gemäß der 7 folgender weiterer Effekt auf.
Wenn das Niveau des nachzufüllenden Fluids 60 im Kanal (bzw. Stausee) 61 gerade so gehalten wird, dass ein Fluidfluss in Richtung des Fluidauslasses verhindert wird, kommt es auf Grund der Mikrofluidik u.a. dazu, dass nachzufüllendes Fluid 60 entlang der Wand 64 in Richtung des vorbestimmten Füllstands 28 „kriecht", da sich eine Art Fluidfilm auf der Wand 64 ausbildet. Würde man nur lange genug warten und wäre die Menge des nachzufüllenden Fluids im Kanal 61 ausreichend groß, dann würde sich beim Nachfüllen der vorbestimmte Füllstand 28 von alleine einstellen.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt) kann der Fluideinlass 16 bzw. die Öffnung des Kanals 61 auch in der Decke des Fluidreservoirs 10 vorgesehen sein. Die Decke ist die in den 1, 3a und 3b oben dargestellte Wand der Kavität 20, die die Belüftung 14 aufweist. Der Abstand zwischen dem vorbestimmten Füllstand 28 und der Decke ist so zu wählen, dass es zu keinem Tropfenabriss kommen kann, wenn Fluid in die Kavität nachgefüllt wird. Die Kavität 20 ist in diesem Zustand (fast) bis zum vorbestimmten Füllstand 28 befüllt. Die Differenz zwischen tatsächlicher Füllhöhe und dem vorbestimmten Füllstand ist durch die Dosisabgabe bestimmt, die durch das Nachfüllen ausgeglichen werden soll.
Es versteht sich, dass die verschiedenen, in den Figuren dargestellten Zustände, insbesondere die Form der Oberflächen des Fluids 60, übertrieben dargestellt sind und nur annähernd die Realität wiederspiegeln. Diese (vereinfachte) Darstellung wurde lediglich zum Zwecke einer Verbesserung der Verständlichkeit gewählt.

Claims

Fluidreservoir (10) zum blasenfreien Weiterleiten eines zu dosierenden Fluids (60) an eine Abgabestelle (32) eines Mikrodosiersystems (30), mit einem Gehäuse (12), das eine mit einem Fluid (60) bis zu einem für eine Dosisabgabe vorbestimmten Füllstand (28) zu befüllende Kavität (20) umgibt, die mit einem Fluideinlass (16), einem Fluidauslass (18) und einer Belüftung (14) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass (16) mit einem Kanal (61) in Verbindung steht, der eine Öffnung (63) hin zur Kavität (20) aufweist, die so zu dem Füllstand angeordnet ist, dass in die Kavität nachzufüllendes Fluid während eines Nachfüllvorgangs, um den zur Dosisabgabe vorbestimmten Füllstand (28) nach Abgabe einer Dosis wieder herzustellen, in der Kavität (20) befindliches Fluid (60) berührt, bevor es zu einem Fluidtropfenabriss an der Öffnung (63) kommt.
Fluidreservoir nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (61) Teil der Kavität (20) ist.
Fluiddosierreservoir nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nachzufüllende Fluid (60) über eine Innenwand (64) des Gehäuses (12) in die Kavität (20) nachgefüllt wird.
Fluidreservoir nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Kavität (20) so gewählt ist, dass ein vorbestimmter Vordruck am Fluidauslass (18) herrscht, der proportional zu einem hydrostatischen Druck des in der Kavität (20) befindlichen Fluids (60) ist.
Fluidreservoir nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Füllstandssensor (22) vorgesehen ist, mit dem der Füllstand (28) des in der Kavität (20) befindlichen Fluids erfassbar ist.
Fluidreservoir nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Durchflusssensor (24) zum Erfassen eines Fluidflusses vorgesehen ist, der die Kavität (20) in Richtung des Fluidauslasses (18) verlässt.
Fluidreservoir nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Arbeitsstellung des Fluidreservoirs (10) der Fluidauslass (18) unterhalb des Durchflusssensors (24) angeordnet ist, der wiederum unterhalb des Füllstandssensors (22) angeordnet ist, der seinerseits wiederum unterhalb der Belüftung (14) angeordnet ist.
Fluidreservoir nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass (16) in Höhe des Füllstandssensors (22) angeordnet ist.
Fluidreservoir nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Längsachse (70) des Kapillarkanals (61) einen Winkel α mit der Innenwand (64) bildet.
Fluidreservoir nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α 90° beträgt.
Fluidreservoir nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Arbeitsstellung des Fluidreservoirs (10) die Innenwand (64) einen spitzen Winkel β mit einer Linie (19) bildet, entlang der die Belüftung (14) und der Fluidauslass (18) angeordnet sind.
Fluidreservoir nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Arbeitsstellung der Fluideinlass (16) vertikal versetzt zu dem Fluidauslass (18) angeordnet ist.
Fluidreservoir nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidauslass (18) und die Belüftung (14) 28 mm von einander entfernt sind, und dass ein Durchmesser des Fluideinlasses (16) und des Fluidauslasses (18) jeweils 2 mm beträgt.
Fluidreservoir nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (61) knieförmig relativ zu der Kavität (20) ausgebildet ist.
Mikrodosiersystem (30) mit einem Dosierkopf (32), einem Fluidreservoir (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, einem Fluidspeicher (54) zur Versorgung des Fluidreservoirs (10) mit dem Fluid (60) und mit einem Regelkreis (44), der die Dosis des abzugebenden Fluids (60) regelt.
Verfahren zum Mikrodosieren eines Fluids (60), das die folgenden Schritte aufweist: Befüllen eines Fluidreservoirs (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 über den Fluideinlass (16), bis zu dem vorbe stimmten Füllstand (28), so dass an dem Fluidauslass (18) ein vorbestimmter Vordruck herrscht, Öffnen eines Ventils (40), das in einer Fluidleitung (38) zwischen dem Fluidauslass (18) und einer Fluidausgabeöffnung (34) eines Mikrodosiersystems (30) vorgesehen ist, Abgeben einer gewünschten Fluidmenge, und Schließen des Ventils (40).
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Füllstand (28) mit einem Füllstandsensor (22) erfasst wird und die abzugebende Fluidmenge unter Verwendung eines Durchflusssensors (24) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei ein Regelkreis (44) unter Verwendung von Signalen des Füllstandssensors (22) und des Durchflusssensors (24) das Ventil (40) zur Abgabe der gewünschten Fluidmenge steuert.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Regelkreis (44) ein weiteres Ventil (52) eines Fluidspeichers (54), der mit dem Fluideinlass (18) gekoppelt ist, in Abhängigkeit des Signals des Füllstandssensor (22) steuert, um die Kavität (20) bis zu dem Füllstand (28) zu befüllen.