流体探针制造技术

一种用于检测流体的特性的设备，包括：主体区以及具有第一端和第二端的弹性元件。第一端固定地位于所述主体区上。弹性元件被设置为通过弯曲弹性元件可使其从至少第一结构运动到第二结构。弹性元件包括激励部，该激励部被设置用于使弹性元件在第一结构与第二结构之间运动。该设备还包括运动检测器，用于检测弹性元件的运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及确定流体特性，尽管未限制，但尤其适于确定诸如血液的流体的粘度。
技术介绍
确定流体的特性在广大的工业领域中是至关重要的。例如，在石油工业中知道石油的粘度、在牛奶场要知道牛奶的温度是非常重要的。要么使用适当的“原地(in-situ)” 传感器、要么将适当的传感器放置在感兴趣的流体中然后进行读取，可以在指定时间、或实时地连续地进行测量。很多流体的重要特性是其粘度。例如，血液的粘度对于确定病人的血压是至关重要的。此外，通过对血样的持续监视，可以确定凝血速率。病人的凝血速率可用于诊断特定的状况，诸如深度静脉血栓症。目前的用于测量粘度的设备(“viscometer”或 viscosimeter)具有很多缺点。这些设备一般较大、容量大，并且对于购买和制造来说都很昂贵。如果流体样品在例如经济上(一种新药)或者其它(病人的血液)方面很有价值， 则不希望在确定其特性时使用或可能浪费大量的样品。由于现有技术的粘度计的大尺寸， 因此必需使用相应的大量流体样品。此外，为了进行测量经常必需从本地环境中采样。在这种情况下，经常必需向样品添加稳定剂，以防止在从样品地运输到粘度计过程中对样品的测量产生不利的影响。例如，在从病人抽血时要向血液添加凝结剂以防止血液暴露在空气中时会凝固。任何这种试剂的添加都会污染或降低样品的纯度，经常影响样品的特性，因此这是不希望的。理想地，应该要么原地，要么在不需要添加试剂的情况下进行测量。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种使用传感元件确定流体特性的方法，该传感元件包括弹性元件，通过弯曲该弹性元件可使该弹性元件从第一结构运动到第二结构，该弹性元件包括激励部，被设置用于使该弹性元件在该第一结构与该第二结构之间运动，该方法包括通过向该弹性元件施加热信号，引起该弹性元件在该第一结构与第二结构之间进行运动；从该传感元件接收信号，该信号表明了在该液体中引起的该弹性元件的运动； 并且处理该信号以确定表明该液体的至少一个特性的值。专利技术人已经实现了这样一种方法，该方法可用于通过使用热信号使弹性元件运动，来简单地测量流体的粘度、温度、流速和切变率(shear)。此外，传感元件可被构造为微米级的大小。因此，可以对极少量的样品进行原地或现场测量，从而不需要添加稳定剂。最优选地，该信号被处理以确定表明包括有粘度、温度、流速和切变率的组中的至少一个特性的值。该方法还包括通过监视所接收的信号随时间的变化，来确定该弹性元件的运动的变化速率，并根据运动变化速率来确定表明该流体的粘度的值。该方法还包括对于给定的被施加的热信号，根据接收的信号来确定该弹性元件的运动幅度，并且根据该幅度来确定表明该流体的粘度的值。该方法还包括步骤通过向传感元件施加多个不同频率的热信号，来确定弹性元件的谐振频率，根据所接收的信号来监视弹性元件的运动幅度以识别弹性元件的谐振频率，并根据所识别的谐振频率来确定表明流体粘度的值。该方法还包括步骤确定弹性元件运动中的变化，并根据运动中的变化确定表明流体流速的值；其中运动中的变化是由于流体相对于弹性元件的流动造成的。该方法还包括通过在该流体中的多个位置确定流速，来确定表明该流体的切变率的值。弹性元件的激励部包括至少两层的叠层，各层具有不同的热膨胀系数，并且其中该方法还可以包括，在通过施加热信号引起运动之前，对表明该流体的温度的值进行确定。该设备可以包括多个弹性元件，并且该方法可以进一步包括使得多个弹性元件在多个位置确定表明该流体的至少一个特性的值。该设备可以包括多个弹性元件，并且该方法可以进一步包括将该多个中的至少一个用于在流体中引起流动，并且该多个中的至少一个用于确定表明该流体的至少一个特性的值。该方法进一步包括通过磁力将该弹性元件保持在所述两个结构中的至少一个。另选地，该方法可以进一步包括通过静电力将该弹性元件保持在所述两个结构中的至少一个中。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于检测流体的特性的设备，该设备包括主体区；弹性元件，具有第一端和第二端，该第一端固定地位于该主体区上，该弹性元件被设置为通过弯曲该弹性元件可使其从至少第一结构运动到第二结构，该弹性元件包括至少两层的叠层以及激励部，该激励部被设置用于使该弹性元件在该第一结构与该第二结构之间运动，该激励部由该叠层的至少第一层提供，该第一层具有与该叠层的第二层不同的热膨胀系数，以便该弹性元件的温度变化使得弹性元件从该第一结构运动到该第二结构，该弹性元件还包括加热元件，用于对至少该弹性元件加热，从而提供该温度变化；以及运动检测器，被设置用于检测该弹性元件的该运动，并用于提供表明其中浸有该弹性元件的流体的特性的信号。优选地，该运动检测器被设置以便由于弹性元件的运动而使运动检测器的电特性发生变化。最有选地，该运动检测器包括位于弹性元件上的压阻元件，该压阻元件被设置以便由于弹性元件的运动而使压阻元件的电阻发生变化。运动检测器可以包括具有两个板的电容器，该弹性元件形成其中一个板，而导电板形成另一个板，以便由于弹性元件的运动而使电容器的电容发生变化。该设备可以包括锁装置，被设置用于将该弹性元件保持在两个结构中的至少一个。该运动检测器可以包括电磁辐射源，其被设置用于直接朝该元件辐射，以及电磁辐射检测器，其被设置用于检测以下至少一种电磁辐射从该弹性元件反射的电磁辐射、通过该弹性元件透射的电磁辐射、从该弹性元件折射的电磁辐射、或由该弹性元件衍射的电磁辐射。更优选地，叠层的第一层包括聚合物。叠层的第一层可以包括从聚酰亚胺、聚酰胺和丙烯聚合物组成的组中选出的一种材料。叠层的第二层包括聚合物。叠层的第二层可以包括从聚酰亚胺、聚酰胺和丙烯聚合物组成的组中选出的一种材料。最优选地，该叠层的第二层包括金属。金属可以从金或铝组成的组中选择。优选地，该弹性元件的从第一端到第二端的长度在IOOym至Imm之间，并且其中在该第一结构中该弹性元件的第二端与在该第二结构中该弹性元件的第二端之间的距离在30μπι至650μπι之间。该设备可以包括多个弹性元件。优选地，该多个弹性元件排列成第一行和第二行， 每行包括至少一个弹性元件，对该弹性元件进行排列以便该第一行的至少一个弹性元件与该第二行的至少一个弹性元件相对地延伸。最优选地，该多个弹性元件是相互交叉的。附图说明现在将参照附图，以示例的方式来说明本专利技术的实施例，其中图1是根据本专利技术优选实施例的检测设备的透视图；图2是形成图1的设备的一部分的惠斯通(Wheatstone)电桥电路的电路图；图3是图1的检测设备的简化透视图；图4是将检测设备的输入信号与子压阻元件中的阻抗变化联系起来的图形表示；图5是根据本专利技术另一实施例的检测设备的透视图；图6是根据本专利技术又一实施例的检测设备的透视图；以及图7是根据本专利技术再一实施例的检测设备的透视图。图1中所示的是根据本专利技术的优选实施例的检测设备1的透视图。检测设备1包括主体区2、弹性元件3、加热器4以及惠斯通电桥电路5。弹性元件3是主体区2的主要部分并从主体区2延伸。弹性元件的第一端与主体区相结合，弹性元件的远离第一端的第二端相对于主体区可以自由运动。弹性元件是具有矩形表区域的条板(bar)，直角的较长边从主体区延伸。弹性元件3包括由两层3a、!3b组成的叠层，各层的材料具有不同的热膨胀系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于检测流体特性的设备，包括：主体区；弹性元件，具有第一端和第二端，所述第一端固定地位于所述主体区上，所述弹性元件被设置为通过弯曲所述弹性元件可使其从至少第一结构运动到第二结构；所述弹性元件包括至少两层的叠层以及激励部，该激励部被设置用于使所述弹性元件在所述第一结构与所述第二结构之间运动，该激励部由所述叠层的至少第一层提供，该第一层具有与所述叠层的第二层不同的热膨胀系数，以便所述弹性元件的温度变化使得弹性元件从所述第一结构运动到所述第二结构；所述弹性元件还包括加热元件，用于对至少所述弹性元件加热，从而提供所述温度变化；以及运动检测器，被设置用于检测所述弹性元件的所述运动，并用于提供表明其中浸有所述弹性元件的流体的特性的信号。

【技术特征摘要】
2003.12.04 GB 0328054.21.一种用于检测流体特性的设备，包括主体区；弹性元件，具有第一端和第二端，所述第一端固定地位于所述主体区上，所述弹性元件被设置为通过弯曲所述弹性元件可使其从至少第一结构运动到第二结构；所述弹性元件包括至少两层的叠层以及激励部，该激励部被设置用于使所述弹性元件在所述第一结构与所述第二结构之间运动，该激励部由所述叠层的至少第一层提供，该第一层具有与所述叠层的第二层不同的热膨胀系数，以便所述弹性元件的温度变化使得弹性元件从所述第一结构运动到所述第二结构；所述弹性元件还包括加热元件，用于对至少所述弹性元件加热，从而提供所述温度变化；以及运动检测器，被设置用于检测所述弹性元件的所述运动，并用于提供表明其中浸有所述弹性元件的流体的特性的信号。2.如权利要求1所述的设备，其中所述运动检测器包括位于所述弹性元件上的压力电阻元件，该压力电阻元件被设置以便由于所述弹性元件的运动而使压力电阻元件的电阻变化。3.如权利要求1或2所述的设备，还包括锁装置，被设置用于将所述弹性元件保持在所述两个结构中的至少一个中。4.如权利要求1至3的任一项所述的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪斯拉夫·贾可夫，埃贾兹·霍克，保罗·弗农，
申请(专利权)人：麦克罗威斯克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB