CN101432601A - 精确计量系统 - Google Patents

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B·A·利普
G·C·普罗伊库
B·D·麦维蒂
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Abstract

本发明涉及一种缓和差分热膨胀/收缩，以用于流体的有效，精确和可重复计量输送的计量装置，系统和方法。本发明允许在流体和流体被容纳于其中的流体分配容器之间的差分热膨胀/收缩的影响下，流体分配容器中的静流体体积和活塞位置自动调节。此外，本发明允许计量系统驱动传感被调节的活塞(11)位置，并允许计量系统驱动自身重调零，以便产生流体从流体分配容器(5)的精确体积输送。该计量系统包括用于控制计量系统驱动(14)的行程的装置，并因此控制活塞进入流体分配容器的行程，以用于从流体分配容器输送精确/准确量的流体。该计量系统也可以缓和计量系统中的死体积。

Description

精确计量系统
相关申请的交叉参考
于此公开的主题要求35U.S.C.§119(e)下，序列号为60/773,272、于2006年2月14申请、名称为“ACCURATE METERING SYSTEM”的美国临时专利申请的优先权，其被指定给本发明的受让人，并于此将它的整体参考结合。
于此公开的主题涉及在下面被公共指定的申请中公开的主题：U.S.临时专利申请No.60/773,239，于2006年2月14申请，并且名称为“DISSOCIATEDDISCHARGE EHD SPRAYER WITH ELECTRIC FIELD SHIELD”，因此于此将所述申请的整体参考结合。
技术领域
于此所述的主题通常涉及计量系统，并且具体涉及一种精确的计量系统，该精确的计量系统缓和流体和容器之间的差分热膨胀/收缩的效应，以用于可流动材料的受控输送，比如液体，溶液，分散体系，悬浮液，凝胶，浆料以及其它流体。
通过吸入药物治疗疾病已大约几个世纪了，但是被大大地推进和发展是从20世纪中期。利用吸入治疗来输送局部和系统活性的药物化合物增加，因为保健团体认识到该给药提供的路线有益于病人，为了使吸入治疗有效，肺部输送装置必须允许药物至肺和通过肺的有效，安全和一致的输送。
基于注射器的计量系统在计量系统领域是熟知的，因为它们的精确度和简单性。然而在具有很小或不能被压缩的头部空间的刚性注射器/瓶系统的计量系统中，差分热膨胀和/或收缩可以引起容纳在注射器或瓶中流体的静体积改变(也就是流体和刚性注射器之间的不同膨胀或收缩)。必须在注射器/瓶中调节该体积膨胀和/或收缩，以避免从注射器压出膨胀流体体积，或者避免收缩体积允许外部空气进入瓶，或者产生足够低的瓶压力来引起空气的渗气或瓶中流体的汽相。这些体积改变可以不利地影响计量精确度。
此外，具有被定位在流体容器出口的下游的阀和/或喷嘴的计量系统典型地经历空间或通道中的死体积流体连接容器出口和阀/喷嘴的问题。该死体积会引起流体的不精确和/或不一致的输送。在输送之前通过使用者可以人工起动具有死体积的计量系统，然而对于使用者，这需要额外的步骤。此外，在这种人工起动(priming)系统中，在使用之前，使用者不能合适地起动计量系统，引起流体输送的不精确性。
我们需要的是解决差分热膨胀/收缩和/或解决计量系统中的死体积，以确保流体的有效，精确和可重复计量输送的装置，系统和方法。
发明内容
考虑到上面的缺点和缺陷，提供用于缓和计量系统中的热膨胀/收缩的装置，系统和方法。也提供用于缓和与计量系统中的起动死体积相关的问题的装置，系统和方法。提供用于流体的有效，精确和可重复计量输送的装置，系统和方法。该技术特别好地适用于、但决不局限于基于注射器的计量系统。
依据本发明的一个实施例，提供一种精确的计量装置。该精确的计量系统包括容纳被分配的流体的流体分配容器，其中所述流体分配容器包括可减小的体积。该系统包括可移动部，其响应容纳在所述流体分配容器中的所述流体的流体体积的改变而自由移动。通过流体分配容器和可移动部限定静流体体积，其中当所述可移动部相对于所述流体分配容器移动时，所述流体分配容器中的所述静流体体积改变。计量驱动器被提供来可选择地接触所述可移动部。起始点包括其中所述计量驱动器被重调零的点。起始点可以包括其中计量驱动器接合流体分配容器的可移动部，变成加载，开始流体输送等的点。从所述起始点可以致动所述计量驱动器已知量，从而移动所述可移动部，并减小所述流体分配容器的所述可减小体积，以及引起从所述流体分配容器分配具体量的所述流体。
依据本发明的另一实施例，提供一种缓和差分热膨胀/收缩的基于注射器的计量系统。该基于注射器的计量系统包括限定用于容纳流体的内部体积的注射器。该注射器包括在所述注射器的前端处的出口开口。柱塞类型的活塞通过所述注射器的后端中的开口可滑动地布置于所述注射器中。通过所述注射器中的所述活塞的定位限定静流体体积。该静流体体积随着所述注射器中所述活塞的运动而改变。计量驱动器可选择地接合和分离该活塞，其中所述计量驱动器通过所述注射器的所述后端中的所述开口接合所述活塞，并被推进以从所述注射器排出流体。当所述基于注射器的计量系统不在使用中时，通过所述活塞的后退，所述计量驱动器分离所述活塞。该活塞被允许在所述注射器中轴向滑动，以便缓和所述注射器和容纳在所述注射器中的所述流体之间的差分热膨胀和/或收缩。
依据本发明的另一实施例，提供一种缓和计量系统中的差分热膨胀/收缩的效应，以用于确保流体的精确计量的方法。该方法包括容纳在具有可减小体积的流体分配容器中被分配的流体。提供可移动部，该可移动部可以在所述流体分配容器中滑动，以便减小所述可减小体积，引起所述流体被分配。提供计量驱动器，该计量驱动器可以可选择地接合所述可移动部，以便移动所述可移动部，引起在操作模式中所述流体分配容器的所述可减小体积被减小。通过在非操作模式中允许所述计量驱动器后退所述可移动部来提供所述可移动部和所述计量驱动器之间的间隙，缓和差分热膨胀的效应。
依据本发明的一个方面，该系统和方法包括通过允许所述可移动部响应通过增加和/或减小温度引起的膨胀和/或收缩容纳在所述流体分配容器中的所述流体的流体体积而来回移动，缓和所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热膨胀和/或收缩的效应。
依据本发明的另一个方面，该系统和方法包括通过允许所述可移动部响应通过改变(通常减小)温度引起的收缩容纳在所述流体分配容器中的所述流体的流体体积而向前移动，缓和所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热收缩的效应。
依据本发明的另一个方面，该系统和方法包括通过允许所述可移动部响应通过改变(通常增加)温度引起的膨胀容纳在所述流体分配容器中的所述流体的流体体积而向后移动，缓和所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热膨胀的效应。
依据本发明的另一个方面，该系统和方法包括利用计量驱动器探寻可移动部以及传感计量驱动器与可移动部的接合。当传感到计量驱动器与可移动部的接合时，指定用于流体的计量的起始点，并且计量来自起始点的流体的剂量。
依据本发明的另一个方面，该系统和方法包括在所述探寻步骤过程中和在所述起始点的指定之前，将喷嘴死体积填充流体。
依据本发明的另一个方面，该系统和方法包括传感所述计量驱动器的运动，以及使所述计量驱动器的所述运动与所述设置体积的流体相关，以便从所述流体分配容器输送设置体积的流体。
依据本发明的另一个方面，该系统和方法包括接合编码器盘与齿轮系，驱动所述计量驱动器，以及计数所述编码器盘中的一个或多个窗。所述一个或多个窗的每一个表示设置体积的流体。
依据本发明的另一个方面，该系统和方法包括提供所述可移动部和所述流体分配容器之间的干涉配合，其中所述干涉配合产生所述可移动部和所述流体分配容器之间的摩擦力。在一个实施例中，该系统和方法可以包括设计所述计量系统成具有差分热膨胀滑动力，该差分热膨胀滑动力是需要用于引起所述可移动部响应增加温度而在所述流体分配容器中向后滑动的力。优选地，所述差分热膨胀滑动力大于所述可移动部和所述流体分配容器之间的所述摩擦力。更优选地，所述差分热膨胀滑动力也小于任何出口阀的裂化压力。在另一个实施例中，该系统和方法可以包括设计所述计量系统成具有差分热收缩滑动力，该差分热收缩滑动力是需要用于引起所述可移动部响应减小温度而在所述流体分配容器中向前滑动的力。优选地，所述差分热膨胀滑动力大于所述可移动部和所述流体分配容器之间的所述摩擦力。
依据本发明的另一个方面，该系统和方法包括设计所述计量系统成具有致动滑动力，当所述计量系统被激励时，该致动滑动力需要用于引起所述可移动部在所述流体分配容器中滑动。所述致动滑动力大于所述可移动部和所述流体分配容器之间的所述摩擦力。
依据本发明的另一个方面，该系统和方法包括提供所述可移动部和所述流体分配容器之间的干涉配合，以及利用所述干涉配合密封所述流体分配容器中的所述流体。该方法可以还包括密封所述可移动部和所述流体分配容器之间的界面。
本发明的附加特征和优点将从参照附图得以继续的描述性实施例的下面详细描述而变得显而易见。
附图说明
当结合附图阅读时，从下面的详细说明最佳理解本发明。下面的附图示出了本发明的各种示范性实施例和各种特征：
图1是用于分配受控质量的流体的示范性容器和计量系统的横截面图；
图2A是具有分离的计量驱动器的示范性计量系统的横截面图；
图2B是具有接合的计量驱动器的图2A的示范性计量系统的横截面图；
图3是示出了喷嘴和死体积的图2A的示范性计量系统的细节示图；
图4是示出了用于传感卸载和加载马达条件的示范性电流曲线的曲线图；
图5是示范性的计量驱动器系统和计量驱动器的前部透视图；
图6是图5的示范性的计量驱动器系统和计量驱动器的后部透视图；
图7是用于剂量体积控制的示范性编码器盘的透视图；
图8是示出了接合示范性活塞的示范性计量驱动器的横截面细节示图；
图9是示出了可以用于基于注射器的计量系统的示范性柱塞活塞的一部分的细节；
图10示出了示范性的分配装置；
图11是可以用于精确计量系统的示范性计量和传感电路的电路示意图；
图12示出了示范性的流程图，描述了精确计量系统如何用于确定相对于流体的计量驱动器位置；
图13A是示出了示范性的温度周期轮廓的曲线图；
图13B是示出了在温度周期轮廓过程中没有巧妙的计量驱动器系统和计量驱动器的体积输送的弱的性能的曲线图；
图14A是示出了类似于图13A的示范性温度周期轮廓的曲线图；
图14B是示出了在温度周期轮廓过程中具有巧妙的计量驱动器系统和计量驱动器的体积输送的好的性能的曲线图；
图15是示出了对于几种示范性流体分配容器材料的热膨胀系数的曲线图；以及
图16A和16B是作为对于两个不同示范性流体分配容器材料的温度的函数，比较计量驱动器和活塞插入物之间的合成间隙的曲线图。
具体实施方式
本发明涉及用于流体的有效，精确和可重复计量输送的装置，系统和方法。优选地，该计量系统解决流体分配容器和容纳在流体分配容器中的流体之间的差分(differential)热膨胀和/或收缩。此外，该计量系统优选提供可以存在于流体分配容器出口和任何下游阀和/或喷嘴之间的任何死体积的自起动(self-priming)。如于此使用的流体涉及任何可流动的材料，比如液体，溶液，分散体系，悬浮液，凝胶，浆料以及其它流体。
尽管描述性实施例的下面描述集中于具有基于注射器的计量系统的示范性肺部药品输送装置，但本发明不局限于这种装置，系统和方法。可以预期，用于差分热膨胀和/或收缩的缓和的本发明可应用于用于输送受控，被计量量流体的任何计量系统和/或分配系统，其中存在差分热膨胀和/或收缩。例如，可以预期本发明也可以应用于其它基于注射器的计量系统和类似的分配器，以及用于多种物质的输送的计量系统，比如药剂，药品，化妆品，水力学，油，燃料，石油产品，生物试剂，食物产品，清洁剂，化肥，杀虫剂等等。
本发明允许在流体和流体被容纳于其中的流体分配容器之间的差分热膨胀和/收缩的影响下，流体分配容器中的净流体体积和活塞位置自动调节。此外，本发明允许计量系统驱动传感被调节的活塞位置，并允许计量系统驱动自身重调零，以便从流体分配容器产生流体的精确体积输送。该计量系统包括用于控制计量系统驱动的行程，并因此控制活塞进入流体分配容器的行程的装置，以用于输送在流体分配容器中容纳的精确和/或准确量的流体。
通过解决容纳在流体分配容器中流体的任何热膨胀和/或收缩，并且然后基于对应于通过精确的计量系统传感的热膨胀和/或收缩的量调节剂量输送(例如计量驱动器的行程距离)，可以进一步增强计量系统的精确度。例如，在需要流体的极其精确计量的计量系统中，可以测量/传感源于流体的温度变化的热膨胀/收缩的量，并且可以基于热膨胀/收缩的测量/传感量而调节流体输送。在这种极其精确度的实施例中，容纳在流体分配容器中的流体的特征和/或特性可以用于结合测量/传感的热膨胀/收缩条件，以便确定和调节计量驱动器系统的动作，并且计量驱动器因此确保从计量系统流体的高度精确的输送。极其精确度的实施例可以用于例如输送有毒流体，效力大药品，昂贵流体等的计量系统。
例如，在精确的计量系统的实施例中，可以确定流体分配容器中活塞的位置，并且利用通过激励计量驱动器系统和完成例如编码器轮的两个旋转的计量驱动器可以推进活塞。在极其精确度计量系统的实施例中，例如，除了活塞位置之外，可以确定热膨胀/收缩的量，并且可以因此调节流体的计量。在这种实施例中，如果由于温度的增加，流体膨胀10％，并且热膨胀与计量驱动器的某一行程相关，然而极其精确度的计量系统可以调节传输，以仅推进计量驱动器一个距离，其考虑了源于热膨胀的行程距离。
缓和差分热膨胀/收缩的计量系统可应用于单剂量分配系统和/或多剂量分配系统。利用多剂量分配系统，计量系统驱动优选被后退，并且不与活塞接触(也就是脱离)，当驱动不在使用中时(也就是第一使用之前和每一个使用之后)。由于因为温度变化的差分热膨胀/收缩，在不使用过程中，活塞的位置可以移动。在给予剂量之前，用于缓和差分热膨胀/收缩的效应的计量系统允许计量系统驱动探寻和发现活塞的精确位置。该特征有助于确保流体的更有效，精确和可重复的体积计量输送。
类似地，当驱动不在使用中时(例如在装运和存储过程中)，对于单剂量分配系统，计量系统驱动优选被后退，并且不与活塞接触。在使用之前，该计量系统驱动定位活塞的精确位置，因为在装运/存储过程中，例如由于差分热膨胀/收缩，活塞的位置可以已经移动。在使用之前已缩回活塞消除了泄漏，因为增大了流体压力以及由于减小了流体压力的渗气或蒸发。此外，在起动处定位活塞的精确位置有助于确保更有效，精确和可重复的体积计量。
此外，该计量系统也优选缓和具有在使用之前需要起动的死体积的输送系统的有害影响。例如，在具有在流体分配容器出口的下游被定位的阀和/或喷嘴的输送系统中，在流体分配容器出口和任何下游阀和/或喷嘴之间的空间或流体通道中可以存在死体积。具有巧妙的计量驱动器系统的计量系统可以提供从流体分配容器直至阀和/或喷嘴流体的好的控制流体输送，因此通过在克服阀的裂化压力和计量剂量的输送的开始之前填充死体积而自起动该装置。
图1，2A和2B示出了具有限定用于容纳流体6的体积的流体分配容器5的基于注射器的计量系统的实施例。如于此使用的流体分配容器涉及用于保持流体体积的任何容纳空间，比如瓶，容器，注射器，袋等等。优选地，流体分配容器5是体积可减小的。流体分配容器包括出口开口7，该出口开口用于允许从流体分配容器5排出容纳在流体分配容器5的流体6。如示出的，可以在流体分配容器5的前端8中定位出口开口7。
流体分配容器5也包括用于流体分配容器5的体积被减小的机构。如在图1，2A和2B中示出的，流体分配容器5也包括在后端10处的开口9。活塞11可被可滑动地布置在流体分配容器5中，以使活塞11可以相对于流体分配容器5的侧壁12滑动。如于此使用的活塞涉及用于减小流体分配容器的体积的流体分配容器的可移动部，比如活塞，柱塞类型活塞，可折叠侧壁等。当活塞11向前移动时，减小用于保持流体6的流体分配容器5的体积。在所述实施例中，流体分配容器5的侧壁12是刚性的，并且当活塞11在瓶侧壁12中滑动时不移动。此外，流体分配容器5的侧壁12优选是刚性的。流体分配容器5和活塞11具有对应的形状，并且在优选实施例中，流体分配容器5和活塞11包括通常圆柱形的形状。
如在图1，2A和2B，5和6中示出的，计量系统1也可以包括计量驱动器系统46。如于此使用的巧妙和/或智能的计量驱动器系统46是一种在从流体分配容器5流体的分配开始之前，能够确定流体分配容器5的可移动部分11的位置的系统。此外，巧妙和/或智能的计量驱动器系统46优选允许计量驱动器14从可移动部分11脱离，当该装置不在使用中时，因此允许可移动部分11响应温度的变化而在流体分配容器5中自由地滑动。如于此使用的计量驱动器涉及用于接合和移动流体分配容器5的可移动部分11的任何机构，比如导向螺杆，杆，杠杆，滚筒或辊子，架等。计量驱动器系统46被提供用于影响计量驱动器14的受控运动，并因此控制活塞11进入流体分配容器5，以便精确地分配容纳在流体分配容器5中的流体6。
图1示出了计量驱动器14和活塞11的实施例。如图1中示出的，计量驱动器14可以包括基本上平坦的端部(也就是远端)，该端部可以可选择地接合/脱离活塞11。从活塞11脱离在图1中示出的计量驱动器14。
图2A和2B示出了另一示范性的计量驱动器14和活塞11，以及计量驱动器14和活塞11之间的界面。如图2A和2B中示出的，活塞11可以包括圆形(凹的)部分或凹部11a，该圆形(凹的)部分或凹部接收计量驱动器14的对应的圆形(凸的)部分或端部14a。图2A示出了从活塞11脱离(也就是后退)的计量驱动器14，并且图2B示出了与活塞11接合(也就是接触)的计量驱动器14。
在活塞11和流体分配容器5的侧壁12之间可以提供密封件15。密封件15基本上避免了容纳在瓶5中的流体6在活塞11和流体分配容器5的侧壁12之间通过。流体分配容器5中活塞11的干涉配合可以提供必要的密封。可替代地，可以提供单独的密封，比如衬垫或o-环类型密封件。如示出的，例如在图1和2A中，在流体分配容器5和活塞11之间可以提供多个密封点15a，15b。优选地，密封件15封闭密封活塞11和流体分配容器5的内部之间的界面。
在图1，2A和2B的所述实施例中，计量驱动器14包括导向螺杆，该导向螺杆可以可选择地与活塞11的背部进行接触，以便引起活塞11向前滑动进入流体分配容器5。例如，当巧妙的计量驱动器系统46被激励时，计量驱动器14向前移动，并且探寻活塞11。当计量驱动器14接触活塞11时，它开始接合活塞11。一旦计量驱动器14和活塞11接合，计量驱动器14提供致动滑动压力来向前推动活塞11进入流体分配容器5。当传感到计量驱动器14和活塞11的接合时，巧妙的计量驱动器系统46开始被输送体积或剂量的测量。通过巧妙的计量驱动器系统46的活塞11的受控向前运动减小了用于保持流体6的流体分配容器5中的可利用体积(也就是静流体体积)，因此引起通过出口开口7分配容纳在流体分配容器5中的流体6的具体体积。通过合适的电子元件和软件可以控制巧妙的计量驱动器系统46。
在所述的示范性实施例中，其中计量系统1被结合进肺部药品输送装置70，可以与流体分配容器5的出口开口7流体连通地提供喷嘴16(例如见图1，2A，2B，3和10)。可以提供流动通道17，以便流体连接流体分配容器5的出口开口7与喷嘴16。取决于计量系统1服务的具体应用，喷嘴16有助于以合适的形式输送流体6。例如，对于肺部药品输送装置70(见图10)，喷嘴16可被设计成产生可以被使用者吸入的气溶胶排出。如示出的，喷嘴16可以包括用于气溶胶排出的多个环状布置的喷雾位置18。在相关和公共赋予的下面的申请中公开了用于解决本发明的差分热膨胀而可以用于计量系统的合适喷嘴的附加细节：U.S.临时专利申请No.60/773,239，Attorney Docket No.VNTA-0004，于2006年2月14日申请，并且名称为“DISSOCIATED DISCHARGE EHD SPRAYER WITHELECTRIC FIELD SHIELD”，于此将所述申请的整个内容参考结合。
图3示出了在喷嘴16的区域中示范性计量系统1的细节图示。如示出的，在定量之前，精确的计量系统1也允许任何喷嘴体积16a被至少部分填充，从而帮助确保更精确的计量。该起动特征有助于改进剂量内容均匀性，并且减小剂量可变性，特别是在第一和第二致动之间。通过至少部分填充喷嘴和/或阀死体积16a，活塞探寻事件，并且通过计量驱动器的活塞的接合减小了连续的剂量驱动之间的驱动体积可变性。当计量驱动器接合活塞时，死体积可被填充流体，直至传感阀或喷嘴的裂化压力。一旦传感到裂化，然后可以计量期望量的流体。在流体输送之前起动计量系统有助于确保更精确的计量。该特征也允许利用相同的装置规定单和双(多个)剂量。
如在图1中示出的，在流体分配容器5的出口开口7和喷嘴6之间可以布置阀20。该阀20优选是单向装置，其有助于控制流体6从流体分配容器5的分配。阀20包括充分的裂化压力，以避免体积热膨胀过程中的成分渗漏。合适的阀装置包括塞类型阀。优选地，阀20被设计和布置成允许多个和重复的分配周期。在示范性的塞型单向阀20中，例如，塞(未示出)具有复位机构(未示出)，该复位机构在输送周期的末端复位塞至关闭位置。复位机构可以包括任何传统的装置，比如重力，绳，阀的一部分的变形等。
阀20也可以被设计成避免比如污垢，灰尘，空气，微生物等的外来目标进入流体分配容器。例如，阀也可以包括弹性材料鞘(sheath)类型阀，舌门阀，狭缝阀，鸭嘴(duck bill)阀等，以便避免外来目标进入流体分配容器。阀20可以包括无源类型阀，如上面所述的，或有源类型阀。在具有有源阀的实施例中，阀20可被打开，例如基于计量驱动器14和活塞11的接合的传感，以便填充死体积，因此起动精确的计量系统1。
如图1中示出的，流体分配容器5和容纳在流体分配容器5中的流体6之间的差分热膨胀/收缩可以引起活塞11相对于流体分配容器5滑动。温度的减小典型地引起流体收缩，其可以引起活塞11从计量驱动器14离开(如通过图1的箭头22表示的)。该收缩流体体积可以引起活塞被拉入。如果活塞11不能响应该收缩流体体积而自由移动，向内拉动活塞11可以产生足够低的流体分配容器压力，以便引起空气的渗气或流体分配容器5中流体的汽相。这些后面的条件的任一个可以在流体分配容器5中引起气泡，并且产生不利地影响计量精确度的顺应性。通过提供响应收缩流体体积而自由移动的活塞11，本发明解决了该问题。当流体分配容器5中的流体体积收缩时，利用收缩流体体积向内拉动活塞11，从而缓和基本上刚性的流体分配容器和容纳在流体分配容器5中的流体6之间的差分热收缩的效应。
相反，温度的增加典型地引起静流体膨胀，其可以朝计量驱动器14推动活塞11(如通过图1的箭头23表示的)。如果活塞不能响应该流体膨胀而自由移动，膨胀流体体积然后可以引起从流体分配容器5挤出(释放)压缩流体6。通过提供响应膨胀流体体积而自由移动的活塞11，本发明解决了该问题。当流体分配容器5中的流体体积膨胀时，利用膨胀流体体积向后推动活塞11，从而缓和基本上刚性的流体分配容器和容纳在流体分配容器5中的流体6之间的差分热膨胀的效应。
通过例子，如果容纳在流体分配容器5中的流体6包括乙醇，乙醇以超过由刚性聚合体制成的流体分配容器的膨胀比率的比率膨胀，基于大约0至45摄氏度的试图装置存储范围。在示范性的基于乙醇的流体分配容器中，差分体积可以从45摄氏度温度范围增加或减小近似5％。
为了减小和/或避免随着增加温度的泄漏或渗气，随着减小与典型的恒定体积计量系统相关的温度的蒸发，通过提供基本上恒定的压力以及允许因为随着改变温度的流体膨胀和/或收缩的体积改变，本发明缓和了差分热膨胀/收缩的不利效应。为了提供改变体积，流体分配容器5包括可移动部分11，当流体分配容器5中的流体6膨胀和/或收缩时，该可移动部分移动。在所述的实施例中，流体分配容器的可移动部分包括柱塞类型活塞11。
为了使柱塞活塞11响应流体分配容器中的膨胀流体而向后滑动，计量驱动器系统46远离柱塞活塞11地移动计量驱动器14，因此允许活塞11基于高温范围向后移动。在所述实施例中，计量驱动器系统包括可以后退柱塞活塞11的计量驱动器14(见图2A)。
图2A和2B示出了缓和差分热膨胀/收缩的另一示范性的计量系统1。如图2A中示出的，计量驱动器14反向远离活塞11。在该分离位置中，在计量驱动器14和活塞之间存在间隙25。在流体6的热膨胀过程中，间隙25允许活塞11向后滑动，而不接触计量驱动器14。优选地，间隙25被尺寸化为基于容纳在流体分配容器中的流体，计量系统的元件的材料，分配装置的预期操作环境等而解决全部可能的膨胀距离。
图2B示出了接合位置中的计量驱动器14。在接合位置中，计量驱动器14与活塞11相接触。优选地，计量驱动器14的远端包括对应于活塞11的后端上的配合表面11的形状。如图2A和2B中示出的，计量驱动器14的远端包括圆形的配合表面14A，并且活塞11的后端包括凹陷的配合表面11a。
在一个实施例中，活塞11和计量驱动器14之间的配合表面11a，14a可被设计成进一步有助于这两个元件之间的接合的传感。例如，配合表面11a，14a可以包括在接合工艺过程中增大两个配合表面之间的摩擦力的表面(例如粗糙表面)。该配合表面可以导致两个表面之间增大的摩擦力，以及由于需要用于转动计量驱动器的增大的功率而对于马达/计量驱动器的电流/扭矩的增大。
提供传感机构30来确定计量驱动器14何时变成与活塞11接触。通过计量驱动器系统可以利用计量驱动器14与活塞11的接合，因为用于输送精确和/或准确的测量剂量的计量系统14的增量运动的起始点作为设置体积。优选地，精确的计量系统1也可以解决流体膨胀/收缩，死体积，阀20和/或喷嘴16中的顺应性等的一个或多个。如此，起始点可以是来自对于流体输送的接触，通过阻抗或顺应性开始(也就是起动)的任何点。
传感机构30可以包括例如电路，该电路传感计量系统驱动马达31上的负载，并确定何时卸栽和加载计量驱动器14。从马达31牵曳的电流可被监控，以便确定电流从卸载至装载条件何时向上蔓延，例如见图4。根据马达31上负载的变化比率(差分)可以确定起始点。在一个实施例中，起始点是其中电流曲线在顶点处变平的点(也就是当加载马达时)，如图4中示出的。传感机构可以包括其它类型的传感器，比如开关类型传感器，当计量驱动器接触活塞时，其传感通路(completed electrical)，光学传感器，当计量驱动器接触活塞时，其传感光源的照明和/或阻塞，音频传感器，其传感例如马达(也就是随着改变扭矩，马达改变节距)等的音频信号。在又一另一实施例中，传感机构可以包括扭矩传感机构。
在从流体分配容器流体的输送之前传感活塞的位置的巧妙的计量驱动器系统46改进了计量系统的性能，并且也提供了其它优点。例如，利用计量驱动器传感活塞的位置提供了对于输送装置的制造过程中在最后装配处计量驱动器布置的解决方法。之前，不得不非常精确地布置计量驱动器，或者使用者不得不在使用之前起动计量系统。因为巧妙的驱动系统能够在流体输送之前定位活塞的位置，通过不需要最后装配处的任何具体的计量驱动器布置，本发明解决了该问题。
在另一个实施例中，起始点可以是其中开始流体输送的点，并且从该点计数(测量)输送。计数机构40可以用于测量精确剂量的输送。在所述的实施例中，旋转编码器盘50(在图5和7中示出，并且在下面更详细地描述)用于计数计量驱动器14的行程，并因此计数分配流体6的体积。
在图11和12中示出示范性的计量和传感电路以及逻辑流程图。在一个实施例中，计量系统1可以使用几个不同的方法来传感/确定泵相对于流体位置的位置。一个示范性的方法利用光学传感器来测量泵(计量驱动器)移动距离，另一传感装置可以测量需要用于旋转马达的电流。该电流值可以成比例于泵的阻抗，并因此表示计量驱动器接合活塞。
如示出的，计量系统和方法可以包括产生泵的电流的轮廓，当它从无阻抗至推出流体过渡时。这些轮廓然后可被分析，以便确定它如何对应于泵定位。图4示出了示范性轮廓。
计量系统和方法然后可以利用计量系统的产生的轮廓，以便判定泵在哪里与流体相关。图12示出了基于示范性计量系统设计的分析的该方法。用于编码器的逻辑可以包括例如光遮断器，当传感器的光束撞击编码器轮中的间隙或窗时，光遮断器产生数字脉冲。微控制器计数数字脉冲的数量，直至计数达到预先设置的计数。该计数可以表示目标剂量体积。
合适的控制器或微控制器80和相关电路81可以用于计量系统和支持系统的控制和操作，比如传感机构，计数机构，马达，齿轮系，计量驱动器等(见图11)。合适的软件和逻辑算法也被包括，以便确保流体的有效，精确和可重复的计量输送，甚至解决差分热膨胀/收缩和/或阀/喷嘴死体积(见图12)。
图5和6示出了示范性的计量驱动器系统46，该计量驱动器系统可以用于缓和差分热膨胀/收缩的计量系统1。通过在计量系统不在使用中时提供用于后退活塞的计量驱动器的装置，提供允许活塞响应源于温度的改变的流体体积改变而在流体分配容器中自由移动的装置，和/或提供用于在流体输送之前定位活塞的位置的装置，这可以实现。可以提供各种装置/机构来实现这些特征的每一个。下面描述几个示范性的装置/机构。
如图5和6中示出的，功率和驱动系统可以包括马达31，驱动齿轮系47和计量驱动器14。功率和驱动系统也可以包括功率源45(图10)。功率源45可以包括例如电池。马达31可被连接至功率源45。马达31包括输出轴，该输出轴通过包括齿轮系47的一个或多个齿轮47a，47b被连接至计量驱动器14。在所述实施例中，驱动齿轮系47输出马达31对于计量驱动器14的轴向或线性运动的旋转运动。驱动齿轮系47可以提高或降低马达31相对于计量驱动器14的速度的速度。
优选地，计量驱动器能够后退活塞，以便允许计量系统中成分之间的差分热膨胀。在一个实施例中，马达31是可逆马达，并且允许计量驱动器14后退活塞，从而使在计量驱动器14和活塞11之间存在间隙25(见图2A)。可以提供可替代的装置来使计量驱动器后退活塞，比如合适的换向齿轮。
此外，优选地，计量驱动器的速度是可变的，以便提供计量系统的更时间有效的操作。在一个实施例中，通过使用多个或可变速度马达31改变计量驱动器的速度。例如，马达31可以包括双速马达，该双速马达可以在第一，或相对高的速度处工作，同时计量驱动器探寻活塞11，直至计量驱动器14接合活塞，并且然后马达31可以在第二，相对低的速度处工作，以用于流体6的受控输送。因此，具有多个或可变马达的装置可以利用高速度来更快速地接合活塞。
图6示出了功率和驱动系统的后视图。如在图6中示出的，通过齿轮箱外壳48保护齿轮系47。提供电接触57来电连接马达31与功率源(未在图5或6中示出)，以及供电给马达31。提供装配机构58来装配功率和驱动系统至装置外壳(未示出)。
图5和7示出了示范性的编码器盘50，该编码器盘可以用于剂量体积控制。如图5中示出的，编码器盘50可以包括窗或窗口51，该窗或窗口可以用于测量与计量驱动器14的行程的距离相关的编码器盘50的旋转。计量驱动器14的行程的距离可以用于确定被分配的流体6的质量(也就是体积)。
在图7中示出的优选实施例中，编码器盘50包括多个窗51(开口，孔，缝等)。如示出的，窗51被布置在编码器盘50的外围52周围。轴53连接编码器盘50与编码器盘齿轮54。编码器盘齿轮54与齿轮系47接合，以用于计量驱动器14(见图5)。当计量驱动器齿轮系47旋转时，编码器盘齿轮54也旋转。比如光学传感器的传感器(未示出)可以用于传感窗51，当窗51旋转通过或经过传感器时。例如，传感器可以包括光学传感器，比如发光二极管或读出器。
具有多个窗51的编码器盘50的优点是更精确的配料是可能的。通常，编码器盘50上窗51的数量越大，或者每一剂量体积编码器盘的数量越大，计量系统的潜在精确度越大。在操作中，推进计量驱动器14，直至它接触活塞11。这可被用作用于从流体分配容器5流体6的计量分配的起始点。一旦传感到计量驱动器14与活塞1的接触，计量系统1可以以几种方式测量剂量，比如计数当编码器盘50旋转时掠过参考点的窗51的数量。此外，在极其精确度的计量系统中，编码器盘50可以足够精确，从而使其可以用于解决源于改变温度的流体体积的改变。就该点，可以输送精确的剂量(如与体积相对)。这进一步允许精确的计量系统1输送更精确的剂量，并不仅仅是精确的体积。此外，多槽编码器50可以允许剂量体积的改变，以及经由软件的流量。这允许装置被用于其它潜在的流体/化合物。
用以控制剂量体积的一种方式是计数当编码器盘50旋转时掠过传感器的窗51的数量。另一种方式是旋转编码器盘50已知量，比如一个完全旋转等。由于活塞11的位置不是已知的，直至计量驱动器14接触活塞11，具有多个窗51的编码器盘50有助于确保窗的一个在起始处的传感区域中。通常，具有更大数量的窗51有助于确保窗在导致更精确的计量的活塞接合处的传感区域中。在图7中示出的该示范性的编码器盘50中，编码器盘50包括二十个窗，每一个窗表示已知的流体体积。
图8示出了示范性的计量驱动器14和示范性的柱塞活塞11之间的接合的细节。优选地，计量驱动器14包括有助于计量驱动器14接触和接合活塞11的传感的端部几何形状。此外，如在图8中示出的，计量驱动器14的配合表面14a优选具有对应于活塞11的配合表面11a的形状。如示出的，计量驱动器14包括圆柱形部分14b和锥形肩部14c(也就是圆锥形部分)。活塞11a的接触界面或配合表面包括用于接收圆柱形部分14b的开口或凹槽11b以及接触计量驱动器14的圆锥形部分14c的肩部的锥形表面11c。优选地，计量驱动器14和活塞11之间的配合表面11a，14a的形状和设计也提供了导向功能，以便确保好的接触和形成其之间的摩擦接触。配合表面的该设计和结构也有助于马达电流的变化，以用于活塞的更加优化的传感。
精确的计量系统1优选包括允许可移动部分11相对于流体分配容器5的固定部移动(例如滑动)，同时密封通过流体分配容器的固定部和可移动部限定的可减小体积中的流体6的设计和结构。就该点，流体分配容器和活塞设计可以包括滑动力，该滑动力允许活塞响应差分热膨胀/收缩而相对于流体分配容器自由地移动，同时具有充分的密封压力，以保护流体分配容器中流体成分的完整性。在一个实施例中，流体分配容器和活塞的设计包括例如流体分配容器和活塞之间的径向干涉的考虑，作为温度的函数，并且也考虑对于该成分的各种潜在材料。流体分配容器和活塞设计，以及滑动力(例如致动滑动力，膨胀滑动力以及收缩滑动力)和密封力也部分取决于容纳在流体分配容器中的流体。
为了使分配装置合适地工作，滑动限度将允许活塞11响应通过温度变化引起的差分热膨胀/收缩而在流体分配容器5中来回滑动。需要的滑动限度是需要用于确保在差分热膨胀过程中达到阀的裂化压力之前活塞移动的压力/压强，以及需要用于确保在差分热收缩过程中活塞随着周围大气压力移动的压力/压强。
例如，在所述基于注射器的计量系统中，差分热膨胀滑动力是需要用于引起活塞响应源于温度增加的差分热膨胀而向后滑动的压力。优选地，差分热膨胀滑动力小于出口阀的裂化压力。差分热收缩滑动力是需要用于引起活塞响应源于温度减小的差分热收缩而向前滑动的压力。优选地，差分热收缩滑动压力小于通过可变大气压力所施加的压力。优选地，密封力乘以对于给定材料对的摩擦系数小于差分热膨胀和/或收缩滑动力。
类似地，为了合适地工作，分配装置优选包括流体分配容器和活塞之间充分的密封力，以避免污染物被准许进入流体分配容器5和/或流体分配容器5和活塞11之间流体分配容器5的流体流出。需要的密封限度是需要用于在流体分配容器和活塞之间提供充分密封的压力/压强，以便保护流体分配容器的内部体积中流体成分的完整性。
图9是示出了可被用于基于注射器的计量系统1的示范性的柱塞活塞11的前部的细节。图9表示在操作中可被布置在流体分配容器5内部的示范性柱塞活塞11。如图9中示出的，在一个实施例中，柱塞活塞11可以包括朝向流体分配容器侧壁(未在图9中示出)偏置的向前臂60和向后臂61。对于具有圆柱形注射器和活塞的基于注射器的计量系统11，臂60，61被径向向外偏置。如可以看出的，向前和向后臂60，61的远端60a，61a经历与流体分配容器侧壁最大的干涉，并且有助于密封流体分配容器5的内部中的流体。
活塞11和流体分配容器5之间的干涉可被最佳化，以用于经由材料应力松弛的峰值性能。材料应力松弛(蠕变)减小了用以制造公差的设计的灵敏度。此外，材料应力松弛允许在高侧(也就是更大的干涉)上模型化元件，因为材料被允许在初始装配处松弛至稳定状态。
图10示出了通过采用电流体动力(EHD)烟雾化技术而用于发展用于吸入的药物产品的示范性装置70。基于电流体动力(EHD)气溶胶输送的肺部装置允许药物至肺和通过肺的有效，安全和一致的输送。
如图10中示出的，示范性的吸入器装置70包括收容单元71，剂量计量系统72，气溶胶产生喷嘴73，电源74，微处理器75和盖子76，其一起提供多剂量或单位剂量装置选择。所述的吸入装置70采用MysticTM技术(EHD)，输送均匀尺寸的颗粒的低速度，软(等动力)的云雾，超过大约80％的药物到达肺。这可以不需要流体推进物或其它加压系统地被完成。
通过MysticTM技术分散产生的治疗薄雾可以输送液体溶液或悬浮液，包括例如含水液体，不含水液体，以及合成和生物化合物的悬浮液。在典型的HED输送装置的喷雾嘴73中，流体溢出电场(例如利用小的电池产生)，其中在流体表面上累积电荷。当流体离开喷嘴时，表面电荷的排斥力克服流体的表面张力，形成软的薄雾小液滴气溶胶。通过调节多个变量可以控制气溶胶的颗粒尺寸分布，比如药物成分的物理和化学特性，成分流量，操作条件，电场等。
在可替代的实施例(未示出)中，计量系统可以包括用于容纳流体的限定体积的袋。优选地，袋是体积可减小的。袋包括用于允许容纳在袋中的流体从袋被排出的出口开口。该袋也包括用于允许袋的体积被减小的机构。例如，可以提供一个或多个滚筒来接合袋，从而使使一个或多个滚筒旋转和挤压袋时可以减小袋的体积，因此引起容纳在袋中的流体被排出通过出口开口。该袋可以相对于一个或多个滚筒移动，滚筒可以相对于袋移动，和/或袋和滚筒可以更多地相对于彼此移动。
依据本发明，该实施例中包括计量系统驱动的一个或多个滚筒能够后退袋，当计量系统不在使用中时。这将允许缓和袋和容纳在袋中的流体之间的差分热膨胀。
例子：
利用乙醇流体评估精确的计量系统1的实施例的性能。图13A是示出了示范性的温度周期轮廓的曲线图。运行一系列测试顺序，每一个测试顺序具有不同的温度。例如，第一测试顺序包括25摄氏度的温度；第二测试顺序包括5摄氏度的温度；第三测试顺序包括25摄氏度的温度；第四测试顺序包括40摄氏度的温度；第五测试顺序包括15摄氏度的温度；第六测试顺序包括30摄氏度的温度。当温度波动时，在流体和分配装置之间出现差分热膨胀/收缩。
图13B是示出了在对应于图13A的温度周期轮廓过程中不解决差分热膨胀/收缩(也就是计量系统没有巧妙的计量驱动器系统和计量驱动器)的计量系统的体积输送的性能的曲线图。如在图13B中可以看出的，在测试顺序过程中计量系统输送不一致的体积。通过不解决差分热膨胀/收缩的计量系统引起该弱的性能。例如，因为在基于注射器的计量系统中活塞可以移动，活塞的位置相对于计量系统驱动可以不是已知的，并因此精确的计量是不可能的。计量系统被允许在采样之前的温度处平衡。
图14A是示出了类似于图13A的示范性的温度周期轮廓的曲线图。图14B是示出了在温度周期轮廓过程中解决差分热膨胀/收缩(也就是计量系统具有巧妙的计量驱动器系统和计量驱动器)的计量系统中体积输送的好的性能的曲线图。如在图14B中可以看出的，在每一个测试顺序过程中计量系统的致动和输送体积是一致的。对于该好的性能的原因是计量系统已经解决差分热膨胀/收缩。例如，在具有巧妙的计量驱动器系统46的基于注射器的计量系统中，通过巧妙的计量驱动器系统46首先定位柱塞活塞11，并且设置用于流体输送的起始点。然后可以管理建议的剂量。具有用于解决差分热膨胀/收缩的巧妙的计量驱动器系统46和计量驱动器14的剂量系统1提供更有效，精确和可重复的计量。
图15是示出了对于几种示范性刚性流体分配容器材料的热膨胀系数的曲线图。优选地，部分根据柱塞活塞11的材料，容纳在流体分配容器5中的流体6以及计量系统的其它成分来确定用于流体分配容器5的材料。例如优选地，流体分配容器材料具有良好的热膨胀比率，与柱塞活塞更好的摩擦行为，与阀弹性体低的化学相容性结果等。
图16A和图16B是作为对于两个不同的示范性流体分配容器材料和对于具有不同的流体分配容器体积内容的温度的函数，比较计量驱动器系统(也就是计量驱动器14)和流体分配容器的可移动部(也就是活塞插入物11)之间的合成间隙的曲线图。如在两幅图中示出的，计量驱动器14和活塞11之间的合成间隙或缝隙25通常随着增加温度而减小(例如当活塞向后滑动时)。需要指出，极其低的体积保持在流体分配容器中，该概论不能保持真实，因为流体分配容器是相对大的结构，相比较流体分配容器中流体的体积，当流体分配容器几乎是空的时，以及流体分配容器实际上可以膨胀大于流体的低体积(例如见对于0剂量的图17B)。此外，当流体分配容器5中的流体6的体积增大时，合成间隙25也增大。通过增大量的剂量表示流体分配容器中增大的流体体积。例如在任何给定的温度处，对于容纳120剂量的流体分配容器的合成间隙25比对于具有60剂量的流体分配容器的合成间隙更好。
图16A和16B也示出了由具有热膨胀的不同系数(CTE)的材料制成的两个流体分配容器的比较。图16A的流体分配容器由环烯烃共聚物制成，并且具有CTE＝5.4×10-5cm/cm摄氏度。图16B的流体分配容器由聚乙烯制成，并且具有CTE＝2.0×10-4cm/cm摄氏度。如可以看出的，流体分配容器材料对计量驱动器14和活塞11之间的合成间隙或缝隙25具有效用。在图16A中，超过大约0-45摄氏度的温度变化，对于由环烯烃共聚物制成的流体分配容器的合成间隙25波动大约0.059英寸。在图16B中，超过大约0-45摄氏度的温度变化，对于由聚乙烯制成的流体分配容器的合成间隙25波动大约0.018英寸。
在参照具体实施例已经描述和阐述了系统和方法的同时，本领域熟练技术人员将认识到，可以进行修改和变形，只要不脱离在上面描述和在下面的权利要求中阐明的原理。因此，参照下面的权利要求，因为它们描述了公开的实施例的范围。

Claims (60)

1.一种精确计量装置，包括：
容纳被分配流体的流体分配容器，其中所述流体分配容器包括可减小的体积；
可移动部，其响应容纳在所述流体分配容器中的所述流体的流体体积的改变而自由移动；
静流体体积，其中当所述可移动部相对于所述流体分配容器移动时，所述流体分配容器中的所述静流体体积改变；
计量驱动器，其选择性地接触所述可移动部；
包括其中所述计量驱动器被重调零的点的起始点；以及
其中从所述起始点致动所述计量驱动器已知量，从而移动所述可移动部，并减小所述流体分配容器的所述可减小体积，以及引起从所述流体分配容器分配具体量的所述流体。
2.如权利要求1的计量装置，其特征在于，所述起始点包括其中所述计量驱动器接合所述流体分配容器的所述可移动部的点。
3.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述起始点包括当流体输送开始时的点。
4.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述起始点包括当所述流体分配容器被起动(primed)时的点。
5.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述起始点包括其中所述计量驱动器变成完全加载的点。
6.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，通过允许所述可移动部响应所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热膨胀和/或收缩而移动，所述精确的计量驱动器缓和所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热膨胀和/或收缩。
7.如权利要求6所述的计量装置，其特征在于，还包括滑动力，其中所述滑动力是需要用于在差分热膨胀过程中在出口阀的裂化压力之前确保所述活塞移动的压力，以及在差分热收缩过程中需要用于确保活塞随着周围大气压力移动的压力。
8.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，通过允许所述可移动部响应所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热膨胀而移动，所述精确的计量装置缓和所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热膨胀。
9.如权利要求8所述的计量装置，其特征在于，还包括膨胀滑动力，其中所述膨胀滑动力是足够低的压力，用以确保所述可移动部在差分热膨胀过程中在从出口的泄漏之前移动。
10.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，通过允许所述可移动部响应所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热收缩而移动，所述精确的计量装置缓和所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热收缩。
11.如权利要求10所述的计量装置，其特征在于，还包括收缩滑动力，其中所述收缩滑动力是足够低的压力，用以确保所述可移动部在差分热收缩过程中随着周围大气压力移动。
12.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述流体分配容器的所述可移动部响应通过温度的改变引起的所述流体分配容器中所述静流体体积的膨胀而相对于所述流体分配容器移动和/或响应通过温度的相对改变引起的所述流体分配容器中所述静流体体积的收缩而相对于所述流体分配容器移动。
13.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，可选择地接触所述可移动部的所述计量驱动器还包括：
接合位置，其中所述计量驱动器与所述流体分配容器的所述可移动部接触；以及
分离位置，其中所述计量驱动器不与所述流体分配容器的所述可移动部接触。
14.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述计量驱动器还包括：
马达；
所述马达的输出轴；
耦合至所述输出轴的齿轮系；以及
耦合至所述齿轮系的导向螺杆，其中所述导向螺杆可选择地接触所述流体分配容器的所述可移动部。
15.如权利要求14所述的计量装置，其特征在于，从所述流体分配容器的所述可移动部可以从所述计量驱动器后退和分离。
16.如权利要求15所述的计量装置，其特征在于，所述马达还包括：
可逆马达；
其中所述马达正向运行，以便引起所述计量驱动器正向接合和推动所述流体分配容器的所述可移动部，从而减小所述静流体体积；以及
其中所述马达反向运行，以便使所述计量驱动器后退所述流体分配容器的所述可移动部。
17.如权利要求15所述的计量装置，其特征在于，所述计量驱动器被后退充分的距离，以便允许所述流体分配容器的所述可移动部膨胀通过预先确定的温度范围，所述计量驱动器被预期在所述预先确定的温度范围中工作。
18.如权利要求14所述的计量装置，其特征在于，可以以多个和/或可变速度推进所述计量驱动器。
19.如权利要求18所述的计量装置，其特征在于，还包括：
探寻速度和输送速度；
其中朝向所述流体分配容器的所述可移动部以所述探寻速度推进所述计量驱动器，直至所述计量驱动器接触所述可移动部；以及
其中在所述计量驱动器接触所述流体分配容器的所述可移动部之后以所述输送速度推进所述计量驱动器。
20.如权利要求19所述的计量装置，其特征在于，所述马达还包括多个和/或可变速度马达。
21.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，还包括传感器，当所述计量驱动器接触所述可移动部时该传感器进行传感。
22.如权利要求21所述的计量装置，其特征在于，所述传感器还包括开关类型传感器。
23.如权利要求21所述的计量装置，其特征在于，所述传感器还包括监控驱动所述计量驱动器的马达的电流的电路和算法，其中所述起始点被确定为当马达变为加载时的点。
24.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，来自所述流体分配容器的所述具体量的所述流体包括剂量，其中所述流体分配容器包括一个或多个剂量，并且其中所述计量装置基本上输送精确和基本上可重复的剂量。
25.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，来自所述流体分配容器的所述具体量的所述流体还包括设置体积的所述流体。
26.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，还包括：
所述流体分配容器中的出口开口，用于允许流体离开所述流体分配容器；以及
与所述出口开口流体连通的阀，其中所述阀避免流体离开所述流体分配容器，直至充分的压力被施加至所述流体分配容器的所述可移动部来克服对所述阀的闭合力。
27.如权利要求26所述的计量装置，其特征在于，需要用于响应差分热膨胀而移动所述流体分配容器的所述可移动部的压力小于对所述阀的所述打开压力。
28.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，需要用于响应差分热收缩而移动所述流体分配容器的所述可移动部的压力小于可变大气压力。
29.如权利要求26所述的计量装置，其特征在于，还包括：
与所述流体分配容器的所述出口开口流体连通的流体通道；以及
与所述流体通道流体连通的喷嘴，其中所述喷嘴分配作为气溶胶(aerosol)的所述流体。
30.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，还包括：
所述流体分配容器的所述可移动部和所述流体分配容器的刚性部之间的密封件；
其中所述密封件允许所述流体分配容器的所述可移动部相对于所述流体分配容器的所述刚性部移动，其中所述密封件基本上避免污染物进入所述流体分配容器和/或所述流体分配容器和所述可移动部之间界面处所述流体分配容器的流体流出。
31.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述计量驱动器还包括：
具有多个齿和旋转轴的齿轮；
沿着所述旋转轴从所述齿轮的一侧延伸的导向螺杆，其中从对所述齿轮的旋转，所述导向螺杆螺纹接合固定的配合螺纹；以及
其中所述齿轮的所述旋转引起所述导向螺杆的轴向运动。
32.如权利要求31所述的计量装置，其特征在于，还包括：
通过所述齿轮驱动来测量所述计量驱动器的运动的编码器盘；
在所述编码器盘周围环状布置的多个窗。
33.如权利要求32所述的计量装置，其特征在于，还包括：
用于通过监控所述多个窗来检测所述编码器盘的旋转的传感器；
其中多个窗的每一个表示设置体积的所述流体。
34.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述计量系统还包括基于注射器的计量系统，并且其中：
所述流体分配容器还包括注射器；
所述可移动部还包括可滑动地布置于所述注射器中的柱塞活塞；以及
所述计量驱动器还包括导向螺杆；
其中在计量装置不在使用中时，所述导向螺杆允许所述活塞响应所述注射器和所述注射器中的所述流体之间的差分热膨胀和/或收缩而在所述注射器中轴向移动；以及
其中在从所述注射器分配所述流体之前，所述导向螺杆定位所述注射器中所述活塞的轴向位置。
35.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，所述流体分配容器中的所述流体还包括在乙醇溶液中形成的药物。
36.如权利要求1所述的计量装置，其特征在于，还包括马达，其中所述计量驱动器被耦合至所述马达；
所述计量驱动器还包括配合表面和端部几何形状；
所述可移动部还包括对应于所述计量驱动器的配合表面和端部几何形状的配合表面和形状；以及
其中通过放大所述马达中的马达电流的变化，所述配合表面和端部几何形状有助于所述计量驱动器接触和接合所述可移动部的传感。
37.如权利要求36所述的计量装置，所述计量驱动器还包括导向螺杆，所述导向螺杆的远端处的配合表面和端部几何形状还包括：
圆柱形部分；
锥形肩部；
所述可移动部还包括活塞，所述活塞的后端处的所述配合表面和形状还包括：
用于接收所述导向螺杆的所述圆柱形部分的开口；以及
接触所述导向螺杆的所述锥形肩部的锥形表面；
其中所述圆柱形部分和所述开口提供导向功能来确保好的接触，并且所述锥形肩部和所述锥形表面形成所述导向螺杆和所述活塞之间的摩擦接触。
38.一种缓和差分热膨胀的基于注射器的计量系统，所述基于注射器的计量系统包括：
限定用于容纳流体的内部体积的注射器；
在所述注射器的前端处的出口开口；
通过所述注射器的后端中的开口可滑动地布置于所述注射器中的柱塞类型的活塞；
通过所述注射器中的所述活塞的定位限定的静流体体积，其中所述静流体体积随着所述注射器中所述活塞的运动而改变；以及
可选择地接合和分离所述活塞的计量驱动器，其中所述计量驱动器通过所述注射器的所述后端中的所述开口接合所述活塞，并被推进以从所述注射器排出流体，其中当所述基于注射器的计量系统不在使用中时，通过所述活塞的后退，所述计量驱动器分离所述活塞；
其中所述活塞被允许在所述注射器中轴向滑动，以便缓和所述注射器和容纳在所述注射器中的所述流体之间的差分热膨胀和/或收缩。
39.如权利要求38所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，所述计量驱动器还包括操作和非操作位置；
其中当所述基于注射器的计量系统不工作时，所述计量驱动器不与所述活塞接触；
其中当所述基于注射器的计量系统被激励时，所述计量驱动器探寻和定位所述活塞；以及
其中当所述基于注射器的计量系统工作时，所述计量驱动器与所述活塞接触，并且向前推动所述活塞进入所述注射器，其中当所述计量驱动器移动所述活塞进入所述注射器时，减小所述静流体体积，并且通过所述出口开口排出流体。
40.如权利要求38所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，还包括：
当所述基于注射器的计量系统不工作时所述计量驱动器和所述活塞之间的间隙；
其中所述间隙允许所述活塞响应所述注射器和所述注射器中容纳的所述流体之间的差分热膨胀而在所述注射器中向后滑动。
41.如权利要求38所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，还包括：
与所述注射器的所述出口开口流体连通的阀；以及
差分热膨胀滑动力，其中所述差分热膨胀滑动力是需要用于引起所述活塞响应源于温度增加的差分热膨胀而向后滑动的力；
其中所述差分热膨胀滑动力小于所述阀的裂化压力。
42.如权利要求41所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，所述阀基本上避免了流体从所述注射器的泄漏，直至所述计量驱动器被激励，并向前推动所述活塞充分的距离，以便强制从所述注射器出来的所述流体进入所述阀，以及克服所述阀的所述裂化压力。
43.如权利要求38所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，还包括：
差分热收缩滑动力，其中所述差分热收缩滑动力是需要用于引起所述活塞响应源于温度减小的差分热收缩而向前滑动的力；
44.如权利要求43所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，所述差分热收缩滑动小于可变大气压力。
45.如权利要求38所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，还包括：
所述注射器和所述活塞之间的干涉配合；
致动滑动力，其中所述致动滑动力是需要用于克服所述注射器和所述活塞之间的所述干涉配合的摩擦力的力，并且其中所述致动滑动力引起所述活塞向前滑动进入所述注射器；以及
其中所述致动滑动力等于需要用于克服所述活塞和所述注射器的内壁之间的摩擦力加上通过所述注射器中所述流体的压力产生的对于所述活塞的阻力的力。
46.如权利要求38所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，还包括：
在所述注射器和所述活塞之间形成的密封件，
其中所述密封件基本上避免流体在所述注射器和所述活塞之间从所述注射器的内部泄漏出来，以及
其中所述活塞和所述密封件密封所述注射器中的所述流体。
47.如权利要求46所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，还包括密封力，其中：
所述密封力是需要用于基本上避免所述流体从所述注射器和所述活塞之间泄漏的力，以及
其中所述密封力乘以对于给定材料对的摩擦系数小于用以向前推动所述活塞而通过所述计量驱动器施加的致动滑动力。
48.如权利要求46所述的基于注射器的计量系统，其特征在于，还包括密封力，其中：
所述密封力是需要用于基本上避免所述流体从所述注射器和所述活塞之间泄漏的力，
所述密封力乘以对于给定材料对的摩擦系数小于差分热膨胀滑动力，其是需要用于引起所述活塞响应源于温度增加的差分热膨胀而向后滑动的力；以及
所述密封力乘以对于给定材料对的摩擦系数小于差分热收缩滑动力，其中所述差分热收缩滑动力是需要用于引起所述活塞响应源于温度减小的差分热收缩而向前滑动的力。
49.一种缓和计量系统中的差分热膨胀的效应，以便确保流体的精确计量的方法，所述方法包括：
容纳在具有可减小体积的流体分配容器中被分配的流体；
提供可移动部，该可移动部可以在所述流体分配容器中滑动，以便减小所述可减小体积，引起所述流体被分配；
提供计量驱动器，该计量驱动器能够可选择地接合所述可移动部，以便移动所述可移动部，引起在操作模式中所述流体分配容器的所述可减小体积被减小；以及
通过在非操作模式中允许所述计量驱动器后退所述可移动部来提供所述可移动部和所述计量驱动器之间的间隙，缓和差分热膨胀的效应。
50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过允许所述可移动部响应通过增加和/或减小温度引起的膨胀和/或收缩容纳在所述流体分配容器中的所述流体的流体体积而来回移动，缓和所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热膨胀和/或收缩的效应。
51.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过允许所述可移动部响应通过减小温度引起的收缩容纳在所述流体分配容器中的所述流体的流体体积而向前移动，缓和所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热收缩的效应。
52.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过允许所述可移动部响应通过增加温度引起的膨胀容纳在所述流体分配容器中的所述流体的流体体积而向后移动，缓和所述流体分配容器和容纳在所述流体分配容器中的所述流体之间的差分热膨胀的效应。
53.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用所述计量驱动器探寻所述可移动部；
检测所述计量驱动器与所述可移动部的接合；
指定用于下面的一个处所述流体的计量的起始点：所述计量驱动器与所述可移动部的所述接合，通过所述计量驱动器所述可移动部的运动，所述计量驱动器的加载条件，以及流体输送的开始；以及
计量从所述起始点流体的剂量。
54.如权利要求53所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述探寻步骤过程中和在所述起始点的指定之前，将喷嘴的死体积填充流体。
55.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述计量驱动器的运动；以及
使所述计量驱动器的所述运动与所述设置体积的流体相关，以便从所述流体分配容器输送设置体积的流体。
56.如权利要求55所述的方法，其特征在于，传感所述计量驱动器的运动的所述步骤还包括：
接合编码器盘与齿轮系，驱动所述计量驱动器；以及
计数所述编码器盘中的一个或多个窗，其中所述一个或多个窗的每一个表示设置体积的流体。
57.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
提供所述可移动部和所述流体分配容器之间的干涉配合，其中所述干涉配合产生所述可移动部和所述流体分配容器之间的摩擦力；
设计所述计量系统成具有差分热膨胀滑动力，该差分热膨胀滑动力需要用于引起所述可移动部响应增加温度而在所述流体分配容器中向后滑动，其中所述差分热膨胀滑动力大于所述可移动部和所述流体分配容器之间的所述摩擦力；
设计所述计量系统成具有差分热收缩滑动力，该差分热收缩滑动力需要用于引起所述可移动部响应减小温度而在所述流体分配容器中向前滑动，其中所述差分热膨胀滑动力大于所述可移动部和所述流体分配容器之间的所述摩擦力加上通过作用于所述可移动部的所述流体分配容器中所述流体的压力产生的对于所述可移动部的阻力。
58.如权利要求57所述的方法，所述方法还包括：
设计所述计量系统成具有致动滑动力，当所述计量系统被激励时，该致动滑动力需要用于引起所述可移动部在所述流体分配容器中滑动，其中所述致动滑动力大于所述可移动部和所述流体分配容器之间的所述摩擦力加上通过作用于所述可移动部的所述流体分配容器中所述流体的压力产生的对于所述可移动部的阻力。
59.如权利要求57所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
提供所述可移动部和所述流体分配容器之间的干涉配合；以及
利用所述干涉配合密封所述流体分配容器中的所述流体。
60.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述方法还包括密封所述可移动部和所述流体分配容器之间的界面。
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