用于精確的且低消耗的mems微泵致動(dòng)的方法以及用于執(zhí)行所述方法的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了由于交替的致動(dòng)循環(huán)產(chǎn)生的改進(jìn)以減小與泵送室彈性、致動(dòng)器松弛或滯后相關(guān)的傳送誤差。該方法以最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)電壓分布來致動(dòng)泵送裝置，其中泵送裝置包括泵送室，其包括泵送膜和與所述膜連接的電壓受控的致動(dòng)器；所述膜的移動(dòng)由三個(gè)位置限定，即靜止、底部和頂部位置。該方法包括具有包括至少兩個(gè)不同周期的泵送模式的膜的致動(dòng)：周期A：靜止-底部-靜止-頂部-靜止，周期B：靜止-頂部-靜止-底部-靜止。本發(fā)明還涉及一種執(zhí)行該方法的裝置。
【專利說明】用于精確的且低消耗的MEMS微泵致動(dòng)的方法以及用于執(zhí)行所述方法的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有泵送室、泵送膜和電壓驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器(actuator)和兩個(gè)閥的
胰島素泵。
[0002]更具體地，本發(fā)明涉及一種用于膜型微泵的精確的且低消耗的致動(dòng)分布(profile)的改進(jìn)方法，通常用于胰島素的基礎(chǔ)輸注。
【背景技術(shù)】
[0003]往復(fù)式排量微泵(reciprocating displacement micropumps)已經(jīng)是廣泛關(guān)注的主題。用于泵送流體的微型裝置的發(fā)展的全面回顧已經(jīng)由D.J.Laser和J.G.Santiago公開在J.Micromech.Microeng.14 (2004) R35-R64。在這些不同種類的裝置中，本發(fā)明更具體地涉及一種具有兩個(gè)止回閥(check valve)和固定行程(fixed stroke)的往復(fù)式排量泵。
[0004]專利申請(qǐng)EP1403519A1公開了一種膜型泵，其具有可周期性移動(dòng)的可伸縮的聚酰亞胺泵膜，所述聚酰亞胺泵膜使用致動(dòng)器在對(duì)應(yīng)于最大和最小體積位置的兩個(gè)位置之間周期性地移動(dòng)，在所述位置處泵膜分別交替地緊靠第一和第二壁而伸縮。
[0005]例如在公開的專利US2006/027523和W02010/046728A1中描述了 MEMS微泵。如圖1中示出的這種已知的MEMS微泵是高度小型化的和往復(fù)的膜泵送機(jī)構(gòu)。它是使用稱作MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))的技術(shù)由硅或硅和玻璃制成的。它包含入口控制部件，此處為入口閥2、泵送膜3、允許探測(cè)系統(tǒng)中的各種故障的功能性內(nèi)部探測(cè)器4和出口閥5。這種微泵的原理在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，例如從專利號(hào)為US5，759，014可知，其內(nèi)容作為參考并入本申請(qǐng)中。
[0006]圖1不出了微泵,該微泵具有作為基板8的玻璃層、固定到基板8的作為第二板9的硅層以及固定到硅板9的作為頂板的第二玻璃層10的堆疊，從而限定具有容積的泵送室11。
[0007]連接到臺(tái)面6的致動(dòng)器(這里未示出)允許泵送膜3在板10和8之間受控地位移，并且更具體地，在所述板10和8的防粘層21和22(圖1和2上的微小方形焊盤的陣列)上受控地位移。具有或不具有防粘層的這些板10和8分別是用于泵送膜3的底部和頂部機(jī)械限位器。為了將出口控制部件、出口閥5連接到此處未表示出的外部探測(cè)器并且最終連接到位于泵的相對(duì)側(cè)上的出口端口，還可以存在通道7。
[0008]圖2示出了 MEMS微泵的另一個(gè)橫截面，該微泵包括通道7上的蓋12、外部探測(cè)器13和介于外部探測(cè)器13和出口端口 18之間的流體通17。
[0009]在泵I中，泵送室內(nèi)部的壓力在泵送循環(huán)期間的變化依賴于許多因素，例如致動(dòng)速度、入口和出口處的壓力、可能存在的氣泡體積、閥的特性以及它們的泄露率。
[0010]通過分析致動(dòng)循環(huán)期間的壓力分布(profile)來探測(cè)功能障礙。
[0011]在微泵I中的內(nèi)部壓力傳感器4和外部壓力傳感器13分別由位于泵送室11和泵出口 5之間和泵出口閥5和泵出口端口 18之間的硅膜制成。傳感器位于形成在微泵硅層9的表面及其頂層10之間的通道中。另外，該傳感器包括在膜上的惠斯登電橋結(jié)構(gòu)中的一組應(yīng)變敏感電阻器，其利用硅的巨大的壓阻效應(yīng)。壓力變化引起的膜的變形，并且因此電橋不再平衡。將該傳感器設(shè)計(jì)成使信號(hào)與泵的典型壓力范圍內(nèi)的壓力成線性關(guān)系。該流體在與互連引線和壓電電阻器的表面接觸。通過使用摻雜了與引線和壓電電阻器相反極性的附加表面，保證了電橋的良好的電氣絕緣。
[0012]在填充期間，臺(tái)面拉動(dòng)膜抵靠底部機(jī)械限位器；當(dāng)泵送室中的欠壓達(dá)到入口閥預(yù)張力(pretension)時(shí)，出口保持關(guān)閉,而入口打開。在輸液(infusion)期間,致動(dòng)器推動(dòng)臺(tái)面，并且因此泵送膜抵靠上部機(jī)械限位器，引起打開出口閥并保持入口關(guān)閉的過壓。
[0013]該裝置被稱為“推-拉”裝置，這是因?yàn)樵撃⒈煌苿?dòng)以到達(dá)上部限位器以及被拉動(dòng)以到達(dá)下部限位器，它的靜止位置或多或少地位于行程的中間，即在兩個(gè)機(jī)械限位器的相同距離處。
[0014]在文獻(xiàn)W02010/046728中公開了一種用于膜式泵的周期性致動(dòng)的方法，每個(gè)周期包括至少一個(gè)抽吸階段和一個(gè)釋放階段，最終跟著靜止階段，周期結(jié)束時(shí)該泵送室的容積恢復(fù)到其原始尺寸。在圖3中示出了如W02010/046728中所描述的標(biāo)準(zhǔn)單泵致動(dòng)分布。因?yàn)樵诠姆矫鎸⒏唠妷罕３值綁弘娭聞?dòng)器的電極上并不是最優(yōu)的，該行程被分解為第一正半段行程(以下稱為1/2推)、全負(fù)行程(全拉或完全填充)和最后的第二正半段推動(dòng)以完成致動(dòng)周期。正位移對(duì)應(yīng)于從泵送室向患者的輸液，而負(fù)位移對(duì)應(yīng)于從貯存器對(duì)所述泵送室的填充。
[0015]建立標(biāo)稱單泵浦電壓分布(nominal single pumping voltage profile)以確保泵送膜在正常和可預(yù)見的使用條件下總是到達(dá)機(jī)械限位器。
[0016]該泵送室具有含有預(yù)緊力的兩個(gè)閥，該預(yù)緊力分別是用于入口閥的Pval in和用于出口閥的Pval _。在泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，在泵送腔充填結(jié)束時(shí)的壓力為負(fù)的并且等于Pval in，而在輸液結(jié)束時(shí)這個(gè)壓力變?yōu)檎牟⑶业扔赑val
[0017]在推注(bolus)模式下，因?yàn)楸盟湍ぴ趦蓚€(gè)停止限位器之間是連續(xù)移動(dòng)的并且當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)泵送膜從不是自由移動(dòng)的，因此泵送室彈性對(duì)于輸送精度有微小的影響。
[0018]因此，泵送膜可以是在運(yùn)動(dòng)中或抵靠停止限位器。當(dāng)壓力從閥開啟壓力向O變化時(shí)，在那種結(jié)構(gòu)中的最大體積變化被理想地限制到小于Inl (探測(cè)器和出口閥和膜的體積變化)。當(dāng)所釋放的膜是“自由的”時(shí)，該系統(tǒng)的彈性僅在推注輸液的最后半個(gè)行程結(jié)束時(shí)增加。
[0019]在基礎(chǔ)模式下，泵送室彈性對(duì)于輸送精度的影響依賴于致動(dòng)周期。
[0020]讓我們考慮由以下形成的標(biāo)準(zhǔn)致動(dòng)周期:
[0021]1.半“推”，膜從其靜止位置(位于頂部和底部的機(jī)械限位器之間)朝向頂部移動(dòng)
[0022]2.全“拉”，膜從頂部朝向底部的機(jī)械限位器移動(dòng)
[0023]3.第二次半“推”，膜從底部朝向其靜止位置移動(dòng)
[0024]在步驟I和2期間，泵送室彈性的影響是有限的，但在最后的半推期間，因?yàn)閴弘姴辉俦还╇?，?duì)“自由”膜的貢獻(xiàn)顯著地增加了泵送室的整體彈性。
[0025]在配置3中每100毫巴的體積變化可高達(dá)比配置I或2中的多一個(gè)或兩個(gè)數(shù)量級(jí)。在基礎(chǔ)行程結(jié)束時(shí)，剛好在出口閥關(guān)閉后，該膜可以從其靜止位置移位幾個(gè)微米，并且因此不是完全輸注標(biāo)稱行程容積(nominal stroke volume)的。因此在正常壓力條件(入口壓力=出口壓力=O)下，壓力將會(huì)從壓力Pvalwt向零釋放。在壓力衰減期間，通過?！伴]”閥的殘余流體阻力將殘余量向入口和出口 二者輸注。
[0026]如果入口的流體阻力比出口的流體阻力大很多，那么對(duì)精度的影響可以忽略不計(jì):將會(huì)通過出口輸注該殘余量，并得到標(biāo)稱行程容積。
[0027]但是在最壞的情況下，考慮到關(guān)閉的入口的殘余流體阻力比出口的小很多，于是將會(huì)向入口輸注該殘余量(回流)，從而導(dǎo)致可以是大到10%或更多的標(biāo)稱行程容積的欠輸注(underinfusion)。
[0028]因?yàn)殚]合閥的殘余流體阻力之間的比例是純隨機(jī)的，因此由于上面討論的影響產(chǎn)生的欠輸注也是純隨機(jī)的。
[0029]根據(jù)在文獻(xiàn)W02010/046728中描述的方法，典型的致動(dòng)循環(huán)是由抽吸和釋放階段與最終的靜止階段的重復(fù)組成的，其中在該靜止階段期間泵送容積不發(fā)生變化，表明在該靜止階段期間泵送膜相應(yīng)地抵靠停止限位器。因此，當(dāng)泵送膜例如是在兩個(gè)停止限位器之間時(shí)，在給定的致動(dòng)周期內(nèi)不可能具有靜止階段。
[0030]根據(jù)在W02010/046728中提供的方法，泵送膜被強(qiáng)制執(zhí)行泵送周期，其中所述泵送膜交替地在兩個(gè)停止限位器之間移動(dòng)。但由于致動(dòng)周期被假設(shè)為重復(fù)的，因此在周期結(jié)束和下一周期開始之間的過渡期內(nèi)保持在兩個(gè)停止限位器之間交替運(yùn)動(dòng)的原理，其中所述下一周期將繼續(xù)移動(dòng)膜直到第二停止限位器。
[0031]所有這些方法都符合直觀方式以使用具有停止限位器的膜泵執(zhí)行具有精度的泵送周期:從初始位置開始，交替到達(dá)每個(gè)停止限位器并在周期結(jié)束時(shí)返回到其原始位置。
[0032]因此，需要提供一種新的致動(dòng)分布，使得這種隨機(jī)誤差(eiror)作為不依賴設(shè)備并且因此是可以被補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0033]本發(fā)明提供了關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的方法的幾種改進(jìn)。
[0034]涉及如權(quán)利要求中所限定的方法和裝置。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的對(duì)象還包括如例如在美國(guó)專利申請(qǐng)US2006/027523和PCT申請(qǐng)W02010/046728中所定義的MEMS微泵。通過引用將這些文獻(xiàn)的內(nèi)容并入本申請(qǐng)中。
[0036]考慮如在現(xiàn)有技術(shù)中描述的往復(fù)式泵，存在一種方式將由于泵送室彈性導(dǎo)致的不穩(wěn)定誤差轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢匝a(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)誤差。
[0037]本發(fā)明提出的解決方案是使用包括由1/2推(各自的1/2拉)后跟著1/2拉(各自的1/2推)的特定的泵送模式。這個(gè)泵送模式對(duì)于通常的泵來說不是自然的，并且其允許提聞栗的精度。
[0038]在優(yōu)選的實(shí)施例中，泵送裝置包括泵送室，泵送室包括泵送膜和連接到所述膜的致動(dòng)器。所述膜的移動(dòng)由三個(gè)位置定義，即靜止位置、底部位置和頂部位置；其中靜止位置被包括在底部和頂部位置之間，并且其中所述頂部、靜止和底部位置分別對(duì)應(yīng)于泵送室的最小、中間和最大容積。
[0039]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述泵送模式包括交替至少1/2推/全拉/1/2推周期和1/2拉/全推/1/2拉周期，在由部分抽吸階段后跟著部分釋放階段或相反情形組成的這一階段期間，泵送膜連續(xù)兩次到達(dá)相同的停止限位器。[0040]用這種方法，在基礎(chǔ)行程結(jié)束時(shí)壓力是正負(fù)交替的，使得每?jī)蓚€(gè)周期回流平衡:欠輸注變成系統(tǒng)性的并且可以被補(bǔ)償。
[0041]在另一實(shí)施例中，泵送裝置還包括入口通道，其連接至貯存器；出口通道，其連接至患者管線；位于具有名為Rin的流體阻力的入口通道處的閥；以及位于具有名為Rtjut的流體阻力的出口通道處的閥。泵送模式比率Stpush/Stpull依賴于比率Rin/Rwt，其中Stpush是部分推動(dòng)之后在靜止位置的停止的數(shù)目，并且Stpull是為部分拉動(dòng)之后在靜止位置的停止的數(shù)目。此外，如果比率Rin/Rwt等于I或未知，那么比率Stpush/Stpull&須等于I ;如果比率Rin/Rout小于I，那么比率Stpush/Stpull必須小于I ;如果比率RinZ^ut大于1，那么比率Stpush/Stpull必須大于I。如果比率Rin/Rwt變化，這種泵送模式可以隨著時(shí)間變化。
[0042]仍然根據(jù)W02010/046728的低消耗的理念(在每個(gè)行程之間壓電不被供電)，這種方法避免了由于釋放的泵送膜的彈性導(dǎo)致的在基礎(chǔ)速率處的傳送精度上的隨機(jī)誤差。
[0043]在本發(fā)明中還提出了防止由于致動(dòng)器松弛或滯后導(dǎo)致的傳送錯(cuò)誤的特定泵送模式。
[0044]最后描述了推注算法以便于最小化傳送誤差，所述傳送誤差由推注標(biāo)稱行程容積和用于推注容積的最小可編程增量之間的差導(dǎo)致，。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1是MEMS微泵的橫截面
[0046]圖2示出了包括 兩個(gè)探測(cè)器并示出了流體通路的MEMS微泵的橫截面
[0047]圖3示出了根據(jù)W02010/046728的用于基礎(chǔ)和推注模式的標(biāo)準(zhǔn)單射程致動(dòng)分布(standard single shot actuation profile)。
[0048]圖4是由于推注算法導(dǎo)致的相對(duì)輸注誤差的曲線圖。
[0049]圖5示出了不同的泵送模式。
[0050]圖6和6’示出了具有與半推一樣多的半拉的泵送模式，所述半拉后跟著在靜止位置的停止，所述半推后跟著在靜止位置的停止。
[0051]圖7和7’示出了具有比半推少的半拉的泵送模式，所述半拉后跟著在靜止位置的停止，所述半推后跟著在靜止位置的停止。
[0052]圖8和8’示出了具有比半推多的半拉的泵送模式，所述半拉后跟著在靜止位置的停止，所述半推后跟著在靜止位置的停止。
[0053]圖9示出了隨時(shí)間變化的泵送模式。
【具體實(shí)施方式】
[0054]定義
[0055]趕程
[0056]行程(stroke)在此處對(duì)應(yīng)于泵送膜的完整周期，從初始位置開始，反復(fù)地到達(dá)兩個(gè)機(jī)械限位器，并且最后返回到其初始位置。
[0057]行稈容積
[0058]當(dāng)泵送膜從第一機(jī)械限位器朝向第二機(jī)械限位器位移時(shí)，在平衡時(shí)的泵送腔的容積變化。[0059]這個(gè)行程容積是標(biāo)稱行程容積或幾何行程容積。該行程容積等于用于泵的行程期間注入的體積，其中該泵具有開啟閾值等于零的閥。
[0060]行程容積在此處是可以以精確地輸注的最小體積。
[0061]由用戶編程的體積或流速被分解為具有所需間隔的標(biāo)稱行程的順序。
[0062]某礎(chǔ)和椎灃行稈容積
[0063]分別在基礎(chǔ)和推注模式下的行程期間所輸注的有效體積。
[0064]因?yàn)殚y具有預(yù)緊力，因此泵的彈性對(duì)于一個(gè)行程期間的有效行程容積或所輸注的體積有影響。這一影響在基礎(chǔ)和推注模式下是不同的。
[0065]單泵送電壓分布
[0066]施加到致動(dòng)器以執(zhí)行單個(gè)行程的電壓分布(voltage profile)。
[0067]標(biāo)稱單泵送電壓分布是用于標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)和推注模式二者的基礎(chǔ)分布。
[0068]這個(gè)標(biāo)稱單泵送電壓分布適于在正常的溫度和壓力條件下得到合適的每個(gè)周期的正確行程容積。
[0069]栗送模式(pumpingpattern)
[0070]泵送輸送的順序。
[0071]泵送單元輸送由類似注射泵(syringe pump)的單個(gè)泵送的順序形成的脈沖流速。
[0072]調(diào)整每個(gè)行程之間的間隔以滿足所編程的流速并且該間隔可以是規(guī)則或不規(guī)則的。
[0073]MM
[0074]即使在入口和出口之間不存在壓力梯度的情況下，泵送單元的至少一個(gè)閥的泄漏仍導(dǎo)致在每個(gè)行程期間的欠輸送。
[0075]回流通常是由于在一個(gè)閥座(valve seat)上存在大的顆粒，并且其影響推注和基礎(chǔ)精度。
[0076]靜止階段
[0077]靜止階段是這樣的階段:在該階段期間致動(dòng)器基本上不移動(dòng)。一個(gè)或多個(gè)靜止階段可以在泵送模式的開始和結(jié)束之間執(zhí)行。
[0078]對(duì)于本發(fā)明，該靜止階段的特征在于以下事實(shí)，即使兩個(gè)止回閥都處于關(guān)閉位置，該流體仍會(huì)流過至少一個(gè)所述的閥。
[0079]靜止階段允許釋放泵送室中的壓力直至平衡壓力。所述釋放是由于通過兩個(gè)閥的流動(dòng)所引起的在泵送室中存在的流體的體積變化。其中，所述流動(dòng)是由泵送室與入口和出口閥二者之間的壓力差以及由處于關(guān)閉位置的所述閥的殘余流體阻力所驅(qū)動(dòng)的。停止到位置可能是靜止階段。
_0] 靜止位置
[0081]靜止位置是在泵送室中的膜的位置。其位于頂部和底部位置之間。優(yōu)選地，靜止位置是預(yù)定的、非隨機(jī)的且不同于頂部和底部位置。
[0082]靜止位置和靜止階段是不同的。當(dāng)泵送模式執(zhí)行全推或全拉時(shí)，膜移動(dòng)并通過所述靜止位置。停止或靜止階段處于所述靜止位置是可能的，但不是強(qiáng)制性的。
[0083]對(duì)于本發(fā)明，泵送裝置包括泵送室，其中該泵送室包括泵送膜和連接到所述膜的致動(dòng)器；用于根據(jù)確定的泵送模式致動(dòng)該膜的裝置；閥，該閥可以是止回閥并且具有預(yù)緊力。
[0084]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，泵送室的容積變化被包括在如下范圍:當(dāng)泵送膜抵靠機(jī)械限位器時(shí)對(duì)每巴所施加的壓力介于0.5nl至50nl之間，以及當(dāng)泵送膜沒有抵靠機(jī)械限位器和當(dāng)致動(dòng)器未被供電時(shí)對(duì)每巴所施加的壓力介于IOnl至500nl之間。
[0085]在一個(gè)實(shí)施例中，泵送裝置還包括在泵送室內(nèi)的壓力傳感器和/或用于測(cè)量入口處和出口處的流體阻力或入口和出口之間的流體阻力差的裝置。
[0086]1.1.交替周期的方法
[0087]在基礎(chǔ)模式中，泵送室彈性對(duì)于輸送精度的影響取決于泵送模式。
[0088]我們考慮到閥(其可以是止回閥)具有絕對(duì)值相同的開啟閾值:
[0089]-Pval in = Pval out = Pval
[0090]讓我們考慮由以下形成的第一泵浦分布(標(biāo)準(zhǔn)單泵浦分布或周期B，這是因?yàn)樵谥聞?dòng)結(jié)束時(shí)壓力為正的):
[0091]1.半“推”，膜從其靜止位置(位于頂部和底部的機(jī)械限位器之間)朝向頂部移動(dòng)
[0092]2.全“拉”，膜從頂部朝向底部移動(dòng)
[0093]3.第二次半“推”，膜從底部朝向其靜止位置而被釋放
[0094]如前面所討論的，在階段I和2期間，泵送室彈性的影響等同于在填充(拉)和輸注(推)之間具有完美平衡的推注模式。但是在最后的半推期間，因?yàn)閴弘姴辉俦还╇?，?duì)“自由”膜的貢獻(xiàn)顯著地增加了泵送室的整體彈性。
[0095]現(xiàn)在讓我們考慮由以下形成的第二泵浦分布(周期A):
[0096]4.半“拉”，膜從其靜止位置(位于頂部和底部的機(jī)械限位器之間)朝向底部移動(dòng)
[0097]5.全“推”，膜從底部朝向上部機(jī)械限位器移動(dòng)
[0098]6.第二次半“拉”，膜從底部朝向其靜止位置而被釋放
[0099]我們考慮，入口和出口閥的流體阻力Rin和Rtjut受制于低于其開啟閾值的壓力梯度。我們假設(shè)這些阻力在那個(gè)壓力范圍內(nèi)為常數(shù)。
[0100]我們注意到I為將會(huì)在從泵送室朝向入口和出口閥的基礎(chǔ)行程結(jié)束時(shí)輸注殘余量。
[0101]如果基礎(chǔ)行程由“推”結(jié)束，即在泵送室中具有正壓力的周期B，那么由于入口回流導(dǎo)致的欠輸注等于:
[0102]
【權(quán)利要求】
1.一種用于致動(dòng)泵送裝置以獲得確定的泵送模式的方法，其改善了精確傳送，其中該泵送裝置包括: ?泵送室，該泵送室包括泵送膜和與所述膜連接的致動(dòng)器，該膜被推動(dòng)以在泵送室中產(chǎn)生正的壓力并被拉動(dòng)以在泵送室中產(chǎn)生負(fù)的壓力， ?入口通道，其連接至貯存器， ?出口通道，其連接至患者管線， ?位于入口通道處的閥，其具有名為Rin的流體阻力 ?位于出口通道處的閥，其具有名為Rtjut的流體阻力 其中所述膜被設(shè)計(jì)為具有至少三個(gè)位置，即靜止位置、底部位置和頂部位置； 其中靜止位置被包括在底部和頂部位置之間，并且其中所述頂部、靜止和底部位置分別對(duì)應(yīng)于泵送室的最小、中間和最大容積， 其中泵送模式包括名為Stpush的部分推動(dòng)之后在靜止位置的多個(gè)停止和名為Stpull的部分拉動(dòng)之后在靜止位置的多個(gè)停止；所述方法的特征在于泵送模式包括依賴于比率Rin/Rout 的比率 Stpush/Stpullt)
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中: ?如果比率RilZRtjut等于I或未知，比率Stpush/Stpull等于I ;或者 ?如果比率RilZRtjut小于1，比率Stpush/Stpull小于I ;· ?如果比率RilZRtjut大于1，比率Stpush/Stpull大于I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括介于所述泵送模式的開始和結(jié)束之間的至少一個(gè)靜止階段，所述靜止階段的特征在于以下事實(shí):兩個(gè)閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述靜止階段的特征在于泵送室中的壓力達(dá)到平衡壓力的松弛，所述松弛歸因于通過兩個(gè)閥的流引起的存在于泵送室中的流體的體積變化，所述流由泵送室與入口和出口閥之間的壓力差以及由處于關(guān)閉狀態(tài)的所述閥的殘余流體阻力所驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中確定的泵送模式包括膜的至少一次移動(dòng)，其對(duì)應(yīng)于頂部-靜止-頂部或底部-靜止-底部的順序，或者所述確定的泵送模式包括至少兩個(gè)不同的周期: ?周期A,其由下列順序定義:靜止-底部-靜止-頂部-靜止?周期B,其由下列順序定義:靜止-頂部-靜止-底部-靜止其中確定的泵送模式包括至少一個(gè)由周期B (相應(yīng)的周期A)跟著的周期A(相應(yīng)的周期B)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中如果入口(相應(yīng)的出口)泄漏，則泵送模式優(yōu)選地包括更多或僅Stpull (相應(yīng)的Stpush)，或者包括更多或僅A (相應(yīng)的B)類型的周期。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中靜止位置被包括在底部機(jī)械限位器和頂部機(jī)械限位器之間，并且所述靜止位置能夠是預(yù)定的、非隨機(jī)的并且不同于頂部和底部位置；其中所述頂部位置對(duì)應(yīng)于泵送膜接觸所述頂部機(jī)械限位器的位置，并且所述底部位置對(duì)應(yīng)于泵送膜接觸所述底部機(jī)械限位器的位置。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中如果比率RinZXut等于I或未知，那么輸注泵送模式的每個(gè)周期B (相應(yīng)的周期A)后跟著周期A (相應(yīng)的周期B)。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中如果比率RinZXut等于I或未知，則泵送模式的數(shù)目為Y的周期A(相應(yīng)的周期B)后跟著數(shù)目為Y的周期B(相應(yīng)的A)，Y是大于I的整數(shù)，其中數(shù)目Y可以是已編程的流速或容積的函數(shù)。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中每個(gè)致動(dòng)之間的間隔和/或用于計(jì)算泵送模式的標(biāo)稱行程容積是已編程的流速或容積的函數(shù)。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中泵送裝置還包括泵送室內(nèi)的壓力傳感器，所述方法包括在致動(dòng)期間分析所述壓力傳感器的信號(hào)以確定兩個(gè)閥預(yù)緊力的值和/或泵送室內(nèi)的空氣體積的值和/或入口和出口壓力的值，所有的所述值用于確定泵送模式。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中編程泵送裝置以傳送基礎(chǔ)輸注和/或具有算法的推注輸注，該算法至少包括: -)n = Vbolus/Sv (bolus)的確定,其中Vbolus是被輸注的體積且Sv (bolus)是標(biāo)稱推注行程容積， -)要被傳送的、等于最接近η的整數(shù)的行程數(shù)目N的確定， 所述算法使得最大誤差等于Sv (bolus)/2,而獨(dú)立于Vbolus的值。
13.一種用于致動(dòng)泵送裝置以獲得確定的泵送模式的方法，其中該泵送裝置包括:泵送室，所述泵送室包括泵送膜和與所述膜連接的致動(dòng)器；所述膜被設(shè)計(jì)為具有至少三個(gè)位置，即靜止位置、底部位置和頂部位置；其中靜止位置被包括在底部和頂部位置之間，并且其中所述頂部、靜止和底 部位置分別對(duì)應(yīng)于泵送室的最小、中間和最大容積，所述方法的特征在于具有確定的泵送模式的膜的致動(dòng)，該泵送模式包括膜的至少一次移動(dòng)，其對(duì)應(yīng)于頂部-靜止-頂部或底部-靜止-底部的順序。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，包括至少兩個(gè)不同周期: ?周期A,其由下列順序定義:靜止-底部-靜止-頂部-靜止 ?周期B,其由下列順序定義:靜止-頂部-靜止-底部-靜止 其中確定的泵送模式包括至少一個(gè)由周期B (相應(yīng)的周期A)跟著的周期A(相應(yīng)的周期B)。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，還包括介于所述泵送模式的開始和結(jié)束之間的至少一個(gè)靜止階段，所述靜止階段的特征在于以下事實(shí):兩個(gè)閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述靜止階段的特征在于泵送室中的壓力達(dá)到平衡壓力的松弛，所述松弛歸因于通過兩個(gè)閥的流引起的存在于泵送室中的流體的體積變化，所述流由泵送室與入口和出口閥之間的壓力差以及由處于關(guān)閉狀態(tài)的所述閥的殘余流體阻力所驅(qū)動(dòng)。
17.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中在根據(jù)周期B執(zhí)行的行程結(jié)束時(shí)泵送室中的相對(duì)壓力為正，和/或在根據(jù)周期A執(zhí)行的行程結(jié)束時(shí)泵送室中的相對(duì)壓力為負(fù)。
18.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，當(dāng)出口(相應(yīng)的入口)閥的殘余流體阻力大于入口(相應(yīng)的出口)的殘余流體阻力時(shí)，泵送模式包括更多的類型A(相應(yīng)的B)的周期，或者如果入口(相應(yīng)的出口)泄漏，則泵送模式更優(yōu)選地包括更多或僅A(相應(yīng)的B)類型的周期。
19.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中靜止位置能夠是預(yù)定的、非隨機(jī)的并且不同于頂部和底部位置，并且靜止位置包括在底部機(jī)械限位器和頂部機(jī)械限位器之間，并且其中所述頂部位置對(duì)應(yīng)于泵送膜接觸所述頂部機(jī)械限位器的位置，并且所述底部位置對(duì)應(yīng)于泵送膜接觸所述底部機(jī)械限位器的位置。
20.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中輸注泵送模式的每個(gè)周期B(相應(yīng)的周期A)后跟著周期A (相應(yīng)的周期B)。
21.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中在兩個(gè)交替周期A和B或者B和A之后，由于泵送室彈性導(dǎo)致的平均欠輸注不依賴于關(guān)閉時(shí)閥的殘余流體阻力的比率，其中當(dāng)致動(dòng)器不再被供電時(shí)并且當(dāng)所述泵送室內(nèi)的相對(duì)壓力從零變化到入口或出口閥預(yù)緊力的值時(shí)，所述平均欠輸注接近于1/2，其中是\是泵送腔的容積變化。
22.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中泵送模式的數(shù)目為Y的周期A(相應(yīng)的周期B)后跟著數(shù)目為Y的周期B (相應(yīng)的A)，Y是大于I的整數(shù)，其中數(shù)目Y可以是已編程的流速或容積的函數(shù)。
23.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中每個(gè)致動(dòng)之間的間隔和/或用于計(jì)算泵送模式的標(biāo)稱行程容積是已編程的流速或容積的函數(shù)。
24.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中泵送裝置還包括泵送室內(nèi)的壓力傳感器，所述方法包括在致動(dòng)期間分析所述壓力傳感器的信號(hào)以確定兩個(gè)閥預(yù)緊力的值和/或泵送室內(nèi)的空氣體積的值和/或入口和出口壓力的值，所有的所述值用于確定泵送模式。
25.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中泵送裝置是編程的以傳送基礎(chǔ)輸注。
26.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的方法，其中該方法包括推注傳送算法，所述算法至少包括: -)n = Vbolus/Sv (bolus)的確定,其中Vbolus是被輸注的體積且Sv (bolus)是標(biāo)稱推注行程容積， -)要被傳送的、等于最接近η的整數(shù)的行程數(shù)目N的確定， 所述算法使得最大誤差等于Sv (bolus)/2,而獨(dú)立于Vbolus的值。
27.一種泵送裝置，包括: ?泵送室，包括泵送膜和與所述膜連接的致動(dòng)器，所述膜的移動(dòng)由三個(gè)位置定義，即靜止位置、底部位置和頂部位置；其中靜止位置被包括在底部和頂部位置之間，并且其中所述頂部、靜止和底部位置分別對(duì)應(yīng)于泵送室的最小、中間和最大容積， ?用于根據(jù)所確定的泵送模式致動(dòng)該膜的裝置，該泵送模式包括膜的至少一次移動(dòng)，其對(duì)應(yīng)于頂部-靜止-頂部或底部-靜止-底部的順序， 所述裝置還包括處理裝置以根據(jù)用于基礎(chǔ)輸注的已編程的流速或已編程的推注體積來確定泵送模式。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的泵送裝置，其中將用于致動(dòng)該膜的所述裝置被設(shè)計(jì)為執(zhí)行至少兩個(gè)不同周期: ?周期A,其由下列順序定義:靜止-底部-靜止-頂部-靜止 ?周期B,其由下列順序定義:靜止-頂部-靜止-底部-靜止 其中確定的泵送模式包括至少一個(gè)由周期B (相應(yīng)的周期A)跟著的周期A(相應(yīng)的周期B)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28的泵送裝置，其中所述處理裝置用于補(bǔ)償致動(dòng)器松弛或滯后以及針對(duì)任何已編程的流速或容積的泵送室彈性對(duì)傳送精度的影響，并且其中當(dāng)致動(dòng)器被供電時(shí)和/或當(dāng)泵送膜開始接觸機(jī)械限位器時(shí)，泵送室的彈性至少降低了因子2。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的泵送裝置，包括入口和出口閥，其中一個(gè)閥可以是止回閥并且能夠具有預(yù)緊力；其中入口和出口閥可以具有相同的預(yù)緊力或開啟閾值。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的泵送裝置，其中靜止位置能夠是預(yù)定的、非隨機(jī)的并且不同于頂部和底部位置，并且靜止位置包括在底部機(jī)械限位器和頂部機(jī)械限位器之間，其中所述頂部位置對(duì)應(yīng)于介于泵送膜和所述頂部機(jī)械限位器之間的接觸位置，并且所述底部位置對(duì)應(yīng)于泵送膜和所述底部機(jī)械限位器之間的接觸位置。
32.根據(jù)權(quán)利要求27的任一個(gè)的泵送裝置，進(jìn)一步包括壓力傳感器，其能夠測(cè)量入口處和出口處的流體阻力或入口和出口之間的流體阻力差。
33.根據(jù)權(quán)利要求27的泵送裝置，其中致動(dòng)器是壓電致動(dòng)器，其是根據(jù)確定的電壓分布由電壓控制的，并且通過中斷壓電致動(dòng)器的電壓獲得靜止位置。
34.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的泵送裝置，其中膜的靜止位置基本上位于與頂部和底部機(jī)械限位器相同距離處。
35.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的泵送裝置，其中當(dāng)泵送膜抵靠機(jī)械限位器時(shí)，泵送室的容積變化對(duì)每巴所施加壓力包括在0.5nl至50nl之間，并且當(dāng)泵送膜不再抵靠機(jī)械限位器時(shí)或當(dāng)致動(dòng)器不被供電時(shí)，泵送室的容積變化對(duì)每巴所施加壓力包括在每巴IOnl至500nl之間。
【文檔編號(hào)】F04B43/02GK103717898SQ201280037712
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】埃里克·查佩爾 申請(qǐng)人:生物技術(shù)公司