一种用于检测流体特性的设备，该设备包括：主体区；第一挠性元件，具有第一端和第二端，所述第一端被固定设置在所述主体区上；所述挠性元件至少包括具有第一热膨胀系数的第一层、具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数的第二层、以及电加热器元件，该电加热器元件被设置用于加热所述挠性元件以使该挠性元件弯曲，其中接近所述第一端的加热器元件的第一部分的电阻比远离所述第一端的加热器元件的第二部分的电阻大，由此在使用时，包括所述加热器元件的第一部分的挠性元件的第一段在每单位时间从所述加热器元件接收到的热量比包括所述加热器元件的第二部分的挠性元件的第二段更多，所述第二段与所述第一段的尺寸相同。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于确定流体特性的探測器，以及该探測器的 制造和使用方法。本专利技术的实施方式适用于，但不限于确定诸如血液的流体的粘度，且尤其用于监控作为时间的函数的该流体的粘度变化(例如，由于凝结)。
技术介绍
已知的是传感器使用微小的挠性机械结构，例如集成到微型室中的微型悬臂、微型桥或微型隔板。例如，US 6575020描述了怎样将各种微型悬臂集成到微型室中。细微的微型悬臂的机械特性的变化可以用于检测微型悬臂的环境的变化。US 6575020描述了这种微型悬臂通常如何达到100微米长、10微米宽以及I微米厚的级别并可以由例如硅、氮化硅、玻璃、金属的材料或这些材料的组合制成。这种传感器可以包括用于将悬臂相对于互动室移动的致动器(actuator)。该致动器可以以各种方式实施，例如，通过压电元件、用于提供静电或磁感应运动(movement)的装置、或提供热诱发运动的装置，例如微型悬臂的加热元件。这些微型悬臂布局的一个缺点是悬臂由相对刚性的材料形成，由此限制了传感器的偏转范围(以及由此潜在的敏感性)。公开号为WO 2005/054817的国际专利申请No. PCT/GB2004/005079描述了具有挠性元件的设备，该设备用于检测流体特性。该挠性元件可以由例如聚合物的材料形成，其与硅相比相对更柔韧。该挠性元件的长度在100微米到Imm之间，且可以在两种结构(configuration)之间弯曲，该挠性元件的一端的相应移动距离在30微米和650微米之间。挠性元件由具有不同的热膨胀系数的两个层形成。加热器被结合到该挠性元件中，以用于将元件从第一结构移动到第二结构。当热被移除时，该元件伸直回到第一结构。合适的压阻材料可以用于确定元件的偏转度或偏转率。WO 2005/54817的图4示出了施加到加热器用来驱动该元件的方波脉冲序列，以及之后产生的压阻传感器元件的电阻变化。
技术实现思路
本专利技术的实施方式的ー个目的是解决这里提及的或没有提及的现有技术存在的ー个或多个问题。在第一个方面，本专利技术提供用于检测流体特性的设备，该设备包括主体区；具有第一端和第二端的第一挠性元件，所述第一端被固定设置在所述主体区上，第一挠性元件至少包括具有第一热膨胀系数的第一层、和具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数的第二层，以及用于对挠性元件加热以使所述挠性元件弯曲的电加热器，其中该设备还可以包括加热器控制器，该加热器控制器用于向所述电加热器提供持续时间小于8ms的电脉冲。持续时间小于8ms的脉冲尤其适用于测量流体(包括例如血液、水和甘油的液体)特性，特别地适用于确定这些流体的粘度。脉冲导致可测量的挠性元件的机械弯曲(包括伸直状态)，该挠性元件暂时与用于使挠性元件弯曲的热脉冲隔离。这种短脉冲可以使得挠性元件在用于给加热器供电的电脉冲已经被移除之后可以继续弯曲。对机械弯曲的測量或感测可以包括在弯曲达到峰值幅度时感测机械弯曲的特性。该测量可以包括对峰值幅度特性的測量，例如对峰值幅度的计时或弯曲的峰值幅度的大小。另外，这种短脉冲可以导致可测量的机械振荡，其中挠性元件在其伸直时振荡。在该可测量的机械振荡中，当挠性元件从伸直位置移动到弯曲位置然后在回到伸直位置时(当元件加热然后冷却时)，相对小幅度的机械振荡被施加在更长时间周期的挠性元件运动上。当更长的脉冲还可以产生挠性元件中的机械振荡吋，该振荡在出现连续加热挠性元 件时可能难以读出。因此期望加热脉冲在对机械振荡的测量开始前结束。除了传感器的弯曲率，挠性元件的机械振荡还可以提供至少ー个额外參数，该參数可以适用于或以其它方式被分析用于或被确定用于获得挠性元件周围的流体的參数(例如，粘度)。在一些情况中，至少ー个測量由弯曲率或在机械振荡期间达到极限偏转所用时间构成，或者測量可以由在机械振荡期间弯曲程度构成。不必生成与挠性元件的谐振频率同相发生的多个脉冲。脉冲可以在相对于彼此的任意时间被生成，并且不需要暂时连接(即，脉冲暂时分开并且不需要定期出现或根据任意重复模式出现)。脉冲的持续时间可以小于5ms。脉冲的持续时间可以足够短以使挠性元件的机械振荡可以区分由于挠性元件的温度导致的弯曲。电脉冲的持续时间可以小于I. 5ms。电脉冲的持续时间可以小于lms。电脉冲的持续时间可以大于100 μ S。例如在挠性元件周围是气体的情况中，脉冲不小于50 μ S是理想的。控制器可以用于在ー频率提供电脉冲序列，该频率比挠性元件的谐振频率低至少两个量级。例如，在低于IOOHz的频率生成脉冲序列。例如5%、10%或50%的占空比可以被使用。脉冲持续时间以及所述第一层和所述第二层的热膨胀率可以使挠性元件在脉冲过后继续保持弯曲。脉冲持续时间和脉冲能力可以使挠性元件在脉冲过后弯曲另外的50%。脉冲的持续时间可以足够短以有效实现对挠性元件的加热而不会明显加热挠性元件周围的环境。脉冲的持续时间可以足够长以使得热形式的足够能力传输到挠性元件从而致使期望的弯曲度，而不会对设备的其余部分过度加热而损坏设备。提供给挠性元件的热形式的最小能量可以是I μ J，例如在气体围绕挠性元件的情况下。提供给挠性元件的热形式的最小能量可以是50 μ J，例如在I厘泊的流体围绕挠性元件的情况下。提供给挠性元件的热形式的最小能量可以是100μ J，例如在大于2厘泊的流体围绕挠性元件的情况下。提供给挠性元件的最小能量可以足以使挠性元件弯曲并经受可测量的机械过冲(overshoot)。提供给挠性元件的热形式的最大能量可以是10 μ J，例如在气体围绕挠性元件的情况下。提供给挠性元件的热形式的最大能量可以是60 μ J，例如在I厘泊的流体围绕挠性元件的情况下。提供给挠性元件的热形式的最大能量可以是150μ J，例如在大于2厘泊的流体围绕挠性元件的情况下。提供给挠性元件的热形式的最大能量可以是250 μ J。提供给挠性元件的热形式的最大能量应当不足以损坏挠性元件或者使挠性元件的热弯曲掩盖由弯曲产生的机械过冲。所述设备还可以包括传感器，该传感器被设置用于提供指示第一挠性元件运动的信号。在第二方面，本专利技术提供用于检测流体特性的操作设备的方法，该设备包括主体区；具有第一端和第二端的第一挠性元件，所述第一端固定设置在所述主体区上，该挠性元件包括至少ー个具有第一热膨胀系数的第一层、和具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨 胀系数的第二层，以及用于加热挠性元件以使所述元件弯曲的电加热器，该方法包括向所述电加热器提供持续时间小于8ms的电脉冲以使所述元件弯曲。电脉冲可以具有小于5ms的持续时间。该方法还可以包括感测所述挠性元件的运动，且由此确定指示挠性元件周围的流体粘度的值。在挠性元件运动过程中挠性元件在特定点的运动幅度可以被感測。这可以包括热诱发运动和机械运动的元件。可替换地，挠性元件在提供电脉冲之后完成预定运动所花的时间可以被感测。这种运动可以是挠性元件运动到极限位置，然后运动回到平衡位置，例如机械振荡。该方法还可以包括跟踪元件的运动以获得指示一段时间内的运动的数据，并使用该数据来确定指示挠性元件周围的流体粘度的至少ー个值。在第三方面，本专利技术提供用于检测流体特性的设备，该设备包括主体区；具有第一端和第二端的第一挠性元件，所述第一端被固定设置在所述主体区上；具有第一端和第ニ端的第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2007.08.11 GB 0716202.71.ー种用于检测流体特性的设备，该设备包括 主体区； 第一挠性元件，具有第一端和第二端，所述第一端被固定设置在所述主体区上； 所述挠性元件至少包括具有第一热膨胀系数的第一层、具有与第一热膨胀系数不同的第二热膨胀系数的第二层、以及电加热器元件，该电加热器元件被设置用于加热所述挠性元件以使该挠性元件弯曲， 其中接近所述第一端的加热器元件的第一部分的电阻比远离所述第一端的加热器元件的第二部分的电阻大， 由此在使用时，包括所述加热器元件的第一部分的挠性元件的第一段在每单位时间从所述加热器元件接收到的热量比包括所述加热器元件的第二部分的挠性元件的第二段在每单位时间从所述加热器元件接收到的热量更多，所述第二段与所述第一段的尺寸相同。2.根据权利要求I所述的设备，其中所述加热器元件的第一部分的截面比所述加热器元件的第二部分的截面小。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述电加热器元件的第一部分比所述电加热器元件的第二部分长。4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：V·贾科夫，
申请(专利权)人：麦克罗威斯克有限公司，
类型：发明
国别省市：
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