微流体装置、微流体计量供给系统以及用于微流体测量和计量供给的方法

流体 计量 供给 装置 系统

本发明涉及一种用于检测流动参数的微流体装置，一种微流体计量供给(dosing)系统，一种用于检测通道内流体流的流动参数的方法和一种微流控地(microfluidicalIy)计量供给流体的方法特别地，本发明涉及一用于在一流体通道内计量供给微量流体(例如微量液体或气体)的微计量供给构思

本文中参考了例如国际公布文本W001/84091A1中一带有液位测量和计量供给系统、撤回系统和计量供给/撤回的结合系统的液体容器和科学出版物生物医学工程高等专科学校吕贝克脉冲中心的BodoNestler等人的〃DosierungundMessungkleinerVbliiiiieiistroiiiealsVoraussetzungfiirdieRealisierungeinesimpIantierbarenMikroinfusionssystems，，(Dosingandmeasuringsmallvolumesstreamsasarequirementforrealizinganimplantablemicroinfusionsystem),ZentrumfiirBiomedizintechnikderFHLiibeckinImpulse(10)，20051SSN1618_5528，第65-73页与现有技术不同的是，本发明的目的是提供一尽可能简单的构思，用于可靠且精确地计量供给微流体量或流体体积并用于监测这一计量供给的过程，即使使用了微泵也是适用的，而使用微泵计量供给流体通常是不准确的这一目的通过根据权利要求1所述的一种用于检测流动参数的微流体装置、根据权利要求34所述的一种微流体计量供给系统、根据权利要求44所述的一种检测流动参数的方法和根据权利要求45所述的一种微流控地计量供给流体的方法实现本发明基于这样一种发现用于精确计量供给流体(典型的是在纳升范围内)的流体流动参数的精确微流体检测以及相应的计量供给检测可以以相对简易的方式来实施和实现，即通过在一流动路径(通道)内向第二流体(第二流动介质)精确添加第一流体(第一流动介质)两流体都具有相互之间不会立即混合、反应或溶解的特性这样的流体对有，例如，空气与水或油与水由于通道的横截面尺寸是选定的，这样通道内第一和第二流体之间的流体界面(fluidinterface)形成于填充有第一流体的通道段和填充有第二流体的相邻通道段之间，所述流体界面在整个通道截面上延伸，然后可以以一相对简单的方式通过多种不同的检测方法监测流体通道内的流体流根据本发明，第一和第二流体相互之间不同的导电性、不同的电介导电性(介电常数)、不同的磁导率(导磁性)、不同的光透过性或不同的光反射率可通过一检测装置检测到以便从其确定必要的流动参数，以流速、流量、流向、流体传递或传递时间和/或通道内第一或第二流体的填充量的形式监测计量供给和控制计量供给一传感器组形式的检测装置典型地包括多个沿流体通道的单传感器元件，以在沿与所述单传感器元件相连的通道的多个位置处以一空间解析的方式检测第一和第二流体不同的物理特性此外，可以提供一控制装置以便选择性地供给第一或第二流体至流体通道中，通过所述控制装置可以控制第一和/或第二供给装置一流体通道或该通道的一小段可预设一用于接收流体的有效计量供给体积然后流体通道充满第二流体，具体来说是达到预设的计量供给量，届时第一流体在输入侧供给至流体通道以便以一精确计量供给的方式给在通道内的输出侧通道输出口或出口处的第二流体提供计量供给量这一过程是一个自我调节的计量供给过程，其中各自的计量供给量通过完全或部分填充的通道的几何容量确定，且所述过程可以以所需的高计量供给精度重复进行特别地，需要指出的是，被加入通道内的第二流体中用于计量供给和监测计量供给的过量的第一流体可从提供于输出侧在一流体分离装置处的流体流中移出，这样只有精确计量供给量的第二流体存在于通道输出端处用于精确计量供给流体的一可选的创新的程序是采用微泵和/或微膜泵，典型地以预定的间隔和预定的量，通过专门向通道中的第二流体的连续流供给第一流体在流体通道中生成一可监控流动参数的流体流(包括第一和第二流体)这使得可以通过检测装置确定在通道内传递第一和第二流体的时间特别地，具有一预定的比例的第一和第二流体，典型地也以一预定的流速，也可供给至流体通道中且根据测量技术被精确地检测到，只要流体流中的第一和第二流体呈现出可根据测量技术检测到的相互不同的物理特性，流体界面就可形成于流体通道中此外，本发明的构思允许将预定量的混于一(典型地为连续的)第二流体流的第一流体输入通道的输入侧，其中流体流中第一和第二流体之间的比例是可调节的和/或可控制的这反过来又允许实现每单位时间内计量供给一预定计量供给量的第二流体并且根据本发明同样相对容易地进行监控特别地，可利用流体分离装置用于再一次由流体流中分离第一流体用于第一和/或第二供给装置的控制装置可以另外配置为评价一由检测装置检测到的关于当前流动参数(实际值)的测量值，于是可根据当前流动参数(实际值)和预定流动参数(设定值)的偏差控制第一和/或第二供给装置来设置预定的流动参数，且从而精确地计量供给通道中的第一和/或第二流体根据本发明，一用于计量供给微小体积量和用于监测计量供给这些微计量供给量(流体量)的计量供给系统，例如用于医疗技术的药物计量供给、用于实验室技术中、用于燃料电池中或润滑剂计量供给中，可以一非常简单和可靠的方式利用连接至微流体装置用于检测流动参数的控制装置来实现本发明的另一个优势是，减小通道尺寸(横截面，特别是通道高度)可使测量分辨率大大增加例如，如果测量通道的高度h降低，电容式测量方法每单位长度的测量信号将会增加(电容CΙ/h)，且通道的体积/长度形式因子将降低由于这两个原因，流量测量精度在低流速时会提高随后将参照附图详述本发明优选的实施例，其中图la-b显示了根据本发明的一实施例的一种用于确定流动参数的微流体装置的基本原理图；图2a_b显示了根据本发明的另一实施例的一种用于检测流动参数的微流体装置的基本原理图；图3显示了根据本发明的另一实施例的一种微流体计量供给系统的基本原理图；图4显示了根据本发明的另一实施例的一种微流体计量供给系统的基本原理图；图5显示了根据本发明的另一实施例的一种微流体计量供给系统的基本原理图；图6a_d显示了根据本发明的另一实施例的用于流动参数的电容检测的检测装置的两电极的设置的示意图；图7a_c显示了根据本发明的另一实施例的用于微流体计量供给系统的第一和第二流体供给装置的典型实施方式的示意图；图8显示了根据本发明的另一实施例的一种用于检测流动参数的方法的流程图；图9显示了根据本发明的另一实施例的一种用于以微流控技术计量供给流体的方法的流程图；在利用附图进一步详细地讨论本发明之前需要指出的是，在附图中，同一元件、具有相同功能或相同效果的元件提供了相同的参考数字，以便在不同的实施例中对这些元件及其功能的描述相互之间是可替换的或在不同的实施例中彼此适用具体实施例方式下面，将利用图1a对一具有创造性的、用于检测流动参数或计量供给参数的微流体装置100的第一种一般性的实施例进行本功能说明文本的一般性的讨论如图1a所示，微流体装置包括一形成于基座主体102内的通道104在输入侧，通道104包括用于供给第一流体Fl的第一入口106和第二入口108，所述第二入口用于供给第二流体F2至流体输入端112，以便形成流体通道104内包括第一和第二流体F1、F2的流体流F"流体流匕_2提供于输出侧，至通道104的一输出端或出口112根据本发明，供给第一和第二流体Fl、F2至通道104中的各自的区域为第一和第二通道入口106、108通道104包括一横截面区域Ak和一横截面尺寸以在填充有第一流体Fl的通道104的一截面和填充有第二流体F2的通道104的一相邻截面之间形成通道内第一和第二流体F1、F2之间的一流体界面，所述界面延伸至整个通道横截面典型地如图1a所示，通道显示出了通道输入端112和通道输出端110之间的通道长度Lk此外，通道104典型地包括，如图1a所示，一圆形通道横截面Ak，然而其中，如下文论述所示，基本上通道104的横截面可选择任何形状，只要在第一和第二流体Fl、F2之间形成之前提到的流体界面就行此外需要记住的是，关于图la，通道104中在第一和第二入口106、108下游处、第一和第二流体F1、F2—起包含在流体通道104中的区域为通道输入端110另外如图1a所示，微流体装置100包括第一供给装置114，所述第一供给装置包括与第一入口106相连的微泵，选择性供给第一流体Fl至通道104另外，微流体装置100包括与第二入口108相连的第二供给装置116，供给第二流体F2至通道104中第二供给装置116同样也可以包括第二微泵，用于选择性地供给第二流体F2至通道104中微膜或微型隔膜，泵送膜片或隔膜，(微膜或微型隔膜)用于通过由一预定的或可调的泵冲程或膜偏移驱动在一预定的方向上传递流体，典型的是通过将用电激活的压电元件当做用于第一和第二供给装置114、116的微泵或微膜泵取决于电激励，每一泵送过程产生的微膜泵的冲程容积典型地可以在从10纳升至100微升的范围内当配置第一供给装置114供给第一流体(例如，一种气体或空气)从外界环境或周围大气至流体通道104的第一入口106，可在第一流体Fl的流动方向上供给装置114的上游提供一过滤元件，以在同样供给至流体通道106之前从待供给的流体Fl中过滤掉可能的污染物或其它不需要的物质微流体装置100另外还包括检测装置118，所述检测装置典型地由第一和第二测量电极118a、118b形成，以检测一测量值Smeasuke,Smeasuee取决于第一或第二流体F1、F2的当前流动参数，流动参数基于通道104内第一流体Fl和第二流体F2不同的物理特性检测装置118可以配置为基于第一和第二流体F1、F2不同的物理特性检测通道104内流体界面的位置或位置的变化，其中第一或第二流体F1、F2的当前流动参数可从通道104内流体界面的位置或位置的变化来确定在本发明中，流体是指气体(可压缩流体)或液体(不可压缩流体)使用一般术语“流体”是因为大部分的物理定律同样地适用于气体和液体在本发明中，气体或液体一般都可用于第一流体或第二流体，只要边界条件(下面会讨论到)关于第一和第二流体之间的流体界面的必要形态得以满足—般来说,一方面流体界面的位置和形状取决于重力，另一方面还取决于第一和第二流体F1、F2之间和流体和基座主体102(流体通道104即形成于其中)的材料之间的表面张力根据本发明，通道104的横截面尺寸是选定的，这样流体界面的形状和构型就取决于，首先是表面张力而不再是重力和其他作用力(例如旋转力、振动力、磁力等)取决于流体特性和通道材料，当通道104的圆形横截面的直径小于0.01毫米至3毫米时，相对于重力表面张力将典型地占主导地位重力在流体通道104的任何其他位置或方向也不起重要的作用，这样，由于外部环境影响和力的作用，流体界面将不会显著改变其位置如图1a所示，通道104可以典型地配置为圆形或在输入端110和输出端112之间的直线方向的矩形然而，需要指出的是，通道104的横截面尺寸在通道104的长度Lk之间不一定是恒定的当确定一测量值时横截面可能的变化(扩张或收缩)将易于调节，且当利用确定位置确定流动参数时或当确定通道104内界面的位置变化时横截面可能的变化(扩张或收缩)需要考虑在内另外，通道104也可配置为弯折形或螺旋状，从而根据通道长度Lk和(平均)通道横截面面积Ak的乘积相应地调整有效通道区域的预定填充量或预定填充体积因此，视应用的具体情况，由于流体界面的形成(在通道形状中所述流体界面形成的位置基本上与重力无关)不取决于通道的横截面面积而取决于通道横截面的形状，更准确地说是通道横截面的最小尺寸，可利用一预定最大填充量(通道输入端和输出端之间的量)的流体通道例如，当通道为椭圆形或圆形横截面尺寸时，椭圆形横截面的短轴或圆形横截面的直径可能是选定的，这样流体界面的位置基本上是由粘度高于第一流体的第二流体的表面张力和第二流体与通道壁的材料之间的表面张力所决定的然而，当通道104为矩形横截面尺寸时，矩形横截面尺寸的短边或正方形横截面尺寸的一边可以是选定的，这样流体界面的位置基本上是由第二流体(与第一流体相比，具有较高的粘性)的表面张力和第二流体与通道壁的材料之间的表面张力所决定的在本文中应始终记住的是，通道和(可选地)供给器可以成形为简单的管件、玻璃毛细管或者甚至是半导体基板(例如硅基板)上的高精度晶格，包括各自集成的检测、评价和/或控制电子装置玻璃毛细管由于相对便宜(但是可非常精确地执行)的制造过程，很好地平衡了提供高精度计量供给量的要求和降低花`费的要求因此，玻璃毛细管形式的流体通道104可有利地用作一次性的(“不回收的”)普通物品用于精确地计量供给微量药品，特别是对于使用胰岛素进行治疗的病人对于使用的流体F1、F2的流体特性，应当始终记住的是，至少当它们位于通道104中用于计量供给的持续期或时间段内这些流体基本没有或只有有限的混合，也就是说这些流体是不易混合的对于其中之一的流体是气体且另一流体是液体这种典型的情况来说，必须牢记的是，当检测流动和/或计量供给参数时，一可能的干扰量是液体的蒸发和在气体中的吸收，直至所用的气体(例如)达到饱和蒸发首先发生在两介质之间的流体界面上，其中在一液-气界面上，这也称为“弯液面〃蒸发率(或逆效应，冷凝)具有流体界面的小的不合需要的运动的效果，即使第一和第二流体F1、F2都没有供给蒸发率，即每单位时间内液体转变为气体的量，除了气体中液体分子的饱和度(在水和空气作为流体F2和Fl的情况下的湿度)以外，最重要的是取决于液体和气体之间自由表面的大小因此，通道104的直径或横截面面积越小，蒸发干扰量越小为了能够达到微流体通道中第一或第二流体Fl、F2的流动参数可能的最为可靠和精确的检测精度，根据本发明，流体，即气体或液体，作为第一和第二流体F1、F2使用，其中在它们存在于通道104内期间(例如在计量供给和各自的测量期间)两流体之间没有或仅有可接受限度内的混合、化学反应或蒸发/冷凝通过最大程度地减小自由表面和最大程度地减少测量时间可实现这一点在闭环通道122中重新引导第一流体Fl至入口110的一个优势是第一流体Fl将吸收第二流体F2的分子至接近饱和在空气作为第一流体Fl和液体作为第二流体F2这种情况下，在确定的时间段过后不再有蒸发作用特别是对于可植入式药物输送系统来说这是很重要的在那种情况下，同样药物容器126内作为第二流体F2的药物应以这样一种方式供应，即其通过作为第一流体Fl的气体接近饱和，药物F2的蒸气进入气体Fl中或气体Fl溶解至药物F2将会降至最小与一确定的主体温度和小的交换区域(弯液面、横截面)一起，气体Fl和药物F2之间的交换将会降低至一最小值，且植入系统可长时间工作此外，第一和第二流体是要选定的，这样它们就包含不同的物理特性，所述物理特性可通过检测装置来确定，这样通道内流体界面的位置或位置的变化基于第一流体和第二流体不同的物理特性是可检测的第一或第二流体F1、F2的当前流动参数则可以从流体界面的位置或位置的变化来确定因此，所述不同的物理特性可以是第一液体Fl和第二液体F2相互之间不同的导电性、不同的电介导电性(介电常数)、不同的导磁性(导磁系数)、不同的光透过性或不同的光反射率然而，流体通道中以空间解析的方式检测到的第一和第二流体的任何不同的物理特性可以用于计量供给的控制和监测通道104中检测到的当前流动参数可以典型地表明流速、流量、流向、流体传输时间和/或通道104中第一或第二流体F1、F2的填充水平检测装置118典型地包括多个单独的、沿流体通道104以预定的数目、大小和每段距离的分布设置的传感器元件所述单独的传感器元件因此配置为在多个沿通道104与单独的传感器元件相连的位置以一空间解析的方式检测第一和第二流体F1、F2的不同的物理特性典型地，当第一·和第二流体F1、F2包括不同的电介导电性εΚ1、εR2时，典型地，检测装置118可以配置为相对于第一或第二流体Fl、F2的当前流动参数电容式地检测测量值两电极118a、118b相互之间且与流体流匕_2电绝缘，所述两电极118a、118b典型地设置在基座主体102处，其中设置两电极118a、118b以便相对于通道104彼此之间是相对着的这允许实现一电场，所述电场产生于两电极118a、118b之间，所述电场既存在于填充有第一流体Fl的通道104的一部分中，又存在于填充有第二流体F2的通道104的一部分中，其中流体流位置的改变会导致两电极118a、118b之间的电容量成比例地改变应当指出的是，在本文本发明的构思中，检测流体界面的位置或位置的变化，由于相对较小的通道尺寸，可利用电容式测量原理以一几乎最佳的方法实施，由于测量的电容越大，电容电极之间的距离越小此外，流体界面越稳定，通道104的尺寸越小但是，由于电容式测量的原理，必须牢记的是，取决于几何形状，第一和第二流体F1、F2的介电参数εκ1、εΚ2完全不同，以便在通道中移动界面时以一足够大的电容量的改变实现最大可能的灵敏度在采用空气的情况下介电参数为ε&=1.00058，采用水的情况下介电参数εwater=81,油约为εoil=2...2.5一般来说，流体和电极之间的覆盖物和电绝缘由塑料制成，此处εplastics=l.5...3，具体取决于塑料的类型为使电容量最大化，通道覆盖物的厚度应尽可能地选择薄的，例如在20μm至200μm之间此外，第一和第二电极118a、118b可以每个都包含多个单电极(图1未显示)，这样，多个单电容形成于第一和第二电极118a、118b之间，其中这些单电容彼此可被独立地读出和检测，且此外，通道104内各自的预定位置可以连接至一确定的单电容值上文所述是要阐明，包括第一和第二流体F1、F2的通道104的填充率之间的线性连接能够典型地达成，其中检测到的电容值随通道中第一或第二流体F1、F2的填充量线性变化同样地，当采用多个单电极作为第一和第二电极118a、118b时，明确地确定和/或关联至电容确定了第一或第二流体F1、F2或同样在一个通过一单电容关联的位置之间的界面例如，当通道配置为矩形时，第一和第二电极118a、118b可相对于基座主体102的第一和第二主表面102a、102b水平设置,且可以至少部分覆盖通道104可选地,第一和第二电极118a、118b可以相对于基座主体102的第一和第二主表面102a、102b垂直设置，且沿通道延伸后一设计典型地如图1a所示例如，当通道104在基座主体102中配置为圆形或椭圆形时，第一和第二电极118a、118b可以每一个都，至少对于一段来说，沿通道104的一弯曲外表面延伸例如，当通道配置为圆形截面的管状时，第一和第二电极118a、118b可以典型地以一基本为半圆柱状的形式绕通道104的基座主体102设置，这就是通道104内产生的电场强度是如何用于测量的，且因此，测量精度能够由于至少大部分的电场线穿过通道104而显著增加正如上文所提到过的，除了第一和第二流体F1、F2的不同的电介导电性以外，同样还可以利用第一和第二流体相对于彼此不同的导电性在这种情况下(图1a中未显示)，相对于通道104彼此相对着的两电极典型地设置在主体上用于测量通道104中包括第一和第二流体F1、F2的流体流的导电性，电极与流体流F"电接触，这样在两电极之间可以检测到一导电率值和/或电阻值一个或多个流体界面各自的位置，或者甚至是通道内和/或通道的一段中的第一或第二流体的存在可以以这种方式确定提供这种用于测量导电性和/或电阻的电极可以每一个又都包括多个单电极，这样，可以在与第一和第二电极各自相连接的单电极之间以一与位置有关的方式检测到一电导率值和/或电阻值上述测量原理可同样适用于检测第一和第二流体F1、F2不同的导磁性来检测通道104中的当前流动参数，优选的是以一与位置有关的方式，只要测量量，即第一和第二流体F1、F2的导磁性受到在一定程度上不同于填充有第二流体F2的通道段的填充有第一流体Fl的通道段的影响即可典型地，当基座主体102在通道104的长度Lk的区域内配置为半透明的(或对其他电磁幅射来说为透明的)，第一和第二流体F1、F2不同的光学特性(例如，不同的光透过度或光反射率)可以用来检测通道中一个或多个流体界面的位置或位置的变化，其中第一或第二流体F1、F2的当前流动参数可以由流体界面的位置或位置的变化来确定典型地，当进行透明度测量时，各自的光发射元件(例如，LED、0LED等)以及相应的光检测元件(图1a中均未显示)设置在基座主体102的对面侧来以一空间解析的方式沿通道长度Lk检测不同的光透明度值典型地，当沿通道104的通道长度Lk检测第一和第二流体F1、F2的光反射率时，基座主体102至少在一侧将被配置为透明的，用于通道104中相应的电磁辐射(例如，一预定波长的光)至流体流匕_2进一步的设计和附加的功能元件可选地添加至图1a所示的微流体装置中，且其功能与前述的功能元件的配合随后将参考图1b进行描述如图1b所示，本发明的微流体装置典型地包括通道104输出端112处的流体分离装置120，用于选择性地从提供于通道104的输出端112处的流体流Fm中分离第一流体Fl0如图1b所示，流体分离装置120直接与通道104的输出端112相邻设置通过设置流体分离装置120直接与通道输出端112相邻，可以使通道输出端和流体分离装置之间一所谓的死容积，即一不包括在容积测量之内的容积最小化或消除但是，当由此造成的死容积对于由检测装置118检测出的测量结果Smeasuke的影响可以忽略不计时，以与通道输出端112隔开一段距离这样一种方式设置流体分离装置120当然也是可行的如图1b所示，流体分离装置120可以典型地连接至第一入口106或第一供给装置114，第一供给装置114通过流体通道122连接至第一入口106，以形成一闭合环路用于第一流体Fl从流体分离装置120流至通道104的第一入口106例如，在可植入式药物输送系统中，例如，如果微计量供应系统必须从外界环境中隔离则是有利的典型地，当第一流体Fl配置为一气体，例如，一外界环境中的气体或者说是空气，流体分离装置120也可以配置为输出第一流体Fl至外界环境中，而第一供给装置114可以配置为从外界环境撤回第一流体Fl(例如空气)并同样选择性地供给至第一入口106或通道输入端110当然，第一流体Fl也可以从用于第一流体Fl的可选容器124中撤回同样地，用于第二流体F2的容器126可以设置于与第二通道输入端108相连的第二供给装置116处，以通过第二供给装置116供给第二流体F2至第二通道输入端108流体分离装置120可以典型地通过提供一流体分离腔(用于分离第一流体Fl)来实现，所述分离腔的腔高典型地等于或大于通道104的直径，且典型地相当于通道104直径的I至2倍，其中所述腔(图1b中未显示)与一小孔径的疏水性(排斥液体)过滤膜相邻针对医疗领域的应用，使用一约为0.2μm，即约0.1至0.3μπι的孔径(考虑“泡点”法)是有利的这种孔径防止细菌或病毒通过疏水性过滤膜进入流体通道泡点法用于孔径的确定它是基于这样的一个事实，对于一给定的流体和孔径(所述常湿)，迫使一气泡通过孔所需的压力与孔的大小成反比疏水气体分离过滤器的这一小孔径的第二个优势是，几百KPa就有一个泡点，这比发生在气体分离器中的最高超压还要高，这对于医疗应用和润滑计量供给来说都是有利的例如，在一药物输送系统中，一由驱动器产生的需要用来冲刷堵塞的导管的典型的断流压力约为lOOkPa向机器主轴或轴承计量供给油或润滑油所需的典型超压为50kPa从两方面原因来说，使疏水性过滤膜的面积最小化是有利的第一，小的膜片在超压下更为稳定，第二，使得Fl和F2之间的接触面积最小化来尽量减少流体之间的蒸发和/或冷凝作用，例如，在微计量供给系统停止运转的时候该过滤膜对于第二流体F2(例如一液体)来说是不可渗透的，即包括一所谓的高泡点，这样过滤膜的孔就不会被第二流液F2(例如具有比第一流体Fl更高的粘度)浸润由于弯液面通常延伸至整个通道横截面这一事实情况，第一流体Fl在所有情况下都会接触过滤膜排斥第二流体F2与由(第一流体Fl的)第一供给装置114产生的分离腔的抽吸负压有关的、典型地由第一和/或第二供给装置114、116作用于分离腔内的超压(由供给装置114或116产生)使得第一流体Fl可靠地从流体流Fp2中分离，如果第一流体Fl是气体则典型地是气泡分离分离腔可以为水滴状或内部弯曲的形状由于相对于流体通道104的收缩(例如，毛细管的收缩)出现在流体分离装置120中，一预装入的膜(例如一硅胶膜)可以在流体分离装置120中的这一瓶颈处采用，或者例如，用在流体分离装置120的输出侧，所述预装入的膜只相对于提供于输出侧的流体流F20UT以一确定的超压屈服并释放输出侧的液体流一所谓的自由流动保护可以因此典型地集成在流体分离装置120中流体分离装置120包括用于提供从流体流Fp2中分离出的第一流体Fl的第一输出端120a和在输出侧用于以第二流体F2qut的形式提供输出侧流体流的另一输出端120b为了检测是否至少仍然有第一流体Fl的残余量以一不合需要的方式出现在输出侧流体流F2QUT中，进一步检测装置128可以提供于流体分离装置120的第二输出端120b处来检测是否有一定量的第一流体Fl在流过流体分离装置120之后仍然存在于输出侧流体流F2qut中此外，进一步检测装置128可以配置为定量地检测存在于输出侧流体流F2QUT中的第一流体Fl的量因此，第二输出端120b(或以下所称的通道)和进一步检测装置128可以配置为与前述的检测装置128和流体通道104相一致图1b中所示的本发明的微流体装置100可以另外还包括在输入侧，即第一入口106处的第一干扰检测装置130，和第二入口108处的第二干扰检测装置132第一和第二干扰检测装置130、132都配置为检测第一流体Fl逆第二流体F2的流动方向至第二入口108的意外侵入和/或第二流体F2逆第一流体Fl的流动方向至第一入口106的意外侵入关于第一和第二干扰检测装置130、132的功能，它们可以再次类比检测装置118配置，其中第一或第二流体进入各自相对着的流体入口的一干扰量或意外侵入可以利用第一和第二流体不同的物理特性(具体表现为第一和第二流体不同的电导率、介电常数、渗透率、透过率或反射率等形式)被检·测到可选地，一具有小孔径的疏水性(排斥液体或水)过滤膜作为一保护装置设置于第一入口106内，用于向通道入口110供给第一流体F1所述过滤膜对于第一流体Fl(例如为一气体的形式)来说是可透过的，对于第二流体F2(例如，为一液体的形式)来说是不可透过的疏水性过滤膜内的孔是不会被浸润的，因为孔内只有气体因此，可以确保的是第二流体F2不能进入第一流体Fl的第一入口106在这种情况下，第一入口106处的第一干扰检测装置130可以省略关于检测装置118，正如之前已经讨论过的那样，同样可提供第一和第二电极IlSaUlSb的一对预定的单电极来检测流体界面的存在或通过检测装置118特别地还可以用于检测流体通道104中或甚至通道输出端112处的一预定的中间位置处的流体边界的存在或通过可选地，可在通道104的通道入口110和/或通道输出端112处提供进一步检测装置133、134用于实现在通道入口110和/或通道输出端112处检测流体边界的存在或通过这一功能进一步检测装置133、134可以因而再次利用第一和第二流体F1、F2不同的物理特性(对应于检测装置118的功能)本发明的用于检测流动或计量供给参数的微流体装置112可以还包括一控制器140或控制器140连接到微流体装置112上控制器140配置为控制或调节第一供给装置116，尤其是此处用于通过第一入口106选择性地向通道104供给第一流体Fl的微泵或微膜泵当第二供给装置116本身配备有第二微泵(图1b中未显示)时，控制器140可以另外还配置为选择性地控制用于供给第二流体F2的第二供给装置来选择性地供给第二流体F2至通道输入端110因此，控制器140可以配置为以一预定的流动参数(设定值)在通道104中获得第一和第二流体F1、F2的流体流匕_2控制装置114还可以另外配置为评估由检测装置118所检测到的测量值Smeasuke,并确定当前流动参数(实际值)，并基于确定的当前流动参数和预定的流动参数的一确定的偏差另外控制第一和/或第二供给装置114、116，以获得通道104内第一和/或第二流体F1、F2的预定流动参数此外，控制器140可配置为接受和评价由进一步检测装置和/或干扰检测装置128、130、132、133和134所提供的测量信号来选择性地、明确地控制第一和/或第二供给装置114、116本文中应记住的是加工装置(图1中未显示)可以连接至控制器140内部或外部来执行必要的加工和评估工序或步骤特别地，可以利用控制器140专门控制第一流体Fl和第二流体F2至流体通道104中的供给，其中，利用流体分离装置120，提供有一高度精确地计量供给的第二流体F2的排放量作为输出侧流体流F2tot关于利用本发明的微流体装置100来检测微流体计量供给系统中的流动或计量供给参数，请参考以下关于图3-5的论述接下来，根据另一实施例的用于检测流动或计量供给参数的微流体装置200的另一可选的实施例将参照图2a_b进行讨论关于参照图2a_b的进一步的描述，需要指出的是，微流体装置200与图la-b中所示的微流体装置100在功能方面完全相同的、具有相同的功能或作用的元件仍然提供相同的参考数字如图2a所示,用于检测流动参数的微流体装置200包括一形成于基座主体102内的通道104基座主体典型地还包括第一和第二主表面102a、102b通道104包括用于供给第一流体Fl的第一入口106，和用于供给流体流Fp2的第二入口108，所述流体流F1^包括通道104中的第一和第二流体F1、F2，另外还有一用于在输出侧提供流体流匕_2的输出端112通道104还包括一横截面面积用来在填充有第一流体Fl的通道段和填充有第二流体F2的相邻的通道段之间的通道104中形成第一和第二流体F1、F2之间的一流体界面，所述流体界面延伸至整个通道横截面微流体装置200另外还包括第一供给装置114，所述第一供给装置包括一与第一入口106相连的微泵，用于选择性供给第一流体Fl至通道104中另外，微流体装置200包括与第二入口108相连的第二供给装置116，用于供给第二流体F2至通道中另外，提供有检测装置(典型地包括第一和第二测量检测部分118a、118b)用于检测一测量值Smeasuke,Smeasuee取决于第一和第二流体F1、F2的当前流动参数，所述流动参数基于通道104内第一流体Fl和第二流体F2不同的物理特性实施中的包括一开口108的第一供给装置114和第二供给装置116设置在通道104处的输入侧因此，在流体流Fp2的流动方向上，第二供给装置116设置在第一供给装置114的上游第二供给装置116在用于供给第二流体F2的通道段中作为一开口108设置，这样，由于一(例如每一)第一供给装置114的微泵的膜片偏移，一定量的第二流体(与第一流体一起)在入口110处被注入到通道104中，以便在第一流体Fl和第二流体F2之间形成界面第一和第二流体的量之间的比例可通过流动阻力和入口108的几何形状来确定用于检测流动参数的可选的微流体装置200，如图2a_b所示，允许省略另一微泵形式的第二供给装置116，其中第二供给装置116实施为一搅拌器结构，其吸入或注射第二流体F2至待计量供给的第一流体Fl中因此，一小开口或小孔可以形成于基座主体102上通向通道104，典型地在成型为一微泵的第一供给装置114上游的流动方向上，其中开口配置为相同的大小，这样少量的(例如，一滴)第二流体F2(例如，一小气泡)利用第一供给装置的微泵的抽吸行程被注入流体通道中，即当在抽吸管路104-1中有负压时(例如，如果第一流体Fl在第一入口106处的压力值P2降至低于第二流体F2在第二入口108处的压力值P3)第二流体F2的这些小的注射量，典型地以气泡的形式，然后，正如随后的讨论将清楚地表明，可以是用于测量通道104内的流体流Fp2的流动参数选择开口108足够小，这样第二流体F2就不能从中逃逸，或者可使用一阀门元件，例如，以覆盖于开口之上的一薄膜的形式如图2b所示,检测流动参数的微流体装置200包括一形成于基座主体102内的通道104通道104包括用于供给第一流体Fl的第一入口106，和用于供给第二流体F2至通道104的入口110的第二入口108，且另外还有用于在输出侧提供流体流Fh的输出端112通道104还包括一横截面面积用来在填充有第一流体Fl的通道段和填充有第二流体F2的相邻的通道段之间的通道104中形成第一和第二流体F1、F2之间的一流体界面，所述流体界面延伸至整个通道横截面微流体装置200另外还包括第一供给装置114，例如以一微泵的形式，所述微泵连接至第一入口106，用于选择性供给第一流体Fl至通道入口110中另外，微流体装置200包括与第二入口108相连的第二供给装置116，用于供给第二流体F2至通道入口110中另外，提供检测装置118，典型地包括第一和第二检测元件(或一些检测元件)118a、118b，用于检测一测量值Smeasuke,Smeasuee取决于第一和第二流体F1、F2的当前存在的流动参数，流动参数基于通道104内第一和第二流体F1、F2不同的物理特性实施的第二供给装置116包括一通向流体通道104的瓶颈状部分的开口108a(在流体入口110的下游)因此，在流体流Fm的流动方向上，第二供给装置116设置在第一供给装置114的下游第二供给装置116在用于供给第二流体F2的通道段中作为一开口108a设置(在通道104的瓶颈状段处)，这样，由于一(例如每一)第一供给装置114的微泵的膜片偏移，一定量的(例如一滴)第二流体F2在入口110处被注入到通道104中的第一流体Fl中，以便在第一流体Fl和第二流体F2之间形成界面根据如图2b所示的用于检测流动参数的微流体装置200的本发明的实施例，第二流体F2在通道入口110的上游、流体通道104的瓶颈状段处被供给至第一流体Fl中给定的瓶颈状流体通道段下游的第一流体的第一流体压力Pl，流体通道瓶颈状段(大约)中间处的第一流体Fl的第二压力值P2，和容器126中第二流体F2的第三压力值P3，如下所述，伯努利定律适用于上述的压力值P1、P2和P3，其中νι、ν2分别是第一(和第二)流体F1(F2)在流线上的一点处的流体流动速度，P分别是第一和第二流体F1、F2在流体F1、F2中的所有的点处的密度P^l/2Pv12=P2+1/2PV22由于伯努利定律，如果第一流体Fl的流体流动速度在流体通道瓶颈状段处足够大，第一流体Fl在流体通道瓶颈状段处的压力值P2降至低于第二流体F2在第二入口108处的第三压力值P3因此，如果第一流体Fl在第一入口106处(在流体通道104的瓶颈状段)的压力值P2降至低于第二流体F2在第二入口108处的第三压力值P3，少量的第二流体F2(例如，一小滴)通过第一供给装置114的微泵的抽吸行程被注入至流体通道中第二流体F2这些小的注射量，典型地以小滴的形式，然后，正如随后的讨论将清楚地表明，可以用于测量通道104内的流体流Fp2的流动参数为阻止任何不合需要的Fl(例如气体)流入到通道108中，可在入口108a处设置一由液体F2浸润的亲水过滤器，所述亲水过滤器气体Fl不能通过关于如图2a_b所示的本发明的微流体装置200的设置，需要指出的是，如图1b所示的其他的可选元件同样可用于此处此外，关于图1a和Ib的说明同样适用于图2a_b中所示的可选的微流体装置200如图2a所示，包括微泵的第一供给装置114和第二供给装置116在输入侧设置于通道104处，其中第二供给装置116在流动方向上设置在第一供给装置114的上游，且第二供给装置116作为一开口设置于通道104内用于供给第二流体F2如图2a所示，包括微泵的第一供给装置114和第二供给装置116在输入侧设置于通道104处，其中第二供给装置116在流动方向上设置在第一供给装置114的下游，且第二供给装置116作为一开口设置于一狭窄通道段116内用于供给第二流体F2如图2a_b所示，第一和第二供给装置114、116配置为调整第一入口106内第一流体Fl的压力P2和第二入口106内第二流体F2的压力P3，用于注射一定量的第二流体F2至104通道中，以便在第一流体Fl和第二流体F2之间形成界面实施本发明的用于检测流动参数的微流体装置100、200的可选的方式已利用上述关于图la、b和2a_b的描述呈现出来，其中的微流体装置可以典型地也指一被动流量传感器利用上述本发明的用于检测流动或计量供给参数的微流体装置100、200的微流体计量供给系统的进一步的实施例和具体的实现方式现在将通过图3-5来描述关于进一步的描述，应该注意的是，对于图1b中描述到的所有可选元件基本上都同样适用于以下通过图3-5描述的任何实施例；下文的实施例中不会再将图la-b中提到的所有的可选功能性元件详细地描述一次图3所示为利用微流体装置100的微流体计量供给系统300的一个实施方式的原理图如图3所示，微流体计量供给系统300包括用于检测流动和/或计量供给参数的微流体装置100微流体装置100还包括一设置于基座主体102内的通道104通道104具有用于供给第一流体Fl的第一入口106和第二入口108，所述第二入口用于供给第二流体F2以便形成流体流Fp2，所述流体流包括输入侧，即在通道104的输入端处通道104中的第一和第二流体F1、F2，且另外还包括一用于在输出侧提供流体流匕_2的输出端112通道104还具有横截面面积，用于在填充有第一流体Fl的通道104的一段和填充有第二流体F2的通道相邻的一段之间配置一第一和第二流体F1、F2之间的流体界面，所述界面延伸至通道104的整个通道横截面此外，设置有一具有一微泵的第一供给装置114，所述第一供给装置与第一入口108相连，用于选择性地供给第一流体Fl至通道输入端110第二供给装置116与第二入口108相连，以便在通道输入端110处供给第二流体F2至通道104可选地，第二供给装置116可以进一步包括第二微泵，但这不是必需的例如，一设置于第二供给装置116处用于第二流体F2的容器124，可以配置为供给例如第二流体F2的连续流至入口106，且因此输送至通道输入端110类似地，第二供给装置116可以具有一与之相连的第二微泵，用于通过第一入口106选择性地由容器124供给第二流体F2至通道输入端110如图3所示，第一入口106、第二入口108和通道输入端110可以配置为，例如所谓的T型件；当然，同样类似地提供一通道输入端110配置为一Y型软管接头或任何其他的入口，用于选择性地供给第一和第二流体F1、F2微流体计量供给系统300的微流体装置100进一步包括一检测装置118，检测装置118基于通道104内第一和第二流体F1、F2不同的物理特性用于检测一测量值Smeasuke,Smeasuee与第一或第二流体F1、F2的当前流动参数有关由于所述不同的物理特性可以是，例如第一流体Fl和第二流体F2的不同的导电性、不同的电介导电性(介电常数)、不同的导磁性(透磁率)、不同的光透过率或不同的光反射率，检测装置118可以配置为，例如带有第一和第二检测部118a、118b，以便分别选择性地检测第一和第二流体F1、F2不同的物理特性此外，微流体计量供给系统300包括一控制器140，所述控制器140配置为，例如检测由检测装置118检测到的测量值Smeasuke，所述测量值基于第一和第二流体Fl、F2不同的物理特性，以确定通道104内从第一和第二流体F1、F2之间的一个或多个流体界面的一个或多个位置的第一或第二流体F1、F2的当前流动参数此外，控制器140配置为选择性地控制至少第一供给装置114和(可选地)第二供给装置116来控制通过各自的入口106、108供给第一流体和/或第二流体至通道输入端110，以获得通道104内第一和第二流体F1、F2的一预定的流动参数(设定值)因此，控制器140配置为选择性地控制至少第一供给装置114，且可选地还有第二供给装置116来供给第一和第二流体F1、F2至通道输入端110，以便获得通道104内流体流的预定流动参数，对于第一和第二供给装置114、116的所述控制来说，以例如确定的当前流动参数(实际值)和预定的流动参数(设定值)之间的偏差为基础是可行的图3进一步显示了第一供给装置114具有例如通过一过滤元件136从外界环境中提供的第一流体F1，例如外界环境气体图3进一步描述了流体分离装置120配置为在通道104内从流体流匕_2中分离第一流体F1，并再次将其释放到环境中，而输出侧流体流F2tot尽可能地只包含第二流体F2如果图3中所示的微流体计量供给装置300应用于医疗