CN109073436B - 气体驱动的流体输送 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了不需要致动器的精确位移，也不需要或很少需要流动路径中的检测的条件下的流体输送方法。在某些实施方式中，流体储存器中的气相被压力源压缩，使得压力释放，例如通过打开通向中间管道的阀，将流体转移到中间室。关闭流体路径并在环境温度下打开通向腔室的另一流体路径会使流体转移到腔室中。

Description

气体驱动的流体输送
背景技术
本文公开的主题总体涉及流体系统，包括微流体和工业规模的系统，更具体地涉及用于计量流体的系统和方法，所述流体可以是该系统中的试剂。
医疗、工业和商业环境系统可以用于各类研究中，这些系统计量不同位置的流体，从而例如促进化学或药理学反应。例如，液体形式的流体可能需要以精确测量的增量或单位从一个位置移动到另一个位置，或者可能需要以精确的剂量在精确的时间范围内添加到反应室中。这些操作的规模可以是实验室或研究环境中的微流体规模，也可以是工业规模，例如在制造或生产环境中。
在许多情况下，流体输送(无论体积大小)依赖于机械泵送，即通过机械作用移动流体。如果环境不利于机械泵送，则可以使用液压诱导流或气压驱动流。然而，液压流体输送通常需要高水平的流体流动路径设计，并且不适合于处理没有重力存在下的微小尺寸。虽然气压驱动流是灵活的，并且在很大程度上与尺寸无关，但是对这种气体驱动方法的限制在于体积计量依赖于对流速和/或流量控制阀的定时精度的检测。
发明概述
在一个实施方式中，提供了一种流体输送系统。根据该实施方式，流体输送系统包括压力源；储存压力容器，其具有用液体和气体的第一部分加压的第一体积，其中当使用流体输送系统时，第一部分随时间变化；计量压力容器，其具有用液体和气体的第二部分加压的第二体积，其中当使用流体输送系统时，第二部分随时间变化；以及出口。第一可中断流动路径在打开时连接储存压力容器和计量压力容器。第二可中断流动路径在打开时连接计量压力容器和出口。
在另一实施方式中，提供了一种用于输送流体的方法。根据该方法，加压气体被注入储存压力容器中。控制储存压力容器和计量压力容器之间通路的第一阀被打开，使得来自储存压力容器的一部分流体流向计量压力容器，直到储存压力容器和计量压力容器之间的压力平衡，或者直到达到第一目标压力。关闭第一阀，打开控制从计量压力容器到出口的通路的第二阀，使得计量压力容器中的流体部分流向出口，直到计量压力容器和目标或环境压力之间的压力平衡，或者直到达到第二目标压力。交替重复打开第一阀和第二阀，直到通过出口分配到目标体积的流体。
在另外的实施方式中，提供了一种基于芯片的流体输送系统。根据该实施方式，基于芯片的流体输送系统包括芯片衬底，其包括流体流动路径，所述流体流动路径具有以下一个或多个：入口连接件或压力产生室、储存器连接件和出口连接件；第一阀，其控制沿着储存器连接件和入口连接件或压力产生室之间的流体流动路径的流动；第二阀，其控制沿着储存器连接件和中间室之间的流体流动路径的流动；以及第三阀，其控制沿中间室和出口连接件之间的流体流动路径的流动。在某些实施方式中，经由储存器连接件连接的储存器和中间室中的一个或两个可以设置在对应于芯片衬底的芯片上或附近。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相同的字符表示相同的部件，其中：
图1示意性地示出了根据本公开的方面的在流体输送的第一步的流体输送系统；
图2示意性地示出了根据本公开的方面的在流体输送的第二步的流体输送系统；
图3示意性地示出了根据本公开的方面的在流体输送的第三步的流体输送系统；
图4示出了根据本公开的方面的具有平行流体流动路径的图1-3的流体输送系统的替代实施方式；
图5示出了根据本公开的方面的具有第二压力源的图1-3的流体输送系统的替代实施方式；
图6示出了根据本公开的方面的流体输送系统的实验装置；
图7示出了根据本公开的方面的图1-3的流体输送系统的替代实施方式，所述流体输送系统具有弯曲几何计量压力容器(例如气动弹簧)且位于芯片上；
图8是描绘根据本公开的方面的流体输送系统的总分配量与循环次数的曲线图；以及
图9是描绘使用根据本公开的方面的流体输送系统的理论分配量与实际分配量的曲线图。
具体实施方式
下面将描述一个或多个具体实施例。为简明描述这些实施例，说明书中没有描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何这种实际实施方式的开发中，如同在任何工程或设计项目中一样，必须做出许多针对特定实施方式的决策，从而实现开发者的特定目标，例如遵守系统相关和业务相关的约束，这些约束可能因实施方式而异。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂和耗时的，但是对于受益于本公开的普通技术人员来说，却是设计、制造和生产的例行任务。
虽然以下某些实施例是在微流体系统的背景下提供的，包括用于放射性药物生产的系统，但是应当理解，本技术不限于该背景。实际上，在这种放射性药物背景下提供示例和解释仅仅是为了通过提供真实世界中的实施方式和应用的实例来更好地解释。然而，本方法也可用于其它背景下，例如工业和制造环境、实验室和研究环境等。举例来说，10μl至2ml(或更多)的液体可以以所描述的方式输送，并且可以以2％至5％的精度计量，而无需对下面描述的阀操作进行精确的定时控制。
本技术的合适用途的示例包括但不限于在放射性药物学平台中用于合成正电子发射计算机断层扫描(PET)示踪剂，以及更一般地用于“芯片实验室”环境，例如在表面效应控制质量效应(即邦德数<<1，韦伯数<<1)的通道和结构中处理几微升至数百微升的实施方式。合适环境的两个示例包括具有超疏水或亲水表面的芯片实验室。类似地，本方法可以适用于现场分析设备中使用的轻液烃泵送和计量系统领域，该系统可以计量1毫升至数百毫升范围内的体积，并且可以适用于具有低能量需求和ATEX 1或类似爆炸危险的应用。在这样的应用中，所公开的方法可以按比例增大，以计量数升至数千升范围内的体积。其它应用可包括直接能量转换和/或热量和能量收集。在其它应用中，本方法可适用于食品或制药工业，以避免需要使用容积泵对计量体积的机械进行消毒(即不需要容积泵)。此外，本方法可适用于涉及移动多相组合物(例如液-固或液体气体)，例如血液或泥浆，或液-液组合物的样品的用途。
结合前述内容，本方法涉及不利用机械泵送将流体(例如液体)从一个位置泵送到另一个位置的流体输送方法。此外，尽管在一些实施方式中可以使用压力检测，但是这种方法可以实现在没有流速检测的情况下精确计量流体。因此，在某些实施方式中，可以在没有时间相关控制的情况下计量流体，计量通过对储存压力容器或计量压力容器中的一个或两个中的压力的监测实现。或者，如果允许压力平衡作为计量操作的一部分(例如在阀动之间)，则既不采用阀定时也不采用压力监测，因为在压力平衡之后，每个容器中的压力和排出的流体量是已知的。在一个实施方式中，通过使用设置在储存压力容器和出口之间的路径中的中间计量压力容器(即中间气动弹簧室)来分离储存压力容器和出口，从而实现流体的精确计量。
举例来说，根据该方法的流体输送系统可以包括四个不同的功能块或部件：压力源、储存压力容器、计量压力容器和出口，其中一些通过可中断流动路径连接，例如采用可在打开和关闭位置之间致动的阀的路径。在一种这样的实施方式中，储存压力容器具有在出口外待计量液体的已知初始填充因子。储存压力容器和计量压力容器都具有已知的容积。在操作中，这些压力容器在不同时间用不同比例的待计量液体和气体加压。实际上，每个压力容器中的初始和动态压力是已知的，与压力源和出口相关的压力也是已知的。
例如，如下面更详细讨论的，部分充有液体的储存器(即储存压力容器)可以通过单个独立(例如初始)加压步骤或以连续控制的方式用气体加压，例如通过专用或单独的加压管线的方式。液体被储存器内的加压气体排出储存器并进入计量压力容器(即中间室或气动弹簧)，直到在储存器和中间室之间建立目标或平衡压力。在一个实施方式中，通过关闭到中间室的流入路径并打开从中间室到减压或环境压力下的区域的流出路径，将计量数量的液体从中间室通过出口输送。以这种方式，可以制造低复杂性(可能会比较便宜或一次性的)的平台来实现流体输送，所述平台也可以是封闭系统，从而例如防止污染。
举例来说，图1-3描述了根据本发明一种方法的流体输送系统100的示意性示例。参照图1-3描述的系统100可以在微流体或宏观流体水平下操作，包括在工业生产规模下操作。所示系统100包括空气压力源102(或其它气体压力源)，其配置成将加压气体注入或以其它方式施加到封闭系统100中。气体压力可以以离散的间隔(例如通过路径130，路径130的共享部分用于加压步骤的气体流入和流体流动步骤的流体流出)或者以连续的方式(例如通过构成专用和独立气体管线的以虚线示出的替代路径132，其中来自源102的气体压力可以通过该气体管线以连续的或者根据需要的方式施加到容器104)施加到例如储存压力容器104。如下所述，压力源102可以在系统100的外部或系统100的内部或是系统100所固有的，例如通过气体的直接加热、膜的移动、化学或电化学反应等产生压力的内部机构。
储存压力容器104(例如流体储存器，比如小瓶或其它流体室)最初完全或部分填充有流体106(例如液体)，以计量或其它控制的方式输出，例如输出到反应室或混合室。在某些实施方式中，流体106是具有非线性和滞回性能的液体。储存压力容器104的填充因子最初是已知的。计量压力容器108(即气动弹簧或中间室)设置在储存压力容器104和流体出口110之间。储存压力容器104和计量压力容器108各自具有已知的容积，并且如本文所述，在操作期间的不同时间点，各自用不同的液体和气体部分加压(即在操作期间，每个压力容器中的相应部分随时间变化)。此外，尽管为了简化起见，在参考图中示出了单个储存压力容器104和计量压力容器108，但是实际上，所述容器之一或二者的数量可以不止一个，此时所述容器可以串联或并联配置。
此外，与压力源102和出口110相关联的压力是已知的，同样，根据本方法，每个压力容器104、108中的初始和动态压力是已知的。如本文所述，压力源102、储存压力容器104、计量压力容器108和出口110中的每一个都执行不同的功能，并且可以被认为是独立和不同的功能块。
中间室(即气动弹簧)108和/或流体流动路径的连接管道的几何结构(形状、尺寸等)可以配置或选择为基于被输送的流体106的特性(例如表面张力)支持液相和气相的清晰分离。例如，对于宏观流体来说，可以选择适合重力影响的管道和计量压力容器108中的一个或两个的尺寸和/或几何结构。相反，对于微流体来说，可以选择适合毛细力影响的管道和计量压力容器108中的一个或两个的尺寸和/或几何结构。举例来说，在一个实施例中，计量压力容器108具有支持微流体特性(面容比、主导液体表面能、液体不可压缩性、流体流动路径中没有浮力效应等)的几何尺寸。
在所描述的示例中，提供了至少两个可中断流动路径，例如在储存压力容器104和计量压力容器108之间的一个可中断流动路径和在计量压力容器108和出口110之间的一个可中断流动路径。还可以提供额外的可中断流动路径，例如压力源102和储存压力容器104之间和/或压力源102(或另外的压力源)和计量压力容器108之间，例如平行设置，这样一来，可以存在多于一个通道，以用于加压气体和/或计量液体的移动。
举例来说，在参考图中，三个阀沿着上述部件之间的流动路径定位：压力源102和储存压力容器104之间的第一阀120，储存压力容器104和计量压力容器108之间的第二阀122，以及计量压力容器108和出口110之间的第三阀124。在某些实施方式中，第一、第二和第三阀120、122、124中的一些或全部是能够在至少工作位置和正常(或静止)位置之间致动的方向阀或方向控制阀(例如，具有两个端口和两个位置的2/2阀)。此外，图1示出了另一种布置，其中单独的压力管线131连接压力源102和储存压力容器104，而不共享流体106流过的任何流体路径，从而允许压力管线131以连续而非离散的方式被使用，而不干扰流体流动。合适的阀的示例包括但不限于：冷冻阀、夹管阀、压力阻挡阀、旋转阀、气泡阀、静电阀或压电阀。
如上所述，附图示出了共享的流动路径段，来自压力源102的加压气体和来自储存压力容器104的液体流过该共享的流动路径段，其可能适用于储存压力容器104在计量操作期间被加压一次(即初始)的实施方式。然而，在其它实施方式中，气体可以通过单独的管线(即单独的压力管线131)提供给储存压力容器104，使得储存压力容器104中的压力可以被连续控制(或充注多次)，而不是单个离散的初始加压事件。
结合上述结构，图1描述了计量操作示例中的第一步，通过该步骤，测量剂量或量的流体106经由出口110输出到反应室。在该步骤中，当第一阀120打开时，第二阀122关闭，或者，通过压力管线131引入压力。储存压力容器104填充有限定的或已知的液体或液体和气体体积，由于液体106以已知增量计量出，该体积在操作期间将保持已知。在所描绘的示例中，储存压力容器104和进入储存压力容器104的入口被定位成(例如直立)使得液体106在操作期间围绕或覆盖入口，例如由于重力。在该操作阶段，计量压力容器108和出口110填充有环境压力(pa)下的气体。
在图1所示的操作步骤中，气体压力源102被激活，从而产生大于环境压力pa的入口或初始储存器压力(pin)。由于第一阀120打开而第二阀122关闭，加压气体从压力源102流过打开的流体路径(显示为具有流动路径箭头的段130)，流过第一阀120，并进入储存压力容器104，储存压力容器104将储存压力容器104中的气体体积128压缩为入口压力pin。如上所述，在其它实施方式中，加压气体可以替代地通过单独的专用压力管线131由压力源102提供给储存压力容器104。在这样的实施方式中，储存压力容器104中的气体压力可由压力源保持恒定，尽管在本文所讨论的其它实施方式中，储存压力容器104中的气体压力可随着压力容器中的气体体积增加而降低。
再次参考附图，在所示的实施方式中，为了在只有一根管道进入储存压力容器104时防止分相流动(即气体和液体都以一定比例流动)，储存压力容器104对于给定的流体(即液体)转移操作仅被加压一次，并且在初始加压事件之后，通向气体压力源102的流体路径被关闭。因此，在这种示例中，一旦储存压力容器104在pin处被加压，第一阀120即关闭。此外，所使用的加压气体可能与操作参数相关。例如，与低溶解度的N2相比，高溶解度的气体(比如CO2)在下游流体路径中产生更多的气柱(由于压力降低)。
在该示例中，参考图2，在第一阀120关闭之后，第二阀122打开。在打开第二阀122之前，第三阀124保持关闭(或被关闭)。一旦第二阀122打开，储存压力容器104中的气体体积128可以通过将流体106(例如，被计量出的液体)通过打开的流体流动路径(带有流动路径箭头的段132)排出到计量压力容器108(即气动弹簧)中而减压，使得计量压力容器108包含排出体积140的流体106。计量压力容器108中的气体体积142被排出的流体140捕获和压缩，直到储存压力容器104的气体体积128和计量压力容器108的气体体积142在小于入口压力pin的相同压力p1下达到平衡状态。如下面更详细地讨论的，这种互连可以通过储存压力容器104和计量压力容器108中气体分子的初始数量n并基于等温减压/压缩的假设来计算。这种关系也可用于限定计量压力容器108内的液体量(即体积140)。因此，基于腔室之间液体输送的液体输送步骤也是计量步骤。可以理解，这种计量可以在不使用计量或流量传感器的情况下进行。当在p1处达到平衡状态时，第二阀122关闭。
可以理解，平衡压力p1大于环境压力pa。因此，参考图3，当第二阀122关闭而第三阀124打开时，计量压力容器108(即气动弹簧)中的气体体积142减压，迫使流体106的体积140通过打开的流体路径(带有流动路径箭头的段134)流出出口110。直到气体压力在计量压力容器108和出口室之间平衡，大概在环境压力pa下，减压结束。如图所示，计量压力容器108中气体142的减压将所述剂量或数量140的流体106推出出口管线110，例如进入反应室或混合室。
在关闭第二阀122和打开第三阀124的一次迭代之后，储存压力容器104中的气体压力保持在p1，其仍然大于环境压力pa。结合这一点，在某些实施方式中，在计量压力容器108中恢复环境压力之后，第三阀124可以再次关闭，第二阀122重新打开，从而恢复储存压力容器104和计量压力容器108之间的流体流动路径。p1处的储存器中的气体体积128可以再次相对于处于环境压力pa下的中间室减压，从而将更多的流体106推入计量压力容器108中，直到储存压力容器104和计量压力容器108中达到新的平衡压力p2(其小于p1但大于pa)。在该示例中，第二阀122可以再次关闭，第三阀124打开，以排出此时计量压力容器108中的流体106，并且交替打开和关闭第二阀122和第三阀124的这个过程可以重复设定次数，直到在储存压力容器104中达到环境压力或目标压力(例如与目标体积的流体106的输送相关的压力)，或者直到目标体积或质量的流体106通过出口110被计量出。
以这种方式，储存压力容器104和计量压力容器108中的逐步耦合减压(以及由此造成的减小的液体106泵送体积140)具有与连接到出口的腔室的以离散步骤进行的简单减压相同的行为。从该描述中可以理解，对于用来自压力源102的加压气体对储存器进行的每次初始灌注，可以通过交替打开第二阀122和第三阀124来完成流体106释放的一系列迭代或循环，随着储存器内的初始压力pin逐渐降低(p1、p2等)到环境压力pa或某个其它目标压力，每次迭代输送的流体106越来越少。基于使用的液体、气体体积的预设、初始压力和温度测量，可以计算分配量。如下面更详细地讨论的，为了解释随着第二和第三阀122、124打开的每次交替迭代而释放的流体106的体积减小(对于单个加压事件)，可以采用考虑与每次迭代相关联的影响边界条件的公式。
上述内容涉及一种实施方式，其中采用压力平衡来控制和计量流体流量。这种方法可以实现精确计量，而不需要精确的阀门操作定时，不需要使用流速传感器，也不需要使用压力传感器。然而，在其它实施方式中，使用压力传感器136(在图3中以示例的方式示出)来测量储存压力容器103和/或计量压力容器108中的一个或两个中的压力以及基于测量的压力来控制阀120、122、124中的一个或多个的操作可能是有用的。虽然这种实施方式在压力传感器136的使用方面可能具有一定程度的高复杂性，但也具有某些优点，例如基于其它压力，而非平衡压力控制流体106的计量的灵活性。
虽然前面描述了单个流体流动路径，但是可以理解，可以在储存压力容器104的下游提供多个流体流动路径，以便在交替操作中允许流体106从出口110更连续地排出。举例来说，图4示出了储存压力容器104和出口110之间的一对平行流动路径(即A和B)。在这种实施方式中，分离的平行流动路径可以交替操作，直到储存压力容器104处于环境压力或输出期望剂量或量的流体106。
此外，参考图5，在某些实施例中，压力源102或第二气体压力源102B(示出)可以连接到计量压力容器108。在这种实施方式中，可以施加来自压力源102、102B的压力，以促进流体106从计量压力容器108排出。这种施加的压力可以是对本文讨论的流动机构的补充或替代，和/或可以在计量操作结束时用作净化机构。
结合上述内容，图6描述了一个用来证明可行性的实验装置的示例。在该实验装置中，小瓶被用作储存压力容器104，针插入小瓶中以与装置的其余部分建立流体连通。一段管道152被用作计量压力容器108(即气动弹簧)。手动阀和管道用于连接压力源、小瓶150、管道152和出口。
参考图7，在一个实施方式中，本方法可以被制造成紧凑的芯片实验室或其它一次性介质结构。在所示的示例中，一次性和/或可更换芯片160提供端口或其它连接接口，用于通过出口110连接到外部压力源102、外部储存压力容器104和/或外部反应或混合室中的一个或多个。或者，在一些实施例中，压力产生机构可以作为芯片160本身的一部分，例如在芯片160的制造室内提供预存储压力和/或通过加热芯片160的腔室或部分、在芯片160上进行化学反应、在芯片160上进行聚合物溶胀反应等来提供压力。
此外，在这种片上实施方式中，计量压力容器108可以设置为如图所示的封闭室，或者可选地，设置为蛇形或曲折几何结构的封闭路径162。举例来说，在片上装置的一个实施方式中，连接到芯片160的储存室104可以是具有初始气体体积(例如900μl)的小瓶，并且气动弹簧108可以是具有100μl初始气体体积的曲折几何结构的路径。
虽然前面涉及不同实施方式的各种结构方面，但是下面的讨论涉及两个分析和实验结果以及与根据本方法的流体输送性能相关的分析公式。参考图8，示出了曲线图170，其描绘了以μl(y轴)表示的流体106的总分配量与流体输送机构的循环次数(例如，每个循环对应于交替打开第二阀122和第三阀124的循环)的关系。在这个示例中，计量压力容器108是具有30μl初始气体体积142的管道。储存室104是充满H2O并具有500μl初始气体体积128的小瓶150。小瓶150最初用2巴N2气体加压(通过压力源102)。如曲线图170所示，随着压力容器104和环境压力之间的压力平衡，分配流体106的体积逐渐变小。
基于此，流体106的总分配量可以由解析式表示：
Figure BDA0001831989240000141
其中n是物质的量(摩尔)，p是压力，V是体积，S是对应于气动弹簧(即计量压力容器108)的指数，R是对应于储存压力容器104的指数，d是对应于从出口110分配的流体体积的指数。
Figure BDA0001831989240000142
其中T是温度。
结合上述内容，图9描绘了曲线图180，该曲线图绘制了解析导出的(即理论的)分配量(y轴)与实验测量的分配量(x轴)的关系。在该图中，表示为“多项式”的数据点对应于回归曲线或实验数据的拟合。表示为“解析”的数据点对应于使用等式(1)和(2)基于131μl的恒定偏移量计算的值。可以注意到，在x轴上450μl处的绘图数据中，实验数据存在测量误差，从而降低了拟合度。然而，一般来说，没有这些测量误差，理论和测量数据在拟合线周围的50μl范围内紧密拟合。
这些结果与使用本方法获得的其它流体传输结果一致，并显示在表1中。在这些结果中，为了确定芯片装置的最终分配量的准确性，测试了不同的液体。表1显示了相关体积的准确度。在所有边界条件下的进一步实验表明，精度在实际值的2％到5％之间。
Figure BDA0001831989240000151
本发明的技术效果包括在不需要致动器的精确位移，也不需要或很少需要流动路径中的检测的条件下的流体输送。在某些实施方式中，流体储存器中的气相被压力源压缩，使得压力释放，例如通过打开通向中间管道的阀，将流体转移到中间室。关闭流体路径并在环境温度下打开通向腔室的另一流体路径会使流体转移到腔室中。
该书面说明使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例的结构元素与权利要求的文字语言没有不同，或者如果它们包括与权利要求的文字语言无实质性差异的等效结构元素，则这些其它示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种流体输送系统，包括：
压力源；
储存压力容器，其具有用液体和气体的第一部分加压的第一体积，其中当使用所述流体输送系统时，所述第一部分随时间变化；
计量压力容器，其具有用所述液体和所述气体的第二部分加压的第二体积，其中当使用所述流体输送系统时，所述第二部分随时间变化；
出口；
第一可中断流动路径，在打开时连接所述储存压力容器和所述计量压力容器；以及
第二可中断流动路径，在打开时连接所述计量压力容器和所述出口，其中
所述第一可中断流动路径打开后直到所述储存压力容器和所述计量压力容器之间达到压力平衡而被关闭，和/或
所述第二可中断流动路径打开后直到所述计量压力容器和所述出口达到压力平衡而被关闭。
2.根据权利要求1所述的流体输送系统，其特征在于，对于相应的流体计量操作，所述储存压力容器仅被加压一次。
3.根据权利要求1所述的流体输送系统，其特征在于，对于相应的流体计量操作，所述储存压力容器被多次或连续加压。
4.根据权利要求1所述的流体输送系统，其特征在于，使用一个或多个相应的压力传感器来监测一个或多个所述储存压力容器或所述计量压力容器中的压力，并且其中，基于所述监测到的压力来确定所述第一可中断流动路径或所述第二可中断流动路径中的一个或两个的打开或关闭状态。
5.根据权利要求1所述的流体输送系统，其特征在于，所述计量压力容器在被所述压力源或第二压力源加压时被排出。
6.根据权利要求1所述的流体输送系统，其特征在于，所述压力源通过化学或聚合物溶胀反应、打开加压气体的密封室或加热充气室或容器中的一种或多种来产生压力。
7.根据权利要求1所述的流体输送系统，其特征在于，所述第一可中断流动路径和第二可中断流动路径中的一个或两个包括方向控制阀。
8.根据权利要求1所述的流体输送系统，其特征在于，所述第一可中断流动路径和第二可中断流动路径中的一个或两个包括冷冻阀、夹管阀、压力阻挡阀、旋转阀、气泡阀、静电阀或压电阀。
9.根据权利要求1所述的流体输送系统，还包括一个或多个额外的计量压力容器，所述额外的计量压力容器配置成平行于所述计量压力容器操作。
10.一种用于输送流体的方法，包括：
将加压气体注入储存压力容器；
打开用于控制所述储存压力容器和计量压力容器之间通路的第一阀，使得来自所述储存压力容器的一部分流体流向所述计量压力容器，直到所述储存压力容器和所述计量压力容器之间达到压力平衡，或者直到所述储存压力容器中的压力达到第一目标压力而被关闭；
关闭所述第一阀，并打开用于控制从所述计量压力容器到出口的通路的第二阀，使得所述计量压力容器中的所述流体部分流向所述出口，直到所述计量压力容器达到第二目标压力或环境压力而被关闭；以及
交替重复打开所述第一阀和所述第二阀的步骤，直到通过所述出口分配到目标体积的所述流体。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对于相应的流体计量操作，将加压气体注入所述储存压力容器的步骤包括将加压气体注入所述储存压力容器一次。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对于相应的流体计量操作，将加压气体注入所述储存压力容器的步骤包括将加压气体多次或连续注入所述储存压力容器。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括将额外的加压气体注入所述计量压力容器中，以便于将所述计量压力容器中的所述流体排出至所述出口。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，注入加压气体包括激活外部压力源、引发化学或聚合物溶胀反应、打开加压气体的密封室或加热充气室或容器中的一种或多种。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，重复交替打开所述第一阀和第二阀的步骤，直到储存器中的气体压力基本上等于所述目标或环境压力。
16.一种基于芯片的流体输送系统，包括：
芯片衬底，其包括流体流动路径，所述流体流动路径具有以下一个或多个：入口连接件或压力产生室、储存器连接件和出口连接件；
第一阀，其控制沿着所述储存器连接件和所述入口连接件或压力产生室之间的所述流体流动路径的流动；
第二阀，其控制沿着所述储存器连接件和中间室之间的所述流体流动路径的流动；以及
第三阀，其控制沿所述中间室和所述出口连接件之间的所述流体流动路径的流动，其中
所述第二阀打开后直到所述储存器连接件和所述中间室之间达到压力平衡而被关闭，和/或
所述第三阀打开后直到所述中间室和所述出口连接件之间达到压力平衡而被关闭。
17.根据权利要求16所述的基于芯片的流体输送系统，其特征在于，所述压力产生室形成在所述芯片衬底中。
18.根据权利要求17所述的基于芯片的流体输送系统，其特征在于，所述压力产生室包括加压气体的密封室或用于化学或聚合反应的反应或聚合室。
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