[发明专利]用于监测流体输送的集成传感器

说明书

提供了一种用于流体流应用的传感器。传感器包括：入口室，被配置为从第一导管接收流体流；出口室，被配置为将流体流提供给第二导管；以及隔膜，将入口室与出口室分隔开，所述隔膜包括流体通道，以允许流体流从入口室去往出口室。传感器还包括：布置在隔膜上的电路部件，电路部件具有被配置为根据隔膜的变形而改变的电学属性；以及在基底上形成并与电路部件耦合的导体，基于电路部件的电学属性的变化提供电信号。隔膜包括形成在基底上的外延层。还提出了用于制造和使用上述传感器的方法。

技术领域

本公开内容总体上涉及用于流体流测量和控制的装置和方法。更具体地，本公开内容涉及在流体输送应用中使用微机电移动系统(MEMS)来测量流体流参数的装置和方法。

背景技术

用于流体输送的许多方法涉及对与流体流控制相关的多个流体流参数的测量。这些参数中的一些参数在医学应用(例如，血管内药物输送、皮下药物输送等)的情况下特别相关。除了测量多个参数之外，还期望提供易于处理的紧凑外形尺寸，并且便于移动和接近设备(例如，医疗应用中的医疗保健提供者、患者等)。通常，测量多个流体参数的设备不是紧凑的，并且包括妨碍其在需要容易接近的应用(例如，医疗设施中的急诊室等)中使用的运动部件。

发明内容

在第一实施方式中，提出了一种用于流体流应用的传感器。传感器包括：入口室，被配置为从第一导管接收流体流；出口室，被配置为将流体流提供给第二导管；以及隔膜，将入口室与出口室分隔开，所述隔膜包括流体通道，以允许流体流从入口室去往出口室。传感器还包括：布置在隔膜上的电路部件，电路部件具有被配置为根据隔膜的变形而改变的电学属性；以及在基底上形成并与电路部件耦合的导体，基于电路部件的电学属性的变化提供电信号。隔膜包括形成在基底上的外延层。

在一些实施方式中，提出了一种用于制造传感器的方法。方法包括：在基底上生长外延层，其中形成外延层包括选择性地注入掺杂剂原子以形成对外延层中的应变敏感的电气部件；以及在外延层上形成隔膜，隔膜具有所选择的厚度，以使得隔膜的相对侧之间的压力差在外延层中引起应变。所述方法还包括：形成穿过隔膜的流体通道；将入口配件附接到基底，以在隔膜的第一侧上形成入口室；将出口配件附接到基底，以在隔膜的第二侧上形成出口室；以及将电连接器结合到电气部件。

在另外的实施方式中，提出了一种用于控制流体流的方法。方法包括：提供通过传感器的流体流，所述传感器包括将入口室与出口室隔开的隔膜，隔膜包括流体通道，其中隔膜包括在基底上形成的外延层；以及向隔膜上的压阻部件提供电力，其中压阻部件被配置为测量将入口室与出口室分隔开的隔膜的变形。方法还包括：基于隔膜上的压阻部件的电学属性的变化，检测隔膜的变形；基于隔膜的变形，获得流过传感器的流体流的流速；以及使用控制器，基于流速来修改流体流参数。

附图说明

图1示出了根据一些实施方式的包括用于监测流体流的传感器的流体流系统。

图2示出了根据一些实施方式的用于监测流体流的传感器。

图3A-G示出了根据一些实施方式的用于制造图2中的监测流体流的传感器的方法的步骤。

图4示出了根据一些实施方式的用于制造传感器以监测流体流的方法的流程图。

图5示出了根据一些实施方式的用于利用传感器监测流体流的方法的流程图。

在附图中，除非另有明确说明，否则具有相同或相似附图标记的元件具有相同或相似的功能或配置。

具体实施方式

本公开内容是一种单片集成传感器，以在IV流体输送期间监测五个参数。一些实施方式包括感测模态，诸如流体流速、流体压力(相对于环境大气的表压)、流体电导率、温度以及气泡的存在等。与本公开内容一致的实施方式包括将一个或多个上述感测模态集成到单个设备中，以及一种制造设备的方法。