專利名稱：液體輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體輸送裝置，并且尤其涉及一種以電解驅(qū)動的液體輸送裝置，該裝置能夠以所需要的流速釋放指定數(shù)量的液體。
本發(fā)明尤其適合用于將含有藥物的液體輸送到受液體的管理，有關(guān)說明將用來作為描述本發(fā)明的參考。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于這一特定使用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在許多醫(yī)療應(yīng)用中，如給藥系統(tǒng)中，需要一種能夠以小劑量并以精確的符合需要的速度來輸送液體的裝置。在胰島素注射中就有此類例子。類型1的糖尿病患者(及近30％的類型2的糖尿病患者)需要在他們體內(nèi)的血流中定期供應(yīng)胰島素以幫助吸收葡萄糖。在理想的情況下，胰島素的供應(yīng)應(yīng)維持血液中的胰島素在與一個(gè)正常人日常消化循環(huán)相應(yīng)的水平。如果以這一水平供應(yīng)胰島素，那么糖尿病人就能進(jìn)行正常的生活。傳統(tǒng)的通過一個(gè)注射器來注射胰島素的方法不能實(shí)現(xiàn)這一目的，這是因?yàn)檫@樣的胰島素供應(yīng)是不連續(xù)的。
一種新的稱為“連續(xù)胰島素注射”的治療手段被提出，其中，將一種便攜式的輸送裝置貼附在病人身體上或植入病人體內(nèi)。該裝置優(yōu)選能夠根據(jù)病人的血液葡萄糖濃度將精確數(shù)量的胰島素(如每秒十億分之幾升)輸送到病人的血液中。為了制造這樣的注射系統(tǒng)，需要一個(gè)精確的液體輸送裝置。
一些目前可獲得的商用裝置存在若干問題。一些裝置過大，不能舒適地適合病人。另一些裝置過于昂貴，使得其不能被一次性地使用。一些裝置難以阻止氣泡在裝置工作時(shí)進(jìn)入藥物液體中。含有氣體的注射液進(jìn)入病人體內(nèi)可能產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。另一些裝置具有兩種作用方式，能夠?qū)⑺幰何〉窖b置中，然后將其從裝置中釋放出來。這種以兩種方式工作的缺點(diǎn)是使得污染物和氣體與藥液混合。已知模型的另一個(gè)缺陷是，它們僅在被放置在有限數(shù)量的方位時(shí)工作，因此限制了其效果。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它克服了現(xiàn)有技術(shù)的一些缺陷或至少對現(xiàn)有技術(shù)的一些缺陷進(jìn)行了改進(jìn)并且提供了一種有用的可選方式。
盡管本發(fā)明尤其適于在胰島素注射系統(tǒng)中使用，它也可用于任何醫(yī)療或其他需要精確輸送藥物或其他液體的應(yīng)用中。一些非限制性例子包括按需輸送高血壓藥物和荷爾蒙，對處于加強(qiáng)照顧情況下的早產(chǎn)嬰兒的液體藥物輸送，及類似的情況。

發(fā)明內(nèi)容
在第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種液體輸送裝置，其包括(a) 一個(gè)封閉的電解室，適于盛放電解液并且具有至少一對至少部分地位于電解室內(nèi)的電極；(b) 一個(gè)液體室，至少部分地被容納于電解室中并且適于盛放液體；(c) 將電解室與液體室分隔開的壓力傳送裝置；和(d) 給液裝置，適于在施加于液體室的壓力的影響下將液體從液體室釋放出來。
由此，當(dāng)電解室盛放電解液時(shí)，液體室盛放液體，并且電流經(jīng)由電極通過電解液(iv) 從電解液中產(chǎn)生氣體，從而增加電解室內(nèi)部的壓力；(v) 該壓力的增大經(jīng)由壓力傳送裝置被傳輸?shù)揭后w室；且(vi) 可確定數(shù)量的液體從液體室經(jīng)由給液裝置被釋放。優(yōu)選地，該壓力傳送裝置包括以下構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件(a) 一個(gè)可變形膜；(b) 一個(gè)風(fēng)箱；(c) 一個(gè)活塞；(d) 一個(gè)振動膜；和(e) 一個(gè)囊狀物。
當(dāng)壓力傳送裝置包括一個(gè)可變形膜時(shí)，該可變形膜優(yōu)選至少部分地由以下材料中的一種或多種材料制成(a) 超彈性材料；
(b) 高彈性材料；(c) 高塑性材料。
該等材料阻止以下物質(zhì)中的一種或多種物質(zhì)的滲入(a) 氣體；(b) 液體；(c) 半固體；和(d) 凝膠體。
且可變形膜至少部分地接合到液體室的上邊緣。
優(yōu)選地，電解室和液體室基本上是同軸的，且其形狀基本上是圓柱形的，液體室全部被電解室容納且電解室和液體室共用一個(gè)底座。
優(yōu)選地，給液裝置包括以下部件中的一個(gè)或多個(gè)部件(a) 一個(gè)或多個(gè)單向閥；(b) 一根或多根針；和(c) 一個(gè)或多個(gè)噴嘴孔。
當(dāng)給液裝置包括一根或多根針時(shí)，優(yōu)選包括一根或多根微型注射針。
當(dāng)給液裝置包括一個(gè)單向閥時(shí)，該單向閥優(yōu)選包括一個(gè)單向止回閥，該單向止回閥包括(a) 具有一開口的第一晶片(wafer)；和(b) 具有可變形邊緣的第二晶片其中第一和第二晶片彼此至少部分連接以使可變形的邊緣覆蓋該開口。更加優(yōu)選的是，該可變形的邊緣向其覆蓋該開口的封閉的位置偏斜。甚至更優(yōu)選的是，當(dāng)液體室的液體達(dá)到閥值壓力時(shí)，可變形的邊緣向外變形，打開該開口并且從液體室釋放出可確定數(shù)量的液體。
在一種形式中，第一和第二晶片中的一個(gè)或者全部是用微加工技術(shù)制造的單片硅晶片。
優(yōu)選的是，給液裝置在液體室的底座中形成。
優(yōu)選的是，電解室進(jìn)一步包括一傳感器，該傳感器適于感應(yīng)以下情況中之一種或多種情況(a) 電解室的內(nèi)部壓力；和(b) 電解室的內(nèi)部溫度。
更加優(yōu)選的是，傳感器與電流控制器進(jìn)行通訊，且適于將有關(guān)以下情況中之一種或多種信息提供給電流控制器(a) 電解室的內(nèi)部壓力；和(b) 電解室的內(nèi)部溫度。
在一種形式中，該裝置適于將液體以每秒1～1000微升的流速釋放。
在另一種形式中，該裝置適于將液體以每秒1～1000納升(nano litres)的流速釋放。
在更具體的一種形式中，該裝置適于將液體以每秒1～1000皮升(picolitres)的流速釋放。
優(yōu)選的是，至少部分裝置適于僅被使用一次。更優(yōu)選的是，液體室適于只裝滿液體一次。甚至更加優(yōu)選的是，電解室適于只盛放電解液一次。
在一種形式中，電解室適于被可拆裝地連接到底座上。該裝置優(yōu)選進(jìn)一步包括一個(gè)密封件，當(dāng)電解室和底座連接時(shí)，該密封件位于電解室和底座之間。該裝置還可包括一個(gè)適于可拆裝地將電解室連接到底座上的固定機(jī)構(gòu)。
優(yōu)選地，該電解室包括(a) 限定一個(gè)電解室腔體的電解室外殼；和(b) 至少一對至少部分延伸進(jìn)入電解室腔體的電極。
優(yōu)選地，該至少一對電極在電解室腔體中以規(guī)則的間距隔開。
在一種形式中，至少一對電極包括兩對在電解室腔體內(nèi)以規(guī)則間距彼此隔開的電極。
在另一種形式中，該至少一對電極包括三對在電解室腔體內(nèi)以規(guī)則間距彼此隔開的電極。
在更具體的一種形式中，至少一對電極包括四對在電解室腔體內(nèi)以規(guī)則間距彼此隔開的電極。
優(yōu)選地，電極至少部分地由下列物質(zhì)中的一種或多種物質(zhì)構(gòu)成(a) 金屬與合金；(b) 導(dǎo)電金屬氧化物；(c) 導(dǎo)電金屬鹵化物；(d) 導(dǎo)電硅化物；(e) 導(dǎo)電硼化物；(f) 導(dǎo)電碳化物；
(g) 導(dǎo)電氮化物；(h) 多層導(dǎo)體；和(i) 其他導(dǎo)電材料。
優(yōu)選地，電解室的外殼至少部分地由基本為剛性的材料制成。
優(yōu)選地，液體室包括限定一液體室腔體的液體室外殼，該液體室外殼至少部分地由基本為剛性的材料制成。
優(yōu)選地，基本為剛性的材料包括利用以下技術(shù)中的一種或多種技術(shù)制造的材料(a) 微細(xì)加工技術(shù)；(b) 注射成型技術(shù)；和(c) 機(jī)械加工技術(shù)。
優(yōu)選地，上述該裝置至少部分地由下列材料中的一種或多種材料制成(a) 聚合材料；(b) 陶瓷材料；(c) 金屬；和(d) 金屬合金。
在一種形式中，該液體可為如胰島素的一種藥液。
優(yōu)選地，從電解液中釋放出來的氣體是無毒的。
在第二方面，本發(fā)明提供了一種將液體引入到一個(gè)受液體內(nèi)的方法，該方法包括以下步驟(a) 提供一種液體輸送裝置，包括(i) 一個(gè)密封的電解室，盛放有電解液并具有至少一對至少部分地與電解液接觸的電極；(ii) 一個(gè)至少部分地位于電解室內(nèi)的液體室，其中盛放了一種液體；(iii) 將電解室與液體室分隔開的壓力傳送裝置；和(iv) 適于在施加于液體室的壓力的影響下將液體從液體室釋放出來的給液裝置；(b) 將給液裝置連接到受液體；(c) 將電流經(jīng)由電極通過電解液，促使
(i)從電解液中產(chǎn)生氣體，從而增加電解室內(nèi)部的壓力；(ii) 該壓力的增大經(jīng)由壓力傳送裝置被傳輸?shù)揭后w室；且(iii) 可確定數(shù)量的液體經(jīng)由給液裝置從液體室釋放出來。
在一種形式中，給液裝置包括一根或多根注射針，并且將給液裝置連接到受液體的步驟包括將一根或多根針的至少一部分直接插入到受液體中。
在另一種形式中，給液裝置包括以下部件中的一個(gè)或多個(gè)部件(a) 一個(gè)單向閥；和(b) 一個(gè)噴嘴。
并且，將給液裝置連接到受液體的步驟包括(a) 將連接管的第一端連接到所述單向閥或噴管口，并且(b) 將連接管的第二端連接到受液體。
本發(fā)明的第三方面提供了一種制造液體傳送裝置的方法，該方法包括以下步驟(a) 提供一個(gè)其中具有一出口、基本上呈平面的底座，該出口適于允許液體的選擇性通過；(b) 提供一個(gè)具有一基本呈管狀的外殼的液體室，該外殼具有第一開口端和第二開口端；(c) 經(jīng)由出口將液體室外殼的第一開口端連接到底座；(d) 提供一個(gè)電解室，其包括(i) 一具有比液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有第一開口端和第二開口端；和(ii) 至少部分地置于電解室外殼內(nèi)部的至少一對電極；(e) 經(jīng)由液體室將電解室外殼的第一開口端連接到底座，以容納液體室；(f) 提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的可變形膜；(g) 將膜的外側(cè)部分連接到液體室外殼的第二開口端；(h) 提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的蓋板；以及(i) 將蓋板的外側(cè)部分連接到液體室外殼的第二開口端。優(yōu)選地，此方法包括其它步驟(j) 用液體填充液體室；且(k) 用電解液至少部分填充電解室外殼。
在一種形式中，用液體填充液體室的步驟(j)包括以下步驟(a) 在底座中設(shè)置一個(gè)單向的液體引入閥，該閥適于提供一條通向液體室內(nèi)部的單向液體通道；而且(b) 經(jīng)由該孔將液體填充到液體室。
在另一種形式中，用液體填充液體室的步驟(j)包括以下步驟(a) 在底座中設(shè)置一個(gè)液體引入孔；(b) 經(jīng)由該孔將液體填充液體室；且(c) 封閉該孔，從而密封液體室中的液體。
在其中一種形式中，用電解液至少部分地填充所述電解室外殼的步驟(k) 包括以下步驟(a) 在蓋板中設(shè)置一個(gè)單向的電解液引入閥，該閥適于提供一條通向電解室內(nèi)部的單向電解液通道；而且(b) 經(jīng)由該閥將電解液至少部分地填充到電解室。
在另一種形式中，用電解液至少部分地填充所述電解室外殼的步驟(k) 包括以下步驟(a) 在蓋板中設(shè)置一個(gè)電解液引入孔；(b) 經(jīng)由該孔將電解液填充到電解室；以及(c) 封閉該孔，從而密封電解室中的電解液。
或者，步驟(d)可以由下面的步驟代替(d1) 提供一個(gè)電解室，其包括一具有比液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有第一開口端和第二開口端；并且步驟(h)可以由以下步驟代替(h1)提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的蓋板，并且至少一對電極至少部分地從蓋板中延伸出。
優(yōu)選地，出口包括下述構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件(a) 一個(gè)或多個(gè)單向閥；(b) 一根或多根針；和(c) 一個(gè)或多個(gè)噴嘴孔。
當(dāng)出口包括一根或多根針時(shí)，它們優(yōu)選含有一根或多根微型注射針。
當(dāng)出口包括一個(gè)單向閥時(shí)，它優(yōu)選包含一個(gè)單向止回閥，該止回閥包括(a) 具有一個(gè)開口的第一晶片；和(b) 具有一個(gè)可變形邊緣的第二晶片。
其中第一晶片和第二晶片至少部分地互連，使得可變形邊緣覆蓋此開口。更優(yōu)選地，可變形邊緣偏向關(guān)閉位置，在該位置可變形邊緣覆蓋此開口。
優(yōu)選地，當(dāng)液體室中的液體達(dá)到閥值壓力時(shí)，可變形邊緣向外發(fā)生形變，打開此開口，從液體室中釋放出可確定數(shù)量的液體。
在一種形式中，第一和第二晶片都是使用微加工技術(shù)制造的單片硅晶片。
在一種形式中，這些晶片構(gòu)成底座。
優(yōu)選地，電解室和液體室基本上是同軸的，且基本上呈圓柱形，液體是完全容納在電解室內(nèi)，電解室外殼至少一部分是由基本為剛性的材料制成的。
優(yōu)選地，液體室外殼至少一部分是由基本為剛性的材料制成的。
優(yōu)選地，基本為剛性的材料包括用下述技術(shù)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)制造的材料(a) 微細(xì)加工技術(shù)；(b) 注射成型技術(shù)；和(c) 機(jī)械加工技術(shù)。
在一種形式中，基本為剛性的材料包括玻璃。
在另一種形式中，基本為剛性的材料包括
(a) 聚合材料；(b) 陶瓷材料；和(c) 金屬或合金。
在一種形式中，液體是藥液，例如胰島素。
優(yōu)選地，可變形膜至少部分地由下述材料中的一種或多種材料制成(a) 超彈性材料；(b) 高彈性材料；和(c) 高塑性材料，它們能抵抗下述一種或多種物質(zhì)的滲入(a) 氣體；(b) 液體；(c) 半固體；和(d) 膠體。
優(yōu)選地，所述蓋板進(jìn)一步包括適于感應(yīng)電解室的下列情況中的一種或多種情況的傳感器(a) 內(nèi)部壓力；和(b) 內(nèi)部溫度。
該傳感器與一個(gè)電流控制器進(jìn)行通訊，適于向該電流控制器提供電解室的以下一種或多種信息(a) 內(nèi)部壓力；和(b) 內(nèi)部溫度。
優(yōu)選地，經(jīng)由出口將液體室外殼的第一開口端連接到底座的步驟(c)包括將液體室外殼連接到底座作為陽極。
優(yōu)選地，經(jīng)由液體室將電解室外殼的第一開口端連接到底座以容納液體室的步驟(e)，包括以將電解室外殼連接到底座作為陽極。
優(yōu)選地，用液體填充液體室的步驟(j)包括最初或后續(xù)的另外步驟給液體除氣。
優(yōu)選地，所述至少一對電極以規(guī)則的間隔圍繞電解室外殼的內(nèi)壁布置。
在一種形式中，至少一對電極包括兩對以規(guī)則間隔圍繞電解室外殼的內(nèi)壁布置的電極。
在另一種形式中，至少一對電極包括三對以規(guī)則間隔圍繞電解室外殼的內(nèi)壁布置的電極。
在又一種形式中，至少一對電極包括四對以規(guī)則間隔圍繞電解室外殼的內(nèi)壁布置的電極。
優(yōu)選地，電極至少部分地由下列材料的一種或多種制成(a) 金屬和合金；(b) 導(dǎo)電金屬氧化物；(c) 導(dǎo)電金屬鹵化物；(d) 導(dǎo)電硅化物；(e) 導(dǎo)電硼化物；(f) 導(dǎo)電碳化物；(g) 導(dǎo)電氮化物；(h) 多層導(dǎo)體；和(i) 其它導(dǎo)電材料。
在一種形式中，該裝置適于以每秒1～1000微升的流速釋放液體。
在另一種形式中，該裝置適于以每秒1～1000納升(nano litres)的流速釋放液體。
在又一種形式中，該裝置適于以每秒1～1000皮升(pico litres)的流速釋放液體。
在一種形式中，液體室適于僅用液體填充一次，電解室適于僅用電解液填充一次。
本發(fā)明的第四方面提供了一種制造液體傳送裝置的方法，該方法包括以下步驟(a) 提供一個(gè)其中具有一出口、基本上呈平面的底座，該出口適于允許液體的選擇性通過；(b) 提供一個(gè)具有一基本呈管狀的外殼的液體室，該外殼具有第一開口端和第二開口端；(c) 經(jīng)由出口將液體室外殼的第一開口端連接到底座；(d) 提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的可變形膜；(e) 將膜的外側(cè)部分連接到液體室外殼的第二開口端；(f) 提供一個(gè)電解室，其包括(i) 一具有比液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有一開口端和一密封端；和(ii) 至少部分地置于電解室外殼內(nèi)部的至少一對電極；(g) 翻轉(zhuǎn)所述電解室殼體，使其開口端朝上；(h) 用電解液至少部分地填充所述電解室；(i) 翻轉(zhuǎn)液體室，使得其第二端朝下；(j) 將液體室插入電解室中，直到底座直接或間接地與電解室的開口端接觸；以及(k) 使用固定裝置以可拆裝的方式將底座固定到電解室上。
優(yōu)選地，此方法包括用液體填充液體室的額外步驟。
在一種形式中，用液體填充液體室的步驟包括以下步驟(a) 在底座中設(shè)置一個(gè)單向的液體引入閥，該閥適于提供一條通向液體室內(nèi)部的單向液體通道；而且(b) 經(jīng)由該閥將液體填充到液體室中。
在另一種形式中，用液體填充液體室的步驟包括以下步驟(a) 在底座中設(shè)置一個(gè)液體引入孔；(b) 經(jīng)由該孔用液體填充液體室；以及(c) 封閉該孔，從而密閉液體室中的液體。
本發(fā)明的第五方面提供了一種組裝液體輸送裝置的方法，該裝置包括(a) 一個(gè)其中具有一出口、基本上呈平面的底座，該出口適于允許液體的選擇性通過；(b) 一個(gè)具有一基本上呈管狀的外殼的液體室，該外殼的第一(開口)端被一個(gè)基本上呈平面的可變形膜封閉，第二(開口)端經(jīng)由出口連接到底座，該液體室中填充了液體；以及(c) 一個(gè)分離的電解室，其包括(i) 一具有比液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有一開口端和一密封端；和(ii) 至少部分地置于電解室外殼內(nèi)部的至少一對電極；此方法包括以下步驟(a) 翻轉(zhuǎn)電解室外殼，使其開口端朝上；(b) 用電解液至少部分地填充電解室；(c) 翻轉(zhuǎn)液體室，使其第二端朝下；(d) 將液體室插入電解室中，直到底座直接或間接地與電解室的開口端接觸；以及(e) 使用固定裝置以可拆裝的方式將底座固定到電解室上。
本發(fā)明全文中，除非上下文另有要求，應(yīng)當(dāng)理解詞語“包括(包含)”或其變體是指包括所陳述的元件，整體或步驟，或元件、整體或步驟的組，但不排除任何其他元件，整體或步驟，或元件、整體或步驟的組。
本說明中對文件、行為、材料、裝置、技術(shù)或類似物的任何討論僅為描述本發(fā)明之用。不應(yīng)認(rèn)為這些事情的任何一件或所有這些事情形成了現(xiàn)有技術(shù)或?yàn)榕c本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中的在本申請的每一項(xiàng)權(quán)利要求的優(yōu)選權(quán)之日前就存在的普通常識。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖，僅通過示例方式描述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，附圖中

圖1是本發(fā)明液體輸送裝置的第一種優(yōu)選實(shí)施方式的一個(gè)剖面示意圖，顯示單向閥處于關(guān)閉位置；圖2是圖1所示裝置的一個(gè)剖面示意圖，顯示單向閥處于開啟位置；圖3是圖1所示裝置的示意的俯視圖；圖4是圖1所示裝置的一個(gè)剖面示意圖，顯示幾乎完全將液體1從液體室2中擠出的可變形膜3；
圖5是本發(fā)明液體輸送裝置的第二種優(yōu)選實(shí)施方式的剖面示意圖；圖6是本發(fā)明液體輸送裝置的第三種優(yōu)選實(shí)施方式的剖面示意圖；圖7是本發(fā)明液體輸送裝置的第四種優(yōu)選實(shí)施方式的剖面示意圖；以及圖8是圖7所示裝置的剖面示意圖，顯示與電解室分離的底座和液體室。
參看附圖，圖1示出了本發(fā)明液體輸送裝置的第一種優(yōu)選實(shí)施方式的剖面示意圖，該裝置包括一個(gè)封閉的電解室10，該電解室適于容納電解液4并且具有三對至少部分與電解液接觸的電極6，7。所述裝置還具有一個(gè)適于容納液體1的液體室2，分隔電解室10與液體室2的壓力傳送裝置3以及給液裝置15，該給液裝置15適于在施加到液體室的壓力影響下將液體1從液體室2釋放出來。
如圖2所示，當(dāng)電流由電極6，7經(jīng)過電解液4時(shí)會發(fā)生一系列情況。首先，從電解液4中產(chǎn)生氣體33從而增加電解室10內(nèi)部的壓力。接著，上述壓力的增加通過壓力傳送裝置3傳遞到液體室2。最后，經(jīng)由給液裝置15從液體室2中釋放出可確定量的液體1。在本優(yōu)選實(shí)施方式中，液體室2被完全容納在電解室10之內(nèi)，兩個(gè)腔室同軸，基本為圓柱狀，并且共享一個(gè)共同的底座13。所述腔室至少部分地由基本為剛性的材料如金屬、合金、聚合材料或陶瓷材料制成。在本實(shí)施方式中，腔室由作為陽極連接到底部13的玻璃圓柱體構(gòu)成，電解室的頂部采用蓋板5密封，蓋板5由基本為剛性的材料如金屬、合金、聚合材料或陶瓷材料制成。
在本優(yōu)選實(shí)施方式中，所述裝置采用微細(xì)加工技術(shù)、注射成型和/或機(jī)械加工技術(shù)制成。
在本優(yōu)選實(shí)施方式中，壓力傳送裝置3是可變形膜。但是，可選的實(shí)施方式可采用任何類型的壓力傳送裝置包括風(fēng)箱、活塞、振動膜、囊狀物或者類似物。
本優(yōu)選實(shí)施方式的可變形膜至少部分地由超彈性材料、具有高彈性的材料和/或具有高塑性的材料制成，此外，膜3至少部分地由一種或多種阻止氣體、液體、半固體和/或凝膠的滲透的材料制成。
如圖1中所示，在本實(shí)施方式中，膜3呈圓形并且其周邊被固定到液體室2的上邊緣。如圖2中所示，當(dāng)來自電解室10中產(chǎn)生的氣體施加壓力時(shí)，膜的中心部位變形進(jìn)入液體室2。如圖4中所示，由于膜由高彈性材料制成，在其充分變形的狀態(tài)下，可以完全地延伸至液體室的底座，擠出所有的液體。
如圖1中所示，本優(yōu)選實(shí)施方式的給液裝置15適于將液體1從液體室2中釋放并且直接或間接地將其引入到受液體。在第一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，給液裝置包括一個(gè)單向止回閥15，由具有開口39的第一晶片13和具有可變形邊緣40的第二晶片14制成。在本實(shí)施方式中，第一和第二晶片13，14為采用微細(xì)加工技術(shù)制造的單片硅晶片，也可采用單向閥的其它形式。單向止回閥是一個(gè)關(guān)閉的止回閥，可變形的邊緣15朝關(guān)閉位置偏移，在該位置覆蓋所述的開口39。如圖2中所示，當(dāng)液體室2中的液體1達(dá)到閥值壓力時(shí)，可變形的邊緣40向外變形，揭開開口39并釋放來自液體室的液體。
如圖1，2和4中所示，單向止回閥與連接器34相通。在本實(shí)施方式中，所述連接器是以閥15為中心的圓柱形玻璃管，管34的內(nèi)徑略大于閥15的尺寸并且用于將一根用來傳輸液體1的聚合體管連接到受液體。當(dāng)液體是藥液時(shí)，聚合體管把藥液輸入受液體的注射部位。
現(xiàn)在參看圖5，在本發(fā)明液體輸送裝置的第二種優(yōu)選實(shí)施方式中，給液裝置15采用多個(gè)微注射針37的形式。在本實(shí)施方式中，所述的針附在或制作在基硅片13上，并使所述裝置能被附在受液體上或植入受液體內(nèi)，直接輸送液體如藥液。
現(xiàn)在參看圖6，在本發(fā)明液體輸送裝置的第三種優(yōu)選實(shí)施方式中，給液裝置15采用一個(gè)噴嘴孔38的形式。此外，液體室2、電解室5和底座3是由一體形成的。這種一體的實(shí)施方式可以通過對聚合材料、陶瓷材料、金屬材料或其它適于注射成型的材料進(jìn)行注射成型制成，也可以采用通常的機(jī)械加工技術(shù)制成。
從圖3的俯視圖可以看出，三對電極6，7，21，22，23，24以等間距分布在電解室10內(nèi)，陽極和陰極交錯(cuò)排布并連接至腔室的內(nèi)壁41。陽極和陰極的均勻分布確保無論以什么方向握持所述裝置，它們都能與電解液4相接觸。盡管本實(shí)施方式包括三對電極，但是，也可采用更少或更多數(shù)量的電極。所述電極可由金屬、金屬合金、導(dǎo)電的金屬氧化物、導(dǎo)電的金屬鹵化物、導(dǎo)電的硅化物、導(dǎo)電的硼化物、導(dǎo)電的碳化物、導(dǎo)電的氮化物、多層導(dǎo)體或任何其它導(dǎo)電材料制成。
如圖1和3中所示，電極6通過金屬絲8連接至墊片11(金屬絲8焊接在電極6與墊片11之間)，電極7通過金屬絲9連接至墊片12(金屬絲9焊接在電極7與墊片12之間)。如圖3中所示，電極21，22，23和24通過金屬絲29，30，31和32以相似的方式連接至墊片25，26，27和28。依此，墊片28，11和25通過導(dǎo)線19連接至墊片17。同樣地，墊片27、12和26通過另一條導(dǎo)線20連接至墊片18。
墊片17和18連接至電源35，在第一并且可能在第二優(yōu)選實(shí)施方式中，在所述裝置裝配之前將墊片和導(dǎo)線采用微細(xì)加工技術(shù)制作在底部13的表面。
如圖1中所示，該優(yōu)選實(shí)施方式包括一個(gè)連接至電解室10的蓋板5上的傳感器36，該傳感器適于感應(yīng)電解室的內(nèi)部壓力和/或內(nèi)部溫度，該傳感器與圖3中所示的電源35進(jìn)行通信，并且向位于所述電源裝置內(nèi)的電流控制器提供有關(guān)電解室的內(nèi)部壓力和溫度信息的反饋。通過調(diào)節(jié)供給電解液的電流，所述裝置能夠以精確的流速輸送精確量的液體，這是因?yàn)橥ㄟ^電解產(chǎn)生的氣體的體積和壓力可以采用法拉第定律進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。因此，所述氣體的壓力及其變化速率可以通過調(diào)節(jié)流過電解液4的電流進(jìn)行精確調(diào)整從而以精確的流速輸送精確量的液體。
發(fā)明人已采用所述裝置以3.2毫微升/秒的低速給液。但是，對所述裝置進(jìn)行細(xì)微變化，可獲得更小或更大的流速。
在一種實(shí)施方式中，所述裝置的至少一部分會適于只使用一次然后丟棄。例如，液體室2可設(shè)計(jì)成僅注入一次液體，電解室10可適于僅注入一次電解液。本發(fā)明的可部分地丟棄形式的實(shí)例如圖7和8中所示。
首先，參看圖7，在該實(shí)施方式中，電解室10通過固定機(jī)械裝置(未顯示)可拆裝地連接至底部13，適當(dāng)?shù)拿芊鈼l42如橡膠O型圈被放置在電解室與底部13之間以確保電解液4不會從電解室內(nèi)泄漏。如圖8中所示，一旦所述裝置已被使用，固定機(jī)械裝置就可以卸去并且電解室可以從組合的底部13和液體室2中分離出來。在該實(shí)施方式中，使用過的液體室可隨后丟棄并采用新的液體室進(jìn)行替換。
為了用新的液體室2重新裝配所述裝置，翻轉(zhuǎn)電解室并注入電解液4，同樣翻轉(zhuǎn)新的液體室2和底部13并將其插入電解室10內(nèi)直至底部13與電解室10相接觸。在電解室和底部13之間的密封條42確保電解液不從電解室泄漏。然后，用固定機(jī)械裝置將底部和電解室固定在一起。
這樣，所述裝置的電解室部分可以再次使用，所述裝置的一次性部分只限于液體室和底部，從而降低運(yùn)作成本。
該裝置的任何實(shí)施方式只構(gòu)成整個(gè)液體輸送系統(tǒng)的一個(gè)組成部分。該裝置可因此從系統(tǒng)的其它部分中分離出來并被丟棄，或者在注入新液體后再次使用。當(dāng)所述液體是藥液時(shí)，本發(fā)明可適用于許多醫(yī)藥和生物醫(yī)藥領(lǐng)域。該裝置可用于對糖尿病患者引入胰島素，由于制造該設(shè)備所用的知識與半導(dǎo)體工業(yè)或精密工程所用的知識一致，故其制造并不昂貴。
在優(yōu)選方式中，從電解液釋放的氣體是無毒的。
可利用本發(fā)明的所有四種實(shí)施方式，采用一系列步驟來對受液體輸液。第一步包括提供如上所述的液體輸送裝置。接下來的步驟包括將給液裝置連接到受液體。在如圖5所示的第二種優(yōu)選實(shí)施方式的情況下，給液裝置包括多根微注射針37，該步驟包括將上述多根針的至少一部分直接插入受液體。在如圖2、6和7所示的第一、三和四種優(yōu)選實(shí)施方式的情況下，將給液裝置連接到受液體的步驟包括將連接管34的一端連接到單向閥或者噴嘴并且通過合適的注射裝置將管34的另一端連接到受液體。
本發(fā)明的前三種實(shí)施方式可按照包括一系列步驟的方法制造出來。第一步包括提供一個(gè)其中具有一出口、基本上呈平面的底座，該出口適于允許液體的選擇性通過。下一步包括提供一個(gè)由一基本呈管狀的外殼制成的液體室，該外殼具有第一開口端和第二開口端。下一步包括經(jīng)由出口將液體室外殼的第一開口端連接到底座。下一步包括提供一個(gè)電解室，其包括一具有比液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有第一開口端和第二開口端；和至少部分地自電解室外殼內(nèi)壁延伸的至少一對電極。下一步包括經(jīng)由液體室將電解室外殼的第一開口端連接到底座，以容納液體室。下一步包括提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的可變形膜。下一步包括將膜的外側(cè)部分連接到液體室外殼的第二開口端。下一步包括提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的蓋板。下一步包括將蓋板的外側(cè)部分連接到液體室外殼的第二開口端。
一旦完成以上步驟，所述裝置可以被灌注。制作其底部，使其優(yōu)選地包括一單向液體引入閥，允許液體單向進(jìn)入液體室內(nèi)部。該方法包括通過所述閥把液體如藥液注入液體室。
或者，制作底部使其具有一液體引入孔。一旦液體室通過所述孔注滿液體，然后密封該孔。
按照類似的方式，電解室可通過其蓋板上的孔或者單向閥被注入(至少被部分地注入)電解液。優(yōu)選的制造方法采用一個(gè)用于電解室的可重新密封的孔以及一個(gè)用于液體室的單向閥。
在可選的方法中，步驟——提供一個(gè)電解室，其包括一具有比所述液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有第一開口端和第二開口端；和至少部分地由電解室外殼的一內(nèi)壁延伸的至少一對電極，替換為步驟——提供一個(gè)電解室，其包括一具有比所述液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有第一開口端和第二開口端。依此，步驟——提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的蓋板，替換為步驟——提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的蓋板，并且至少一對電極至少部分地自蓋板中延伸。
該制造方法的一個(gè)詳細(xì)應(yīng)用可描述如下采用微細(xì)加工技術(shù)制成硅基底座，使其上具有一個(gè)單向入口閥和單向出口閥(或其它給液裝置)。電解室由耐熱玻璃中空圓柱體構(gòu)成。三對電極組被安置在耐熱玻璃圓柱體的內(nèi)壁中。圓柱體的一端作為陽極連接到底座。液體室外殼由另一種耐熱玻璃中空圓柱體制成，其具有比電解腔室更小的直徑和高度。液體室外殼被插入到電解室外殼內(nèi)并作為陽極連接至硅晶片底座。硅底座中的單向出口閥(或其它給液裝置)位于液體室耐熱玻璃中空圓柱體的連接區(qū)之內(nèi)，液體室玻璃圓柱體的另一端采用無滲透可變形或彈性的膜進(jìn)行密封。該膜僅在其周邊固定于液體室圓柱體的頂端壁上，其中心部分可通過由上部所施加的壓力向下變形進(jìn)入液體室。
電解室玻璃圓柱體的另一端由用某種剛性材料制成的平板進(jìn)行密封，從而密封內(nèi)部的電解液。該平板可以由任何合適的金屬、合金、聚合材料或者陶瓷材料制成，并且其中具有電解液注入孔。然后用金屬絲將布置在電解室玻璃圓柱體內(nèi)壁上的電極與一組墊片相連，所述墊片先前已在硅基片上制成。
然后通過單向入口閥向液體室注入液體(如藥液)，電解室隨后通過電解液注入孔被注入(至少被部分地注入)電解液，之后密封該注入孔，從而密封電解室中的電解液。
如上所述，本發(fā)明的第四種實(shí)施方式所指的形式中，液體室和底座可拆裝地與電解室連接，以達(dá)到使這兩部分可被分開地一次性使用的目的。該第四種實(shí)施例可按照優(yōu)選的方法進(jìn)行制造。該方法包括一系列步驟。第一步包括提供一個(gè)其中具有一出口、基本上呈平面的底座，該出口適于允許液體的選擇性通過。下一步包括提供一個(gè)具有一基本呈管狀的外殼的液體室，該外殼具有第一開口端和第二開口端。下一步包括經(jīng)由出口將液體室外殼的第一開口端連接到底座。下一步包括提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的可變形膜。下一步包括將膜的外側(cè)部分連接到液體室外殼的第二開口端，從而將液體密封在液體室內(nèi)。下一步包括向液體室注入液體。下一步包括提供一個(gè)電解室，其包括(i) 一具有比液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有一開口端和一密封端；和(ii) 至少部分地自電解室外殼內(nèi)壁延伸的至少一對電極。
下一步包括翻轉(zhuǎn)所述電解室殼體，使其開口端朝上。下一步包括用電解液至少部分地填充所述電解室。下一步包括翻轉(zhuǎn)液體室，使得其第二端朝下。下一步包括將液體室插入電解室中，直到底座直接或間接地與電解室的開口端接觸。最后一個(gè)步驟包括使用固定裝置以可拆裝的方式將底座固定到電解室上，從而將電解液密封在電解室內(nèi)。
或者，當(dāng)本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例采取以下形式時(shí)(a) 一個(gè)其中具有一出口、基本上呈平面的底座，該出口適于允許液體的選擇性通過；(b) 一個(gè)具有一基本上呈管狀的外殼的液體室，該外殼的第一(開口)端被一個(gè)基本上呈平面的可變形膜封閉，第二(開口)端經(jīng)由出口連接到底座，該液體室中填充了液體；以及(c) 一個(gè)分離的電解室，其包括(i) 一具有比液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有一開口端和一密封端；和
(ii) 至少部分地自電解室外殼內(nèi)壁延伸的至少一對電極。
可以按照包括另一組步驟的方法進(jìn)行組裝。第一步包括翻轉(zhuǎn)電解室外殼，使其開口端朝上。下一步包括用電解液至少部分地填充電解室外殼。下一步包括翻轉(zhuǎn)液體室，使其第二端朝下。下一步包括將液體室插入電解室中，直到底座直接或間接地與電解室的開口端接觸；最后一步包括以可拆裝的方式將底座固定到電解室上，從而將電解液密封在電解室內(nèi)。
由前述的討論可以理解到本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)。
首先，本發(fā)明液體輸送裝置可制成小體積型。這是因?yàn)橥ㄟ^把液體室至少部分放置在電解室裝置內(nèi)使空間使用最大化。
第二，由于所設(shè)計(jì)的液體室和所選擇的由高彈性材料制成的可變形膜的原因，所述膜可在來自電解室的壓力下發(fā)生如此大的變形以致延伸至液體室外殼的底部將液體完全擠出。
第三，該裝置至少部分可以為一次性使用的。由于采用微細(xì)加工技術(shù)能夠以最小的成本大量地制造該裝置，使得該裝置的一次性使用也是足夠地廉價(jià)。這有助于保持給液裝置的無菌狀態(tài)。
第四，被輸送的液體沒有氣泡。這對醫(yī)學(xué)應(yīng)用尤其重要。該優(yōu)點(diǎn)是通過采用膜分離電解室和液體室而獲得。這樣，在電解室積聚的氣體不能穿透膜進(jìn)入液體室，但是，所述膜允許電解室的壓力被傳遞進(jìn)入至液體室。此外，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，液體室中的藥液在液體室被注入之前和之后都要充分除氣。
第五，該裝置沒有現(xiàn)有技術(shù)的回流問題，由于單向閥或者類似的給液裝置，不會出現(xiàn)藥液或其它污染物的回流。單向閥還確保即使在該裝置關(guān)閉的時(shí)候也能保持液體室中的液體壓力，以使污染物不能進(jìn)入液體室。
第六，該裝置能夠以精確的流速給精確量的藥液。由于電解產(chǎn)生的氣體的體積和壓力可以參照流過的電流和法拉第定律進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，從該裝置中釋放的液體量可以很精確地被監(jiān)控和控制。
第七，該裝置與方位無關(guān)。由于電極在整個(gè)電解腔室的內(nèi)壁均勻分布，無論裝置處于什么方位，它們都會保持與電解液的接觸。
本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員將會理解，可以對詳細(xì)的實(shí)施方式中所示的本發(fā)明進(jìn)行許多變化和/或修改，而不偏離被寬泛地描述的本發(fā)明的精神或范圍。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為現(xiàn)有的實(shí)施方式從各方面講應(yīng)為說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種液體輸送裝置，其包括(a)一個(gè)封閉的電解室，適于盛放電解液并且具有至少一對至少部分地位于電解室內(nèi)的電極；(b)一個(gè)液體室，至少部分地被容納于電解室中并且適于盛放液體；(c)將電解室與液體室分隔開的壓力傳送裝置；和(d)給液裝置，適于在施加于液體室的壓力的影響下將液體從液體室釋放出來。由此，當(dāng)電解室盛放電解液時(shí)，液體室盛放液體，并且電流經(jīng)由電極通過電解液(i)從電解液中產(chǎn)生氣體，從而增加電解室內(nèi)部的壓力；(ii)該壓力的增大經(jīng)由壓力傳送裝置被傳輸?shù)揭后w室；且(iii)可確定數(shù)量的液體從液體室經(jīng)由給液裝置被釋放。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述壓力傳送裝置包括以下構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件(a)一個(gè)可變形膜；(b)一個(gè)風(fēng)箱；(c)一個(gè)活塞；(d)一個(gè)振動膜；和(e)一個(gè)囊狀物。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述壓力傳送裝置為一個(gè)可變形膜，并且該可變形膜至少部分地由以下材料中的一種或多種材料制成(a)超彈性材料；(b)高彈性材料；(c)高塑性材料。
4.如權(quán)利要求2或3所述的裝置，其中所述壓力傳送裝置為一個(gè)可變形膜，并且該可變形膜由一種或多種阻止以下一種或多種物質(zhì)滲入的材料制成(a)氣體；(b)液體；(c)半固體；和(d)凝膠體。
5.如權(quán)利要求2至4之一所述的裝置，其中所述壓力傳送裝置為一個(gè)可變形膜，并且該可變形膜至少部分地接合到所述液體室的上邊緣。
6.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中該裝置適于將液體以每秒1～1000微升的流速釋放。
7.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中電解室和液體室基本上是同軸的。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述電解室和液體室基本為圓柱形。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中液體室被完全容納在電解室內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中電解室和液體室共用一個(gè)共同的底座。
11.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述給液裝置包括以下部件中的一個(gè)或多個(gè)部件(a)一個(gè)或多個(gè)單向閥；(b)一根或多根針；和(c)一個(gè)或多個(gè)噴嘴孔。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述的一根或多根針包括一根或多根微型注射針。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述的給液裝置包括一個(gè)單向閥并且所述單向閥包括一個(gè)單向止回閥
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述單向止回閥包括(a)具有一開口的第一晶片(wafer)；和(b)具有可變形邊緣的第二晶片；其中第一和第二晶片彼此至少部分連接，以使可變形的邊緣覆蓋該開口。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述可變形的邊緣向其覆蓋該開口的封閉的位置偏斜。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中當(dāng)液體室的液體達(dá)到閥值壓力時(shí)，可變形的邊緣向外變形，打開該開口并且從液體室釋放出可確定數(shù)量的液體。
17.如權(quán)利要求14至16之一所述的裝置，其中第一和第二晶片中之一或兩者均為硅晶片。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中第一和第二晶片中之一或兩者均為單片硅晶片。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中第一和第二晶片中之一或兩者均是用微加工技術(shù)制造的。
20.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述給液裝置在液體室的底座中形成。
21.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述電解室進(jìn)一步包括一個(gè)傳感器，該傳感器適于感應(yīng)以下情況中之一種或多種情況(a)電解室的內(nèi)部壓力；和(b)電解室的內(nèi)部溫度。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述傳感器與一個(gè)電流控制器進(jìn)行通訊。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述傳感器適于將有關(guān)以下情況中之一種或多種信息提供給電流控制器(a)電解室的內(nèi)部壓力；和(b)電解室的內(nèi)部溫度。
24.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中該裝置適于將液體以每秒1～1000納升的流速釋放。
25.如權(quán)利要求1至23之一所述的裝置，其中所述裝置適于將液體以每秒1～1000皮升的流速釋放。
26.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述裝置的至少一部分適于僅被使用一次。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述液體室適于只被填充所述液體一次。
28.如權(quán)利要求26或27所述的裝置，其中電解室適于只被填充所述電解液一次。
29.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述電解室包括(a)一個(gè)限定一個(gè)電解室腔體的電解室外殼；和(b)至少一對至少部分延伸進(jìn)入電解室腔體的電極。
30.如權(quán)利要求29所述的裝置，其中所述至少一對電極在電解室腔體中以規(guī)則的間距隔開。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述至少一對電極包括兩對在電解室腔體內(nèi)以規(guī)則間距彼此隔開的電極。
32.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述至少一對電極包括三對在電解室腔體內(nèi)以規(guī)則間距彼此隔開的電極。
33.如權(quán)利要求30所述的裝置，其中所述至少一對電極包括四對在電解室腔體內(nèi)以規(guī)則間距彼此隔開的電極。
34.如權(quán)利要求29至33之一所述的裝置，其中所述電極至少部分地由下列物質(zhì)中的一種或多種物質(zhì)構(gòu)成(a)金屬；(b)金屬合金；(c)導(dǎo)電金屬氧化物；(d)導(dǎo)電金屬鹵化物；(e)導(dǎo)電硅化物；(f)導(dǎo)電硼化物；(g)導(dǎo)電碳化物；(h)導(dǎo)電氮化物；(i)多層導(dǎo)體；和(j)其他導(dǎo)電材料。
35.如權(quán)利要求29至34之一所述的裝置，其中所述電解室的外殼至少部分地由基本為剛性的材料制成。
36.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述液體室包括限定一個(gè)液體室腔體的液體室外殼。
37.如權(quán)利要求36所述的裝置，其中所述液體室外殼至少部分地由基本為剛性的材料制成。
38.如權(quán)利要求35至37之一所述的裝置，其中所述基本為剛性的材料包括利用以下技術(shù)中的一種或多種技術(shù)制造的材料(a)微細(xì)加工技術(shù)；(b)注射成型技術(shù)；和(c)機(jī)械加工技術(shù)。
39.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置至少部分地由下列材料中的一種或多種材料制成(a)聚合材料；(b)陶瓷材料；(c)金屬；和(d)金屬合金。
40.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述液體包括一種在液體中分散或溶解的藥物。
41.如權(quán)利要求40所述的裝置，其中所述的藥物為胰島素。
42.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其中所述從電解液中釋放出來的氣體是無毒的。
43.一種將液體引入到一個(gè)受液體內(nèi)的方法，所述方法包括以下步驟(a)提供一種液體輸送裝置，該裝置包括(i)一個(gè)密封的電解室，盛放有電解液并具有至少一對至少部分地與電解液接觸的電極；(ii)一個(gè)至少部分地位于電解室內(nèi)的液體室，其中盛放了一種液體；(iii)將電解室與液體室分隔開的壓力傳送裝置；和(iv)適于在施加于液體室的壓力的影響下將液體從液體室釋放出來的給液裝置；(b)將給液裝置連接到受液體；(c)將電流經(jīng)由電極通過電解液，促使(i)從電解液中產(chǎn)生氣體，從而增加電解室內(nèi)部的壓力，；(ii)該壓力的增大經(jīng)由壓力傳送裝置被傳輸?shù)揭后w室；且(iii)可確定數(shù)量的液體經(jīng)由給液裝置從液體室釋放出來。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述給液裝置包括一根或多根注射針，并且將所述給液裝置連接到所述受液體的步驟包括將所述一根或多根針的至少一部分直接插入到所述受液體中。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述給液裝置包括以下部件中的一個(gè)或多個(gè)部件(a)一個(gè)單向閥；和(b)一個(gè)噴嘴并且，所述將所述給液裝置連接到所述受液體的步驟包括(a)將一連接管的第一端連接到所述單向閥或噴管口，并且(b)將所述連接管的第二端連接到所述受液體。
46.一種制造液體傳送裝置的方法，所述方法包括以下步驟(a)提供一個(gè)其中具有一出口、基本上呈平面的底座，該出口適于允許液體的選擇性通過；(b)提供一個(gè)具有一基本呈管狀的外殼的液體室，該外殼具有第一開口端和第二開口端；(c)經(jīng)由出口將液體室外殼的第一開口端連接到底座；(d)提供一個(gè)電解室，其包括(i)一具有比液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有第一開口端和第二開口端；和(ii)至少部分地置于電解室外殼內(nèi)部的至少一對電極；(e)經(jīng)由液體室將電解室外殼的第一開口端連接到底座，以容納液體室；(f)提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的可變形膜；(g)將膜的外側(cè)部分連接到液體室外殼的第二開口端；(h)提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的蓋板；以及(i)將蓋板的外側(cè)部分連接到液體室外殼的第二開口端。
47.如權(quán)利要求46所述的方法包括其它步驟(j)用液體填充液體室；且(k)用電解液至少部分填充電解室外殼。
48.如權(quán)利要求46或47所述的方法，其中所述出口包括下述構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件(a)一個(gè)或多個(gè)單向閥；(b)一根或多根針；和(c)一個(gè)或多個(gè)噴嘴孔。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述一根或多根針包括一根或多根微型注射針。
50.如權(quán)利要求48所述的方法，其中所述給液裝置包括一個(gè)單向閥并且所述單向閥包括一個(gè)單向止回閥。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中所述單向止回閥包括(a)具有一個(gè)開口的第一晶片；和(b)具有一個(gè)可變形邊緣的第二晶片。其中第一晶片和第二晶片至少部分地互連，使得可變形邊緣覆蓋此開口。
52.如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述可變形邊緣偏向關(guān)閉位置，在該位置可變形邊緣覆蓋此開口。
53.如權(quán)利要求52所述的方法，其中當(dāng)所述液體室中的所述液體達(dá)到閥值壓力時(shí)，所述可變形邊緣向外發(fā)生形變，打開所述開口，從液體室中釋放出可確定數(shù)量的液體。如權(quán)利要求51至53之一所述的方法，其中所述
54.如權(quán)利要求51至53之一所述的方法，其中所述第一和第二晶片之一或全部是硅晶片。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述第一和第二晶片之一或全部是單片硅晶片。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其中所述第一和第二晶片之一或全部是用微加工技術(shù)制造的。
57.如權(quán)利要求51至56之一所述的方法，其中所述晶片構(gòu)成底座。
58.如權(quán)利要求46至57之一所述的方法，其中所述電解室和液體室基本上是同軸的。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，其中所述電解室和液體室之一或全部基本上是圓柱形的。
60.如權(quán)利要求59所述的方法，其中所述液體室被完全容納在所述電解室內(nèi)。
61.如權(quán)利要求46至60之一所述的方法，其中所述電解室外殼至少部分是由基本為剛性的材料制成。
62.如權(quán)利要求46至61之一所述的方法，其中所述液體室外殼至少部分是由基本為剛性的材料制成。
63.如權(quán)利要求61或62所述的方法，其中所述基本為剛性的材料包括用下述技術(shù)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)制造的材料(a)微細(xì)加工技術(shù)；(b)注射成型技術(shù)；和(c)機(jī)械加工技術(shù)。
64.如權(quán)利要求61或62所述的方法，其中所述基本為剛性的材料包括玻璃。
65.如權(quán)利要求61或62所述的方法，其中所述基本為剛性的材料包括(a)聚合材料；(b)陶瓷材料；和(c)金屬或合金。
66.如權(quán)利要求46至65之一所述的方法，其中所述液體包括分散或溶解在液體中的藥物。
67.如權(quán)利要求66所述的方法，其中所述藥液是胰島素。
68.如權(quán)利要求46至67之一所述的方法，其中所述可變形膜至少部分地由下述材料中的一種或多種材料制成(a)超彈性材料；(b)高彈性材料；和(c)高塑性材料。
69.如權(quán)利要求46至68之一所述的方法，其中所述可變形膜至少部分地由一種或多種阻止以下一種或多種物質(zhì)滲入的材料制成(a)氣體；(b)液體；(c)半固體；和(d)膠體。
70.如權(quán)利要求46至69之一所述的方法，其中所述蓋板進(jìn)一步包括一適于感應(yīng)電解室的下列情況中的一種或多種情況的傳感器(a)內(nèi)部壓力；和(b)內(nèi)部溫度。
71.如權(quán)利要求70所述的方法，其中所述傳感器與一個(gè)電流控制器進(jìn)行通訊。
72.如權(quán)利要求71所述的方法，其中所述傳感器適于向所述電流控制器提供電解室的以下一種或多種信息(a)內(nèi)部壓力；和(b)內(nèi)部溫度。
73.如權(quán)利要求46至72之一所述的方法，其中所述經(jīng)由所述出口將所述液體室外殼的所述第一開口端連接到所述底座的步驟(c)包括將液體室外殼連接到底座作為陽極。
74.如權(quán)利要求46至73之一所述的方法，其中所述經(jīng)由所述液體室將所述電解室外殼的所述第一開口端連接到所述底座以容納所戶液體室的步驟(e)，包括以將電解室外殼連接到底座作為陽極。
75.如權(quán)利要求46至74之一所述的方法，其中所述用液體填充所述液體室的步驟(j)包括最初或后續(xù)的另外步驟給液體除氣。
76.如權(quán)利要求46至75之一所述的方法，其中所述至少一對電極以規(guī)則的間隔圍繞所述電解室外殼的所述內(nèi)壁布置。
77.如權(quán)利要求76所述的方法，其中所述至少一對電極包括兩對以規(guī)則間隔圍繞所述電解室外殼的所述內(nèi)壁布置的電極。
78.如權(quán)利要求76所述的方法，其中所述至少一對電極包括三對以規(guī)則間隔圍繞所述電解室外殼的所述內(nèi)壁布置的電極。
79.如權(quán)利要求76所述的方法，其中所述至少一對電極包括四對以規(guī)則間隔圍繞所述電解室外殼的所述內(nèi)壁布置的電極。
80.如權(quán)利要求68至79之一所述的方法，其中所述電極至少部分地由下列材料的一種或多種制成(a)金屬；(b)導(dǎo)電金屬氧化物；(c)導(dǎo)電金屬鹵化物；(d)導(dǎo)電硅化物；(e)導(dǎo)電硼化物；(f)導(dǎo)電碳化物；(g)導(dǎo)電氮化物；(h)多層導(dǎo)體；和(i)其它導(dǎo)電材料。
81.如權(quán)利要求68至80之一所述的方法，其中所述裝置適于以每秒1～1000微升的流速釋放所述液體。
82.如權(quán)利要求68至80之一所述的方法，其中所述裝置適于以每秒1～1000納升的流速釋放所述液體。
83.如權(quán)利要求68至80之一所述的方法，其中所述裝置適于以每秒1～1000皮升的流速釋放所述液體。
84.如權(quán)利要求68至83之一所述的方法，其中所述液體室適于僅用所述液體填充一次。
85.如權(quán)利要求68至84之一所述的方法，其中所述電解室適于僅用所述電解液填充一次。
86.如權(quán)利要求26所述的裝置，其中所述電解室適于以可拆裝的方式固定在所述底座上。
87.如權(quán)利要求86所述的裝置，其進(jìn)一步包括一個(gè)密封元件，當(dāng)連接所述電解室和所述底座時(shí)，密封元件置于其間。
88.如權(quán)利要求86或87所述的裝置，其進(jìn)一步包括一個(gè)固定機(jī)構(gòu)，該固定機(jī)構(gòu)適于以可拆裝的方式將所述電解室固定到所述底座。
89.一種液體傳送裝置的制造方法，該方法包括以下步驟(a)提供一個(gè)其中具有一出口、基本上呈平面的底座，該出口適于允許液體的選擇性通過；(b)提供一個(gè)具有一基本呈管狀的外殼的液體室，該外殼具有第一開口端和第二開口端；(c)經(jīng)由所述出口將所述液體室外殼的第一開口端連接到所述底座；(d)提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的可變形膜；(e)將所述膜的所述外側(cè)部分連接到所述液體室外殼的所述第二開口端；(f)提供一個(gè)電解室，其包括(i)一具有比所述液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有一開口端和一密封端；和(ii)至少部分地置于電解室外殼內(nèi)部的至少一對電極；(g)翻轉(zhuǎn)所述電解室殼體，使其開口端朝上；(h)用電解液至少部分地填充所述電解室；(i)翻轉(zhuǎn)所述液體室，使得其第二端朝下；(j)將所述液體室插入所述電解室中，直到所述底座直接或間接地與所述電解室的所述開口端接觸；以及(k)使用固定裝置以可拆裝的方式將所述底座固定到所述電解室上，從而將所述電解液密封在所述電解室中。
90.一種組裝液體輸送裝置的方法，該裝置包括(a)一個(gè)其中具有一出口、基本上呈平面的底座，該出口適于允許液體的選擇性通過；(b)一個(gè)具有一基本上呈管狀的外殼的液體室，該外殼的第一端被一個(gè)基本上呈平面的可變形膜封閉，第二端經(jīng)由出口連接到底座，該液體室中填充了液體；以及(c)一個(gè)分離的電解室，其包括(i)一具有比液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有一開口端和一密封端；和(ii)至少部分地置于電解室外殼內(nèi)部的至少一對電極；所述方法包括以下步驟(a)翻轉(zhuǎn)所述電解室外殼，使其開口端朝上；(b)用電解液至少部分地填充所述電解室；(c)翻轉(zhuǎn)所述液體室，使其第二端朝下；(d)將所述液體室插入所述電解室中，直到所述底座直接或間接地與所述電解室的所述開口端接觸；以及(e)使用固定裝置以可拆裝的方式將所述底座固定到所述電解室上，從而將所述電解液密封在所述電解室中。
91.如權(quán)利要求46所述的方法，其中步驟(f)用以下步驟替代(f1)提供一個(gè)電解室，其包括一具有比所述液體室外殼更大的直徑和長度的、基本上呈管狀的外殼，且該電解室外殼具有第一開口端和第二開口端；并且步驟(h)由以下步驟代替(h1)提供一個(gè)具有內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的、基本上呈平面的蓋板，并且至少一對電極至少部分地從蓋板中延伸出。
92.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述用液體填充所述液體室的步驟(j)包括以下步驟(a)在底座中設(shè)置一個(gè)單向的液體引入閥，所述閥適于提供一條通向液體室內(nèi)部的單向液體通道；和(b)經(jīng)由該閥將所述液體填充到所述液體室中。
93.如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述用液體填充所述液體室的步驟(j)包括以下步驟(a)在所述底座中設(shè)置一個(gè)液體引入孔；(b)經(jīng)由該孔用液體填充所述液體室；以及(c)密封該孔，從而密閉所述液體室中的所述液體。
94.如權(quán)利要求47，92或93之一所述的方法，其中用電解液至少部分地填充所述電解室外殼的步驟(k)包括以下步驟(a)在所述蓋板中設(shè)置一個(gè)電解液引入孔；(b)經(jīng)由該孔將電解液填充到所述電解室；以及(c)密封該孔，從而密封所述電解室中的所述電解液。
95.如權(quán)利要求47，92或93之一所述的方法，其中用電解液至少部分地填充所述電解室外殼的步驟(k)包括以下步驟(a)在所述蓋板中設(shè)置一個(gè)單向的電解液引入閥，該閥適于提供一條通向電解室內(nèi)部的單向電解液通道；而且(b)經(jīng)由該閥將電解液至少部分地填充到所述電解室。
96.如權(quán)利要求89所述的方法，包括用液體填充所述液體室的額外步驟。
97.如權(quán)利要求96所述的方法，其中所述用液體填充所述液體室的步驟包括以下步驟(a)在底座中設(shè)置一個(gè)單向的液體引入閥，所述閥適于提供一條通向液體室內(nèi)部的單向液體通道；和(b)經(jīng)由該閥將所述液體填充到所述液體室中。
98.如權(quán)利要求96所述的方法，其中所述用液體填充所述液體室的步驟包括以下步驟(a)在所述底座中設(shè)置一個(gè)液體引入孔；(b)經(jīng)由該孔用液體填充所述液體室；以及(c)密封該孔，從而密閉所述液體室中的所述液體。
全文摘要
一種以電化學(xué)方式控制的液體輸送裝置，能夠以所需要的流速釋放指定量的液體。該裝置包括一個(gè)一個(gè)封閉的電解室，適于盛放電解液并且具有至少一對至少部分地位于電解室內(nèi)的電極。它還具有一個(gè)液體室，至少部分地被容納于電解室中并且適于盛放液體；它具有將電解室與液體室分隔開的壓力傳送裝置和給液裝置，適于在施加于液體室的壓力的影響下將液體從液體室釋放出來。該裝置的設(shè)置使得當(dāng)電流經(jīng)由電極通過電解液時(shí)，從電解液中產(chǎn)生氣體，從而增加電解室內(nèi)部的壓力。該壓力的增大經(jīng)由壓力傳送裝置被傳輸?shù)揭后w室；且可確定數(shù)量的液體從液體室經(jīng)由給液裝置被釋放。該裝置在藥液輸送系統(tǒng)如胰島素注射中有特別的應(yīng)用。
文檔編號A61M5/142GK1582173SQ02816906
公開日2005年2月16日 申請日期2002年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月31日
發(fā)明者張軒雄, 徐源, 江元平, 姚奎, 何旭江 申請人:新加坡科技研究局