CN114728281A - 用于输注流体的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供微流控芯片泵(111，200)，所述微流控芯片泵(111，200)包括：包括泵腔(230)的泵体(220)；放置在所述泵腔(230)中的可移动构件(260)，将所述泵腔(230)分成第一腔室(231)和第二腔室(233)；以及驱动器组件(210)，被配置为在第一稳定位置和第二稳定位置之间驱动所述可移动构件(260)，从而改变所述第一腔室(231)的体积和所述第二腔室(233)的体积。当所述可移动构件(260)位于所述第一稳定位置时，所述第一腔室(231)达到最小体积，当所述可移动构件(260)位于所述第二稳定位置时，所述第一腔室(231)达到最大体积。每当驱动所述可移动构件(260)从所述第一稳定位置到所述第二稳定位置，微流控芯片泵(111，200)被配置为从所述第二腔室(233)排出固定体积的流体。

Description

用于输注流体的系统和方法
技术领域
本申请一般涉及流体输注技术，并且更具体地涉及使用微流控芯片泵输注流体的系统和方法。
背景技术
泵广泛用于流体输注。传统的流体输注技术主要基于模拟化输出。这需要使用复杂的传感器(例如，流量传感器、位移传感器等)来检测流体的实际状态且动态地调节输注量，以实现总体输注精度，这是昂贵的且会增加输注系统的复杂性。此外，将流体的实际状态反馈到输注系统非常耗时，因此这种方法要花费一些时间才能实现稳定的输注。因此，当使用传统的输注技术时，难以实现精确且稳定的输注，尤其是在每次需要输注相对少量的流体时。因此，期望提供一种使用微流控芯片泵来方便、准确且低成本地输注流体的系统和方法。
发明内容
根据本申请的一方面，提供了一种微流控芯片泵。该微流控芯片泵包括：泵体，包括泵腔；可移动构件，放置在所述泵腔中，将所述泵腔分成第一腔室和第二腔室；以及驱动器组件，被配置为在第一稳定位置和第二稳定位置之间驱动所述可移动构件，从而改变所述第一腔室的体积和所述第二腔室的体积。当所述可移动构件位于所述第一稳定位置时，所述第一腔室达到最小体积。当所述可移动构件位于所述第二稳定位置时，所述第一腔室达到最大体积，以及每当驱动所述可移动构件从所述第一稳定位置到所述第二稳定位置，微流控芯片泵被配置为从所述第二腔室排出固定体积的流体，所述固定体积等于所述第一腔室的最大体积与所述第一腔室的最小体积之差。
根据本申请的另一方面，提供了一种使用微流控芯片泵输注固定体积的流体的方法，所述微流控芯片泵包括：泵体，所述泵体包括泵腔；可移动构件，将所述泵腔分成第一腔室和第二腔室，以及驱动器组件。所述方法包括以下一个或多个的操作：通过所述驱动器组件将所述可移动构件驱动到第一稳定位置，从而使所述流体通过入口阀流入所述第二腔室并使所述第一腔室达到最小体积，同时关闭出口阀；以及通过所述驱动器组件驱动所述可移动构件从所述第一稳定位置到第二稳定位置，从而使所述流体通过所述出口阀从所述第二腔室流出并使所述第一腔室达到最大体积，同时关闭所述入口阀，其中，所述固定体积等于所述第一腔室的所述最大体积与所述最小体积之差。
根据本申请的另一方面，提供了一种通过一次或多次使用微流控芯片泵输注固定体积的所述流体来输注目标体积的流体的方法，所述微流控芯片泵包括：泵体，所述泵体包括泵腔；可移动构件，将所述泵腔分成第一腔室和第二腔室，以及驱动器组件，所述方法包括：基于所述目标体积和所述固定体积，确定第一控制信号和第二控制信号的数量，以及发送第一控制信号和第二控制信号以输注所述流体的固定体积，直到达到所述目标体积。对于每次输注所述固定体积，所述方法包括以下一个或多个操作：发送第一控制信号到所述驱动器组件以驱动所述可移动构件到第一稳定位置，从而使所述流体通过入口阀流入所述第二腔室并使所述第一腔室达到最小体积，同时关闭出口阀；以及发送第二控制信号到所述驱动器组件以驱动所述可移动构件从所述第一稳定位置到第二稳定位置，从而使所述流体通过出口阀从所述第二腔室流出并使所述第一腔室达到最大体积，同时所述关闭入口阀，其中，所述固定体积等于所述第一腔室的所述最大体积与所述最小体积之差。
在一些实施例中，所述微流控芯片泵的泵体可以包括第一壁，所述第一壁被放置来将所述可移动构件限制在所述第一稳定位置，以及当可移动构件在所述第一稳定位置时，可移动构件邻接所述第一壁。
在一些实施例中，所述微流控芯片泵的泵体可以包括第二壁，所述第二壁被放置来将所述可移动构件限制在所述第二稳定位置，以及当可移动构件在所述第二稳定位置时，可移动构件邻接所述第二壁。
在一些实施例中，从所述第二腔室排出的流体的所述固定体积在0.01μL-10mL的范围内。
在一些实施例中，从所述第二腔室排出的流体的所述固定体积在0.1μL-2μL的范围内。
在一些实施例中，从所述第二腔室排出的流体的所述固定体积为0.5μL。
在一些实施例中，所述流体是胰岛素溶液。
在一些实施例中，所述微流控芯片泵进一步包括：与所述第二腔室流体连通的入口阀；以及与所述第二腔室流体连通的出口阀。
在一些实施例中，所述微流控芯片泵进一步包括：通过第一通道与所述入口阀流体连通的储液器；以及通过第二通道与所述出口阀流体连通的应用构件。
在一些实施例中，所述微流控芯片泵进一步包括：控制电路，被配置为提供控制信号到所述驱动器组件以在所述第一稳定位置和所述第二稳定位置之间驱动所述可移动构件。
在一些实施例中，所述控制信号包括：到所述驱动器组件的第一控制信号，以驱动所述可移动构件从所述第二稳定位置到所述第一稳定位置，以及到所述驱动器组件的第二控制信号，以驱动所述可移动构件从所述第一稳定位置到所述第二稳定位置，以及所述第一控制信号和所述第二控制信号由脉冲信号表示。
在一些实施例中，所述可移动构件可以由弹性材料制成。
在一些实施例中，所述可移动构件可以是可变形膜。
在一些实施例中，所述可移动构件可以由刚性材料制成。
在一些实施例中，所述可移动构件可以是可移动活塞。
在一些实施例中，所述可移动构件可以是磁力驱动构件。
在一些实施例中，所述驱动器组件可以包括驱动组件和传动组件。
在一些实施例中，所述驱动组件可以包括电动机、压电致动器、磁致动器、记忆金属组件、或与热变形有关的组件中的至少一个。
在一些实施例中，所述传动组件可以包括以下至少之一：液压传动设备、气动传动设备、或机械传动设备。
在一些实施例中，所述微流控芯片泵可操作地耦合到或包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为监测所述微流控芯片泵的工作状态。
在一些实施例中，所述基于所述目标体积和所述固定体积确定第一控制信号和第二控制信号的数量包括：基于单位时间内或预定时间段内的预定体积以及所述固定体积，确定使用所述微流体芯片输注流体的频率；以及基于所述频率，确定所述第一控制信号和第二控制信号的数量。
在一些实施例中，所述方法进一步包括：通过调整所述频率来调整所述目标体积。
本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明，通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。
附图说明
本申请将通过示例性实施例进行进一步描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。附图未按比例绘制。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：
图1是根据本申请的一些实施例所示的输注系统的示例性应用场景的示意图；
图2是根据本申请的一些实施例所示的示例性微流控芯片泵的截面的示意图；
图3A-图3B是根据本申请的一些实施例所示的具有在不同的稳定位置处的可移动构件的示例性微流控芯片泵的截面的示意图；
图4A-图4B是根据本申请的一些实施例所示的具有在不同的稳定位置处的另一种可移动构件的示例性微流控芯片泵的截面的示意图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的用于使用微流控芯片泵输注固定体积的流体的示例性过程的流程图；
图6是根据本申请的一些实施例所示的示例性控制信号的示意图；以及
图7是根据本申请的一些实施例所示的使用微流控芯片泵输注目标体积的流体的示例性过程的流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。然而，本领域技术人员应该明白，可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本申请的一些方面，本申请已经以相对高级别概略地描述了公知的方法、程序、系统、组件和/或电路。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对所披露的实施例作出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请中所定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本申请不限于所示的实施例，而是符合与申请专利范围一致的最广泛范围。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本发明的示例实施例。如本申请使用的单数形式“一”、“一个”及“该”可以同样包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。如本文所用，术语“和/或”和“至少一个”包括相关所列项目的一个或多个的任何和所有组合。将进一步理解的是，当在本文中使用时，术语“包括”、“由…组成”、“包含”和/或“包括…在内”指定存在所述特征、符号、步骤、操作、要素和/或组件，但不排除一个或多个其他功能、集成、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。同样，术语“示例性”旨在表示示例或说明。
可以理解的是在此使用的术语“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“模块”是一种以升序区分不同级别的不同组件、元件、零件、部件或组件的一种方法。但是，如果这些术语达到相同的目的，则可能会被其他表达式替换。
通常，本文所使用的词“模块”、“单元”或“块”是指体现在硬件或固件中的逻辑或软件指令的集合。本文描述的模块、单元或块可以被实现为软件和/或硬件，并且可以被存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或另一存储设备中。在一些实施例中，可以编译软件模块/单元/块并将其链接到可执行程序中。将意识到，软件模块可以是可从其他模块/单元/块或从其自身调用的，和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。可以在计算机可读介质(例如光盘、数字视频光盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质)上提供被配置为在计算设备上执行的软件模块/单位/块(并且可以最初以压缩或可安装的格式存储，需要在执行之前进行安装、解压缩或解密)。这里的软件代码可以被部分的或全部的储存在执行操作的计算设备的存储设备中，并应用在计算设备的操作之中。软件指令可以嵌入在固件中，例如EPROM。还将意识到，硬件模块/单元/块可以被包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器，和/或可以包括在可编程单元中，例如可编程门阵列或处理器。本文描述的模块/单元/块或计算设备功能可以被实现为软件模块/单元/块，但是可以以硬件或固件来表示。通常，本文描述的模块/单元/块是指可以与其他模块/单元/块组合或分成子模块/子单元/子块的逻辑模块/单元/块，尽管它们的物理组织或存储器。该描述可以适用于系统、发动机或其一部分。
将理解的是，当单元、引擎、模块或块被称为在另一单元、引擎、模块或块“上”、“连接至”或“耦合至”另一单元、引擎、模块或块时，它可以直接在其他单元、引擎、模块或块上，与之连接或与之通信，或者可以存在中间单元、引擎、模块或块，除非上下文另有明确说明。在本申请中，术语“和/或”可包括任何一个或多个相关所列条目或其组合。
将理解的是，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，在不脱离本申请的示例性实施例的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。
使用各种术语来描述元件之间的空间和功能关系，包括“连接”、“附接”和“安装”。除非明确描述为“直接”，否则在本申请中描述第一元件和第二元件之间的关系时，该关系包括第一和第二元件之间不存在其他干预元件的直接关系，以及第一和第二元件之间(空间上或功能上)存在一个或多个干预元件的间接关系。相反，当一个元件被“直接”连接，连接或定位到另一个元件时，则不存在中间元件。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“之间”与“直接在之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
还应该理解的是，诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“侧向”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”以及其他这样的空间参考术语之类的术语是相对地使用的，以描述当泵处于正常工作位置时，泵的某些表面/零件/组件相对于泵的其他此类特征的位置或方向，并且如果泵的位置或方向发生变化，则可能会改变。
根据以下对附图的描述，本申请的这些和其他的特征、特点以及相关结构元件的功能和操作方法，以及部件组合和制造经济性，可以变得更加显而易见，这些附图都构成本申请说明书的一部分。然而，应当理解的是，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的一些实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，流程图中的操作可以不按顺序执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将一个或多个其他操作添加到这些流程图中。也可以从流程图中删除一个或多个操作。
本申请涉及使用微流控芯片泵输注流体的系统和方法。所述微流控芯片泵可以包括泵体(泵体包括泵腔)、可移动构件(可移动构件将泵腔分成第一腔室和第二腔室)以及驱动器组件。通过使用微流控芯片泵一次或多次输注固定体积的流体可以输注目标体积的流体。具体地，基于目标体积和固定体积，可以确定第一控制信号和第二控制信号的数量。可以将第一控制信号和第二控制信号发送到驱动器组件，以输注流体的固定体积直到达到目标体积。
根据本申请的微流控芯片泵，通过离散地(或数字地)输注流体可以实现流体的连续(或模拟)输注。微流控芯片泵每次可以泵出单位体积的流体，并且单位体积可以是固定的。通过调节使用微流控芯片泵输注流体的频率(即微流控芯片泵在单位时间内的输注次数)，可以实现所需体积的流体输注。因此，可以通过增加单位体积的精度来提高流体输注的精度，并且由于微流控芯片泵的可移动构件的稳定位置的设置，可以保证单位体积的精度。此外，不需要反馈流体的实际状态，从而简化了输注系统，降低了成本，可以快速实现稳定的输注，保证了较长时间(或每次)的精确输注，从而提供了在精密流体输注中使用微流控芯片泵的潜力。
图1是根据本申请的一些实施例所示的输注系统的示例性应用场景的示意图。输注系统100可以被配置为一次或多次不连续地(或连续地)向对象(例如，应用构件140)输注流体。流体可以包括任何可以流动的物质。示例性流体可以包括液体、气体、等离子体等。示例性液体可以包括营养液(例如，维生素、盐溶液等)、药物溶液(例如，胰岛素溶液、镇痛药物(例如，吗啡、杜冷丁、埃托啡等)、激素药物、抗生素、抗炎药等)。应用构件140可以是生物物体(例如，人的身体、动物的身体、培养的组织或细胞等)或非生物物体(例如，体模、流体检测组件等)。仅作为示例，应用构件140可以是患有一个或多个疾病或症状(例如，糖尿病、肥胖症等)的患者。
如图1所示，输注系统100可以包括输注设备110、网络120、一个或多个终端130和/或存储设备150。输注系统100中的组件可以以一种或多种不同方式连接。仅作为示例，输注设备110可以通过网络120连接到终端130。又例如，输注设备110可以如连接输注设备110和终端130的虚线双向箭头所示直接连接到终端130。作为又一个示例，存储设备150可以直接或通过网络120连接到输注设备110。
输注设备110可以被配置为将一定体积(例如，期望体积)的流体输注或输送至应用构件140。在一些实施例中，输注设备110可以是便携式的。在一些实施例中，输注设备110可以包括泵111、控制组件112和/或储液器114。在一些实施例中，每一次操作时，泵111可以被配置为输注、输送或泵送预定体积(例如，固定体积)的流体(例如，从储液器114)到应用构件140。泵111的一次操作可以指泵111的单次注射。在一些实施例中，泵111可以连续地泵送液体(也称为模拟泵)，并且泵111的一种操作(或单次注射)可以表示从泵111的启动到泵111的停止期间泵送液体。在一些实施例中，泵111可以执行不连续、离散或数字泵送液体(也称为数字泵送或量子输注)，其中，泵111每次可以泵送单位体积的液体，并且从泵111的启动到泵111的停止期间可以泵送一次或多次。因此，泵111的一次操作(或单次注射)可以指的是泵送一单位体积的液体。
在一些实施例中，如果泵111以模拟泵的构造实现，则输注设备110可以进一步包括流量检测组件，该流量检测组件被配置为检测输注或输送的液体的实际体积。然而，输注设备110的这种构造可能很复杂，并且输注设备110的尺寸可能相对较大。在一些实施例中，当泵111以数字泵的构造实现时，可以不需要流量检测组件，因此可以简化输注设备110的构造，并且输注设备110的尺寸可以相对较小。在数字泵配置的一些实施例中，当设定目标体积时，可以将泵设定为多次输注流体直到达到目标体积，每次输注相同的量。在某些情况下，这种方法可以简化泵的结构，并易于监测和控制输注的体积。通过调节使用泵111输注流体的频率(即单位时间内泵111的输注次数)，可以实现目标体积的流体的输注。因此，可以通过增加单位体积的精度来增加输注精度，并且由于泵111的构造(例如，泵111的可移动构件的稳定位置)，可以保证单位体积的精度。此外，不需要反馈流体的实际状态，从而简化了输注系统100，降低了成本，可以快速实现稳定的输注，并保证了较长时间(或每次)的准确输注，从而提供了在精确的流体输注中使用输注设备110的潜力。
在一些实施例中，流体可以包括胰岛素溶液，并且泵111可以是胰岛素泵。在一些实施例中，流体可以包括气体，并且泵111可以是气泵。
在一些实施例中，泵111可以是微流控芯片泵(例如，图2所示的微流控芯片泵200、图3所示的微流控芯片泵300、图4所示的微流控芯片泵400)。该微流控芯片泵可以包括泵体、可移动构件和驱动器组件。该泵体可以包括泵壁和泵腔，可移动构件可以布置在该泵腔中，驱动器组件可以被配置为驱动第一稳定位置和第二稳定位置之间的可移动构件。关于微流控芯片泵的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图2-4B及其描述)找到。
控制组件112可以被配置为控制泵111的操作。具体地，控制组件112可以控制泵111的启动/停止、泵111的每个操作的输注量、泵111的操作次数、泵111的总输注量、泵111的输注频率等。在一些实施例中，控制组件112可以为泵111(例如，泵111的驱动器组件)提供一个或多个控制信号。在一些实施例中，控制组件112可以包括一个或多个控制电路(例如，第一控制电路被配置为控制图3A-3B中所示的一个或多个微流控芯片泵的阀的操作、第二控制电路被配置为控制图3A-3B等所示的微流控芯片泵的可移动构件的操作)。在一些实施例中，控制组件112可以通过调节泵111的操作次数来实现流体的定量输注。关于定量输注控制的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图6-7及其描述)找到。
在一些实施例中，控制组件112可以从终端130接收一个或多个指令，并基于该指令生成相应的控制信号。在一些实施例中，该指令可以由用户(例如，应用构件140)输入或提供到终端130中。仅作为示例，如果用户知道用户的血糖浓度高于阈值，则用户可以通过终端提供指令。在一些实施例中，终端130可以例如根据规定的处方(例如，由医生提供)自动生成指令。在一些实施例中，控制组件112可以基于规定的处方自动生成对应的控制信号。在一些实施例中，控制组件112可以与外部设备(例如，血糖检测器)(未示出)通信并自动生成相应的控制信号。例如，用户可以使用血糖检测器来检测血糖浓度。如果血糖浓度高于阈值，则血糖检测器可以将指令发送到控制组件112，并且控制组件112可以生成对应的控制信号。在一些实施例中，控制组件112可以从健康管理服务平台接收指令，并且可以生成对应的控制信号。
储液器114可以被配置为贮存流体(例如，胰岛素溶液)。储液器114可以可操作地连接到泵111，并且在需要时为泵111提供一定体积的流体。在一些实施例中，储液器114可以直接连接到泵111。在一些实施例中，储液器114可以通过管连接到泵111。在一些实施例中，储液器114可以是泵111的一部分。在一些实施例中，储液器114可以安放在泵111的外部空间中。
在一些实施例中，泵111可以可操作地连接至应用构件140。在一些实施例中，应用构件140可以是输注设备110的一部分。在一些实施例中，应用构件140可以是泵111的一部分。在一些实施例中，泵111可以通过管连接至应用构件140。在一些实施例中，在输注设备110(例如，泵111)处于工作状态之前，可以将泵111连接到应用构件140。例如，连接到泵111的管可以连接到注射器针头，并且可以将注射器针头插入或嵌入到应用构件140中，使得泵111可以与应用构件140流体连通。如果输注设备110(例如，泵111)处于工作状态，则可以通过泵111与应用构件140之间的流体连通将一定体积的流体输注到应用构件140中。在一些实施例中，如果输注设备110处于待机状态，则泵111可以与应用构件140断开。例如，注射器针可以从应用构件140释放，或者连接泵111和注射器针的管可以从注射器针释放，使得泵111和应用构件140之间的流体连通断开。在一些实施例中，无论输注设备110(例如，泵111)是否处于工作状态，都可以维持泵111与应用构件140之间的流体连通。在一些实施例中，用户(例如，应用构件140)可以确定维持或中断泵111与应用构件140之间的流体连通。
网络120可以包括任何合适的可以促进输注系统100交换信息和/或数据的网络。在一些实施例中，输注系统100的一个或多个组件(例如，输注设备110、一个或多个终端130、存储设备150等)可以通过网络120相互传递信息和/或数据。例如，输注设备110可以经由网络120从终端130获得指令。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，因特网)、专用网络(例如，局部区域网络(LAN)、广域网(WAN)等)、有线网络(例如以太网)、无线网络(例如802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如长期演进(LTE)网络)、图像中继网络、虚拟专用网络(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机，和/或其组合。例如，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、局部区域网络、无线局部区域网络(WLAN)、城域网(MAN)、公共交换电话网络(PSTN)、蓝牙TM网络、紫蜂TM网络、近场通信网络(NFC)等，或其组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或多个网络接入点。例如，网络120可以输注系统100包括有线和/或无线网络接入点，例如基站和/或网络交换点，输注系统100的一个或多个组件可以通过该接入点来接入网络120以进行数据和/或信息交换。
在一些实施例中，用户(例如，医生、操作员或应用构件140)可以通过终端130操作输注系统100。终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等，或其组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家居设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任意组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括手环、鞋袜、眼镜、头盔、手表、衣物、背包、智能配饰等或其任意组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、笔记本电脑、平板电脑、台式机等，或其组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼镜、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼镜等，或其组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google GlassTM、Oculus RiftTM、HololensTM、Gear VRTM等。在一些实施例中，终端130可以是输注设备110的一部分。在一些实施例中，控制组件112可以集成在终端130中。在一些实施例中，终端130可以可操作地耦合到泵111。
存储设备150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，存储设备150可以存储从终端130和/或输注设备110获得的数据。例如，存储设备150可以存储与流体输注相关联的规定处方。又例如，存储设备150可以存储与流体输注相关的历史数据(例如，当流体被输注时，输注了多少流体、泵111的运行次数等)。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写内存、只读内存(ROM)等。示例性的大容量储存器可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。示例性可移动存储设备可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写内存可以包括随机存取内存(RAM)。示例性RAM可以包括动态随机存取内存(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取内存(DDR SDRAM)、静态随机存取内存(SRAM)、晶闸管随机存取内存(T-RAM)和零电容随机存取内存(Z-RAM)等。示例性ROM可以包括掩模型只读内存(MROM)、可编程只读内存(PROM)、可擦除可编程只读内存(EPROM)、电可擦除可编程只读内存(EEPROM)、光盘只读内存(CD-ROM)和数字多功能磁盘只读内存等。在一些实施例中，存储设备150可以在云平台上执行。例如，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、互连云、多个云等，或其组合。
在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120，以与输注系统100的一个或多个其他组件(例如，输注设备110、一个或多个终端130等)通信。输注系统100的一个或多个组件可以经由网络120访问存储在存储设备150中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备150可以直接连接至输注系统100的一个或多个其他组件(例如，输注设备110、一个或多个终端130等)或与之通信。在一些实施例中，存储设备150可以是输注设备110的一部分。例如，存储设备150可以集成在控制组件112中。在一些实施例中，存储设备150可以是终端130的一部分。
在一些实施例中，输注系统100(例如，输注设备110)可以进一步包括一个或多个传感器，用于监测输注系统100(例如，输注设备110)的状态。在一些实施例中，泵111(例如，图2-4中所示的微流控芯片泵)可以包括或可操作地连接至被配置为监测泵111的工作状态的一个或多个传感器。在一些实施例中，被监测的输注系统100(例如，输注设备110、泵111)的状态可以包括输注系统100中的流体的压力、温度和/或流量。例如，泵111内的流体的压力、连接储液器114和泵111的管内的流体的压力、连接泵111和应用构件140的管内的流体的压力、泵111内部的流体的温度、连接储液器114和泵111的管内的流体的温度、连接泵111和应用构件140的管内的流体的温度、泵111内的流体的流量、连接储液器114和泵111的管内的流体的流量、连接泵111和应用构件140的管内的流体的流量等。在一些实施例中，传感器可以包括压力传感器、温度传感器和/或流量传感器。在一些实施例中，传感器可以可操作地耦合到泵111、储液器114、连接储液器114和泵111的管、连接泵111和应用构件140的管或输注系统100中的任何其他位置。
在一些实施例中，根据输注系统100的监测状态，控制组件112或终端130可以确定输注系统100的异常情况，例如，是否发生输注系统100的管子堵塞、储液器114是否为空、泵111是否发生故障、输注系统100中是否存在一个或多个气泡、是否发生流体泄漏等。在一些实施例中，输注系统100还可以包括告警单元，该告警单元被配置为当输注系统100处于异常情况时发出警报信号。可以在2018年9月29日提交的题为“微流体芯片及其控制系统的异常状况检测”的中国专利申请No.201811145948.0中找到传感器、输注系统100的状态的监测、告警单元的更多描述，其内容通过引用合并于此。
图2是根据本申请的一些实施例所示的示例性微流控芯片泵的截面的示意图。如图2所示，微流控芯片泵200可以包括泵体220、可移动构件260和驱动器组件210。
泵体220可以被配置为限定微流控芯片泵200的空间，并且将微流控芯片泵200的一个或多个内部组件(例如，可移动构件260)围住。在一些实施例中，泵体220可以包括第一壁221、第二壁222、第三壁223和/或第四壁224。在一些实施例中，泵体220可以包括泵腔230。在一些实施例中，泵腔230可以是由第一壁221、第二壁222、第三壁223、第四壁224、入口阀242和出口阀252限定的空间。在一些实施例中，泵腔230的至少一部分可以被配置为容纳流体。流体的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图1及其描述)找到。
在一些实施例中，第三壁223和第四壁224可以被构造为一体的。在一些实施例中，第一壁221可以被配置为将可移动构件260限制在第一稳定位置。在一些实施例中，第一壁221可以是平坦的。在一些实施例中，第一壁221可以具有至少一个弯曲表面(例如，弧形表面)。例如，面对可移动构件260的第一壁221的第一表面可以是弧形表面，而面对驱动器组件210的第一壁221的第二表面可以是平坦的。在一些实施例中，第二壁222可以被配置为将可移动构件260限制在第二稳定位置。在一些实施例中，第二壁222可以是平坦的。在一些实施例中，第二壁222可以具有至少一个弯曲表面(例如，弧形表面)。例如，第二壁222的面向可移动构件260的第一表面可以是弧形表面，而第二壁222的与第二壁222的第一表面相对的第二表面可以是平坦的。在一些实施例中，第三壁223和第四壁224可以具有不规则形状。例如，第三壁223和第四壁224的一部分可以被配置在水平面中，而第三壁223和第四壁224的另一部分可以被配置在垂直平面中。
在一些实施例中，第一壁221可以通过例如胶接、焊接或热合连接、螺栓连接等或它们的组合而连接到第三壁223和第四壁224。在一些实施例中，第一壁221和第三壁223(或者第四壁224)可以作为第一整体。在一些实施例中，第二壁222和第四壁224(或者第三壁223)可以作为第二整体。在一些实施例中，第一整体可以通过，例如，胶接、焊接或热合连接、螺栓连接等或其组合连接到第二整体。在一些实施例中，第二壁222可以通过例如胶接、焊接或热合连接、螺栓连接等或它们的组合而连接到第三壁223和第四壁224。在一些实施例中，第二壁222的至少一部分和第三壁223的至少一部分可以形成入口通道243(也称为第一通道)，入口通道243可以被配置为引导流体(例如，从储液器114)流入泵腔230。在一些实施例中，第二壁222的至少一部分和第四壁224的至少一部分可以形成出口通道253(也称为第二通道)，出口通道253可以被配置为引导流体流出泵腔230(例如，流到应用构件140)。在一些实施例中，第一壁221、第二壁222、第三壁223和/或第四壁224可以是刚性的。在一些实施例中，第一壁221、第二壁222、第三壁223和/或第四壁224可以具有固定的相对位置。
在一些实施例中，第一壁221、第二壁222、第三壁223和/或第四壁224可以由相同或不同的材料制成。示例性材料可以包括无机材料、塑料材料、金属材料、陶瓷材料和/或复合材料。示例性的无机材料可以包括二氧化硅、玻璃、晶体硅、石英或任何其他无机材料。示例性塑料材料可以包括交联的聚合物链(例如，聚二甲基硅氧烷(PDMS))、热固性聚合物(例如，SU-8光刻胶和聚酰亚胺)和/或热塑性塑料(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC))。示例性的金属材料可以包括铁、铜、镍、化合物或合金(例如，不锈钢、镍钛合金)等。示例性陶瓷材料可以包括氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、六方氮化硼陶瓷等。在一些实施例中，用于制造第一壁221、第二壁222、第三壁223和/或第四壁224的材料可以具有生物相容性。示例性生物相容性材料可以包括钛合金、镍钛合金、钴合金、氧化铝(矾土)、医用碳材料、羟基磷灰石(HAP)、生物活性玻璃(BAG)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丙烯酸酯、芳族聚酯、聚甲醛(POM)、胶原蛋白、甲壳质、聚丙交酯(PLA)、聚乙二醇(PEG)。在一些实施例中，泵体220(例如，第一壁221、第二壁222、第三壁223和/或第四壁224)的内表面可以涂覆有生物相容性材料。
在一些实施例中，可移动构件260可以被配置为泵出容纳在泵腔230中的至少一部分流体。在一些实施例中，泵腔230可以包括第一腔室231和第二腔室233。在一些实施例中，第一腔室231和第二腔室233可以由可移动构件260分开。在一些实施例中，第一腔室231可以指由第一壁221、可移动构件260、第三壁223和/或第四壁224限定的腔室。在一些实施例中，第二腔室233可以指由第二壁222、可移动构件260、第三壁223、第四壁224、入口阀242和/或出口阀252限定的腔室。在一些实施例中，第一腔室231可以填充第一介质(例如，液体、气体等)，而第二腔室233可以填充第二介质(例如，流体)。在一些实施例中，可移动构件260可以气密地连接至或可操作地连接至泵体220(例如，第三壁223和第四壁224)。在一些实施例中，可移动构件260可以阻止第一腔室231中的第一介质与第二腔室233中的第二介质之间的介质交换。在一些实施例中，可移动构件260可以具有平坦或弯曲的表面(例如，弧形表面)。在一些实施例中，可移动构件260的基面可以基本平行于第一壁221的基面和/或第二壁222的基面。
在一些实施例中，可移动构件260可以以可变形膜的构造来实现。在一些实施例中，可移动构件260可以固定至泵体220(例如，第三壁223和第四壁224)，并且在被操作时可以变形。在一些实施例中，可变形膜可以由弹性材料制成。示例性的弹性材料可以包括弹性体(例如，热塑性弹性体、热塑性聚氨酯)、橡胶(例如，硅树脂)、弹性金属(例如，不锈钢、镍钛合金)等，或其任意组合。在一些实施例中，可移动构件260可以由本申请中其他地方描述的生物相容性材料制成，或者可移动构件260可以涂覆有生物相容性材料。在一些实施例中，为了便于可移动构件260的操作，可移动构件260的厚度可以相对较薄。在一些实施例中，可移动构件260的厚度可以与可移动构件260的材料相关。例如，如果可移动构件260由弹性体制成，则可移动构件260的厚度可以在例如0.1-1mm(例如，0.1-0.2mm)之内。又例如，如果可移动构件260由弹性金属制成，则可移动构件260的厚度可以比弹性体薄，例如0.01-0.05mm(例如0.02-0.03mm)。具有相当薄的厚度的可移动构件260在被操作时可能具有相对较快的响应。操作可移动构件260可以将一定体积的流体泵出，例如通过出口通道253到应用构件140。例如，可移动构件260可以在第一稳定位置和第二稳定位置之间被操作(例如，由驱动器组件210驱动)，一旦将可移动构件260从第一稳定位置驱动到第二稳定位置，则改变第一腔室231的体积和第二腔室233的体积，并且从第二腔室233排出一定体积的流体。在可变形膜的构造中实现的可移动构件260、稳定位置以及操作可移动构件260的更多描述可以在本申请书的其他地方找到(例如，图3A-3B及其描述)找到。
在一些实施例中，可移动构件260可以以可移动活塞的构造来实现。在一些实施例中，可移动构件260可以气密地连接至泵体220(例如，第三壁223和第四壁224)，并且可以在被操作时移动。在一些实施例中，可移动构件260可以具有平坦的表面。在一些实施例中，可移动构件260可以不固定在泵体220上，而可以是相对于泵体220移动。操作可移动构件260可以将一定体积的流体泵出，例如，通过出口通道253到应用构件140。例如，可移动构件260可以在两个或以上稳定位置之间被操作(例如，由驱动器组件210驱动)，一旦将可移动构件260从相对远离第二壁222的稳定位置驱动到相对靠近第二壁222的稳定位置，则改变第二腔室233的体积，并且从第二腔室233排出一定体积的流体。应当注意，如果可移动构件260以可移动活塞的构造实现，则第一壁221可以不连接至第三壁223和第四壁224，第一壁221可以是可移动的，或者第一壁221可以被省略。在可移动活塞的构造中实现的可移动构件260、一个或多个稳定位置以及操作可移动构件260的更多描述可以在本申请书的其他地方(例如，图4A-4B及其描述)找到。
在一些实施例中，可移动构件260可以是磁力驱动构件。例如，驱动器组件210可以在可移动构件260上产生磁力且施加磁力。响应于磁力，可移动构件260可以在不同的稳定位置之间被驱动。在一些实施例中，可移动构件260可以具有磁性。在一些实施例中，可移动构件260可以传导电流且可以被磁力驱动。
在一些实施例中，驱动器组件210可以被配置为驱动可移动构件260进行操作。例如，驱动器组件210可以在两个或以上稳定位置(例如，第一稳定位置和第二稳定位置)之间驱动可移动构件260。在一些实施例中，如果可移动构件260位于不同的稳定位置，则第一腔室231可以具有不同的体积，并且第二腔室233可以具有不同的体积。在一些实施例中，驱动器组件210可以包括驱动组件211和传动组件212。在一些实施例中，驱动组件211可以被配置为产生一个或多个驱动力来驱动可移动构件260。在一些实施例中，驱动组件211可以从例如控制组件112接收一个或多个控制信号，并且基于控制信号产生驱动力。在一些实施例中，传动组件212可以被配置为将由驱动组件211产生的驱动力传递到可移动构件260，并且使可移动构件260在不同的稳定位置之间进行操作。在一些实施例中，驱动组件211可以是电动机、压电致动器、磁致动器、记忆金属组件、与热变形相关的组件等，或其任意组合。在一些实施例中，传动组件212可以是液压传动设备、气动传动设备、机械传动设备，或其任意组合。如图2-4B所示，在一些实施例中，驱动组件211和驱动组件212可以彼此耦合。在一些实施例中，驱动组件211和驱动组件212可以被配置为整体组件。
在一些实施例中，驱动器组件210可以通过例如螺纹连接、花键连接、粘合剂连接、铆钉连接、焊接连接等或其组合可操作地连接至泵体220(例如，第一壁221、第三壁223和/或第四壁224)。在一些实施例中，驱动器组件210可以可操作地连接至可移动构件260以驱动可移动构件260。例如，如图3A-3B所示，驱动器组件305可以通过传动组件320中的介质和第一腔室340中的介质可操作地耦合到可移动构件350，并且可以通过传动组件320中的介质和第一腔室340中的介质将驱动力传递到可移动构件350。从驱动组件212到可移动构件260的驱动力传递的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图3A-3B及其描述)找到。又例如，如图4A-4B所示，驱动器组件405可以经由例如连杆(未示出)可操作地连接至可移动构件450，并且驱动力可以经由连杆而传递至可移动构件450。
需要注意位于泵体220上方的驱动器组件210仅出于说明的目的而设置，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。例如，驱动器组件210可以位于泵体220的下方。又例如，驱动器组件210可以位于泵体220的一侧。
在一些实施例中，泵腔230(例如，第一腔室231、第二腔室233)的体积可能相对较小，例如，0.01μL-10mL(例如，0.1μL、0.25μL、0.5μL等)。因此，在一次操作中由微流控芯片泵200泵出的液体的单位体积可以相对较小，这使得微流控芯片泵200适用于将微小体积(甚至微量体积)的流体输送到应用构件140。仅作为示例，如果流体是胰岛素流体，并且应用构件140是糖尿病患者，微流控芯片泵200可以在每次操作中向患者进行微小体积或微量体积的胰岛素液的输送，在多次操作中可以输送总体积的胰岛素液，并且可以通过控制输送时间或输送频率来调节总体积。因此，可以促进对流体总体积的控制，并且输送过程可以更加合理和科学，从而有益于患者的治疗和康复。另外，小而精确的剂量可以减少或者消除药物的浪费，并且可以减少或者消除对病人的副作用。在一些实施例中，微流控芯片泵200(例如，泵体220)的至少一部分可以使用半导体加工技术来制造，包括例如清洁、光刻、热生长、蚀刻、印刷等或其任意组合。
在一些实施例中，储液器114可以通过入口通道243与入口阀242流体连通。在一些实施例中，入口阀242可能与第二室233流体连通。在一些实施例中，入口阀242可以被配置为控制流体从入口通道243流入第二腔室233。在一些实施例中，应用构件140可以通过出口通道253与出口阀252流体连通。在一些实施例中，出口阀252可以与第二室233流体连通。在一些实施例中，出口阀252可以被配置为控制流体从第二腔室233流入出口通道253。在一些实施例中，入口阀242和/或出口阀252可以是主动阀。在一些实施例中，主动阀的打开/关闭状态可以由控制电路(例如，集成在控制组件112中的控制电路)控制。在一些实施例中，主动阀可以从控制电路接收控制信号且相应地执行打开/关闭命令。在一些实施例中，控制组件112可以根据可移动构件260的操作来控制入口阀242和/或出口阀252的打开/关闭状态。例如，如果控制组件112需要控制将流体泵入泵腔230中，可移动构件260可以从第二稳定位置被驱动到第一稳定位置，入口阀242可以被控制为打开，并且出口阀252可被控制为关闭。又例如，如果控制组件112需要控制从泵腔230中泵出流体，可移动构件260可以从第一稳定位置被驱动到第二稳定位置，入口阀242可以被控制为关闭，并且出口阀252可以被控制为打开。
在一些实施例中，入口阀242和/或出口阀252可以是被动阀。在一些实施例中，入口阀242和出口阀252可以是单向阀。当入口通道243中的第一流体压力大于第二腔室233中的第二流体压力时，由于第一流体压力和第二流体压力之间的压力差，入口阀242可以被打开。可以允许流体从入口通道243流入第二腔室233。当入口通道243中的第一流体压力小于第二腔室233中的流体压力时，由于第一流体压力和第二流体压力之间的压力差，入口阀242可以被关闭。可以防止流体从第二腔室233回流到入口通道243。当出口通道253中的第三流体压力小于第二腔室233中的第二流体压力时(例如，出口通道253可以不含有流体，并且出口通道253中的流体压力可以为0)，由于第三流体压力和第二流体压力之间的压力差，出口阀252可以被打开。可以允许流体从第二室233流入出口通道253。当出口通道253中的第三流体压力大于第二腔室233中的第二流体压力时，由于第三流体压力和第二流体压力之间的压力差，出口阀252可以被关闭。可以防止流体从出口通道253回流到第二腔室233。在某些实施例中，入口阀242和出口阀252都是被动阀。这样的设计可以使泵的结构更简单且降低成本。在一些实施例中，为了提高被动阀(例如，进口阀242、出口阀252)的密封性和可靠性来防止流体泄漏，可对被动阀施加预紧力。当被动阀的两侧没有流体压力差的时候(例如，当第三流体压力和第二流体压力相等，或第一流体压力和第二流体压力相等)，预紧力可以配置为关闭被动阀。
图3A至图3B是根据本申请的一些实施例所示的具有在不同的稳定位置处的可移动构件的示例性微流控芯片泵的截面的示意图。在一些实施例中，类似于图2所示的微流控芯片泵200，微流控芯片泵300可以包括驱动器组件305(所述驱动器组件305包括驱动组件310和传动组件320)、第一壁330、第一腔室340、可移动构件350、第二腔室360、第二壁370、入口阀380、出口阀390、第三壁3100和第四壁3110。在一些实施例中，第三壁3100和第四壁3110可以被构造为一体的。微流控芯片泵300和相应组件的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图2以及与微流控芯片泵200有关的描述)找到。
在一些实施例中，可移动构件350可以是可变形的或可操作的。在一些实施例中，可移动构件350可以由本申请中其他地方描述的弹性材料制成。在一些实施例中，可移动构件350可以由本申请中其他地方描述的刚性材料制成。在一些实施例中，可移动构件350可以以任何合适的构造来实现，例如，膜、片、板等。例如，可移动构件350可以是可变形膜。可移动构件350可以位于两个或以上稳定位置。可移动构件350可以在稳定位置之间被驱动(例如，通过驱动器组件305)。
如图3A所示，微流控芯片泵300的可移动构件350可以处于第一稳定位置。在一些实施例中，第一稳定位置可以指可移动构件350(或其至少一部分)最靠近第一壁330的位置。在一些实施例中，当处于第一稳定位置时，可移动构件350(或其至少一部分，例如，可移动构件350的中央区域)可以邻接第一壁330。在一些实施例中，在第一稳定位置，可移动构件350可以与第一壁330紧密贴合。在一些实施例中，在第一稳定位置，可移动构件350的一部分和第一壁330之间可以没有空间或间隙。在一些实施例中，为了促进可移动构件350与第一壁330之间的紧密贴合，第一壁330的面向可移动构件350的表面可以是弯曲的(例如，弧形)。在一些实施例中，当处于第一稳定位置时，可移动构件350可以朝着第一壁330变形。例如，当处于第一稳定位置时，可移动构件350的中央区域可以向第一壁330突出而不附接第一壁330。如果可移动构件350位于图3A所示的第一稳定位置，则可移动构件350的至少一部分可以占据第一腔室340的空间的至少一部分，第一腔室340可以具有最小体积，因此，第二腔室360可以具有最大体积。在一些实施例中，第一腔室340的最小体积可以大约为0，而第二腔室360的最大体积可以基本上等于包括第一腔室340和第二腔室360的泵腔的体积。应该注意的是，由于可移动构件350的结构和/或材料和/或第一壁330的存在，第一稳定位置是第一固定位置，每当可移动构件350被驱动(例如，从第二稳定位置)到第一稳定位置时，可移动构件350就会到达相同的固定位置(第一稳定位置)。优选地，在某些实施方案中，由于可移动构件350的结构和/或材料以及泵体的结构和/或材料，可移动构件350被配置为无法在第二稳定位置和第一稳定位置之间停止。因此，每次将可移动构件350驱动(例如，从第二稳定位置)到第一稳定位置时，第一腔室340可以具有第一固定体积(即，第一腔室340的最小体积)，第二腔室360可以具有第二固定体积(即，第二腔室360的最大体积)。
如图3B所示，微流控芯片泵300的可移动构件350可以处于第二稳定位置。除了可移动构件350位于不同的稳定位置之外，图3A中所示的微流控芯片泵300与图3B中的微流控芯片泵300相同。在一些实施例中，第二稳定位置可以指可移动构件350(或其至少一部分)最靠近第二壁370的位置。在一些实施例中，当处于第二稳定位置时，可移动构件350(或其至少一部分，例如，可移动构件350的中央区域)可以邻接第二壁370。在一些实施例中，在第二稳定位置，可移动构件350可以与第二壁370紧密贴合。在一些实施例中，在第二稳定位置，可移动构件350和第二壁370之间可以没有空间或间隙。在一些实施例中，为了促进可移动构件350与第二壁370之间的紧密贴合，第二壁370的面向可移动构件350的表面可以是弯曲的(例如，弧形)。在一些实施例中，当处于第二稳定位置时，可移动构件350可以朝第二壁370变形。例如，当处于第二稳定位置时，可移动构件350的中央区域可以朝第二壁370突出而不附接第二壁370。如果可移动构件350位于图3B所示的第二稳定位置，则可移动构件350的至少一部分可以占据第二腔室360的至少一部分空间，第二腔室360可以具有最小的体积，因此，第一腔室340可以具有最大的体积。在一些实施例中，第二腔室360的最小体积大约为0，并且第一腔室340的最大体积可以基本上等于包括第一腔室340和第二腔室360的泵腔的体积。应当指出的是，由于可移动构件350的结构和/或材料和/或第二壁370的存在，第二稳定位置是第二固定位置，并且每当可移动构件350被驱动(例如，从第一稳定位置)到第二稳定位置时，可移动构件350就会到达相同的固定位置(例如，第二稳定位置)。因此，每次将可移动构件350驱动(例如，从第一稳定位置)到第二稳定位置，第一腔室340可以具有第三固定体积(即，第一腔室340的最大体积)，并且第二腔室360可以具有第四固定体积(即，第二腔室360的最小体积)。
在一些实施例中，可移动构件350可以以可变形膜的构造来实现。在一些实施例中，微流控芯片泵300的可移动构件350可以通过驱动器组件305(例如，驱动组件310和传动组件320)在第一稳定位置和第二稳定位置之间驱动。在一些实施例中，驱动器组件305可以可操作地连接至可移动构件350以驱动可移动构件350。在一些实施例中，第一壁330可以具有一个或多个孔。在一些实施例中，传动组件320可以通过第一壁330的孔与第一腔室340流体连通。在一些实施例中，传动组件320和第一腔室340可以形成气密空间，其中可填充介质(例如，液体(例如，水、油)、气体(例如，空气)等)。在一些实施例中，介质可以不同于第二腔室360中的流体。在一些实施例中，基于一个或一个以上控制信号，驱动组件310可以产生一个或多个驱动力。在一些实施例中，传动组件320可以将驱动力传递到可移动构件350(例如，通过填充在传动组件320和第一腔室340中的介质)以在第一稳定位置和第二稳定位置之间驱动可移动构件350。
在一些实施例中，驱动组件310可以是电动机、压电致动器、磁致动器、记忆金属组件、与热变形有关的组件，或任何其他致动器。在一些实施例中，传动组件320可以是液压传动设备，并且填充在传动组件320和第一腔室340中的介质可以是液体。在一些实施例中，填充在传动组件320和第一腔室340中的介质可以包括水乙二醇液压液、磷酸盐液压液、耐火液压液、脂肪族酯液压液等。在一些实施例中，传动组件320可以是气动传动设备，并且填充在传动组件320和第一腔室340中的介质可以是气体。当驱动组件310产生如图3A所示的箭头A所示方向的驱动力时，可以沿箭头A所示方向挤压传动组件320中的介质和可移动构件350，减小施加在可移动构件350上的介质的压力，破坏可移动构件350的两个表面上的力平衡，然后可移动构件350可以从第二稳定位置(见图3B)操作到第一稳定位置(见图3A)。当驱动组件310产生如图3B所示的箭头A’所示方向的驱动力时，可以沿箭头A’所示方向挤压传动组件320中的介质和可移动构件350，增加施加在可移动构件350上的介质的压力，破坏可移动构件350的两个表面上的力平衡，然后可移动构件350可以从第一稳定位置(见图3A)操作到第二稳定位置(见图3B)。
在一些实施例中，入口阀380和出口阀390可以是被动阀。在一些实施例中，入口阀380和出口阀390可以是单向阀。当入口通道383中的流体压力大于第二腔室360中的流体压力时，入口阀380可以被打开(如图3A中的箭头B所示)，并且允许流体从入口通道383流入第二腔室360(如图3A中的箭头D所示)。当入口通道383中的流体压力小于第二腔室360中的流体压力时，入口阀380可以被关闭(如图3B中由箭头B’所示)，并且防止流体从第二腔室360回流到入口通道383。当出口通道393中的流体压力小于第二腔室360中的流体压力时(例如，出口通道393可以不含有流体，并且出口通道393中的流体压力可以为0)，出口阀390可以被打开(如图3B中的箭头C’所示)，并且允许流体从第二腔室360流入出口通道393(如图3B中的箭头D所示)。当出口通道393中的流体压力大于第二腔室360中的流体压力时，出口阀390可以被关闭(如图3A中用箭头C所示)，并且防止流体从出口通道393回流到第二腔室360。图3A至图3B所示的入口阀380和出口阀390仅出于说明的目的而提供，而无意于限制本申请的范围。入口阀380和出口阀390的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图2中的入口阀242和出口阀252及其描述)找到。在一些实施例中，入口阀380和/或出口阀390可以由第一控制电路控制。第一控制电路可以向入口阀380和/或出口阀390提供一个或一个以上控制信号，以使入口阀380和/或出口阀390打开或关闭。在一些实施例中，第一控制电路可以设置在控制设备中。在一些实施例中，第一控制电路可以设置在控制组件112中。
在一些实施例中，如图3A所示，可移动构件350可以被驱动器组件305从第二稳定位置驱动到第一稳定位置。箭头A表示施加在可移动构件350上的驱动力的方向。驱动力可以垂直于第一壁330，并且可以将可移动构件350从第二稳定位置驱动到第一稳定位置。在一些实施例中，当可移动构件350从第二稳定位置移动到第一稳定位置时，第二腔室360的体积可以增加。因此，可以减小第二腔室360中的流体压力，并且第二腔室360中的流体压力可以小于入口通道383中的流体压力。因此，入口阀380可以被打开，并且允许流体从入口通道383流入第二腔室360，而出口阀390可以被关闭。即，当如图3A中的箭头A所示的方向上的驱动力施加在可移动构件350上时，可移动构件350可以被操作从第二稳定位置到第一稳定位置，并且一定体积(例如，泵腔的体积或第二腔室360的最大体积)的流体可以被泵入第二腔室360。
在一些实施例中，如图3B所示，可移动构件350可以被驱动器组件305从第一稳定位置驱动到第二稳定位置。箭头A’表示施加在可移动构件350上的驱动力的方向。驱动力可以垂直于第一壁330，并且可以将可移动构件350从第一稳定位置驱动到第二稳定位置。在一些实施例中，当可移动构件350从第一稳定位置移动到第二稳定位置时，第二腔室360的体积可以减小。因此，第二腔室360中的流体压力可以增加，并且第二腔室360中的流体压力可以大于出口通道393中的流体压力。因此，出口阀390可以被打开，并且允许流体从第二腔室360流入出口通道393，而入口阀380可以被关闭。也就是说，当在图3B中箭头A’所示方向上的驱动力施加在可移动构件350上时，可移动构件350可以被操作从第一稳定位置到第二稳定位置，并且可以从第二腔室360中泵出一定体积(例如，泵腔的体积或第二腔室360的最大体积)的流体。
在一些实施例中，驱动器组件305可以由第二控制电路控制。在一些实施例中，第二控制电路可以向驱动器组件305提供一个或多个控制信号，以在第一稳定位置和第二稳定位置之间驱动可移动构件350。在一些实施例中，第二控制电路可以设置在控制设备中。在一些实施例中，第二控制电路可以设置在控制组件112中。在一些实施例中，第二控制电路和第一控制电路可以共享或实现为同一控制电路。第二控制电路的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图6-7及其描述)找到。
在一些实施例中，每当可移动构件350从第一稳定位置被驱动到第二稳定位置时，可以通过出口阀390将一定体积的流体从第二腔室360排出到应用构件140。如上所述，如果可移动构件350从第一稳定位置驱动到第二稳定位置，则第一腔室340的体积可以从第一固定体积变为第三固定体积，因此，第二腔室360的体积可以从第二固定体积变为第四固定体积。从第二腔室360排出的流体的体积可以等于第一腔室340的最大体积(即，第三固定体积)与第一腔室340的最小体积(即，第一固定体积)之间的第一差异(或者第二腔室360的最大体积(即，第二固定体积)与第二腔室360的最小体积(即，第四固定体积)之间的第二差异)。因此，每次从第二腔室360排出的流体的体积可以是固定的。在一些实施例中，第一差异可以等于第二差异。在一些实施例中，具有弧形表面的第一壁330的构造和具有弧形表面的第二壁370的构造可以确保可移动构件350和第一壁330之间以及可移动构件350和第二壁370之间紧密贴合，从而可以确保可移动构件350的第一稳定位置和第二稳定位置是不变的。因此，可以确保每次从第二腔室360排出的流体的固定体积，可以改善微流控芯片泵300的泵送性能，并且流量控制的精度可以相对较高。
在一些实施例中，从第二腔室360排出的液体的固定体积可以在0.01μL-10mL的范围内，例如，0.01μL、0.02μL、0.04μL、0.08μL、0.1μL、0.25μL、0.5μL、1μL、1.5μL、2μL、2.5μL、3μL、4μL、5μL、6μL、7μL、8μL、9μL、10μL、1mL、2mL、5mL、10mL等，或它们之间的任何体积。在一些实施例中，从第二腔室360排出的流体的固定体积可以在0.1μL-2μL的范围内。在一些实施例中，从第二腔室360排出的流体的固定体积可以为0.5μL。在一些实施例中，从第二腔室360排出的流体的固定体积可以为0.25μL。在一些实施例中，固定体积可以由第一腔室340的体积(和/或尺寸)、第二腔室360的体积(和/或尺寸)、和/或可移动构件350的尺寸、结构和材料、和/或施加在可移动构件350上的驱动力确定或与其相关。例如，如果第一腔室340和第二腔室360的体积相对较大，则从第二腔室360排出的流体的固定体积可以相对较大，反之亦然。如前所述，当前本申请中输注流体的固定体积可以很小(例如0.1-2μL)。在一些实施例中，如此小的体积使得数字泵输(或量子输注)成为可能，因为小的体积允许多次重复以精确地达到目标体积。另外，重复输注精确和小体积在技术上具有挑战性。在某些实施例中，半导体工程或微加工技术的利用使得小而精确的输注成为可能。
应当注意的是，在某些实施例中，如图3A-3B所示，驱动组件310可以以压电致动器的构造来实现，传动组件320可以以液压传动设备的构造来实现，并且入口阀380和出口阀390可以是被动阀。可移动构件350可以由弹性体制成，并且可移动构件350的厚度可以在例如0.1-0.2mm内。泵腔的体积可以是例如0.25μL或0.5μL。当可移动构件350位于第一稳定位置时，第一腔室340的最小体积可以为0，第二腔室360的最大体积可以与泵腔的体积基本相同，例如，0.25μL或0.5μL。当可移动构件350位于第二稳定位置时，第一腔室340的最大体积可以与泵腔的体积基本相同，例如为0.25μL或0.5μL，并且第二腔室360的最小体积可以为0。因此，微流控芯片泵300每次可输注0.25μL或0.5μL的流体。
关于可移动构件350的以上描述仅出于说明目的而提供，而无意于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。在一些实施例中，可移动构件350可以具有两个以上(例如，三个、四个、五个等)的稳定位置。可以通过施加具有不同大小和/或方向的驱动力来在稳定位置之间驱动可移动构件350。从第二腔室360排出的流体的固定体积可以通过在不同的稳定位置之间驱动可移动构件350来调节。
图4A至图4B是根据本申请的一些实施例所示的具有在不同的稳定位置处的另一种可移动构件的示例性微流控芯片泵的截面的示意图。在一些实施例中，微流控芯片泵400可以包括驱动器组件405(驱动器组件405包括驱动组件410和传动组件420)、第一壁430、第一腔室440、可移动构件450、第二腔室460、第二壁470、入口阀480、出口阀490、第三壁4100和第四壁4110。在一些实施例中，驱动器组件405、第二壁470、入口阀480、出口阀490、第三壁4100和第四壁4110与图3所示的微流控芯片泵300的相同部件相同或相似，在此不再赘述。
在一些实施例中，可移动构件450可以将泵腔分成第一腔室440和第二腔室460。在一些实施例中，可移动构件450可以以可移动活塞的构造来实现。在一些实施例中，可移动构件450可以气密地连接至第三壁4100和第四壁4110，并且在操作时可以移动。在一些实施例中，可移动构件450可以具有平坦的表面。在一些实施例中，可移动构件450可以没有固定在泵体上，而是可以相对于泵体移动。可移动构件450可以在两个或以上稳定位置之间被驱动(例如，通过驱动器组件405)以泵出一定体积的流体。
在一些实施例中，基于一个或多个控制信号，驱动组件410可以产生一个或多个驱动力。控制信号的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图2、3、6-7及其描述)找到。在一些实施例中，驱动器组件405可以通过例如未示出的连杆可操作地连接到可移动构件450，并且驱动力(由驱动组件410产生的)可以通过连杆经由传动组件420传递给可移动构件450。也就是说，驱动器组件405可以驱动(通过连杆)可移动构件450移动。在一些实施例中，第一壁430可以连接到第三壁4100和第四壁4110。在一些实施例中，第一壁430可以包括孔，并且连接传动组件420和可移动构件450的连杆可以通过孔移动。备选地，在一些实施例中，第一壁430可以不连接至第三壁4100和第四壁4110，第一壁430可以是可移动的，或者第一壁430可以被省略。
如图4A所示，微流控芯片泵400的可移动构件450可以处于第一稳定位置。在一些实施例中，在第一稳定位置，可移动构件450可以最靠近第一壁430。在一些实施例中，在第一稳定位置时，可移动构件450可以邻接第一壁430。在一些实施例中，在第一稳定位置，可移动构件450可以与第一壁430紧密贴合。在一些实施例中，在第一稳定位置，可移动构件450和第一壁430之间可以没有空间或间隙。当可移动构件450处于图4A所示的第一稳定位置时，第一腔室440可以具有最小体积，因此，第二腔室460可以具有最大体积。在一些实施例中，第一腔室440的最小体积可以大约为0，而第二腔室460的最大体积可以基本上等于包括第一腔室440和第二腔室460的泵腔的体积。
如图4B所示，微流控芯片泵400的可移动构件450可以处于第二稳定位置。除了可移动构件450处于不同的稳定位置外，图4A中所示的微流控芯片泵400与图4B中的微流控芯片泵400相同。在一些实施例中，在第二稳定位置，可移动构件450的底表面可以与第三壁4100和第四壁4110的底表面对齐。可替代地，在一些实施例中，当处于第二稳定位置时，可移动构件450可以邻接第二壁470。在一些实施例中，在第二稳定位置，可移动构件450可能与第二壁470紧密贴合。当可移动构件450处于图4B所示的第二稳定位置时，第二腔室460可以具有最小体积，因此，第一腔室440可以具有最大体积。
应当注意图4A-4B及以上描述中所示的可移动构件450的第一稳定位置和第二稳定位置仅出于说明的目的而提供，而无意于限制本申请的范围。在一些实施例中，可移动构件450可以具有两个以上的稳定位置。在一些实施例中，驱动器组件405(或控制组件112)可以记录可移动构件450的当前位置，和/或驱动可移动构件450移动到泵腔中的任何所需位置。因此，可移动构件450可以具有至少两个稳定位置，并且通过基于可移动构件450的当前位置和/或可移动构件450的目标位置来施加在可移动构件450上的驱动力，驱动器组件405(或控制组件112)可以在不同的稳定位置之间驱动(或控制)可移动构件450。
在一些实施例中，入口阀480和/或出口阀490可以是被动阀。当可移动构件450在不同的稳定位置之间驱动时，第一腔室440(和/或第二腔室460)的体积可以改变，并且第二腔室460中的流体压力可以改变。随着第二腔室460中流体压力的变化，可以将流体泵入第二腔室460中或从第二腔室460中泵出。经由被动阀泵送流体的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图2-3B及其描述)找到。在一些实施例中，入口阀480和/或出口阀490可以是主动阀。当可移动构件450被驱动在不同的稳定位置之间时，控制组件112可以相应地控制入口阀480和/或出口阀490的打开/关闭状态，因此可以将流体泵入第二腔室460(或从中泵出)。
图5是根据本申请的一些实施例所示的用于使用微流控芯片泵(例如，图2中的微流控制芯片泵200、图3中的微流控制芯片泵300、图4中的微流控制芯片泵400)输注固定体积的流体的示例性过程的流程图。
在502中，可移动构件(例如，可移动构件260、可移动构件350、可移动构件450)由驱动器组件(例如，驱动器组件210、驱动器组件305、驱动器组件405)驱动到第一稳定位置(例如，图3A和4A所示的第一稳定位置)。通过入口阀(例如，入口阀242、入口阀380、入口阀480)可以使液体流入第二腔室(例如，第二腔室233、第二腔室360、第二腔室460)，并且可以使第一腔室(例如，第一腔室231、第一腔室340、第一腔室440)达到最小体积，同时关闭出口阀(例如，出口阀252、出口阀390、出口阀490)。关于第一稳定位置以及操作可移动构件到第一稳定位置的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图3A和4A及其描述)找到。
在504中，可移动构件可以从第一稳定位置被驱动到第二稳定位置(例如，如图3B和图4B所示的第二稳定位置)。在入口阀关闭的同时，通过出口阀可以使流体从第二腔室流出，并且可以使第一腔室达到最大体积。在一些实施例中，固定体积可以等于第一腔室的最大体积和最小体积之差。第二稳定位置以及操作可移动构件到第二稳定位置的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图3B和4B及其描述)找到。
关于过程500的以上描述仅出于说明的目的而提供，而无意于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。例如，操作502和504可以被集成为单个操作。又例如，可移动构件可以从第二稳定位置被驱动到第三稳定位置，从而使另一固定体积的流体从第二腔室流出。
图6是根据本申请的一些实施例所示的示例性控制信号的示意图。在一些实施例中，驱动器组件112(例如，驱动器组件305、驱动器组件210、驱动器组件405)可以由控制电路(例如，图3A-3B中的第二控制电路)控制。控制电路可以提供一个或多个控制信号以控制驱动器组件112在不同的稳定位置之间驱动微流控芯片泵的可移动构件(例如，微流控芯片泵300的可移动构件350、微流控芯片泵400的可移动构件450)。在一些实施例中，控制电路可以设置在微流控芯片泵中或可操作地耦合到微流控芯片泵。在一些实施例中，控制电路产生的控制信号可以包括一个或一个以上第一控制信号601和一个或一个以上第二控制信号602。在一些实施例中，第一控制信号601可以被配置为控制驱动器组件112，以将可移动构件从第二稳定位置驱动到第一稳定位置，从而使流体通过入口阀流入第二腔室。在一些实施例中，第二控制信号602可以被配置为控制驱动器组件112，以将可移动构件从第一稳定位置驱动到第二稳定位置，从而使流体通过出口阀从第二腔室流出。关于第一稳定位置和第二稳定位置的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图3A-4B及其描述)找到。
在一些实施例中，如图6所示，第一控制信号601和/或第二控制信号602可以由脉冲信号表示。在一些实施例中，代表第一控制信号601的脉冲信号和代表第二控制信号602的脉冲信号可以在相反的方向上。例如，第一控制信号601可以是正脉冲信号，而第二控制信号602可以是负脉冲信号。在一些实施例中，脉冲信号可以被配置为驱动可移动构件的运动。例如，一个脉冲信号可以代表可移动构件的一个运动。在一些实施例中，代表第一控制信号601的脉冲信号和代表第二控制信号602的脉冲信号可以在同一方向上。在一些实施例中，代表第一控制信号601的脉冲信号和代表第二控制信号602的脉冲信号可以分别为零和非零。图6中所示的控制信号仅出于说明的目的而提供，而无意于限制本申请的范围。在一些实施例中，第一控制信号601和/或第二控制信号602可以由方波、正弦波、梯形波等表示。在一些实施例中，第一控制信号601和第二控制信号602可以被集成到单个控制信号上或者由一个单个信号信号表示。在一些实施例中，单个控制信号可以包括一个或多个上升沿和一个或多个下降沿。在一些实施例中，上升沿被配置用来驱动可移动构件(例如，控制驱动器组件112使可移动构件从第二稳定位置移动到第一稳定位置，或者从第一稳定位置移动到第二稳定位置)。在一些实施例中，跟随在单个控制信号的上升沿后的一个稳定电平可以指示可移动构件保持在第一稳定位置(或第二稳定位置)。在一些实施例中，下降沿可以被配置为驱动可移动构件的另一种运动(例如，控制驱动器组件112使可移动构件从第一稳定位置移动到第二稳定位置，或者从第一稳定位置移动到第二稳定位置)。在一些实施例中，跟随在单个控制信号的下降沿后的一个稳定电平可以指示可移动构件保持在第二稳定位置(或第一稳定位置)。
以微流控芯片泵300为例，如果用户或操作员通过终端130或控制组件112向控制电路发送了指令，则控制电路可以向驱动组件310提供控制信号。基于控制信号，驱动组件310可以产生一个或多个驱动力。传动组件320可以将驱动力传递到可移动构件350，并且在第一稳定位置和第二稳定位置之间驱动可移动构件350。如果提供第二控制信号，则驱动组件310和传动组件320可以将可移动构件350从第一稳定位置驱动到第二稳定位置。如果提供第一控制信号601，则驱动组件310和传动组件320可以将可移动构件350从第二稳定位置驱动到第一稳定位置。
在一些实施例中，响应于一个第一控制信号601和接着的一个第二控制信号602，微流控芯片泵可以输注一定体积的流体。如果需要输注目标体积的流体，则可以使用一定数量的第一控制信号和第二控制信号来控制微流控芯片泵以多次输注流体。关于输注目标体积的流体的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图7及其描述)找到。
图7是根据本申请的一些实施例所示的使用微流控芯片泵(例如，图2中的微流控制芯片泵200、图3中的微流控制芯片泵300、图4中的微流控制芯片泵400)输注目标体积的流体的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程700可以由输注系统100执行。例如，过程700可以被实现为存储在一个或多个存储设备(例如，存储设备150)中并且由终端130调用和/或执行的一个指令(例如，应用程序)。下面呈现的过程700的操作旨在是说明性的。在一些实施例中，过程可以通过增加未描述的一个或多个操作，和/或删除所讨论的一个或多个操作来完成。另外，如图7所示和以下描述的过程700的操作的顺序并非旨在限制。
在702中，基于目标体积和固定体积，可以确定第一控制信号和第二控制信号的数量。例如，基于目标体积除以固定体积，可以确定数量。
在704中，可以发送第一控制信号和第二控制信号以输注固定体积的流体，直到达到目标体积。在一些实施例中，每次输注固定体积时，可以将第一控制信号发送到微流控芯片泵的驱动器组件，以将可移动构件驱动到第一稳定位置，从而使流体通过入口阀流入第二腔室，并且使第一腔室达到最小体积，同时关闭出口阀。在一些实施例中，可以将第二控制信号发送到驱动器组件，以将可移动构件从第一稳定位置驱动到第二稳定位置，从而使流体通过出口阀从第二腔室流出，并且使第一腔室达到最大体积，同时关闭入口阀。在一些实施例中，固定体积可以等于第一腔室的最大体积和最小体积之差。
在一些实施例中，基于在单位时间内输注的预定体积、预定时间段、固定体积和/或目标体积，可以确定使用微流体芯片输注流体的频率(即单位时间内输注流体的次数)。在一些实施例中，可以基于频率来确定第一控制信号和第二控制信号的数量。在一些实施例中，可以基于频率确定单位时间内发送的第一控制信号和第二控制信号的数量。例如，如果设计为每小时将流体输注两次，则可以使用两个第一控制信号和两个第二控制信号来控制微流控芯片泵以输注流体。在一些实施例中，可以通过调整频率来调整目标体积。
应该注意的是，上述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。此外，本申请使用了特定术语来描述本申请的实施例。例如，术语“一个实施例”、“一实施例”及“一些实施例”意指与本申请的至少一个实施例相关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域的普通技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件实施、可以完全由软件(包括韧体、常驻软件、微代码等)实施、也可以由硬件和软件组合实施，上述硬件或软件均可以被称为“模块”、“单元”、“组件”、“设备”或“系统”。此外，本申请的各方面可以采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，其中计算机可读程序代码包含在其中。
计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序代码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括电磁形式、光形式等或任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通信、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序代码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF等，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向主体编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序代码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元件和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请的该方法不应被解释为反映所声称的待扫描对象物质需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。实际上，申请专利范围的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

Claims (31)

1.一种微流控芯片泵，包括：
泵体，包括泵腔，
可移动构件，放置在所述泵腔中，将所述泵腔分成第一腔室和第二腔室；以及
驱动器组件，被配置为在第一稳定位置和第二稳定位置之间驱动所述可移动构件，从而改变所述第一腔室的体积和所述第二腔室的体积，其中：
当所述可移动构件位于所述第一稳定位置时，所述第一腔室达到最小体积，
当所述可移动构件位于所述第二稳定位置时，所述第一腔室达到最大体积，以及
每当驱动所述可移动构件从所述第一稳定位置到所述第二稳定位置，微流控芯片泵被配置为从所述第二腔室排出固定体积的流体，所述固定体积等于所述第一腔室的最大体积与所述第一腔室的最小体积之差。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片泵，其中：
所述泵体包括第一壁，所述第一壁被放置来将所述可移动构件限制在所述第一稳定位置，以及
当所述可移动构件在所述第一稳定位置时，所述可移动构件邻接所述第一壁。
3.根据权利要求1或2所述的微流控芯片泵，其中：
所述泵体包括第二壁，所述第二壁被放置来将所述可移动构件限制在所述第二稳定位置，以及
当所述可移动构件在所述第二稳定位置时，所述可移动构件邻接所述第二壁。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的微流控芯片泵，其中，从所述第二腔室排出的流体的所述固定体积在0.01μL-10mL的范围内。
5.根据权利要求4所述的微流控芯片泵，其中，从所述第二腔室排出的流体的所述固定体积在0.1μL-2μL的范围内。
6.根据权利要求4所述的微流控芯片泵，其中，从所述第二腔室排出的流体的所述固定体积为0.5μL。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的微流控芯片泵，其中，所述流体是胰岛素溶液。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的微流控芯片泵，进一步包括：
与所述第二腔室流体连通的入口阀；以及
与所述第二腔室流体连通的出口阀。
9.根据权利要求8所述的微流控芯片泵，进一步包括：
通过第一通道与所述入口阀流体连通的储液器；以及
通过第二通道与所述出口阀流体连通的应用构件。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的微流控芯片泵，进一步包括：
控制电路，被配置为向所述驱动器组件提供控制信号以在所述第一稳定位置和所述第二稳定位置之间驱动所述可移动构件。
11.根据权利要求10所述的微流控芯片泵，其中：
所述控制信号包括：到所述驱动器组件的第一控制信号，以驱动所述可移动构件从所述第二稳定位置到所述第一稳定位置，以及到所述驱动器组件的第二控制信号，以驱动所述可移动构件从所述第一稳定位置到所述第二稳定位置，以及
所述第一控制信号和所述第二控制信号由脉冲信号表示。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的微流控芯片泵，其中，所述可移动构件由弹性材料制成。
13.根据权利要求12所述的微流控芯片泵，其中，所述可移动构件是可变形膜。
14.根据权利要求1-11中任一项所述的微流控芯片泵，其中，所述可移动构件由刚性材料制成。
15.根据权利要求12所述的微流控芯片泵，其中，所述可移动构件是可移动活塞。
16.根据权利要求12所述的微流控芯片泵，其中，所述可移动构件是磁力驱动构件。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的微流控芯片泵，其中，所述驱动器组件包括驱动组件和传动组件。
18.根据权利要求17所述的微流控芯片泵，其中，所述驱动组件包括电动机、压电致动器、磁致动器、记忆金属组件、或与热变形有关的组件中的至少一个。
19.根据权利要求17所述的微流控芯片泵，其中，所述传动组件包括以下至少之一：液压传动设备、气动传动设备、或机械传动设备。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的微流控芯片泵，其中，所述微流控芯片泵可操作地耦合到或包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为监测所述微流控芯片泵的工作状态。
21.一种使用微流控芯片泵输注固定体积的流体的方法，所述微流控芯片泵包括：泵体，所述泵体包括泵腔；可移动构件，将所述泵腔分成第一腔室和第二腔室；以及驱动器组件，所述方法包括：
通过所述驱动器组件将所述可移动构件驱动到第一稳定位置，从而使所述流体通过入口阀流入所述第二腔室并使所述第一腔室达到最小体积，同时关闭出口阀；以及
通过所述驱动器组件驱动所述可移动构件从所述第一稳定位置到第二稳定位置，从而使所述流体通过所述出口阀从所述第二腔室流出并使所述第一腔室达到最大体积，同时关闭所述入口阀，其中，所述固定体积等于所述第一腔室的所述最大体积与所述最小体积之差。
22.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述泵体包括第一壁，所述第一壁被放置来将所述可移动构件限制在所述第一稳定位置，以及
当所述可移动构件在所述第一稳定位置时，所述可移动构件邻接所述第一壁。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中：
所述泵体包括第二壁，所述第二壁被放置来将所述可移动构件限制在所述第二稳定位置，以及
当所述可移动构件在所述第二稳定位置时，所述可移动构件邻接所述第二壁。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的方法，其中，所述流体是胰岛素溶液。
25.一种通过一次或多次使用微流控芯片泵输注固定体积的流体来输注目标体积的流体的方法，所述微流控芯片泵包括：泵体，所述泵体包括泵腔；可移动构件，将所述泵腔分成第一腔室和第二腔室；以及驱动器组件，所述方法包括：
基于所述目标体积和所述固定体积，确定第一控制信号和第二控制信号的数量，以及
发送第一控制信号和第二控制信号以输注固定体积的所述流体，直到达到所述目标体积，其中：
对于每次输注所述固定体积，所述方法包括：
发送第一控制信号到所述驱动器组件以驱动所述可移动构件到第一稳定位置，从而使所述流体通过入口阀流入所述第二腔室并使所述第一腔室达到最小体积，同时关闭出口阀；以及
发送第二控制信号到所述驱动器组件以驱动所述可移动构件从所述第一稳定位置到第二稳定位置，从而使所述流体通过出口阀从所述第二腔室流出并使所述第一腔室达到最大体积，同时关闭所述入口阀，其中，所述固定体积等于所述第一腔室的所述最大体积与所述最小体积之差。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述基于所述目标体积和所述固定体积确定第一控制信号和第二控制信号的数量包括：
基于单位时间内或预定时间段内的预定体积以及所述固定体积，确定使用所述微流体芯片输注流体的频率；以及
基于所述频率，确定所述第一控制信号和第二控制信号的数量。
27.根据权利要求26所述的方法，进一步包括：
通过调整所述频率来调整所述目标体积。
28.根据权利要求25-27中任一项所述的方法，其中：
所述泵体包括第一壁，所述第一壁被放置来将所述可移动构件限制在所述第一稳定位置，以及
当所述可移动构件在所述第一稳定位置时，所述可移动构件邻接所述第一壁。
29.根据权利要求25-28中任一项所述的方法，其中：
所述泵体包括第二壁，所述第二壁被放置来将所述可移动构件限制在所述第二稳定位置，以及
当所述可移动构件在所述第二稳定位置时，所述可移动构件邻接所述第二壁。
30.根据权利要求25-29中任一项所述的方法，其中，所述流体是胰岛素溶液。
31.根据权利要求25-30中任一项所述的方法，其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号由脉冲信号表示。
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