JP6309599B2 - マイクロドージングシステム - Google Patents
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Description
しかしながら、知られているマイクロドージングシステムは、通常、大型で高価である。
・閉じたNO弁
・NC弁
・受動弁
・安全弁
・DNC弁
・動作限界圧力を有するマイクロ弁
ポンプ室の圧力の変化、およびポンプ室に流入および流出する流れの変化もまた非常に速く起こるために、これは特に有効である。非常に迅速な流量センサ106、110により、障害を検知できるだけでなく、通常のポンプ機能を継続的にモニタすることができる。
・吸引行程の前に、流量センサ106、110の両方が、「ゼロに設定」される。
○入口側の弁311を介した、ポンプ室202の充填は、入口側に配置された流量センサ110によって測定される。
○同時に、出口側に配置された流量センサ106が、流量測定手段108によって、出口側の弁310の生じ得る漏洩量を測定する。
○流量センサ106、110の両方の流量センサ信号を積分することによって、行程体積が正確に判定される。
・加圧行程については、
○出口側の弁310を介した、行程体積の排出は、出口側に配置された流量センサ106によって測定される。
○同時に、入口側に配置された流量センサ110が、流量測定手段112によって、入口側の弁311の生じ得る漏洩量を測定する。
○流量センサ106、110の両方の流量センサ信号を積分することによって、行程体積が再度正確に判定される。
○吸引行程測定に対する、生じ得る体積行程の差は、測定エラーを示す。
・加圧行程後は、電圧センサ106、110が再度ゼロに設定される。
本発明による別の実施形態は、本明細書で説明する方法の1つを実行するためのコンピュータプログラムを受信機に送信するように構成された、装置またはシステムを含む。送信は、電気的または光学的に行われてもよい。受信機は、例えば、コンピュータ、モバイル機器、メモリ装置等であってもよい。装置またはシステムは、例えば、コンピュータプログラムを受信機に転送するためのファイルサーバを有してもよい。
101 マイクロポンプ
102 入口
102a 入口開口部
102b 縁部
103 出口
103a 出口開口部
103b 縁部
104、105 流体
106、106a、106b 第1の流量センサ
107、107a、107b 開口部(オリフィス板)
108、108a、108b 流量測定手段
109 流体
110 第2の流量センサ
111 開口部
112 流量測定手段
113 マイクロドージングシステムの障害を較正および/または検知する手段
114、115a、115b 信号線
140a、140b 弁
201 リザーバ
202 ポンプ室
203a、203b 第1の流量センサ106aの一部
204a、204b 第1の流量センサ106bの一部
220 圧力センサ用膜
221 膜を撓ませる手段
222 膜
225 流体チャネル
240、241 端部
300 マイクロドージングシステム
301 マイクロポンプ
302 制御手段
303 無線接続
304a、304b 第2の流量センサの一部
310、311 受動的逆止弁
313 マイクロドージングシステムの障害を較正および/または検知する手段
501 第1のグラフ
502 第2のグラフ
503 第3のグラフ
I 第1の時間部分
II 第2の時間部分
Claims (28)
- 吐出される量の流体を投与するためのマイクロドージングシステム(100、300)であって、
入口(102)および出口(103)を有し、前記入口(102)を介して、前記吐出される流体(104、105、109)を吸引するように、かつ前記出口(103)から、前記流体(104、105、109)の少なくとも一部を吐出するように構成された、マイクロポンプ(101)と、
開口部(107a、107b)および流量測定手段(108a、108b)を有する、前記入口側または前記出口側に配置された第1の流量センサ(106a、106b)であって、前記流量測定手段(108a、108b)は、前記開口部(107a、107b)を通過する前記流体(104、105)の前記流量を判定するように構成される、第1の流量センサ(106a、106b)と、
前記マイクロドージングシステム(100、300)の障害を較正および/または検知する手段(113、313)とを備え、
前記マイクロドージングシステム(100、300)の障害を較正および/または検知する前記手段(113、313)が、前記マイクロポンプ(101)が動作していないときに、前記第1の流量センサ(106a、106b)の実際のセンサ信号を検知するように、かつ前記第1の流量センサ(106a、106b)のセンサドリフトを相殺するために、これに基づいて前記第1の流量センサ(106a、106b)の後続のセンサ信号を補正し、前記マイクロドージングシステム(100、300)を較正するように構成された、制御手段(302)を含む、マイクロドージングシステム(100、300)。 - 前記制御手段(302)が、補正値を決定するように、かつ前記第1の流量センサ(106a、106b)の前記検知された実際のセンサ信号の量から、前記補正値を差し引くように構成され、前記取得された差分値が、前記第1の流量センサ(106a、106b)の前記後続のセンサ信号用の補正された始点を形成する、請求項1に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記補正値の量が、前記第1の流量センサ(106a、106b)の前記検知された実際のセンサ信号の量に対応するか、または前記補正値の量が、前記検知された実際のセンサ信号の量に、前記測定されたセンサ信号の±10%の量の許容値を加えるか、もしくは前記測定されたセンサ信号の±20%の量の許容値を加えた範囲内である、請求項2に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記制御手段(302)が、前記第1の流量センサ(106a、106b)の測定を行う前に、前記以前に検知された実際のセンサ信号の量から前記補正値を差し引くように、または前記以前に検知された実際のセンサ信号の量を最初に補正値として記憶し、前記第1の流量センサ(106a、106b)の後続の測定を行ってから、これによって取得した測定値から前記記憶した補正値をオフセットとして差し引くために、前記測定が行われてから、前記記憶した補正値を前記測定されたセンサ信号の量から差し引くように構成される、請求項1〜3のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記制御手段(302)が、前記第1の流量センサ(106a、106b)の前記実際のセンサ信号の検知、ならびに任意のポンプ行程の前、または各ポンプ行程の前の、後続のセンサ信号の補正を行うように構成される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記マイクロドージングシステム(100、300)が、前記マイクロポンプ(101)を通る、前記吐出される流体(104、105、109)の自由流れを防止するために、前記入口側に、前記出口側と同一の圧力、または前記出口側よりも低い圧力をもたらすように構成された手段を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記マイクロドージングシステム(100、300)が、前記入口側および/または前記出口側に配置された弁(140a、140b)を備え、前記弁(140a、140b)が、能動的常時閉弁および/または能動的常時開弁、ならびに/あるいは限界圧力未満で閉じる、動作限界圧力を有する弁、および/または二重常時閉マイクロ弁および/もしくは安全弁である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記制御手段(302)が、前記吸引行程における前記マイクロポンプ(101)の前記行程体積を、前記入口側に配置された差圧センサ(108b)によって判定された前記流量を積分することによって判定するように、かつ前記加圧行程における前記マイクロポンプ(101)の前記行程体積を、前記出口側に配置された差圧センサ(108a)によって判定された前記流量を積分することによって判定するように構成される、請求項8に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記制御手段(302)が、前記マイクロポンプ(100、300)の障害を検知するために、前記吸引行程で判定された前記行程体積と、前記加圧行程で判定された前記行程体積とを比較するように、かつ体積行程の差を判定するように構成される、請求項1〜9のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記マイクロドージングシステム(100、300)が、開口部(111)および流量測定手段(112)を有する第2の流量センサ(110)を備え、前記流量測定手段(112)が、前記開口部(111)を通過する、前記流体(104)の前記流量を判定するように構成され、前記第2の流量センサ(110)が前記入口側に、前記第1の流量センサ(106)が前記出口側に配置される、請求項1〜10のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記マイクロドージングシステム(100、300)の障害を較正および/または検知する前記手段(113、313)が、前記マイクロポンプ(101)、ならびに前記出口側に配置された前記第1の流量センサ(106)、および前記入口側に配置された前記第2の流量センサ(110)を制御するように構成された制御手段(302)を含み、その結果、前記第1の流量センサ(106)および前記第2の流量センサ(110)の両方が、前記マイクロポンプ(101)が前記吐出される流体(104)を吸引するときに、前記第1の流量センサ(106)および前記第2の流量センサ(110)の前記各開口部(107、111)を通って流れる前記流体(104、105)の前記流量を判定し、前記制御手段(302)が、前記第1の流量センサ(106)によって判定された前記流量と、前記第2の流量センサ(110)によって判定された前記流量とを比較するようにさらに構成され、これによって、前記障害を較正および/または検知する前記手段(113、313)が、前記マイクロポンプ(101)の前記吸引行程において、前記出口側の前記弁(310)で前記出口側の漏洩流を検知できる、請求項11に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記マイクロドージングシステム(100、300)の障害を較正および/または検知する前記手段(113、313)が、前記マイクロポンプ(101)、ならびに前記第1の出口側に配置された前記第1の流量センサ(106)、および前記入口側に配置された前記第2の流量センサ(110)を制御するように構成された制御手段(302)を含み、その結果、前記第1の流量センサ(106)および前記第2の流量センサ(110)が、前記マイクロポンプ(101)が前記吐出される流体(105)を前記出口(103)から吐出するときに、前記第1の流量センサ(106)および前記第2の流量センサ(110)の前記各開口部(107、111)を通って流れる前記流体(104、105)の前記流量を判定し、前記制御手段(302)が、前記第1の流量センサ(106)によって判定された前記流量と、前記第2の流量センサ(110)によって判定された前記流量とを比較するようにさらに構成され、これによって、前記障害を較正および/または検知する前記手段(113、313)が、前記マイクロポンプ(101)の前記加圧行程において、前記入口側の前記弁(311)で前記入口側の漏洩流を検知できる、請求項11または12に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記マイクロポンプ(101)が、前記入口(102)と前記出口(103)との間に配置されたポンプ室(202)と、前記ポンプ室(202)の領域の少なくとも一部に配置された膜(222)と、膜を撓ませる手段(221)とを備え、前記膜を撓ませる手段(221)が、前記吐出される流体(104、106、109)を吸引するために前記ポンプ室(202)の体積が増加するように、かつ前記吐出される流体(104、106、109)を吐出するために前記ポンプ室(202)の体積が減少するように、前記膜(222)を撓ませるように構成される、請求項1〜13のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記膜を撓ませる手段(221)が、圧電素子であって、前記圧電素子(221)に印加された電圧に応じて、前記膜(222)を撓ませるように構成される、請求項14に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記制御手段(302)が、前記第1の流量センサ(106)によって判定された前記流量を所定の流量比較値と比較するように、かつ前記第1の流量センサ(106)によって判定された前記流量が、前記所定の流量比較値と等しいかまたはこれよりも大きくなるまでの間、前記マイクロポンプ(101)を制御するように構成される、請求項1〜15のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 低流体容量の流体接続手段が、前記マイクロポンプ(101)と、前記第1の流量センサ(106)および/または前記第2の流量センサ(110)との間に配置され、特に、前記マイクロポンプ(101)の動作圧力の変化に対して体積が常に一定の流体接続手段、および/または低流体インダクタンスの流体接続手段である、請求項1〜16のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- 前記流量センサ(106、110)が、前記出口(103)および入口(102)で、それぞれ、前記マイクロポンプ(101)の底面において、前記マイクロポンプ(101)の直前または直後に直接配置される、請求項1〜17のいずれか一項に記載のマイクロドージングシステム(100、300)。
- マイクロドージングシステム(100、300)によって、吐出される量の流体を投与する方法であって、
入口(102)および出口(103)を有する、マイクロポンプ(101)を設けるステップと、
前記マイクロポンプ(101)の前記入口(102)を介して、前記吐出される流体(104、105、109)を吸引するステップと、
開口部(107a、107b)および流量測定手段(108、108b)を有する、前記入口側または前記出口側に配置された第1の流量センサ(106a、106b)を設けるステップと、
前記マイクロポンプ(101)の前記出口(103)から、前記吸引した流体(104、105、109)の少なくとも一部を吐出するステップと、
前記流量センサ(106a、106b)の前記開口部(107a、107b)を通過した、前記流体(104、105、109)の前記流量を判定するステップと、
前記第1の流量センサ(106a、106b)のセンサドリフトを相殺して、前記マイクロドージングシステム(100、300)を較正するために、前記マイクロドージングシステム(100、300)の障害を較正および/または検知するステップとを含み、
前記マイクロドージングシステム(100、300)の障害を較正および/または検知する前記ステップが、
前記マイクロポンプ(101)が動作していないときに、前記第1の流量センサ(106a、106b)の実際のセンサ信号を検知することと、
前記検知された実際のセンサ信号に基づいて、前記第1の流量センサ(106a、106b)の後続のセンサ信号を補正することとを含む、方法。 - 前記マイクロドージングシステム(100、300)の障害を較正および/または検知する前記ステップが、
補正値を決定し、かつ差分値を取得するために、前記第1の流量センサ(106a、106b)の前記検知された実際のセンサ信号の量から、前記補正値を差し引くことと、
前記取得された差分値を、前記第1の流量センサ(106a、106b)の後続のセンサ信号用の補正された始点として使用することとを含む、請求項19に記載の方法。 - 前記補正値を決定するステップが、
前記第1の流量センサ(106a、106b)の前記検知された実際のセンサ信号の量に対応する量の補正値を決定することと、
前記第1の流量センサ(106a、106b)の前記検知した実際のセンサ信号の量に、前記第1の流量センサ(106a、106b)の前記検知した実際のセンサ信号の±10%の量の許容値、または前記第1の流量センサ(106a、106b)の前記検知した実際のセンサ信号の±20%の量の許容値を加えた範囲内の量の、前記補正値を決定することを含む、請求項20に記載の方法。 - 前記マイクロポンプ(101)が動作していないときに、前記入口(102)から前記出口(103)への、前記吐出される流体(104、105、109)の自由流れが起きないことを確実にするステップをさらに含む、請求項19〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記入口側に圧力を加え、かつ前記出口側に圧力を加えるステップであって、前記入口側の前記圧力が、前記出口側の前記圧力と等しいか、またはこれよりも小さい、請求項19〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記入口側および/または前記出口側に配置された弁(140a、140b)を設けるステップであって、前記弁(140a、140b)が、能動的常時閉弁および/または能動的常時開弁、ならびに/あるいは限界圧力未満で閉じる、動作限界圧力を有する弁、および/または二重常時閉マイクロ弁および/もしくは安全弁である、弁(140a、140b)を設けるステップを含む、請求項22または23に記載の方法。
- 第2の流量センサ(110)を設けるステップであって、前記第1の流量センサ(106)が前記出口側に、かつ前記第2の流量センサ(110)が前記入口側に配置される、第2の流量センサ(110)を設けるステップをさらに含む、請求項19〜24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記入口(102)を介して、前記吐出される流体(104)を吸引するステップと、
前記入口側に配置された第2の流量センサ(110)の、前記開口部(111)を通って流れる前記流体の前記流量を測定し、かつ前記出口側に配置された前記第1の流量センサ(106)の、前記開口部(107)を通って流れる前記流体の前記流量を測定するステップと、
前記2つの測定された流量を比較するステップとをさらに含む、請求項19〜25のいずれか一項に記載の方法。 - 前記出口(103)を介して、前記吐出される流体(104)を吐出するステップと、
前記入口側に配置された第2の流量センサ(110)の、前記開口部(111)を通って流れる前記流体の前記流量を測定し、かつ前記出口側に配置された前記第1の流量センサ(106)の、前記開口部(107)を通って流れる前記流体の前記流量を測定するステップと、
前記2つの測定された流量を比較するステップとをさらに含む、請求項19〜26のいずれか一項に記載の方法。 - 前記入口(102)を介して、前記吐出される流体(104)を吸引して、前記入口側に配置された前記第2の流量センサ(110)の、前記開口部(111)を通って流れる前記流体の前記流量を測定するステップと、
前記出口(103)を介して、前記吐出される流体(104)を吐出して、前記出口側に配置された前記第1の流量センサ(106)の、前記開口部(107)を通って流れる前記流体の前記流量を測定するステップと、
前記2つの測定された流量を比較するステップとをさらに含む、請求項26または27に記載の方法。
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