微量配量给料系统的制作方法

本发明涉及一种具有权利要求1所述特征的用于对于待分配流体的量进行配量给料的微量配量给料系统，以及具有权利要求16的特征的用于对于待分配流体的量进行配量给料的方法。

背景技术：

在不同领域中，例如当对药物进行配量给料时或当对香水进行配量给料时，存在着对于精确的且有成本效益的微量配量给料系统的需要。这些微量配量给料系统的部件通常是流体致动器，例如泵(诸如微膜泵)，以及用于监控所述流体流动的元件，例如流量传感器。

然而，已知的微量配量给料系统通常是大型且昂贵的。

例如从WO03/095837A1已知具有被动截止阀的微膜泵。本文中所披露的微膜泵与喷嘴芯片相关联以用于生成设置于所述出口侧上的自由射流。

例如，从WO98/48330，已知一种呈微量配量给料芯片形式的流量传感器，其基于压阻式压力传感器的技术。所述微量配量给料芯片包括膜。所述膜包括一种用作待测量的流动的孔板的开口。

一方面，压阻式压力传感器是在制造时具有成本效益的，但是另一方面，对于特别地由组件(例如，通过粘附、夹持等实现)而诱发的应力而言是非常敏感的。从上面所述的WO98/48330已知的所述微量配量给料系统示出了在组装期间的相同行为/特性。

由于在组装期间所诱发的这些应力，已知的压力和流量传感器当它们以常规方式被组装时，分别地示出了不期望的漂移行为/特性。高品质的压力和流量传感器分别地必需以无应力方式来昂贵地组装，以用于防止传感器漂移，然而，这增加了成本。

用于减少所述传感器漂移的已知选择例如是调适玻璃晶片为适应于微量配量给料芯片的硅晶片。替代地，所述微量配量给料芯片能够以极其无应力的组装方法而装配。

然而，这样的无应力安装固定方法非常昂贵，这又防止了在必需具备低生产成本的应用中使用这样的微量配量给料芯片。

然而，如果微量配量给料泵和微量配量给料芯片在一种有成本效益的方法中彼此结合，所述微量配量给料芯片的传感器值将会由于上述原因发生漂移，即，由于在组装期间所诱发的应力，其阻止了所述微量配量给料系统的精确配量给料。

因而，在微量配量给料系统的有成本效益的生产之中存在着权衡取舍，其中压力和流量传感器仍分别精确地操作，即，没有任何相当可观数量的漂移。

技术实现要素：

因而，理想地并且因此本发明的目的在于提供一种微量配量给料系统，其中不论有成本效益的组件的存在，传感器漂移的上述问题能够被减少或防止。

根据本发明，通过一种具有权利要求1的特征的微量配量给料系统以及一种具有权利要求16的特征的方法，解决了所述目的。

一种用于对于待分配的流体的量进行配量给料的创新的微量配量给料系统包括，特别是，一种微泵，所述微泵包括入口和出口并且被配置用来抽吸待分配的流体穿过所述入口并且从所述出口分配至少部分所述流体。此外，所述微量配量给料系统包括布置于所述入口或出口侧上的第一流量传感器，所述第一流量传感器包括开口和流速/流率测量机构，其中所述流率测量机构被配置用来确定穿过此开口的流体的流率。借助于所述流率测量机构，所述流量传感器能够分别测量和监控由所述微泵所分配的流体的量。此处，待分配流体流动通过设置于所述流量传感器中的所述开口。基于在所述过程中发生的压力差，例如，所述流量传感器能够借助于所述流率测量机构来确定流经所述流量传感器的开口的待分配流体的流率。此外，所述创新的微量配量给料系统包括用于校准和/或检测所述微量配量给料系统的故障的机构。所述用于校准和/或检测所述微量配量给料系统的故障的机构被配置用来校准所述微量配量给料系统，在于，所述第一流量传感器的传感器信号被设置为限定的初始值，例如，被设置为在任何时刻t₀的零值。所述流量传感器能够在任何时刻分别被校准和“设置为零”。如果所述流量传感器示出一种传感器漂移，此漂移即时变传感器信号能够分别在在任何时刻t₀被重置和校准以及“设置为零”。因而，借助于所述用于校准和/或检测故障的机构，所述微量配量给料系统能够在任何时刻被重新校准。以该方式，能够使用一种利用简单且有成本效益的组装方法而生产的流量传感器，因为所述组装诱发的在时刻t₀的传感器漂移根据本发明被补偿。

根据实施例，用于校准和/或检测所述微量配量给料系统的故障的机构能够包括控制机构，所述控制机构被配置用来当所述微泵不工作时检测所述第一流量传感器的实际传感器信号并且用来基于此而校正所述第一流量传感器的随后的传感器信号。

有可能的是，所述控制机构被配置用来确定校正值并且用来将其从所检测到的所述第一流量传感器的实际传感器信号中减去，其中所获得差值形成用于所述第一流量传感器的随后传感器信号的经校正的起始点。当所述控制机构确定了没有流量流过时(例如，当所述微泵不工作时)，所述流量传感器经由所述用于校准和/或检测故障的机构而分别被校准和“设置为零”。所述控制机构能够检测例如所述流量传感器的当前实际值，并且借助于校正值来校正所述当前实际值以用于将所产生信号分别指定为电流“零流量值”和零点或起始点。所述校正值由所述控制机构确定，并且是基于所检测的实际传感器信号。所述校正值被从所检测到的实际传感器信号减去。以此方式获得的差值用作用于随后的传感器信号的新起始点。换言之，所述当前实际传感器信号被指定为新的“零信号”。此新的“零信号”能够作为在所述流量传感器的紧随其后的测量(其中流量传感器尚未再次发生漂移)中的偏差而被从测量信号中减去。例如，所述校正值能够对应于所测量的实际传感器信号的量并且能够从实际传感器信号减去。例如，当泵不工作时，由于传感器漂移而测量了±50mV的实际传感器信号，则能够从所述实际传感器信号的量减去50mV量值的校正值。这意味着所述±50mV的传感器信号的实际值的量由也为50mV量值的校正值来校正。以此方式，所述漂移的传感器信号被重置为值零。换言之，如果所述流量传感器的传感器信号经受时变传感器漂移，则传感器漂移的量能被借助于用于校准和/或检测故障的机构而在任何时刻t₀被设置为零。可以这么说，所述传感器漂移在时刻t₀分别被隐藏和校正，并且所述流量传感器的电流零点被指定于时刻t₀。然而，如上所述，所述校正值的量不必精确地对应于实际传感器信号的量。也可能的是，所述校正值的量具有介于零与所述传感器的实际值之间的任何值。例如，当由于传感器漂移而被测量到±50mV的实际传感器信号时，能够从实际传感器信号的量减去具有介于0mV与50mV之间任何值的校正值。在该情况下，将会可能的是，例如，从±50mV的所测量的实际传感器信号的量减去49mV的校正值。相应地，将会产生1mV的新的差值，其分别被用作用于随后测量的新的起始点和用作“零点”。在上述情况下，一种没有利用昂贵的组装方法加以组装并且很可能甚至在机械应力下被封装的低成本传感器也能够用作适合于所述创新的微量配量给料系统的精确流量传感器。

也可能的是，所述校正值是在实际传感器信号的量加上实际传感器信号的±10％的公差值或加上实际传感器信号的±20％的公差值的范围内。相应地，在±50mV的实际传感器信号值，则能够选择在50mV±10％,即45mV<x₁<55mV的范围中的校正值x₁，或在50mV±20％,即40mV<x₂<60mV的范围中的校正值x₂。

根据另一实施例，所述控制机构能够被配置用来在任何泵冲程之前或在每个泵冲程之前执行所述第一流量信号的实际传感器信号的检测以及随后的传感器信号的校正。微泵的吸气冲程和压力冲程二者视为泵冲程。在泵的每个吸气和/或压力冲程之前，所述流量传感器的新的初始值和“零值”分别能够被重新指定，即，所述微量配量给料系统能够在所述泵的每个吸气和/或压力冲程之前被重新校准。

有可能的是，所述微量配量给料系统在入口侧上具有与在出口侧上相同的压力，或比在出口侧上更低的压力。例如，所述微量配量给料系统能够包括入口容器和出口容器，其中入口和出口容器处于相同的压力级。由于在入口侧上和在出口侧上都占优势的相同压力，则在正向方向上(即从入口朝向出口)，没有待分配流体的自由流动发生。如果在所述出口侧上施加比所述入口侧上更高的压力，则设置于泵中的止回阀能够防止在反向方向上(即，从出口朝向入口)的自由流动，也被称为泄漏流。当确保了在正向和/或反向方向上没有自由流动存在时，所述控制机构能够测量所述流量传感器的当前实际值并且通过考虑所述传感器漂移而重新指定当前零值。

有可能的是，所述微量配量给料系统包括布置于入口侧和/或出口侧上的阀，其中所述阀是工作的常闭阀，和/或工作的常开阀，和/或在阈值压力以下闭合的具有操作阈值压力的阀，和/或双常闭微阀和/或安全阀。例如，当所述入口侧上的压力高于所述出口侧上的压力时，能够使用这样的阀。在此情况下，自由流动将会发生于正向方向上。为防止其发生，则根据此实施例，使用前述阀。这样一种阀优选地布置于入口侧上。其闭合所述入口从而使得没有自由流动会发生。自由流动也能够由布置于出口侧上的阀来阻止。作为工作的常闭阀和/或工作的常开阀，例如，可以使用从EP1321686B1已知的阀。作为具有操作阈值压力的阀，例如，可以使用从DE102008035990A1已知的阀。作为双常闭微阀，例如，可以使用从EP1576294B1已知的阀。作为安全阀，例如，可以使用从EP2220371B1已知的阀。

根据实施例，所述微量配量给料系统能够包括第二流量传感器，所述第二流量传感器包括开口和流率测量机构，其中所述流率测量机构被配置用以确定穿过此开口的流体的流率，其中所述第二流量传感器被布置于所述入口侧上并且所述第一流量传感器被布置于所述出口侧上。以此方式，经由泵入口流入到泵内的待分配流体的量以及经由泵出口分配的流体的量能够被确定。借助于用于校准和/或检测故障的机构，特别是利用所述控制机构，这两个阀能够彼此相比，以便用以例如比较流入到泵内的流体的量与实际由所述泵分配的流体的量。当所述两个阀不对应时，所述微量配量给料系统能够推断出已发生错误，诸如阀的泄漏或泵腔室中的气泡。

有可能的是，用于校准和/或检测所述微量配量给料系统的故障的机构包括控制机构，所述控制机构被配置用以控制所述微泵以及布置于所述出口侧上的所述第一流量传感器和布置于所述入口侧上的所述第二流量传感器，从而使得所述第一和第二流量传感器二者确定当所述微泵吸入待分配流体时流经所述第一和第二流量传感器的各自开口的流体的流率，并且其中所述控制机构还被配置用以比较由所述第一流量传感器所确定的流率和由所述第二流量传感器所确定的流率。此处，两个流量传感器能够监控彼此。以此方式，例如，两个流量传感器分别借助于用于校准和/或检测故障的机构在所述泵的每个吸入冲程之前被重新校准和“设置为零”。在吸入冲程期间，所述泵腔室被待分配流体穿过所述入口阀而填充。利用布置于所述入口侧上的所述第二流量传感器来测量了所述流体的吸入流率。同时，布置于所述出口侧上的所述第一流量传感器测量了是否能够确定通过其开口的流体。这将会指示出流体从在所述泵的吸入冲程期间应实际上以液密/不漏流体方式闭合的出口泄漏。以该方式，则能够检测出可能的泄漏，包括其泄漏率。以该方式，例如，闭合所述出口的阀能够发生泄漏，该泄漏根据本实施例能够被检测。通过将所测量的在所述入口侧上吸入的流体的量与在同样时段中从在出口侧上的泄漏而可能泄漏的流体的量进行比较，则能够精确地确定所述泵的实际吸入量。

根据另一实施例，用于校准和/或检测所述微量配量给料系统的故障的机构可以包括控制机构，所述控制机构被配置用以控制所述微泵以及布置于所述出口侧上的所述第一流量传感器和布置于所述入口侧上的所述第二流量传感器，从而使得所述第一和第二流量传感器二者确定当所述微泵从出口分配待分配的流体时流经所述第一和第二流量传感器的各自开口的流体的流率，并且其中所述控制机构还被配置用以比较由所述第一流量传感器所确定的流率和由所述第二流量传感器所确定的流率。此处，两个流量传感器能够监控彼此。以此方式，例如，两个流量传感器分别借助于用于校准和/或检测故障的机构在所述泵的每个压力冲程之前被重新校准和“设置为零”。由布置于所述出口侧上的第一流量传感器测量了穿过所述出口而输出的流体的量。同时，布置于所述入口侧上的所述第二流量传感器测量了是否能够确定通过其开口的流体流动。然而，这将会指示出流体从在所述泵的压力冲程期间应实际上以液密/不漏流体方式闭合的入口泄漏。以该方式，则能够检测出可能的泄漏，包括其泄漏率。以该方式，例如，闭合所述入口的入口阀能够发生泄漏，该泄漏根据本实施例能够被检测。通过将所测量的在所述出口侧处分配的流体的量与在同样时段中从在入口侧上的泄漏而可能泄漏的流体的量进行比较，则能够精确地确定所述泵的实际排放和输送量。

通过将布置于所述入口侧上的流量传感器的流量传感器信号集成，则能够确定在所述吸入冲程期间的所述泵的冲程容积。通过将布置于所述出口侧上的流量传感器的流量传感器信号集成，则能够确定在所述压力冲程期间的所述泵的冲程容积。所述控制装置能够将所述两个所确定的冲程容积彼此相比。可能的容积冲程差指示出例如测量错误/误差。

可能的是，所述微泵包括布置于所述入口与所述出口之间的泵腔室，在所述泵腔室的区域中至少分段(at least in sections)而布置的膜，以及膜偏斜机构，其中所述膜偏斜机构被配置成用以偏斜所述膜从而使得所述泵腔室的容积被增加以用于吸入待分配流体、并且所述泵腔室的容积被减少以用于分配待分配流体。所述微泵能够被形成为自吸式隔膜泵。

所述膜偏斜机构可以是压电元件，其被配置用以根据施加到所述压电元件的电压来偏斜所述膜。因而，低电压能够有效操作所述泵。另外，利用压电元件，则能够实现例如500Hz的微泵的高时钟频率。

在另外的实施例中，所述微量配量给料系统可以包括控制机构，所述控制机构被配置用以将通过所述第一流量传感器的开口而确定的流率与预定流率比较值进行比较，用于控制所述微泵持续这么久时间直至通过所述第一流量传感器的开口而确定的流率等于或大于所述预定的流率比较值。以此方式，所述微泵能够有利地分别分配所需的和预先限定的流体的量。如果需要比利用单一泵冲程待分配的量更大的排放量，则所述控制机构能够控制所述微泵直至达到所需量。

可能的是，具有低流体电容的流体连接机构被布置于所述微泵与所述第一和/或第二传感器之间，特别是随着所述微泵的变动的操作压力而容积保持恒定的流体连接机构，和/或具有低流体电感的流体连接机构。优选地，在微泵与电压传感器之间仅存在着很低的“流体电容”或甚至无“流体电容”存在，诸如软的长塑料管或将会导致时间延迟直至所述流动静止下来的其它塑料元件，因为长的软管加宽并且以此方式放大了它们的体积。这意味着在微泵和配量给料芯片之间有利地没有长的软导管存在。所述流体电感实质上描述了在泵冲程期间必需被加速的液体液柱的惯性。所述液柱的惯性越大，则其跟随所述泵的移动越慢。在高的泵频率，从一定的截止频率开始，液柱不再能够跟随所述泵的移动。此行为/特性实质上对应于低通特性。因而，有利的是提供具有尽可能短的长度和尽可能大的截面积的流体连接机构。

有可能的是，设置于所述入口侧上的所述阀被布置于所述微泵与在所述入口侧上所布置的流量传感器之间，或者在流动方向上在布置于所述入口侧上的流量传感器之前；并且，设置在所述出口侧上的阀被布置于所述微泵与在所述出口侧上所布置的流量传感器之间，或者在流动方向上在布置于所述出口侧上的流量传感器之后。这些是用于布置用来阻止自由流动的闭塞阀的特别有利的位置。

有可能的是，所述第一流量传感器被布置成在所述出口侧上并且至少成段与微泵的出口相接触。以此方式，在泵出口与流量传感器之间存在着直接连接，至少成段。以该方式，待分配流体必须在泵出口与流量传感器之间覆盖的路径能够有利地被保持为较短的。因而，所述泵压力能够以几乎无损的方式被传送至所述流量传感器。

根据实施例，所述微泵能够包括在出口侧上的阀，其被配置成当所述微泵吸入待分配流体时用以闭合所述出口，并且被配置成当所述微泵从所述出口分配待分配流体时用以打开所述出口。这样的阀防止了待分配流体的不希望的回流以及在向后方向上的泄漏流。以此方式，此阀允许待分配流体在所述泵的压力冲程中穿过所述出口阀。然而，在所述泵的吸入冲程中，所述出口的闭合是所需的以便能够将新的待分配流体泵送通过所述入口进入到所述泵腔室内。因而，此阀在所述微泵的吸入冲程中闭合所述出口并且阻止了待分配流体穿过所述出口的不希望的回流。

有可能的是，所述微泵包括入口侧上的阀，所述阀被配置成当所述微泵吸入待分配流体时用以打开所述入口，并且被配置成当所述微泵从所述出口分配待分配流体时用以闭合所述入口。例如，如果所述出口侧上的压力大于所述入口侧上的压力，则此阀分别防止了在所述泵的压力冲程中所述待分配流体的不希望的回流以及在向后方向上的泄漏流。以此方式，此阀允许待分配流体在所述泵的吸入冲程中穿过所述入口阀进入。然而，在泵的压力冲程中，所述入口的闭合是所需的以便能够在泵腔室中累积/积聚压力。因而，此阀在所述微泵的压力冲程中闭合所述入口并且因而防止了待分配流体穿过所述入口的不希望的回流。例如，如果当所述泵不工作时，出口侧上的压力高于入口侧上的压力，则此阀能够防止在后向方向(即，朝向所述入口)上的不希望的泄漏流。

有可能的是，所述第二流量传感器被布置成至少成段与微泵的入口相接触。以此方式，在泵入口与第二流量传感器之间存在着直接连接，至少成段。以该方式，待分配流体必须在第二流量传感器与泵入口之间覆盖的路径能够有利地被保持为较短的。

根据实施例，用于校准和/或检测所述微量配量给料系统的故障的机构可以包括控制机构，所述控制机构被配置成用以控制所述微泵和所述第一流量传感器从而使得所述第一流量传感器确定当所述微泵不操作时流经所述第一流量传感器的开口的流体的流率。以此方式，当所述泵不工作时，即，在吸入冲程之前以及在压力冲程之前，能够确定布置于所述入口侧和/或所述出口侧上的微泵的阀的可能泄漏。在所述微泵的停止期间，即，当所述微泵不操作时，布置于所述入口侧和/或所述出口侧上的阀被闭合并且特定量的流体在所述泵腔室内。因为所述泵不操作，则没有超压(overpressure)被施加到所述泵腔室。如果布置于所述出口侧上的第一流量传感器测量了流动而无论闭合的出口阀以及未施加的超压，则所述微量配量给料系统可以分别推断所述微泵的出口阀不密封并且泄漏。如果布置于所述入口侧上的第一流量传感器测量了流动而无论闭合的入口阀，则所述微量配量给料系统可以分别推断所述入口阀不密封并且泄漏。另外，所述控制机构可以检测在所述第一流量传感器的开口处发生的泄漏流。为此，当所述泵不工作时，所述控制机构测量在所述第一流量传感器的开口处的泄漏流的流率。所述泄漏流的此流率被储存为差值。当所述泵实质上工作时，例如，在所述泵的压力冲程期间，则此差值(即，先前确定的泄漏流)被从在泵的压力冲程期间所实际测量的流率减去。以此方式，测量了实际流率，即，没有泄漏流。替代地，也可能的是，所述差值已经在所述泵的操作冲程之前被从所述流量传感器的先前零点水平减去。以此方式，确定了由先前所确定的泄漏流的量来分别减少和校正的新的零点。因而，当所述第一流量传感器泄漏时，所述流量传感器可以在所述泵的每个操作冲程之前分别被重新校准并且设置为零。

有可能的是，用于校准和/或检测所述微量配量给料系统的故障的机构包括控制机构，所述控制机构被配置成用以控制所述微泵和所述第一和/或第二流量传感器从而使得所述第一和/或第二流量传感器确定当所述微泵不操作时流经所述第一和/或流量传感器的开口的流体的流率。以此方式，在吸入冲程之前以及在压力冲程之前，能够同时确定分别布置于入口和出口侧上的两个阀的可能泄漏。在所述微泵的停止期间，即，当所述微泵不操作时，布置于所述入口侧和所述出口侧上的阀被闭合并且特定量的流体在所述泵腔室内。因为所述泵不操作，则没有超压(overpressure)被施加到所述泵腔室。如果布置于所述出口侧上的第一流量传感器测量了流动而无论闭合的出口阀以及未施加的超压，则所述微量配量给料系统可以分别推断所述出口阀不密封并且泄漏。如果布置于所述入口侧上的第二流量传感器测量了流率而无论闭合的入口阀，则所述微量配量给料系统可以分别推断所述入口阀不密封并且泄漏。

根据实施例，所述微泵能被配置作为一种间歇地操作的泵。此处，所述泵分别生成压力脉冲以及压力脉冲的序列。以此方式，瞬态时变压力信号被施加到所述流动传感器。通过分析所述瞬态信号，则能够实现对于相应流量传感器的开口的阻塞的检测。在静态流中，所述流量传感器不能区分是否所述开口被阻塞。然而，根据所述开口阻塞与否，则施加到所述流量传感器的所述瞬态时变信号不同。当所述开口未被阻塞时，由所述微泵生成的压力脉冲在若干毫秒内将再次被减少。如果所述开口阻塞，则不能溢流释放的超压发生积聚。这能够由所述流量传感器的信号分析而检测到。

附图说明

在附图中图示并且将在下文中讨论本发明的实施例。示出：

图1A创新的微量配量给料系统，

图1B创新的微量配量给料系统的另一实施例，

图2A根据另一实施例的创新的微量配量给料系统的侧视截面图，

图2B根据另一实施例的创新的微量配量给料系统的侧视截面图，

图3根据另一实施例的创新的微量配量给料系统的侧视截面图，

图4创新的方法的方块图，以及

图5绘制出随着时间可变的泵腔室压力的图。

具体实施方式

图1A示出用于对于待分配流体进行配量给料的创新的微量配量给料系统100。待分配的流体例如能够是气体或液体。所述流体可以具有不同的流变特征。例如，所述流体可以具有低粘性。具有低粘性的所述流体可以例如是乳膏/乳霜或洗剂。所述流体可包括医药活性的成分。所述流体例如也可以是包含香水的除臭溶液。

所述微量配量给料系统100包括微泵101。所述微泵101包括入口102和出口103。

所述微泵101被配置成用以通过入口102吸入待分配流体，由箭头104指示。此外，所述微泵101被配置成用以分配由始于出口103的箭头105所指示的流体的至少部分。

所述微量配量给料系统100包括第一流量传感器106a、106b。所述第一流量传感器106a被布置于所述出口侧上，即，其在所述微泵101的出口103的侧部上。任选地，作为在出口侧上的替代，所述第一流量传感器106b也可被布置于所述入口侧上，例如，在所述入口102的侧部上，这就是根据此选择任选地布置于入口侧上的所述第一流量传感器106b为何由图1A中的虚线指示的原因。

所述第一流量传感器106a、106b包括开口107a、107b。待分配流体104/105可以穿过此开口107a、107b。此外，所述第一流量传感器106a、106b包括流率测量机构108a，108b。所述流率测量机构108a，108b被配置用来确定穿过构造于所述第一流量传感器106a、106b中的开口107a、107b的流体104、105的流率。

所述开口107a、107b也可被称为孔板。所述流率测量机构108a、108b可以例如是测量在所述孔板107a、107b前方所施加的压力以及在所述孔板之后所施加的压力的压力传感器，并且可确定压差。借助于所述压差，如下所述，能够确定已穿过所述孔板107a、107b的流率。通过所述流率的时间积分，能够确定已穿过的所述流体的流率和体积。以此方式，所述微量配量给料系统能够对于待分配流体的量进行配量给料。

所述开口和孔板107a、107b分别形成对于正在穿过的流体而言的限定流阻。流经所述流阻的流体的体积流量以及体积和质量流量分别是施加到所述流体的压力的函数。体积流量Q(在根据Toricelli定律而具有不会过高粘性的不可压缩流体中)以比例常数c而正比于在孔板107a、107b之前所测量的压力p₁与在所述孔板107a、107b之后所测量的压力p₂之间的压差Δp的平方根。

或大致地：

且孔板面积为A和液体密度为ρ。排量系数μ包括收缩系数λ(描述具有孔板的尖锐边缘处的流动路径的收缩)以及速度系数(描述在孔板处的(小)摩擦损失的影响)。

μ＝λζ

此外，上述的根Toricelli关系的先决条件是开口107a、107b是“孔板”，即，所述开口107a、107b的直径(或具有非圆形例如方形孔板的典型尺寸)显著大于所述孔板107a、107b的厚度。例如，当所述流量传感器106a，106b的开口107a，107b例如通过在硅的压力传感器膜上的干法蚀刻步骤而实现(其中硅的压力传感器膜通常具有10至50μm的膜厚度以及1至3mm的典型的膜侧部长度，并且所述孔板107a，107b的直径具有50至1500μm的值)时，是如上情况。当所述开口107a，107b的直径显著大于所述孔板107a，107b的厚度时，所述流体的势能主要被转换为动能，这导致以上的Toricelli定律。在该情况下，在所述孔板流处摩擦的影响很小，这具有优点在于，穿过所述孔板107a，107b的液体流量实质上是与温度无关的，因为密度实质上是与温度无关的，而液体的粘性则是极其温度相关的。此处，优点在于，(由于在小的传感器信号中的陡峭的根特征)，所述流量传感器106a，106b是在小的流量值处较不灵敏的。

当孔板107a，107b的直径并不显著大于所述孔板107a，107b的厚度时，摩擦的影响增加。所述根特征将随后得出线性部分。然而，这是对于微量配量给料系统的函数而言无关紧要的，因为在此情况下，也能够确定在所述压力传感器信号与流量之间的情境/状况。因为温度对于粘性的影响也是已知的，则此温度影响能够通过测量所述温度(如上已针对气体流动加以描述)来测量和补偿。此外，通道流/槽道流动具有优点在于，在流量与压降之间的近似线性情境结果，其由于Hagen-Poiseuill方程而通常对于圆形通道几何形状是大致已知的。

由此，例如，有可能实现等于或小于孔板厚度的孔板直径(由此所述孔板变为通道)，并且以该方式，能够监控和配量非常小量的微量配量给料系统100可被实现。

所述体积流量和所述流率Q分别额外地是在时间单位期间流经限定的流阻(对应于所述孔板开口107a，107b的截面)的所述待分配流体的体积的时间导数。

对所述体积流量Q进行积分得到了在此时段期间已穿过的介质的体积。

如上所体积，待分配流体也可以是气体。在该情况下，所述气体的体积随温度改变。因而，当所述微量配量给料系统100包括被配置成用以确定穿过所述孔板开口107a，107b的气体的温度的温度传感器(此处未图示)以便确定相应的气体体积时，这可以是有利的。有利地，所述温度传感器被集成于所述第一流量传感器106a，106b中。当所述第一流量传感器106a，106b例如被构造成作为呈半导体芯片形式的微流传感器时，所述温度传感器也可被构造于此半导体芯片中。

额外地，所述微量配量给料系统100包括用于校准和/或检测所述微量配量给料系统100的故障的机构113。此机构113被构造为用以当任何时刻需要时重新校准所述第一流量传感器106a，106b，或者当需要时重新确定所述电流零点以便抵消不希望的传感器漂移。额外地，所述机构113被构造为用以检测所述微量配量给料系统100的故障。所述机构例如经由信号线114、115a、115b而连接至所述微泵101以及分别布置于所述出口侧和所述入口侧上的所述第一流量传感器106a，106b。

用于校准和/或检测所述微量配量给料系统100的故障的机构113包括控制机构302。所述控制机构302被配置成用以当所述微泵101不工作时检测所述第一流量传感器106a，106b的传感器信号的实际值，并且用以将其设置为电流零值。所述控制机构302作为用于校准和/或检测所述微量配量给料系统100的故障的机构的部件，将所述微泵101切换到不工作状态，即，所述微泵101既不执行吸入冲程也不执行压力冲程。在所述微泵101的此不工作状态，在入口102与出口103之间没有待分配流体流动。

可能发生的是，第一流量传感器106a，106b的传感器信号漂移，即，认为在时刻t₁的传感器信号的值随着时间改变，从而使得此传感器信号在时刻t₂具有与先前时刻t₁相比不同的值。例如，这可以当容纳低成本传感器时由机械应力诱发。

因而，控制机构302可以检测所述第一流量传感器106a，106b在任何时刻t₀的电流传感器值并且将其设定为新的零值。换言之，借助于流量测量机构108a，108b，所述电流传感器值可以在所述第一流量传感器106a，106b的紧随其后的流量测量中作为偏移而从测量信号减去。以该方法，所述微量配量给料系统100在测量之前借助于用于校准和/或检测故障的机构而被重新校准。

所述控制机构302被配置用来确定校正值并且用来将其从所述第一流量传感器106a，106b的所检测到的实际传感器信号的量中减去，其中所获得差值形成用于所述第一流量传感器106a，106b的随后传感器信号的经校正的起始点。

因而，当所述控制机构302确定没有流量正在流动时(例如，当所述微泵不工作和/或所述微阀闭合时)，所述第一流量传感器106a，106b借助于用于校准和/或检测故障的机构。被分别校准和“设置为零”。例如，所述控制机构302能够检测所述第一流量传感器106a，106b的当前实际值，并且借助于校正值来对其进行校正以便将所产生信号分别设定为电流“零流量值”和零点或起始点。

所述校正值由所述控制机构302确定，并且基于所述第一流量传感器106a，106b的所检测的实际传感器信号。所述校正值被从所检测到的实际传感器信号减去。获得的差值充当新的起始点用于随后的传感器信号。换言之，所述当前实际传感器信号被设定为新的“零信号”。此新的“零信号”能够作为在所述流量传感器的紧随其后的测量(其中流量传感器尚未再次发生漂移而偏离)中的偏差而被从测量信号中减去。

例如，所述校正值能够对应于所测量的实际传感器信号的量并且能够从实际传感器信号减去。例如，若泵不工作时，由于传感器漂移而测量了±50mV的实际传感器信号，则能够从所述实际传感器信号的量减去50mV量值的校正值。这意味着所述±50mV量值的传感器信号的实际值的量由也为50mV量值的校正值来校正。因而，所述漂移的传感器信号被重置为值零。

在执行所述第一流量传感器106a，106b的传感器信号的测量之前，可以从先前检测的实际传感器信号减去校正值。以该方式，重新确定了“零点”。然而，也可能的是，所述实际传感器值最初被储存为校正值并且仅在执行测量之后从此测量的传感器信号减去。在此情况下，仅在已执行测量之后将所述校正值作为偏移从所获得的测量值减去。

与是否在测量之前或之后从相应的传感器信号减去所述校正值无关，如果所述流量传感器的传感器信号经受时变传感器漂移，则所述传感器漂移的量能够在任何时刻t₀由用于校准和/或检测故障的机构设定为零。可以说，在时刻t₀的所述传感器漂移分别被隐藏和校正，并且所述流量传感器的电流零点在时刻t₀被指定。

所述校正的量并非必需精确地与实际传感器信号的量对应。也可能的是，所述校正值的量具有介于零与所述传感器的实际值之间的任何值。例如，若当由于传感器漂移而被测量到±50mV的实际传感器信号时，能够从实际传感器信号的量减去具有介于0mV与50mV之间任何值的校正值。在该情况下，将会可能的是，例如，从±50mV量值的所测量的实际传感器信号的量减去40mV量值的校正值。相应地，将会产生1mV的新的差值，其分别被用作用于随后测量的新的起始点和用作“零点”。

也可能的是，所述校正值是在实际传感器信号的量加上实际传感器信号的±10％的公差值或加上实际传感器信号的±20％的公差值的范围内。相应地，例如，对于±50mV的实际传感器信号值，则能够选择在50mV±10％,即45mV<x₁<55mV的范围中的校正值x₁，或在50mV±20％,即40mV<x₂<60mV的范围中的校正值x₂。

所述控制机构302被配置成用以在每个泵冲程之前执行所述微量配量给料系统100的校准。相应地，所述控制机构302能够在如上所述的微泵101的吸入冲程之前和/或在压力冲程之前执行校准。

在所述微量配量给料系统100的校准之前，应确认的是，在入口102与出口103之间没有自由流动或仅仅有流体的可忽略的小流量104、105、109发生，以便能够充分补偿正在漂移的传感器信号。这可以被确认，特别是在于，所述微量配量给料系统100具有根据本发明的在入口侧上比在出口侧上更低的压力。例如，能够提供在下面关于图2A和图2B更详细描述的容器201，其中所述容器201中的流体液位一直被保持低于在出口处的流体液位。在这种考虑中，所述连接的液体填充的流体通道(例如，附图标记225)高于或是低于在入口出的液位或出口处的液位并不相关。以该方式，在容器中的液体静压不足以允许在入口102与出口103之间的自由流体流动。在此体系中，关于压力比，从出口103返回至入口102的反向流将会基本上是可能的，但是所述微泵101(见图3)的被动止回阀310、311被反向偏压并且防止了回流，从而使得确认了没有流量(或仅有可忽略的泄漏流)流动。

然而，能够提供布置于入口侧上的容器201以及布置于出口侧上的容器这二者。所述两个容器的流体压力能够被配置成使得它们具有相同大小。在该情况下，所述微量配量给料系统100将会在入口侧上具有与在出口侧上近似相同的压力。由此，也防止了在入口102与出口103之间的自由流体流。

如果微量配量给料系统在入口侧上具有比在出口侧上更高的压力，则可以采取构造措施以用于防止在入口102与出口103之间的自由流体流动。根据图1B中所示的实施例，可以提供额外阀140a、140b。所述阀140a可以被布置于出口侧上。所述阀140b可以替代地被布置于入口侧上。一个阀140a，140b各自也可被设置于出口侧和入口侧上。

所述阀140a，140b可以被闭合，从而使得可以防止在入口102与出口103之间的自由流体流动。所述阀140a，140b可以例如是从EP1320686B1已知的工作的常闭阀。所述阀140a，140b可以是例如从DE102008035990A1已知的在阈值压力下密封的具有操作阈值压力的阀。所述阀140a，140b可以是诸如从EP1576296B1已知的所谓的双常闭微阀。所述阀140a，140b也可以是从EP2220371B1已知的所谓的安全阀。

如图1B所示，设置于所述入口侧上的阀140b能够被布置于所述微泵101与在所述入口侧上布置的流率传感器106b之间。设置于入口侧上的阀140b可以替代地并且优选地也沿流动方向布置于在所述入口侧上布置的流量传感器106b之前。这是优选的，因为由此则介于所述流量传感器106b与微泵101之间的闭死体积，流体电容和流体电感不被扩大。如图1B所示，能够将设置于所述出口侧上的阀140a布置在微泵101与在所述出口侧上布置的流量传感器106a之间。设置于所述出口侧上的阀140a也可能替代地布置成优选地在流动方向上位于布置在所述出口侧上的流量传感器160a之后。

作为所述阀140a，140b的替代或补充，所述微泵101可以包括被动止回阀用于防止流体的回流，即，从出口103向入口102。这些止回阀310、311将在下文中参考附图3更详细地描述。

作为所述阀140a，140b的替代或补充，所述微泵101可以包括工作的入口和出口阀用于通过闭合所述工作的阀来防止流体的回流(即，从出口103向入口102)。

这样的具有工作的入口阀和工作的出口阀的微泵例如是从DE10238600A1已知的。

借助于这样的具有工作的阀的微泵，除了流体的回流，当所述工作的阀之一或二者被主动地闭合时，也可以防止流体的前向流(自由流动)。首先，图2A示出了创新的微量配量给料系统100的另一实施例。所述微量配量给料系统100包括微泵101。所述微泵101包括入口102和出口103。

更精确地，所述入口102包括入口开口102a和包围所述入口开口102a的边缘部分102b。所述出口103包括出口开口103a和包围所述出口开口103a的边缘部分103b。在图2A所示的实施例中，一体地形成了包围所述入口开口102a的边缘部分102b以及包围所述出口开口103a的边缘部分103b。

所述微泵101被配置成用以通过入口102吸入待分配流体，由箭头104指示。此外，所述微泵101被配置成用以分配由始于出口103的箭头105所指示的流体的至少部分。

在微泵101处，储存所述待分配流体104的容器201可以被布置于所述入口侧上。所述容器201被布置成使得所述容器201内的流体液位低于将入口102连接至出口103的流体通道225的最低边缘。以该方式，在容器201中储存的流体的液体静压不足以允许在入口102与出口103之间的自由流体流动。

在图2A中所示的实施例中，所述微量配量给料系统100还包括布置于所述出口侧上的第一流量传感器106a。所述第一流动传感器106a包括待分配流体105能够穿过的开口107a。此外，所述第一流量传感器106a包括流率测量机构108a。所述流率测量机构108a被配置用来确定穿过形成于所述第一流量传感器106a中的开口107a的流体105的流率。

根据此实施例，所述第一流量传感器106a被布置成在所述出口侧上并且至少成段与微泵101的出口103相接触。更准确地，所述第一流量传感器106a的朝向所述微泵101的部分203a、203b与所述出口103的包围所述出口开口103a的边缘部分103b相接触。

所述微量配量给料系统100包括用于校准和/或检测所述微量配量给料系统100的故障的机构113。用于校准和/或检测故障的机构113包括控制机构302。用于校准和/或检测故障的机构113对应于如上参考附图1A和1B讨论的用于校准和/或检测故障的机构113并且因此具有实质上相同的功能性。特别地，其用来在泵冲程之前通过设定所述流量传感器106(此处布置于所述出口侧上)为零来校准所述微量配量给料系统100。为此，当所述微泵101不工作时，所述控制机构302检测所述流量传感器106的电流传感器信号并且确定此传感器信号为新的零值。因而，在每个泵冲程之前，可以补偿所述传感器信号的漂移。

图2B示出其中所述第一流量传感器106b布置于入口侧上的创新的微量配量给料系统100的替代实施例。

所述微泵102被配置成用以吸入待分配流体，由箭头指示。所述微泵101还被配置成用以分配由始于出口103的箭头105所指示的流体的至少部分。

在微泵101处，储存所述待分配流体的容器201可以被布置于所述入口侧上。在该情况下，所述第一流量传感器106b被布置于所述微泵101的入口102与所述容器201之间。此处，所述容器201也被布置成使得所述容器201内的流体液位低于将入口102连接至出口103的流体通道225的最低边缘。以该方式，在容器201中储存的流体的液体静压不足以允许在入口102与出口103之间的自由流体流动。

所述微泵101从容器201吸入待分配流体。所述第一流量传感器106b包括待分配流体104能够穿过的开口107b。随后，所述待分配流体104通过所述入口102的入口开口102a进入所述微泵101。

此外，所述第一流量传感器106b包括流率测量机构108b。所述流率测量机构108b被配置用来确定穿过形成于所述第一流量传感器106b中的开口107b的流体104的流率。

根据此实施例，所述第一流量传感器106b被布置成在所述入口侧上并且至少成段与微泵101的入口102相接触。更准确地，所述第一流量传感器106b的朝向所述微泵101的部分204a、204b与所述入口102的包围所述入口开口102a的边缘部分102b相接触。

此处，所述微量配量给料系统100也包括用于校准和/或检测所述微量配量给料系统100的故障的机构113，其中所述机构113对应于上文参考图1A、1B和2A所描述的用于校准和/或检测故障的机构113。

所述微泵101包括布置于所述入口102与所述出口103之间的泵腔室202。所述微泵101被配置成用以泵送待分配流体穿过所述泵腔室202，如由箭头109指示。

图3示出创新的微量配量给料系统300的另一实施例，其中所述第一流量传感器106布置于所述出口侧上并且所述第二流量传感器110布置于所述入口侧上。

所述第二流量传感器110包括开口111和流率测量机构112。所述流率测量机构112被配置成用以确定流经此开口112的流体104的流率。

根据此实施例，所述第二流量传感器110被布置成在所述入口侧上并且至少成段与微泵101的入口102相接触。更准确地，所述第二流量传感器110的朝向所述微泵101的部分304a、304b与所述入口102的包围所述入口开口102a的边缘部分102b相接触。

在出口侧上，所述微泵101包括阀310，所述阀310被配置成用以当所述微泵101吸入待分配流体104时闭合所述出口103。此外，所述阀310被配置成用以当所述微泵101从所述出口103分配所述待分配流体105时打开所述出口103。

在入口侧上，所述微泵101包括阀311，所述阀311被配置成当所述微泵101吸入待分配流体104时用以打开所述入口102，并且被配置成当所述微泵101从所述出口103分配待分配流体105时用以闭合所述入口102。

所述微量配量给料系统300包括用于校准和/或检测所述微量配量给料系统300的故障的机构313，所述机构313的功能实质上对应于如上参考图1A至2B所讨论的实施例。用于校准和/或检测所述微量配量给料系统300的故障的机构313包括控制机构302。控制机构302被配置成用以控制布置于所述出口侧上的第一流量传感器106和/或布置于所述入口侧上的第二流量传感器110。所述控制机构302可以例如是合适的微控制器。所述控制机构302经由有线或无线连接303而连接至所述微量配量给料系统300。所述控制机构302优选地被连接至所述微泵101以及连接至所述第一流量传感器106和/或第二流量传感器110。

除了上述的用于通过“设置为零”来校准所述微量配量给料系统300的选项，布置于所述入口侧上的流量传感器106和/或布置于所述出口侧上的流量传感器110，用于校准和/或检测所述微量配量给料系统300的故障的机构313都被配置成用以检测所述微量配量给料系统300的故障。这样的故障将在下面以文字进一步详细讨论。

例如，布置于所述入口侧上的所述微泵的阀310和布置于所述出口侧上的微泵101的阀311的泄漏可以被检测到。然而，布置于所述入口侧上的流量传感器110和/或布置于所述出口侧上的流量传感器106的相应的泄漏和失灵也可以被检测到。

对于这样的故障检测目的，所述控制机构310特别是被配置成用以控制所述微泵101以及布置于所述出口侧上的第一流量传感器106和布置于所述入口侧上的第二流量传感器110，从而使得当所述微泵101吸入待分配流体104时，所述第一和第二流量传感器106、110二者确定流体104、105分别流经所述第一和第二流量传感器106、110的相应开口107、111的流率。

这意味着在并且吸入期间以及在微泵101的吸入冲程中，相应地，所述入口侧上的流体104流经布置于所述入口侧上的第二流量传感器110的开口111。在所述微泵101的吸入冲程期间，布置于所述入口侧上的阀311打开并且待分配流体能够流入到泵腔室202内，由箭头109指示。

同时，在所述微泵101的吸入冲程中，布置于所述出口侧上的阀310闭合所述出口103。不工作的阀310以液密方式闭合所述出口103。如果布置于入口侧上的阀310是有缺陷的，则流体将会回流入所述泵腔室202内并且也将回流穿过所述出口103穿过所述第一流量传感器106。此排放的流体回流穿过布置于所述出口侧上的第一流量传感器106的开口107，并且此排放流体的流率由流率测量机构108确定。

此处，应注意到，所述流率测量机构108的压力传感器膜也可以检测回流，因为在此情况下在所述流量传感器106的孔板107处的压力差为负并且在惠斯通电桥上测量到负电压。

因而，控制机构302已知所述泵101处于吸入冲程并且因而在布置于所述出口侧上的流量传感器处不应测量出流量，因为位于所述出口侧上的阀310应以液密方式闭合所述出口。如果控制机构302仍测量在布置于出口侧上的流量传感器106处的流量，这指示了例如在出口侧上的阀310处的泄漏这样的缺陷。因而，用于校准和/或检测所述微量配量给料系统300的故障的机构313能够检测出在出口侧上的泄漏流。作为用于校准和/或检测所述微量配量给料系统300的故障的机构313的部分的所述控制机构302能够在所述微泵301的吸入冲程中检测出所述微量配量给料系统300的故障。

此外，所述控制机构302被配置成用以将由所述第一流量传感器110所确定的流率与还由所述第二流量传感器106所确定的流率进行比较。

所述微量配量给料系统300不仅能够在所述微泵101的吸入冲程中检测到布置于所述出口侧上的阀310的泄漏流。所述微量配量给料系统300也能够在所述微泵101的压力冲程中检测到布置于所述入口侧上的阀311的泄漏流。

为此，所述控制机构302被配置成用以控制所述微泵101以及布置于所述入口侧上的第二流量传感器110，从而使得所述第二流量传感器110当所述微泵101从出口103分配待分配流体105时确定流经所述第二流量传感器110的开口111的流体104的流率。

这意味着当排放所述流体105时以及在所述微泵101的压力冲程中，分别地，布置于所述出口侧310上的阀打开，并且所述泵腔室202中驻留的待分配流体109能够在布置于所述出口侧上的所述第一流量传感器106的方向上流经所述出口103从所述泵出口202流出，由箭头105指示。于是，所述待分配流体105流经布置于所述出口侧上的第一流量传感器106的开口。所述待分配流体105的流率由此由流率测量机构108确定。

同时，布置于所述入口侧上的阀311在所述微泵101的压力冲程中闭合所述入口102。不工作的阀311以液密方式闭合所述入口102。如果布置于所述入口侧上的阀311是有缺陷的，则流体将通过所述入口102从所述泵腔室202流出返回到布置于所述入口侧上的第二流量传感器110内。已回流的此流体经过所述第二流量传感器110的开口111，并且由所述流率测量机构112确定了已回流的此流体的流率。控制机构302已知所述泵101处于压力冲程并且因而在布置于所述入口侧上的第二流量传感器110处不应测量出流量，因为位于所述入口侧上的阀311应以液密方式闭合所述入口102。如果控制机构320仍测量出在布置于入口侧上的第二流量传感器处的流量，这指示了例如在入口侧上的阀311处的泄漏这样的缺陷。用于校准和/或检测所述微量配量给料系统300的故障的机构313因此能够检测出在入口侧上的泄漏流。作为用于校准和/或检测所述微量配量给料系统300的故障的机构313的部分的所述控制机构302也能够在所述微泵101的压力冲程中检测出所述微量配量给料系统300的故障。

以上，当所述微泵101不工作或空闲时(即，既不执行吸入冲程也不执行压力冲程)，所述创新的微量配量给料系统300可以检测在入口侧上的阀311处和/或在出口侧上的阀310处的泄漏流。

为此，所述控制机构302被配置成用以控制所述微泵101和所述第一和/或第二流量传感器106、110从而使得所述第一和/或第二流量传感器106、110确定当所述微泵101不操作时流体104、105流经所述第一和/或第二流量传感器106、110的开口107、111的流率。

当所述微泵101分别不工作时并且不操作时，在泵腔室202中分别地不存在负压和超压。因而，待分配流体在泵腔室202中处于大气压。在此状态下，位于所述入口侧上的阀311和位于所述出口侧上的阀310二者都被以液密方式闭合。

如果所述泵腔室202中驻留的流体仍从所述泵腔室202泄漏，则根据所述两个阀哪个泄漏，这种泄漏流体将分别流动至所述第一和第二流量传感器106,110，并且流动至所述第二和第二流量传感器106,110的开口107,111。所述泄漏流的流率由相应的流率测量机构108、112确定。

因为所述控制机构302已知所述微泵101处于不工作状态，则由所述第一和/或第二流量传感器106、110检测的流体流量分别作为所述微量配量给料系统300的误差和故障而被检测。所述控制机构302作为用于校准和/或检测故障的机构313的部分，生成了关于位于入口侧上的阀311和位于出口侧上的阀310发生泄漏、并且两个阀310、311中哪个泄漏的信息。由于由相应的流率测量机构108、112所确定的泄漏流体的流率，则甚至能够确定泄漏阀310、311的相应泄漏率。作为用于校准和/或检测所述微量配量给料系统300的故障的机构313的部分的所述控制机构302能够甚至当所述微泵101不工作时检测出所述微量配量给料系统300的故障。

在所述微泵101的吸入冲程中，所述微量配量给料系统300能够基于由布置于所述入口侧上的流量传感器110所确定的流体的流率来确定所述泵冲程体积。所述微量配量给料系统300接收到关于在所述吸入冲程期间多少数量的流体已流经布置于所述入口侧上的流量传感器110，以及相应地多少数量是在泵腔室202中的信息。

在所述微泵101的压力冲程中，所述微量配量给料系统300能够基于由布置于所述出口侧上的流量传感器106所确定的流体的流率来确定泵输送体积。所述微量配量给料系统300接收到关于在所述压力冲程期间多少数量的流体已流经布置于所述出口侧上的流量传感器110，以及因此多少数量从泵腔室202中出来的信息。

如果被设置用于确定流率的所述流率测量机构108、112被构造为压差传感器，则能够由根据上述公式的对所述流率Q的积分来确定相应的流体体积。通过将由位于所述入口侧上的压差传感器110确定的流率Q_in进行积分，则能够确定在所述吸入冲程期间的所述泵101的冲程容积。通过将由位于所述出口侧上的压差传感器106确定的流率Q_out进行积分，则能够确定在所述压力冲程期间的所述泵101的冲程容积。所述控制装置302能够将所述两个冲程容积彼此相比。可能的容积冲程差指示出例如测量误差或泄露。

在所述微泵101的不工作状态下确定的阀310、311的泄漏率能够被用作分别相对于所确定的泵冲程体积和所确定的泵输送体积而言的差值，用于校准所述微量配量给料系统300。这意味着所检测的泄漏率的确定值能被用作用于随后测量流经所述流量传感器106、110的开口107、111的流体的流率的偏移。作为用于校准和/或检测所述微量配量给料系统300的故障的机构313的部分的所述控制机构302因而也能够即便当位于所述入口侧和/或位于所述出口侧上的阀310、311发生泄漏时对所述微量配量给料系统300进行校准。

这种类型的校准也对于如图1A、1B、2A和2B中所示的微量配量给料系统100起作用，其中此种微量配量给料系统100包括，与如上参考图3所讨论的微量配量给料系统300相比，仅有能够布置于所述出口侧上或所述入口侧上的第一流量传感器106。相应地，这样一种具备用于校准和/或检测故障的机构113的微量配量给料系统100能够检测出位于所述入口侧上或位于所述出口侧上的阀106、110的泄漏流。

为此，所述微量配量给料系统100包括作为用于校准和/或检测所述微量配量给料系统100的故障的机构113的部分的控制机构302，其被配置用于控制所述微泵101和所述第一流量传感器106a，106b从而使得所述第一流量传感器106a，106b当所述微泵不操作时确定流经所述第一流量传感器106a，106b的开口107a，107b的流体104、105的流率。

此外，本创新的微量配量给料系统100，300的所有实例具有优点在于，其能被校准以用于补偿所述第一和/或第二流量传感器106,110的可能漂移，如上所述。

当例如基于所述控制机构302确信了没有流体流动发生时，例如，当所述微泵101被关断时，所述第一流量传感器106被“设置为零”，即，所述流率测量机构108被读出并且此读出值分布被认为是“零流率值”和/或零点或起始点。由此，所述零点能够在所述微泵101的每个吸入冲程和/或压力冲程之前被重新确定。

因而，所述第一流量传感器106能够在所述微泵101的每个吸入和/或压力冲程之前或在某个特定时段中被重新校准。这抵消所述第一流量传感器106的可能传感器漂移。因而，尚未利用昂贵的组装方法来组装的、并且甚至很可能已在机械应力下被封装的一种低成本传感器，也可用作适合于本创新的微量配量给料系统100,300的精确的流量传感器106。这适用于布置在所述入口侧上的第一流量传感器106a和布置在所述出口侧上的流量传感器106b二者。这同样相应地适用于所述第二流量传感器110。

根据实施例，所述控制机构302被配置用以将通过所述第一流量传感器16的开口107而确定的流率与预定流率比较值进行比较，并且用于控制所述微泵101持续这么久时间直至通过所述第一流量传感器106的开口107而确定的流率等于或大于所述预定的流率比较值。

以该方式，待分配的流体的量能够被精确地利用所述创新的微量配量给料设备100,300来配量给料。例如，当需要1.0μl的流体的分配量，并且所述微泵101能够在每个泵冲程输送最大0.25μl时，则所述控制装置302控制所述微泵101直至达到1.0μl的所需分配量。在间歇式操作的微泵101中，这将会有总共四个泵冲程。

关于所述微泵101的下列更详细描述，再次参考图2A和2B。根据此实施例，所述创新的微量配量给料系统100,300的微泵101包括布置于所述入口102与所述出口103之间的泵腔室202。

另外了，所述微泵101包括在所述泵腔室202和所述膜偏斜机构221的区域中至少分段地布置的膜222。所述膜偏斜机构221被配置成用以偏斜所述膜222从而使得所述泵腔室202的体积被放大以用于将带分配流体104，105，109吸入并且所述泵腔室202的体积被减少以用于分配待分配流体104，105，109。

为执行所述微泵101的吸入冲程，利用所述偏斜机构221升高所述膜202，即，分别朝向所述微泵的顶部以及在所述微泵的端部240,241的方向上偏斜。

为执行所述微泵101的压力冲程，利用所述膜偏斜机构221降低所述膜222，即，分别朝向所述微泵的底部以及在所述流量传感器106，110的方向上偏斜。

所述膜偏斜机构221优选地是压电元件，其被配置用以根据施加到所述压电元件221的电压来偏斜所述膜222。

上述流量传感器106,110优选地被构造为半导体芯片，例如包括硅。在芯片106,110中，膜220由常规蚀刻方法形成(图2b)。例如，布置成惠斯通电桥电路的四个电阻108被布置在所述膜220上，其中两个电阻108各自能够在图中示出的剖视图中检测到。所述惠斯通电桥电路用作流率测量机构108。设置于所述流量传感器106，110中的开口107，111被优选地被构造于所述膜220中并且充当具有限定的流阻的前向电阻。所述开口107,111能够被引入到所述膜220内，例如通过干法蚀刻。

用于所述创新的微量配量给料系统100，300中的泵是具有小尺寸的微泵101。所述压力传感器膜220的侧向尺寸例如优选地在2×2mm²至5×5mm²的范围中。所述膜厚度优选地是在介于20μm与60μm的范围中。所述开口的直径例如能够在介于10μm与100μm的范围中。另外，多个开口107,111能够被设置于膜220中。

所述流量传感器106,110被配置成用以由流率测量机构108,112基于瞬态即时间相关的压力信号来确定流经所述开口107,111的流体的量。此处，所述流量传感器106,110测量介于所述流量传感器106的分别朝向所述泵入口110和所述泵出口103的膜220侧部与所述膜220的分别背离所述泵入口102和泵出口103的膜220侧部之间的压差。

压差随着时间改变。以此方式，例如，在布置于出口侧上的流量传感器106中，在泵冲程的开始阶段在所述膜220的朝向所述泵出口103的侧部上，施加高的初始压力，其比施加到背离所述泵出口103的膜220的侧部上的压力更高。因而，所述膜220的朝向所述泵出口103的侧部上的压力分布的凸起边缘在所述泵冲程的开始处陡峭地凸出。

所述泵冲程结束得越远，则已流经在所述膜220中形成的开口107的流体更多。相应地，所述膜220的朝向泵出口103的侧部上的超压被进一步减少并且进一步与所述膜220的背离所述泵出口103的侧部上的超压相比。因而，所述压力分布和压力信号分别具有随时间下降的边缘。

此处，所述流动传感器106,110被配置成使得通过所述开口107,111的所述时间相关的流体流量能够从所测量的时间相关的压力信号和所述开口107,111的静态特征曲线来确定。此流体流量可以随着时间积分以便分别确定所配量给料的体积和流率。

因而，基于压力，所述流量传感器106,110通过所述流率测量机构108,112而确定了流经所述流量传感器106,110的开口107,111的待分配流体的流率。

为了确保没有流体流动经过所述微泵101，即便在所述微泵101的切断状态，必需考虑下列因素。一方面，“自由流动”不允许发生，原因是确定了不会发生入口压力。则能够实现，因为包括流体的容器201总是如图2A和2B中所示布置于所述微泵101下方。此外，超压不应施加到容器201。在本创新的微量配量给料系统100,300中，通常，应发生低压力以便例如在配量给料贴片(dosing patch)中使用微量配量给料系统。

另外，没有流动应穿过所述闭合阀310,311发生。如果所述出口侧上的压力高于所述入口侧上的压力，则这些阀310,311闭合。如果所述入口侧上的压力高于所述出口侧上的压力，则这些阀310,311打开并且发生所谓的自由流动。为防止这的发生，可以提供额外的阀140a，140b(图1B)。这些阀140a，140b能够被配置，例如用作下列阀之一：

●主动阀

常开阀，其被闭合

常闭阀

●被动阀

安全阀

DNC阀

具有操作阈值压力的微阀

此外，根据本发明的实施例，优选地，在微阀101与流量传感器106,110之间没有导致时间延迟直至所述流动停止的流体电容(例如，软塑料管或其它塑料元件)存在。这意味着，有利地，在微泵101与流量传感器106,110之间不再有软管线存在。

有利的布置将会例如是具有安全阀的微泵101，其中所述流量传感器106,110被布置成紧邻地在所述微泵101之前或之后，例如，通过直接地粘贴，夹持(经由密封)，焊接所述流量传感器分别到所述出口和入口出的微泵的底部处。

本创新的微量配量给料系统100,300的较大优点在于：流量的测量非常快，并且能够分辨压差并且因此流量变化直至低于毫秒。这已经通过测量技术来验证(1999年1月17至21日发表于美国奥兰多的Proceeding MEMS 99，第118至123页)。

故障检测，泵诊断阀，等等

这是特别有利的，因为所述泵腔室压力的变化以及进出所述泵腔室的流量的变化确实很快地发生。由于非常快的流量传感器106,110，不仅能检测到故障而且能连续地监控正常泵功能。

图5示出第一图表501，其中所述泵腔室压力(y轴)被绘制为随时间(x轴)变化；第二图表502，其中布置于所述入口侧上的所述流量传感器106b,110处的流量被绘制为随时间变化；以及第三图表503，其中布置于所述出口侧上的流量传感器106a处的流量被绘制为随着时间变化。在第一时间部分I中，所述泵101处于吸入冲程。在第二时间部分II中，泵101分别处于泵冲程和压力冲程。

图5示例性地图示出时间相关的泵腔室压力进程501并且流动502,503通过泵阀310,311并且因此所述流量传感器106a，106b，110用于不同状态。这些状态示出微泵101不包括气泡(实线)并且微泵111包括一个或若干个气泡(虚线)。同时，示出了由两个流量传感器106,110测量的时间相关的流量。

此处，示出了当电压信号被施加到压电元件108,112时的状况，其中电压积聚并且非常迅速地减少。例如，如果压电陶瓷的电容C_piezo＝10nF并且充电电阻(或电池的内阻)为1kOhm，则电压积聚或者随着时间常数τ＝R*C＝1kOhm*10nF＝10微秒而减少。

τ_el＝R_elC_piezo

此外，压力信号能够非常快地传播。这发生了在空气中近似300m/s或者在液体或固体中1,000m/s的音速。在具有1至10mm的微泵的典型厚度和长度的情况下，所述压力信号在若干微秒内在微泵101中传播到各处。

因而，所述压力信号具有与电信号类似的速度，无论如何，其远高于流体均衡过程的速度。

因而，这些时间相比于以毫秒计的流体时间是非常快的。因而，在吸入冲程中的负压以及在压力冲程中的超压非常快地积聚。在这段短时间期间，没有显著的均衡流动能够流经所述微阀310,311。这解释了紧邻地在接通和切断电压之后在泵腔室中的极大压力幅度。

通过所述压力信号，相应的阀310,311被反向偏压，所述阀翻转打开并且所述流体能够分别流动进出所述泵腔室。此均衡过程也能够由时间常数来近似地描述，其中所述微阀310,311的所述流体流阻R_fl(当没有泄漏率存在时，在吸入冲程中，实质上为所述入口阀311的流阻；在压力冲程中，实质上为所述出口阀310的流阻)以及泵腔室的流阻R_PK和所述驱动膜的流体电容C_M以及在泵腔室中的潜在气泡的流体电容C_gas变得有效：

τ_fl＝(R_fl+R_PK)(C_M+C_gas)

气泡在所述泵腔室中的存在表示了效果为具有更大或更小程度(取决于气泡的大小)流体电容的扰动。则对于瞬态信号具有两种后果:幅度被减少并且对于相应的泵冲程的均衡过程被延长。这种效果取决于流体电容的大小并且因此取决于气泡的大小。由此，所述流量传感器106,110不仅能检测到气泡的存在，也能够量化所述气泡的大小。

当气泡存在时，只要压力幅度足够大使得能够打开所述微阀310,311，则整个冲程仍能被执行，其仅用时略微更长。然而，当所述微泵101的的操作频率f＝1/T变得足够大时，则明显的是由气泡造成的延迟可具有如下效果即：使得当用于吸入和压力冲程的可用时间变得比所需的均衡化过程更少时，所述泵冲程不再能够完整地执行。

这将会意味着在没有气泡的情况下，在此较高的操纵频率情况下在每个泵周期中输送体积比有气泡的情况下更大。因而，在高的操作频率的情况下，气泡改变了每个泵周期的输送量并且因此改变了泵送率。然而，二者都能由流量传感器106,110精确地检测到。所述微量配量给料系统100不仅能够测量输送量的减少，而且也能确定其原因，即，气泡进入所述泵腔室内。

在图5中，所述原因示例性地示出，其中所述入口阀311泄漏并且在所述压力冲程每个时间单位中仅近似地60％被沿着正确方向输送，但40％穿过所述泄漏入口阀311而回流。

瞬态分析的优点也能够从下列实例看出：当所述微泵101不工作时和/或当所述微阀310，311闭合时，应没有流量流经所述微量配量给料系统100。当所述流量传感器106,110示出与最后的校准相比的差值时，这能够具有两个原因：第一，所述传感器106,110能够同时地漂移或泄漏率能够已形成于所述微阀310,311中(例如，由颗粒)。当微泵111不工作时，这些可能的原因不能被所述流量传感器106,110区分。如果前述瞬态测量确定了泄漏流量(例如，流量传感器110在用于所述入口阀311的压力冲程期间被布置于所述入口侧上并且所述流量传感器106在所述出口阀310的吸入冲程期间被布置于所述出口侧上)，则上述原因能够被清楚地区分；在长时间尺度上执行了传感器106,110的漂移，在毫秒时间尺度上相应传感器脉冲因而能被分配给泄漏。

另外诊断例程能够确定何时所述系列内的所述阀140a，140b之一(常开阀，常闭阀，DNC阀，等等)具有泄漏率(例如，由于颗粒)。在此情况下，利用常闭阀140a，140b来操作了所述泵101。当所述泵140a，140b被密闭时，在相应的泵冲程期间没有流量会流动经过该相应的流量传感器106,110(取决于所述阀140a，140b是在吸入线路上还是在压力线路上)。如果所述流量传感器106,110仍确定瞬态信号，则此阀140a，140b的泄漏能够被清楚地确定。

图4示出用于对于借助于微量配量给料系统100待分配的流体的量进行配量给料的创新方法的方块图。根据本发明，单个方法步骤并且特别是用于校准和/或检测所述微量配量给料系统100的故障的图示的方法步骤404也能够以不同于图示顺序的顺序而执行。

在步骤401中，提供了包括入口102和出口103的微泵101。

在步骤402中，待分配流体104,105,109被通过所述微泵101的入口102而吸入。

在步骤403中，提供了布置于所述入口侧上或所述出口侧上的第一流量传感器106a，106b，由此所述流量传感器106a，106b包括开口107a，107b和流率测量机构108a，108b。

在步骤404中，所述微量配量给料系统101，301被校准和/或故障被检测。

在步骤405中，所吸入流体104，105,109中至少部分被从所述微泵101的出口103分配。

在步骤406中，流经所述流量传感器106a，106b的开口107a，107b的流体的流率被确定。

作为概览，本创新的微量配量给料系统100,300的参考附图如上讨论的一些优点被列举如下：

●所述两个流量传感器106,110监控彼此

●在所述吸入冲程之前：两个流量传感器106,100被“设置为零”

●吸入冲程：

○穿过所述入口侧上的阀311对所述泵腔室202的填充是由布置于所述入口侧上的流量传感器110来测量的。

○同时，布置于所述出口侧上的流量传感器106由所述流率测量机构108测量了位于所述出口侧上的阀310的可能泄漏率

○通过对所述两个传感器106,110的流量传感器信号进行积分，能够精确地确定所述冲程体积。

●在所述吸入冲程之后：所述流量传感器106,110再次被设置为零

●压力冲程：

○由位于所述出口侧上的流量传感器106来测量穿过所述出口侧上的阀301的对于冲程体积的排放

○同时，布置于所述入口侧上的流量传感器110由所述流率测量机构112测量了位于所述入口侧上的阀311的可能泄漏率

○通过对所述两个传感器106,110的流量传感器信号进行积分，能够再次精确地确定所述冲程体积

○对于吸入冲程测量而言的可能体积冲程差仍示出了测量误差

●在所述压力冲程之后：电压传感器106,110再次被设置为零。

有利地，不仅能够测量所述泵送率，而且能够永久地监控包括泄漏率的所述两个阀310,311二者的以及泵驱动器的函数。

本创新的微量配量给料系统100,300的另一优点在于对于检测孔板阻塞的选项，即，流量传感器106,110的相应开口107,111的阻塞。孔板阻塞的这样的检测能够由瞬态信号分析执行。

在静态流的情况下，所述流量传感器106,110不能区分所述孔板和所述开口107,111是否分别被阻塞。然而，在流量传感器106,110的开口107,111处的瞬态时间相关信号不同，这取决于所述开口107,111是否阻塞。

当所述开口107,111未被阻塞时，由所述微泵101生成的压力脉冲在若干毫秒内将再次被减少。如果所述开口107,111被阻塞，则不能溢流释放的超压发生积聚。这能够由相应流量传感器106,110的信号分析而检测到。

尽管已经在设备的情境下描述了某些方面，明显的是，这些方面也代表对应方法的描述，从而使得设备的模块或装置也对应于相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的情境下描述的方面也代表了对于对应设备的对应模块或细节或特征的描述。所述方法步骤中的一些或全部可以由(或使用)硬件设备来执行，例如，像：时间分辨的采样以及保持数据采集，微处理器，可编程计算机或电子电路。在某些实施例中，最重要方法步骤中的一些或若干可以由这样的设备来执行。

取决于某些实施要求，本发明的实施例能够以硬件或软件方式执行。所述实施能够通过使用数字化存储介质，例如软盘，DVD，蓝光盘，CD，ROM，PROM，EPROM，EEPROM或闪速存储器，硬盘驱动器或另外具有储存于其上的可电子方式读取的控制信号的磁或光存储器，其能够与可编程计算机系统协同工作从而使得执行相应的方法。因此，数字化储存介质可以是计算机可读的。

根据本发明的某些实施例包括了包含可电子方式读取的控制信号的数据载体，其能够与可编程计算机系统协同工作，从而使得本文中所描述的方法之一被执行。

一般而言，本发明的实施例能够被实施为具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码可操作以用于当计算机程序产品运行于计算机上时执行所述方法之一。

所述程序代码可以例如被储存在机器可读载体上。

所述流量传感器的时间分辨的数据采集，数据处理，对于微泵的控制，(例如，压电驱动或静电驱动的)微泵所必需的高电压的生成，以及控制和调节算法可以例如被安装到ASIC(专用集成电路)上，由此整个微量配量给料系统微泵，流量传感器，控制器和ASIC能偶在非常小的安装空间(例如，10×10×2mm³)中实现。

另一实施例包括用于执行本文中所描述的方法之一的计算机程序，其中所述计算机程序被储存在机器可读载体上。换言之，本创新方法的实施例因此是计算机程序，包括当所述计算机程序运行于计算机上时，用于执行本文中所描述的方法之一的程序代码。

本发明方法的另一实施例因此是数据载体(或数据储存介质或计算机可读介质)，包括记录于其上的用于执行本文中所披露方法之一的计算机程序。

本发明方法的另一实施例因此是数据流或代表用于执行本文中所描述方法之一的计算机程序的信号的序列。数据流或信号的序列可以例如被配置用来经由数据连通连接，例如经由因特网而传送。

另一实施例包括处理机构，例如计算机，或可编程逻辑器件，其被配置用来或适于执行本文中所描述的方法之一。

另一实施例包括安装有用于执行本文中所描述方法之一的计算机测程序的计算机。

根据本发明的另一实施例包括被配置用来将用于执行本文所描述方法之一的计算机程序发送给接收器的设备或系统。发送可以用电子方式或光学方式执行。接收器可以例如是计算机，移动装置，存储装置等。所述设备或系统可例如包括用于传送所述计算机程序到接收器的文件服务器。

在某些实施例中，可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列，FPGA)可用来执行本文中所描述的方法的一些或全部功能性。在某些实施例中，现场可编程门阵列可与微处理器协同工作以便执行本文中所描述的方法之一。一般而言，所述方法优选地由任何硬件设备执行。这能够是通用地可适用的硬件，诸如计算机处理器(CPU)，或该方法专用的硬件诸如ASIC。

上述实施例仅仅是对于本发明的原理而言示意性的。应理解到，本不值得修改和变型以及本文中所描述细节将对于本领域普通技术人员显而易见。因此，其目的在于，本发明仅由所附专利权利要求的范围所限定，并且不由通过说明和本文实施例的解释来呈示的具体细节所限定。