[發(fā)明專利]流體探針

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110139143.7
• 申請日: 2004-12-03
• 公開（公告）號: CN102269686A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 弗拉迪斯拉夫·賈可夫;埃賈茲·霍克;保羅·弗農(nóng)
• 申請（專利權(quán)）人: 麥克羅威斯克有限公司
• 主分類號: G01N11/16
• 分類號: G01N11/16
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 潘劍穎

本申請是2004年12月3日提交的中國專利申請No.200480041336.7的發(fā)明名稱為“流體探針”的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及確定流體特性，盡管未限制，但尤其適于確定諸如血液的流體的粘度。

背景技術(shù)

確定流體的特性在廣大的工業(yè)領(lǐng)域中是至關(guān)重要的。例如，在石油工業(yè)中知道石油的粘度、在牛奶場要知道牛奶的溫度是非常重要的。要么使用適當(dāng)?shù)摹霸?in-situ)”傳感器、要么將適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞣胖迷诟信d趣的流體中然后進(jìn)行讀取，可以在指定時間、或?qū)崟r地連續(xù)地進(jìn)行測量。

很多流體的重要特性是其粘度。例如，血液的粘度對于確定病人的血壓是至關(guān)重要的。此外，通過對血樣的持續(xù)監(jiān)視，可以確定凝血速率。病人的凝血速率可用于診斷特定的狀況，諸如深度靜脈血栓癥。目前的用于測量粘度的設(shè)備(“viscometer”或“viscosimeter”)具有很多缺點。這些設(shè)備一般較大、容量大，并且對于購買和制造來說都很昂貴。

如果流體樣品在例如經(jīng)濟(jì)上(一種新藥)或者其它(病人的血液)方面很有價值，則不希望在確定其特性時使用或可能浪費(fèi)大量的樣品。由于現(xiàn)有技術(shù)的粘度計的大尺寸，因此必需使用相應(yīng)的大量流體樣品。此外，為了進(jìn)行測量經(jīng)常必需從本地環(huán)境中采樣。在這種情況下，經(jīng)常必需向樣品添加穩(wěn)定劑，以防止在從樣品地運(yùn)輸?shù)秸扯扔嬤^程中對樣品的測量產(chǎn)生不利的影響。例如，在從病人抽血時要向血液添加凝結(jié)劑以防止血液暴露在空氣中時會凝固。任何這種試劑的添加都會污染或降低樣品的純度，經(jīng)常影響樣品的特性，因此這是不希望的。理想地，應(yīng)該要么原地，要么在不需要添加試劑的情況下進(jìn)行測量。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種使用傳感元件確定流體特性的方法，該傳感元件包括彈性元件，通過彎曲該彈性元件可使該彈性元件從第一結(jié)構(gòu)運(yùn)動到第二結(jié)構(gòu)，該彈性元件包括激勵部，被設(shè)置用于使該彈性元件在該第一結(jié)構(gòu)與該第二結(jié)構(gòu)之間運(yùn)動，該方法包括：通過向該彈性元件施加熱信號，引起該彈性元件在該第一結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行運(yùn)動；從該傳感元件接收信號，該信號表明了在該液體中引起的該彈性元件的運(yùn)動；并且處理該信號以確定表明該液體的至少一個特性的值。

發(fā)明人已經(jīng)實現(xiàn)了這樣一種方法，該方法可用于通過使用熱信號使彈性元件運(yùn)動，來簡單地測量流體的粘度、溫度、流速和切變率(shear)。此外，傳感元件可被構(gòu)造為微米級的大小。因此，可以對極少量的樣品進(jìn)行原地或現(xiàn)場測量，從而不需要添加穩(wěn)定劑。

最優(yōu)選地，該信號被處理以確定表明包括有粘度、溫度、流速和切變率的組中的至少一個特性的值。

該方法還包括通過監(jiān)視所接收的信號隨時間的變化，來確定該彈性元件的運(yùn)動的變化速率，并根據(jù)運(yùn)動變化速率來確定表明該流體的粘度的值。

該方法還包括對于給定的被施加的熱信號，根據(jù)接收的信號來確定該彈性元件的運(yùn)動幅度，并且根據(jù)該幅度來確定表明該流體的粘度的值。

該方法還包括步驟：通過向傳感元件施加多個不同頻率的熱信號，來確定彈性元件的諧振頻率，根據(jù)所接收的信號來監(jiān)視彈性元件的運(yùn)動幅度以識別彈性元件的諧振頻率，并根據(jù)所識別的諧振頻率來確定表明流體粘度的值。

該方法還包括步驟：確定彈性元件運(yùn)動中的變化，并根據(jù)運(yùn)動中的變化確定表明流體流速的值；其中運(yùn)動中的變化是由于流體相對于彈性元件的流動造成的。

該方法還包括通過在該流體中的多個位置確定流速，來確定表明該流體的切變率的值。

彈性元件的激勵部包括至少兩層的疊層，各層具有不同的熱膨脹系數(shù)，并且其中該方法還可以包括，在通過施加熱信號引起運(yùn)動之前，對表明該流體的溫度的值進(jìn)行確定。

該設(shè)備可以包括多個彈性元件，并且該方法可以進(jìn)一步包括使得多個彈性元件在多個位置確定表明該流體的至少一個特性的值。

該設(shè)備可以包括多個彈性元件，并且該方法可以進(jìn)一步包括將該多個中的至少一個用于在流體中引起流動，并且該多個中的至少一個用于確定表明該流體的至少一個特性的值。

該方法進(jìn)一步包括通過磁力將該彈性元件保持在所述兩個結(jié)構(gòu)中的至少一個。另選地，該方法可以進(jìn)一步包括通過靜電力將該彈性元件保持在所述兩個結(jié)構(gòu)中的至少一個中。