[发明专利]用于检测MEMS微泵的故障的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及可以有利地用于施予胰岛素的MEMS（微机电系统）微泵。这样的泵包括具有泵浦薄膜的泵浦室以及包括在两个止回阀之间的集成传感器。更具体地，本发明涉及用于监测MEMS微泵的状态的方法。

背景技术

尤其是医疗装置中的故障的检测是重要的，原因是患者的寿命可能取决于所述装置的正常工作。例如在输注泵的情况下，故障的潜在危险结果典型地是药物过输注或欠输注到患者中。

故障的例子是泵浦线路中的泄漏、堵塞或存在气泡。

用于检测医疗装置的故障的现有技术的装置和方法例如在以下专利文献中公开：US2008/214979，EP1762263和US7104763。

MEMS微泵的例子在专利申请WO2010/046728中公开。如图1中所示的该MEMS微泵1是高度小型化和往复薄膜泵浦机构。它由硅或硅和玻璃制造。它包含入口控制元件（在这里是入口阀2）、泵浦薄膜3、允许检测系统中的各种故障的功能内部检测器4和出口阀5。这样的微泵的原理在现有技术中例如从US5,759,014获知。

图1a示出微泵的横截面，玻璃层的堆叠作为基板8、硅层作为固定到基板8的第二板9、第二玻璃层10作为固定到硅板9的顶板，由此限定具有容积的泵浦室11。

联接到台面6的致动器（未在这里表示）允许泵浦薄膜3的控制移位。通道7也存在以便将出口控制元件（出口阀5）连接到未在这里表示的外部检测器并且最后连接到放置在泵的相对侧上的出口端口。

图1b示出MEMS微泵的另一横截面，该微泵包括在通道7上的盖12、外部检测器13、在出口检测器13和出口端口18之间的流体通道17。

在泵1中，泵浦室的内部的压力在泵浦周期期间取决于许多因素（例如，致动速率、入口和出口处的压力、气泡体积的可能存在、阀特性和它们的泄漏率）变化。

通过分析致动周期期间的压力分布检测故障。

微泵1中的内部压力传感器4和外部压力传感器13由相应地放置在泵浦室11和泵出口5之间以及泵出口阀5和泵出口端口18之间的硅薄膜制造。传感器位于形成于微泵硅层9的表面和它的顶层10之间的通道中。另外，传感器包括在薄膜上处于惠斯通电桥配置的一组应变敏感电阻器，利用硅的大压阻效应。压力的变化引起薄膜的扭曲并且因此桥不再平衡。传感器设计成使信号与泵的典型压力范围内的压力成线性。流体与互连导线和压电式电阻器的表面接触。通过使用与导线和压电式电阻器相反的极性的附加表面掺杂保证桥的良好电绝缘。

由于在致动（冲程内检测）期间执行分析方法，因此诸如胰岛素容器加压或两个冲程之间的任何其它自由流动状态的事件的发生未被检测。低流速危险状态因此可能被检测得太迟，导致严重的患者损伤。

所以需要改进用于检测MEMS微泵的故障的现有方法和系统。

发明内容

本发明提供相对于现有技术的方法和系统的若干改进。

本发明可以有利地使用WO2010/046728中所述的微泵，所述微泵在例如申请EP11171155.2中所述的装置的内部。WO2010/046728描述基于至少一个集成压力传感器的分析的冲程外检测方法。EP11171155.2描述包括三个不同腔的医疗装置，其中泵浦元件位于第一腔中，第二腔（其是容器）设计成包含用于输送到患者的流体。第一和第二腔由刚性壁分离，而第二和第三腔以这样的方式由可移动薄膜紧紧地分离使得当流体的体积变化时所述薄膜可以在第二和第三腔之间移动。所述装置包括两个不同的通气装置，第一个用于第一腔并且第二个用于第三腔。如果通气装置中的一个被堵塞，则装置可能过或欠输送包含在容器（第二腔）中的流体。

使用根据本发明的方法，可以在几秒内检测到引起自由流动的任何状态。可以估计过或欠输送的量。根据本发明的方法也允许检测容器过填充。

在优选实施例中根据本发明的方法基于入口和出口阀两者的等效流体阻力的原理。

优选地，在最后致动周期期间确定阀的残余流体阻力并且泵浦室的内部的压力的实时监测允许在冲程外期间确定最大可能过或欠输送。

一旦可能发生过或欠输送的风险，冲程内和冲程外检测方法联合用于向患者警报。

具体实施方式

用以下示出的例子将更好地理解本发明。

4.1.泵泄漏

泵浦装置由包括颗粒和空气过滤器的容器、具有入口（2）和出口（5）止回阀、泵浦薄膜（3）和集成检测器（4和13）的MEMS微泵1以及将微泵的出口（18）连接到患者身体、例如包括导管的装置制造。

与胰岛素接触的泵浦装置的所有部分限定流体路径。