專利名稱：液滴生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求2010年7月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/400，864，2010年8月20日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/401，850，2010年8月20日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/401，920，2010年8月20日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/401，918，2010年8月20日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/401，848，2010年8月20日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/401，849，2011年2月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/462，576，2011年2月5日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/462, 791，2011年2月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/463，280，2011年4月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/516，462，2011年4月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/516，496，2011年4月4日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/516，495，2011年4月6日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/516，694的提交日期的權(quán)益，為了各種目的，所述美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)中的每一個(gè)的全部?jī)?nèi)容均特別以援引的方式并入本發(fā)明。本申請(qǐng)還涉及在2010年5月28日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/396，531，為了各種目的其全部?jī)?nèi)容特別以援弓I的方式并入本發(fā)明。
背景技術(shù)：
對(duì)于安全性以及產(chǎn)品的易用性而言，使用噴霧分配器管理霧狀或水霧形式的產(chǎn)品具有很大的提升空間。提供這樣的施加器所面臨的主要挑戰(zhàn)是一致并且準(zhǔn)確地輸送適當(dāng)?shù)膭┝?。需要噴霧施加器的重要領(lǐng)域是輸送眼藥。如在滴眼劑的情況下，施加流體一直存在一個(gè)問題，尤其是對(duì)于易于在關(guān)鍵時(shí)刻眨眼或肌肉攣縮從而導(dǎo)致微滴落在眼瞼、鼻子或者面部的其它部位上的兒童和動(dòng)物。尤其當(dāng)流體處于不同溫度條件下時(shí)，較大的流體滴對(duì)眼球的沖擊也易于引發(fā)眨眼反應(yīng)。老年人還常常喪失將滴眼劑滴入他們眼睛中所需的手部協(xié)調(diào)性。中風(fēng)患者面臨類似的困難。滴量器輸送通常需要諸如頭部?jī)A斜的特定的身體姿勢(shì)或水平姿勢(shì)。任何一種都不具備實(shí)用性。

通常，關(guān)鍵是受治療者每天按照正確劑量以及每天必需的次數(shù)用藥。然而，實(shí)踐中，規(guī)定在家進(jìn)行眼部藥物治療的受治療者易于忘記給藥，或者用藥過度或者與其它藥物交叉使用。主要依從(compliance)問題中的一個(gè)是即使受治療者專心于遵守治療方案，但是他或她也常常忘記按照劑量給藥。目前，由滴眼管給送這些藥物中的多種藥物。當(dāng)前滴眼裝置常?；蛐枰^部向后傾斜，受治療者仰臥或者向下牽引下眼臉，或者需要牽引和傾斜的組合，原因在于輸送機(jī)構(gòu)通常依賴重力來(lái)施加藥物。這不僅僅是尷尬的問題，而且涉及受治療者身體較高的協(xié)調(diào)能力、靈活性和合作能力，以確保藥物進(jìn)入眼睛而同時(shí)避免滴管末端刺戳眼睛。當(dāng)前滴眼管瓶面臨刺戳用戶眼睛的風(fēng)險(xiǎn)，從而潛在導(dǎo)致對(duì)眼鏡造成物理傷害，此外，由于與眼睛接觸而是末端受到細(xì)菌污染。因而，受治療者將承受滴眼瓶中的藥物被污染并且隨即感染眼睛的風(fēng)險(xiǎn)。另外，大量藥物流出眼睛或者被流淚反應(yīng)沖走。結(jié)果，這種給藥方法還是不精確并且導(dǎo)致浪費(fèi)。而且，技術(shù)即沒有提供控制分配藥量符合要求的方法，也沒有提供確保分配的藥物事實(shí)上落在眼睛中并且存留在眼睛上的方法。
滴眼管還沒有提供由受治療者驗(yàn)證合乎規(guī)范的方法。即使在使用一周后，通過給瓶稱重能夠檢查分配的藥物的總?cè)萘?，但是這沒有提供日常依從性的記錄。受治療者可能一次或多次忘記用藥并且在其它時(shí)候又過量用藥。而且，即使在藥物已經(jīng)被分配的情況下，滴眼管向眼睛滴送液滴的低精確性也使得藥物是否真正滴入到眼睛中存有疑問。因此，需要一種輸送裝置，所述裝置將安全、適當(dāng)并且可重復(fù)的劑量輸送到受治療者，用于眼睛、局部、口腔、鼻或者肺部使用。

發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明包括一種裝置和一種方法，所述裝置和方法將安全、適當(dāng)并且可重復(fù)的劑量輸送到受治療者，用于眼睛、局部、口腔、鼻或者肺部使用。本發(fā)明還包括一種流體輸送系統(tǒng)，所述流體輸送系統(tǒng)能夠以微滴的形式輸送限定體積的流體，在施用時(shí)，所述微滴具有提供充分且可重復(fù)的高附著百分比的特性。本發(fā)明包括并且提供了一種用于將流體輸送至受治療者眼睛的裝置，所述裝置包括:殼體；布置在殼體中的儲(chǔ)液器，用于接收一定體積的流體；噴射器機(jī)構(gòu)，所述噴射器機(jī)構(gòu)構(gòu)造成噴射具有大于15 μ m的平均噴射的微滴直徑的微滴流，微滴流挾帶較少的氣流，使得在使用期間微滴流附著到受治療者的眼睛上。本發(fā)明還包括并且提供了一種裝置，其中，噴射器機(jī)構(gòu)包括:噴射器板，所述噴射器板具有聯(lián)接儲(chǔ)液器的流體輸送區(qū)域的第一表面，所述噴射器板包括貫穿其厚度形成的多個(gè)開口 ；致動(dòng)器，所述致動(dòng)器聯(lián)接到噴射器板的第二表面，所述致動(dòng)器能夠操作，以便以一定頻率振蕩噴射器板并且產(chǎn)生定向的微滴流。本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例包括并且提供了一種用于將一定體積的眼用流體輸送到眼睛的裝置，所述裝置包括:殼體；布置在殼體內(nèi)的儲(chǔ)液器，用于接收一定體積的眼用流體；噴射器板，所述噴射器板與儲(chǔ)液器流體連通，所述噴射器板包括貫穿其厚度形成的多個(gè)開口 ；致動(dòng)器，所述致動(dòng)器形成在噴射器板的與儲(chǔ)液器相對(duì)的表面上，所述致動(dòng)器能夠操作，以便以一定頻率振蕩噴射器板并且產(chǎn)生定向的微滴流，其中，定向流中的微滴的平均噴射直徑處于5 μ m至2500 μ m的范圍中，包括但不局限于20 μ m至100 μ m,并且其平均初速度處于lm/s至100m/s的范圍中，包括但不局限于2_20m/s。本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例包括并且提供一種將一定體積的眼用流體輸送到受治療者眼睛的方法，所述方法包括將包含在儲(chǔ)液器中的眼用流體的微滴的定向流從噴射器板的開口噴射出，定向流中的微滴的平均噴射直徑處于5 μ m至2500 μ m的范圍中，包括但不局限于20μπι至100 μ m，并且其平均初速度處于lm/s至100m/s的范圍中，包括但不局限于2m/s 至 20m/s。


圖1示出了描繪了噴射器裝置的襯底結(jié)構(gòu)的三維視圖；圖2是襯底的一個(gè)實(shí)施例的剖視圖；圖3A是包括儲(chǔ)液器的噴射器裝置的實(shí)施例的剖視圖；圖3B是具有替代性儲(chǔ)液器布置方案的噴射器裝置的替代性實(shí)施例；圖4示出了形成本發(fā)明的流體噴射器裝置的一部分的電路的一個(gè)實(shí)施例的電路圖；圖5示出了裝置的殼體的三維視圖；圖6示出了在裝置的一個(gè)實(shí)施例中使用的電路的電路圖；圖7示出了裝置的殼體的另一個(gè)實(shí)施例的三維視圖；圖8示出了本發(fā)明的將藥物輸送到人類眼睛的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖9示出了圖8的實(shí)施例的正視圖；圖10示出了裝置的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖11示出了裝置的又一個(gè)實(shí)施例的正視圖；圖12示出了裝置的又一個(gè)實(shí)施例的正視圖；圖13A-B示出了包括隔離件的裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖14A-B示出了包括隔離件的裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖15A示出了包括隔離件的裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖15B-H示出了蓋的多種示例；圖16A示出了使用壓電噴射器機(jī)構(gòu)的裝置的另一個(gè)實(shí)施例的示意性剖視圖；圖16B示出了組件的放大的俯視
圖16C示出了組件的一部分的放大的剖視圖；圖16D示出了組件的示意性后視圖；圖16E示出了組件的一部分的示意性剖視圖；圖16F示出了組件的噴射區(qū)域的示意性俯視圖；圖16G示出了組件的噴射器板的局部剖視圖；圖16H示出了組件的一部分的透視圖，其包括儲(chǔ)液器的替代性實(shí)施例；圖161示出了圖16H中示出的組件的一部分的截面圖；圖16L-R示出了局部剖視圖，所述局部剖視圖示出了噴射器板中的開口的形狀的示例；圖17A和圖17B不出了開動(dòng)的噴射器板的剖視圖；圖18A-C示出了微滴的停止距離對(duì)平均微滴直徑的標(biāo)繪圖；圖18D示出了微滴蒸發(fā)時(shí)間對(duì)平均微滴直徑的標(biāo)繪圖；圖19A-F描繪了不同平均尺寸的微滴的定向流；圖20示出了組件的一部分的透視圖，其包括儲(chǔ)液器的替代性實(shí)施例；圖21A示出了裝置的替代性實(shí)施例，其中，滑動(dòng)蓋位于閉合位置；圖21B示出了裝置的替代性實(shí)施例，其中，打開了滑動(dòng)蓋；圖21C示出了圖21A的透視圖；圖2ID示出了圖2IA中示出的裝置的后部的透視圖；圖21E示出了在一個(gè)實(shí)施例中圖21A的裝置的殼體的部件的分解的透視圖；圖21F示出了描繪了與用戶眼睛對(duì)準(zhǔn)的裝置的簡(jiǎn)圖；圖22A示出了包括裝置的通信系統(tǒng)；圖22B示出了描繪了通信的裝置和插接站；圖22C示出了處理器和驅(qū)動(dòng)電路的方塊圖；圖23A示出了示例性構(gòu)造的俯視圖,所述示例性構(gòu)造包括電子模塊；
圖23B示出了包括電子模塊的示例性構(gòu)造的仰視圖；圖24示出了操作裝置的示例性處理；圖25示出了操作裝置的另一個(gè)示例性處理；圖26示出了照亮噴射器表面的方法。
具體實(shí)施例方式本公開總體上涉及噴射裝置，所述噴射裝置例如用于將諸如眼用流體的流體輸送到眼睛。在某些方面中，噴射裝置包括噴射組件，所述噴射組件產(chǎn)生可控的流體微滴流。流體包括但不局限于懸浮液或者乳劑，所述懸浮液或乳劑的粘度處于能夠使用噴射機(jī)構(gòu)形成微滴的范圍內(nèi)。如在此更加詳細(xì)解釋的那樣，根據(jù)本公開的特定方面，現(xiàn)在公開的噴射器機(jī)構(gòu)可以形成定向的微滴流，所述定向的微滴流可以朝向目標(biāo)定向。微滴將形成這樣的粒度分布，每個(gè)分布均可以具有平均粒徑。平均粒徑可以處于約15μπι (微米)至大于100 μ m，大于20 μ m 至約 100 μ m,約 20 μ m 至約 80 μ m,約 25 μ m 至約 75 μ m,約 30 μ m 至約 60 μ m,約 35 μ m至約55μπι等的范圍內(nèi)。然而，根 據(jù)預(yù)期的用途，平均粒徑可以如2500μπι那么大。而且，微滴的平均初速度為約0.5m/s至約100m/s，例如，約0.5s/m至約20m/s，例如，0.5m/s至10m/s,約lm/s至約5m/s,約lm/s至約4m/s,約2m/s等。當(dāng)在此使用時(shí)，噴射尺寸和初速度是微滴在離開噴射器板時(shí)的尺寸和初速度。定向到目標(biāo)的微滴流將導(dǎo)致一定質(zhì)量百分比的微滴(包括它們的成分)附著到期望的部位上。適于噴射裝置使用的流體能夠具有非常低的粘度，例如，如同水一樣，為IcP或者更小，例如為0.3cP。流體可以額外地具有可達(dá)600cP范圍內(nèi)的粘度。更加具體地，流體可以具有約0.3cP至100Cp、0.3cP至50cP、0.3cP至30cP、IcP至53cP等的粘度范圍。在一些實(shí)施例中，能夠在儲(chǔ)液器中直接使用具有適當(dāng)粘度和表面張力的溶液或藥物而無(wú)需改造。在其它實(shí)施例中，可以添加額外的材料以調(diào)整流體參數(shù)。所公開的技術(shù)包括在沒有大量蒸發(fā)、挾帶空氣或者偏離(deflection off)眼睛表面的情況下噴射微滴，這有助于一致定量給藥。平均噴射粒徑和平均初速度取決于多種因素，這些因素包括流體粘度、表面張力、噴射器板性能、幾何形狀和尺寸以及噴射器機(jī)構(gòu)的的操作參數(shù)(包括其驅(qū)動(dòng)頻率)。在一些實(shí)施例中，噴射的微滴質(zhì)量的約60%至約100%、約65%至約100%、約75%至約100%、約80%至約100%、約85%至約100%、約90%至約100%、約95%至約100%等的附著在眼睛表面上，這種附著是可以重復(fù)的。在使用期間，微滴流的流動(dòng)方向可以是水平的，或者可以是用戶選擇致動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)的任何方向。無(wú)意受此理論限制，相信隨著微滴直徑減小，總表面面積與總?cè)莘e的比率增大。即，更大的表面面積暴露于給定總?cè)莘e的流體。因此，更小的微滴可以產(chǎn)生更大的表面面積，這產(chǎn)生了更大的阻力。在低雷諾數(shù)狀態(tài)(Re〈l)下，由斯托克斯定律(Stoke’ s law)、納微-斯托克斯方程的解給定曳力。因此，相信曳力與微滴的表面面積的平方根成比例。假設(shè)微滴是球形的，則相信曳力與微滴直徑成比例。每顆顆粒隨其一起挾帶空氣(挾帶的空氣),從而產(chǎn)生氣流。相信這種挾帶氣流的效應(yīng)與直徑近似成比例。當(dāng)氣流抵達(dá)目標(biāo)時(shí)，所述氣流可以在目標(biāo)的表面附近偏轉(zhuǎn)或者急轉(zhuǎn)彎例如90度，以保持流動(dòng)。如果氣流的流量太大，則其可以攜帶微滴中的一些，從而導(dǎo)致這些微滴偏轉(zhuǎn)而沒有附著到目標(biāo)表面上。具有足夠大的動(dòng)量的顆粒將克服這種影響并且成功附著到表面上。停止距離是顆粒在初始動(dòng)量因空氣摩擦而減小為零之前行進(jìn)的距離的近似值。由周圍顆粒產(chǎn)生的挾帶的空氣將使得停止距離加長(zhǎng)，從而給予每個(gè)微滴更大的可能范圍和更多的偏轉(zhuǎn)機(jī)會(huì)。微滴由于重力在它們的飛行路徑期間還會(huì)豎直下落。在較短的加速時(shí)間之后，微滴達(dá)到極限速度，這時(shí)曳力等于重力并且與重力相反。因?yàn)闃O限速度與顆粒表面面積成比例，所以更大的顆粒將更快地下落。微滴的壽命還取決于局部分壓和環(huán)境分壓、局部溫度和環(huán)境溫度以及顆粒直徑，所有這些均影響其蒸發(fā)速率。通常，越大的顆粒蒸發(fā)地越慢。此外，不受任何具體理論的限制，通過致動(dòng)機(jī)構(gòu)形成微滴，所述致動(dòng)機(jī)構(gòu)利用容納在聯(lián)接到噴射器機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)液器中的流體形成微滴流。噴射器機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)液器可以是一次性用品或者是可重復(fù)使用的。噴射器機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)液器可以包裝在殼體中。殼體可以是一次性用品或者是可以重復(fù)使用的，殼體可以是手持的、小型化的并且形成為聯(lián)接到基座，并且所述殼體可以適于與其它裝置連通。殼體可以是用顏色編碼的或者構(gòu)造成易于識(shí)別。在一些實(shí)施例中，微滴噴射器裝置可以包括照明設(shè)備、對(duì)準(zhǔn)設(shè)備、溫度控制設(shè)備、診斷設(shè)備、或者其它特征件。其它實(shí)施例可以是用于受治療者護(hù)理和治療的互連并且相互作用的多種裝置的更大網(wǎng)絡(luò)的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，噴射器可以是熱力噴射器。在另一個(gè)實(shí)施例中，噴射器可以是超聲噴射器。在又一個(gè)實(shí)施例中，噴射器可以是壓電噴射器。圖18A-C示出了具有不同微滴直徑且噴射速度分別為0.5m/s、lm/s、和2m/s的微滴在靜止空氣中的停止距離。具體地，參照?qǐng)D18A，在這個(gè)實(shí)施例中，噴射直徑為ΙΟΟμπι或者更小且初速度為0.5m/s的微滴的最長(zhǎng)停止距離為約1.25m。因此，在這個(gè)實(shí)施例中，在沒有氣流幫助的情況下，這些微滴不能夠有效地附著到距離噴射器板102超過1.25cm處的眼睛上。參照?qǐng)D18B，噴射直徑為IOOym或者更小且噴射速度為lm/s的微滴的最長(zhǎng)停止距離為約2.2cm。因此，在這個(gè)方案中，在沒有氣流輔助的情況下，這些微滴不能夠有效附著到距離噴射器板1902超過2.2cm處的眼睛上(圖19A)。參照?qǐng)D18C，噴射直徑為IOOym或者更小且初速度為2m/s的微滴的最長(zhǎng)停止距離為約4cm。因此，在沒有氣流輔助的情況下，這些微滴不能夠有效附著到距離噴射器機(jī)構(gòu)超過4cm處的眼睛上。包含除了水之外的成分的流體的停止距離可能不同于圖18A-18C中示出的那些停止距離。

在抵達(dá)目標(biāo)之前，噴射的微滴可以在空氣中蒸發(fā)。將噴射速度為約lm/s至約5m/s的微滴輸送到位于距離噴射器機(jī)構(gòu)約3cm處的目標(biāo)需要約0.03s或者更短的時(shí)間抵達(dá)目標(biāo)表面。無(wú)意受此理論限制，相信蒸發(fā)速率與微滴直徑和包括溫度和濕度的環(huán)境參數(shù)有關(guān)。還相信對(duì)于有效沉積微滴而言，希望蒸發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)，例如比約0.03s的輸送時(shí)間更長(zhǎng)。假設(shè)溫度為20°C并且流體是水，圖18D示出了直徑為約40 μ m的微滴在約Is的時(shí)間內(nèi)完全蒸發(fā)，并且直徑為約IOOym的微滴在約IOs的時(shí)間內(nèi)完全蒸發(fā)。在一些實(shí)施例中，能夠?qū)Ⅺ}或者其它添加劑添加到流體中，以降低蒸發(fā)速率。圖19A-F示出了微滴和挾帶的氣流撞擊目標(biāo)而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。沒有充分的動(dòng)量來(lái)抵消這種流施加的力的微滴被該流攜帶，并被類似地偏轉(zhuǎn)。然而，由于較高的速度或由于較的高質(zhì)量或者由于較的高速度和較高的質(zhì)量，動(dòng)量充分大的微滴繼續(xù)沿著它們自身的軌跡行進(jìn)，并且沒有被氣流攜帶走。這些微滴能夠被有效地輸送到目標(biāo)。充分大的動(dòng)量能夠通過較大的初始噴射速度和動(dòng)量與曳力的比實(shí)現(xiàn)。然而，如果目標(biāo)是人用的或動(dòng)物用的，則當(dāng)微滴撞擊目標(biāo)時(shí)，速度必須不會(huì)產(chǎn)生不適，也不應(yīng)當(dāng)消極地影響諸如阻力的其它參數(shù)?？商娲?，充分大的動(dòng)量能夠通過增大微滴質(zhì)量實(shí)現(xiàn)。參照?qǐng)D19A-F，在這個(gè)實(shí)施例中，具有不同平均噴射直徑的小水滴1912以4m/s的噴射速率從噴射器板1902水平朝向與噴射器板1902相距3cm的表面1916噴射。表面1916能夠是玻璃表面，所述玻璃表面具有與眼睛表面類似的特征(例如光滑度)。除了噴射器板1902中的開口(例如，圖16A的開口 1626)的直徑之外，圖19A-F中的所有其它參數(shù)均相同。參照?qǐng)D19A，在該實(shí)施例中，噴射的微滴1912的平均噴射直徑為約11 μ m。微滴1912的流1914a具有變化的橫截面面積，這表示微滴1912中的一些在抵達(dá)表面1916之前可能已經(jīng)停止。而且，微滴1912中的抵達(dá)表面1916的大量微滴1918a被空氣沿著表面1916帶走，而沒有附著到表面上。參照?qǐng)D19B，在這個(gè)實(shí)施例中，噴射的微滴的平均噴射直徑為約17 μ m。微滴1912的流1914b也具有變化的橫截面面積(與流1914a類似)，這表示微滴中的一些在抵達(dá)表面1916之前可能已經(jīng)停止。然而，流1914b的橫截面面積的變化小于流1914a的變化。結(jié)果，與流1914a相比，流1914b中的更多的微滴1912抵達(dá)表面1916。然而，微滴1912中的抵達(dá)表面1916的大量微滴1918b微滴被空氣沿著表面1916帶走，而沒有附著到表面1916上。微粒1918b的數(shù)量大于微滴418a的數(shù)量，使得雖然更多數(shù)量的微滴1912抵達(dá)表面1916，但是與圖19A相比，附著 到表面1916上的微滴數(shù)量沒有顯著增加。參照?qǐng)D19C，噴射出的微滴的平均噴射直徑為約32 μ m。微滴1912的流1914c的橫截面面積的變化顯著小于流1914a和1914b的橫截面面積的變化，這表示在抵達(dá)表面1916之前非常少的微滴可能會(huì)停止。而且，微滴1912中的抵達(dá)表面1916但卻被空氣沿著表面1916帶走而沒有附著到表面1916上的微滴1918c的數(shù)量小于微滴1918a和1918b的數(shù)量。參照?qǐng)D19D-19E，在這個(gè)實(shí)施例中，噴射的微滴的平均直徑分別為約56 μ m、ΙΟΟμπι。圖19F示出了噴射大微滴。微滴1912的流1914d、1914e、1914f的橫截面面積基本恒定，這表示在抵達(dá)表面1916之前基本沒有微滴停止。而且，抵達(dá)表面1916的微滴1912基本都沒有被沿著表面1916帶走，而是沉積到表面上?？傊?，圖18A-D中的計(jì)算結(jié)果和圖19A-F中的照片表明氣流通過夾帶的氣流的運(yùn)動(dòng)而能夠?qū)y帶微滴通過(across)目標(biāo)表面產(chǎn)生的不期望的影響，并且由此防止所述微滴附著到目標(biāo)上。而且，這種不期望的影響對(duì)于更小的微滴而言最為顯著。無(wú)意受此理論限制，相信小微滴的這種問題是由于以下更加充分描述的若干原因。另外，對(duì)微滴充電可以提高其抵達(dá)目標(biāo)的能力。人體并且尤其是濕潤(rùn)的眼睛表面是導(dǎo)體，因此，人體或者濕潤(rùn)的眼睛表面可以吸引充電的微滴，從而有助于微滴與目標(biāo)相接觸。雖然無(wú)意受此理論限制，但是充電的微滴在朝向目標(biāo)輸送的過程中形成空間電荷云。這種空間電荷產(chǎn)生電場(chǎng)E，所述電場(chǎng)E通過庫(kù)倫力排斥類似的充電的微滴抵達(dá)目標(biāo)。當(dāng)液滴靠近目標(biāo)時(shí)，由充電的微滴產(chǎn)生的電場(chǎng)在導(dǎo)電目標(biāo)中產(chǎn)生相等并且相反的鏡像電荷，其吸引微滴。已知對(duì)微滴充電的若干方法。以下為三個(gè)示例:摩擦充電(摩擦)充電；將電壓施加在噴射器板并且通過感應(yīng)對(duì)微滴充電；和通過以下方式進(jìn)行的充電:通過高壓電暈放電以產(chǎn)生氣體離子充電并通過波德尼爾場(chǎng)(Pauthenier field)充電和/或擴(kuò)散充電對(duì)微滴充電。在摩擦充電中，流體通過例如噴射器板或格柵的小孔，這將導(dǎo)致充電。通過涂覆噴射器板或格柵可以增強(qiáng)這種效應(yīng)。微滴噴射裝置包括噴射機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，機(jī)構(gòu)包括噴射板或襯底。在一些實(shí)施例中，所述噴射板或襯底聯(lián)接到流體儲(chǔ)液器，這里了討論了所述流體儲(chǔ)液器的示例。噴射器機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例可以是熱力噴射器(或者“泡沫噴射(bubble jet)”)。圖1的實(shí)施例示出了形成有多個(gè)開口 102的襯底結(jié)構(gòu)100。這能夠通過多種已知技術(shù)中的任何一種來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種襯底能夠形成為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)。體娃微加工(bulk micromachining)是形成硅基MEMS的已知技術(shù)中的一種。MEMS可以形成在襯底結(jié)構(gòu)上，例如形成在硅襯底上。MEMS可以以類似的方式形成為半導(dǎo)體封裝?？商娲?，機(jī)械部件和電子部件能夠單獨(dú)地形成，隨后相互結(jié)合。在圖1中示出的實(shí)施例中，為了說(shuō)明的目的僅示出了 12個(gè)開口。然而，幾百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)開口可以形成在襯底上，舉例說(shuō)明，所述襯底具有0.5cmX0.5cm的表面面積。在這個(gè)實(shí)施例中，襯底結(jié)構(gòu)示出為其遠(yuǎn)側(cè)表面104和其近側(cè)表面106倒置。如圖1的實(shí)施例所示，開口 102中的每一個(gè)在遠(yuǎn)側(cè)表面104上均設(shè)置有包圍開口的加熱元件108。因此，MEMS裝置限定了盤狀襯底結(jié)構(gòu)，其中，如圖2所示，由開口 102限定的多條通道在這個(gè)實(shí)施例中從遠(yuǎn)側(cè)延伸至近側(cè)表面。在這個(gè)實(shí)施例中，加熱元件108示出位于遠(yuǎn)側(cè)表面上并且位于通道的底部。居間襯底材料(本文中稱作街道(street) 110)形成在通道102之間。在一個(gè)實(shí)施例中，形成在襯底中開口的半徑為37 μ m并且襯底厚度為74 μ m,其中居間街道為12 μ m，中心至中心距離為86 μ m。假設(shè)從開口中的每一個(gè)中射出球形液滴，則每個(gè)開口中的材料體積將是Jir2Xt=Ji (372X74) X 1(Γ18=3.18X l(T13m3=318皮升(pico liter)。因此，每個(gè)單元或開口(開口和周圍街道)的面積大小為(37+12+37)
2μ m2=7.396X IO^m20 因此，在 0.5cmX0.5cm=0.25Xl(T4m2 的襯底中，提供總共 3380 個(gè)開口和開口中的約Iμ I的總流體體積。在以上實(shí)施例中， 選擇了 74μπι的開口尺寸，這用于相當(dāng)大的流體液滴。應(yīng)當(dāng)理解的是，所選擇的開口尺寸將取決于化學(xué)品的粘度。開口的工作周期(duty cycle)或者激活率(rate of firing)還取決于期望的體積流量并且將取決于用途。在一個(gè)實(shí)施例中，可以從由襯底制造的開口直徑與襯底厚度比為10:1至1:10的噴射器噴射為約300pL的微滴尺寸。在一些實(shí)施中，可以使用具有更高操作溫度和更低熱膨脹系數(shù)的材料并且還提供了更高的導(dǎo)熱率和更低的熱容用于快速冷卻，并且能夠利用改進(jìn)的工作周期控制。材料還優(yōu)選地具有高熱沖擊參數(shù)，如通過碳化硅(SiC)或者其多型體(不同的原子排列)中的任何一種提供的那樣。在本實(shí)施例中，襯底可以由具有6H晶格構(gòu)造的碳化硅形成。如上所述，盡管碳化硅總是包括硅和碳的組合，但是晶格結(jié)構(gòu)可以發(fā)生變化，并且包括諸如3C (立方晶系)原子排列(其中原子位于形成晶格結(jié)構(gòu)的立方體的拐角處)或六角形(4H或6H)排列(所述六角形排列每四層或六層重復(fù))或菱形排列的結(jié)構(gòu)。在以下表格中給出了 3C、4H和6H的排列和性能的比較。這些性能可以指導(dǎo)選擇適當(dāng)?shù)囊r底材料。
權(quán)利要求
1.一種用于將流體輸送到目標(biāo)的裝置，所述裝置包括: 殼體； 儲(chǔ)液器，所述儲(chǔ)液器布置在所述殼體內(nèi)，用于接收一定體積的流體； 噴射器機(jī)構(gòu)，所述噴射器機(jī)構(gòu)構(gòu)造成噴射微滴流，所述微滴的平均噴射微滴直徑大于15 μ m，在使用期間所述微滴流挾帶較少的氣流，使得所述微滴流附著到目標(biāo)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述目標(biāo)是受治療者的眼睛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述噴射器機(jī)構(gòu)構(gòu)造成噴射微滴流，使得噴射出的微滴的質(zhì)量的至少約75%附著到所述目標(biāo)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述噴射出的微滴的質(zhì)量的至少約85%附著到所述目標(biāo)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述噴射器機(jī)構(gòu)構(gòu)造成噴射平均噴射微滴直徑大于20 μ m的微滴流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述噴射器機(jī)構(gòu)構(gòu)造成噴射平均噴射微滴直徑處于20 μ m至100 μ m范圍內(nèi)的微滴流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述噴射器機(jī)構(gòu)包括噴射器板，所述噴射器板具有聯(lián)接到所述儲(chǔ)液器的流體輸送區(qū)域的第一表面，所述噴射器板包括貫通其厚度形成的多個(gè)開口 ；和 致動(dòng)器，所述致動(dòng)器形成在所述噴射器板的第二表面上，所述致動(dòng)器能夠操作，以便以一頻率振蕩所述噴射器板并產(chǎn)生定向的微滴流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述噴射機(jī)構(gòu)構(gòu)造成噴射平均初始噴射速度處于0.5m/s至IOm/s范圍內(nèi)的微滴流。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述致動(dòng)器圍繞所述噴射器板的外周區(qū)域延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述致動(dòng)器結(jié)合到所述噴射器板的襯底中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述開口布置在所述噴射器板的未被所述致動(dòng)器遮蓋的中心區(qū)域中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述儲(chǔ)液器包括從由能夠塌縮壁和芯吸儲(chǔ)液器構(gòu)成的組中選擇的特征件，其中，當(dāng)流體體積減小時(shí)，所述能夠塌縮的壁塌縮。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述噴射器板包括保護(hù)涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述噴射器板包括反射涂層。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，蓋能夠密封到所述噴射器板上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，由聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯或者聚四氟乙烯制成的蓋能夠密封到所述噴射器板上。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述殼體包括開口，以露出所述噴射器板的開口，并且所述殼體還包括蓋，所述蓋構(gòu)造成覆蓋或露出所述噴射器板的開口。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述蓋聯(lián)接到致動(dòng)觸發(fā)器，所述致動(dòng)觸發(fā)器致動(dòng)所述噴射器板。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置在所述噴射器板或者所述致動(dòng)器的至少一部分上還包括保護(hù)涂層。
20.一種用于將一定體積的眼用流體輸送到眼睛的裝置，所述裝置包括:殼體； 儲(chǔ)液器，所述儲(chǔ)液器布置在所述殼體內(nèi)，用于接收一定體積的眼用流體； 噴射器板，所述噴射器板與所述儲(chǔ)液器流體連通，所述噴射器板包括貫通其厚度形成的多個(gè)開口； 致動(dòng)器，所述致動(dòng)器形成在所述噴射器板的表面上，所述致動(dòng)器能夠操作，以便以一頻率振蕩所述噴射器板并且產(chǎn)生定向的微滴流； 其中，所述定向的微滴流中的微滴的平均噴射直徑處于20μπι至100 μ m的范圍內(nèi)，并且平均噴射速率處于2m/s至5m/s的范圍內(nèi)。
21.用于將一定體積的眼用流體輸送到受治療者的眼睛的方法，所述方法包括； 從噴射器板的開口噴射 容納在儲(chǔ)液器中的眼用流體的定向的微滴流，所述定向的微滴流中的微滴的平均噴射直徑處于20 μ m至100 μ m的范圍內(nèi)并且平均噴射速率處于0.5m/s至IOm/s的范圍內(nèi)， 使得噴射的微滴流的質(zhì)量的至少85%附著到所述受治療者的眼睛上。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，所述裝置還包括至少一個(gè)診斷特征件，其中，所述診斷特征件包括光發(fā)射器和檢波器，并且其中，所述光發(fā)射器將波引向所述微滴，并且所述檢波器檢測(cè)所述光的由微滴反射或折射的部分。
全文摘要
一種輸送安全、適當(dāng)并且可重復(fù)的藥輸送到受治療者用于局部、口腔、鼻或肺部用途的方法和一種噴射微滴的裝置，包括流體輸送系統(tǒng)，所述流體輸送系統(tǒng)能夠以微滴的形式輸送預(yù)定體積的流體，所述微滴具有在施加時(shí)充足并且可重復(fù)的高附著百分比。所述方法和所述裝置包括殼體；儲(chǔ)液器；布置在殼體內(nèi)的儲(chǔ)液器，用于接收一定容量的流體；噴射器機(jī)構(gòu)，所述噴射器機(jī)構(gòu)構(gòu)造成噴射微滴流，所述微滴的平均噴射微滴直徑大于15μm，在使用期間，所述微滴流挾帶較少的氣流，使得微滴流能夠附著到受治療者的眼睛。
文檔編號(hào)A61F9/00GK103118642SQ201180040449
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者C·E·亨特, 小伯納德·L·巴盧, J·K·福爾拉特, A·H·圖, J·R·布朗, J·T·利思, N·R·?？怂? B·G·約翰森, J·S·克萊門茨, P·E·拉塞爾, J·H·赫布蘭克, T·艾恩丘勒夫, M·N·帕克, T·埃利奧特, W·M·菲爾森, T·J·林德納 申請(qǐng)人:科林斯眼科股份有限公司