CN115300226A - 用于将一体积的流体输送到眼睛的设备 - Google Patents

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N·路易斯
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Abstract

用于将一体积的流体输送到眼睛的设备，包括：壳体；联接到壳体的流体喷射器，具有带有多个开口的振动元件，振动元件具有流体侧和输送侧，该多个开口从流体侧延伸到输送侧，当振动元件振动时，流体喷射器从流体侧通过所述多个开口向输送侧喷射流体；位于振动元件的流体侧附近的外壳，外壳和振动元件形成腔室；以及泵，其具有出口，该出口流体地联接到腔室，泵被配置为将离散剂量的液体从流体容器抽到可变体积的腔中并且将离散剂量从腔喷射到腔室中，外壳包括壁，壁具有位于振动元件的流体侧附近的唇部，唇部围绕多个开口延伸，外壳和振动元件一起限定腔室，腔室保持待分配的离散剂量。

Description

用于将一体积的流体输送到眼睛的设备
本发明是申请日为2018年6月11日、申请号为201880052007.4、发明名称为“用于处理流体并将流体输送到眼睛的方法和设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于将一体积的流体输送到眼睛的设备。
背景技术
流体向眼睛的输送提出了许多挑战。应当为流体提供可控的液滴尺寸，并以可控制的速度输送以达到舒适感，同时以足够高的速度输送以输送整个剂量。流体输送到眼睛的另一个挑战是需要快速输送，以使眨眼不会干扰输送。
用于眼睛的流体输送设备已经使用压电元件来使诸如板的元件振动，该元件具有孔，流体通过该孔喷射。这些设备中的许多设备的问题在于它们通常是“湿式”系统，其中在储存时流体通过板中的孔暴露，这可能导致不期望的蒸发和使用之间的污染。
发明内容
本发明涉及用于处理流体并将流体输送到眼睛的方法和设备。一方面，要输送到眼睛的流体被包含在外壳中，该外壳将要分配的流体保持在由外壳限定的腔室内。外壳将一定剂量的流体保持在开口附近，从而可以在短时间内喷射出流体，并且剩余的残留量很少。
外壳具有位于振动元件附近的唇部，该振动元件具有开口，流体通过该开口喷射。唇部可不附接到振动元件，但仍与振动元件接触，或者可间隔开一小段距离，以使表面张力将流体保持在腔室内。振动元件在振动时可具有较小的最大振幅，该最大振幅小于唇部和振动元件之间的平均间隔距离或小于唇部和振动元件之间的最小间隔距离。
外壳还可以被成形为与振动元件配合以避免在振动元件中的开口附近的毛细管进给。为此，外壳可以与振动元件间隔开，使得至少75％、至少95％或所有的开口与外壳的最近部分间隔至少0.014。可以将毛细管进给并入本发明的其他方面而不不脱离本发明的那些方面。外壳的形状也可以使所有的流体都能在短时间内到达开口。外壳具有与流体接触的内表面，其成形为使得至少75％、至少95％或甚至全部内表面距所述多个开口中的最近开口不大于0.060英寸或不大于0.040英寸。换句话说，外壳的内表面成形为使得腔室形成为使得至少75％、至少95％或全部的内表面具有到至少一个开口的直接视线。外壳的内表面在与流体接触的内表面的至少70％上可以是疏水的。
可以用适度的力将唇部偏压在振动元件上，以防止流体逸出，同时又不过度衰减振动。沿该振动元件的中心轴线的方向测量，该唇部可以在该振动元件上施加不大于3克力的力。唇部还可以向振动元件施加弹簧载荷，从而可以适应由于温度、压力或由撞击(掉落)而引起的冲击而产生的微小位移。弹簧载荷还可以帮助解决制造公差，该制造公差会影响由唇部施加到振动元件的载荷。唇部可在不大于0.050mm的位移的情况下以不大于60克力/毫米的平均弹簧常数在振动元件上施加弹簧载荷。外壳本身可以是弹性的，外壳的壁具有带较薄的壁的渐缩部分以提供柔韧性。壁的渐缩部分具有的径向位移与纵向位移之比至少为1比3，至少为1比2且可以至少为1比1。换句话说，渐缩部分也相对于外壳的开口端径向地延伸了外壳的开口端的有效半径的至少一半。唇部和/或振动元件可以具有与另一个相邻的PTFE涂层，以减小它们之间的摩擦。当沿着中心轴线观察时，涂层可以围绕至少270度延伸。
外壳可以允许空气通过开口和/或在唇部和振动元件之间进入以代替喷射的流体，并且可以不包括专用的通气口。最大振幅可能略小，这允许空气进入腔室，同时仍防止流体从腔室逸出。外壳到振动元件的界面限定了包围的边界(可以由振动元件或外壳限定)，该边界比开口的范围略大出的额外面积径向向外延伸所包围进给区域的有效半径的至少0.3倍。
外壳可包括穿过壁的壁开口，该壁开口通过壁暴露腔室。壁开口延伸穿过壁，以通过壁暴露腔室，而不允许流体逸出，而当流体喷射时允许空气进入。壁开口具有在中心轴线的方向上从唇部测量的纵向尺寸和在相对于中心轴线的径向上测量的径向尺寸。外壳还具有内壁，该内壁的侧面朝向振动元件中的开口。壁开口的纵向尺寸是振动元件与外壳的面对开口的一侧之间的分隔距离的至少80％。壁开口的径向尺寸可以不大于唇部的等效周长的10％或者不大于其5％。
壁开口随着其远离唇部向近端延伸而渐缩。壁开口从唇部向近侧延伸，并且壁开口的周向尺寸随着壁开口从唇部向近侧延伸而逐渐减小。壁开口渐缩，使得当沿着中心轴线观察时，渐缩形状沿流体入口朝向腔室的方向定向。壁开口还可以延伸穿过壁的截头圆锥部分，并且可以从唇部向近侧延伸达截头圆锥部分的长度的至少80％。
流体可以以较高的速度和压力快速地输送，以促使所有流体聚集在腔室内。从隔离腔室的泵或阀的流体路径的总下游体积的大小可以比允许流体在外壳内稍微运动并由于表面张力而聚结成单个液滴的体积大一些。流体的体积可以是总下游体积的40％-70％。
外壳还可以将流体流分到腔室的至少两个(并且可以是三个、四个或更多个)入口。每个入口在将流体引导至多个开口之前将流体引导至侧壁。外壳具有主入口，该主入口在与中心轴线成30度以内的方向上引导流，而到腔室的入口与中心轴线成60-90度并指向侧壁。外壳可以是限定腔室的整体形成的结构。
泵可具有第一部分和第二部分，其在单个循环中从存储位置到向前行程位置并返回存储位置而往复运动。在所述两个部分之间形成腔，在腔中将流体抽吸并随后排出到腔室内。空气补充腔室也可以联接到泵，以在每个循环期间迫使空气进入流体容器，以主动地使流体容器通气。
本发明可以作为设备或方法来实施。关于该设备，应当理解，治疗输送设备可以以无数种不同的组合被分成可重复使用的部分和一次性的部分。这样，本发明提供了可以以各种方式在逻辑上分组在一起的发明构思，这些方式限定了设备的子集，该子集可以是一次性或可重复使用的部分。例如，流体容器可以用外壳代替，或者可以是独立的，因此可以以任何一种方式要求保护。外壳可以与振动元件一起形成可重复使用的设备的部分，或者可以是一次性的(带有或不带有流体容器的)部分，而不会脱离本发明的范围。所要求保护的发明在于方法和结构，而不是一次性和可重复使用部件的具体描述。因此，应理解，可以用任何合适的方式来限定一次性部件，并且权利要求可以限定任何这样的受限方面或组合。作为进一步的示例，权利要求可以限定泵和流体容器、外壳和振动元件，或者甚至是单个结构，例如外壳本身。这些设备中的每个都可以是可重复使用的设备、一次性设备或一次性设备的一部分，并且因此可以要求保护。
通过以下对优选实施例、权利要求和附图的描述，这些和其他特征将变得显而易见。
附图说明
图1示出了用于处理流体并将流体输送到眼睛的设备，其中移除了用于引入流体容器的盖。
图2示出了具有开口的振动元件，通过该开口喷射流体。
图3示出了用于流体容器的锁定机构。
图4示出了第一壳体部分，该第一壳体部分被去除了外盖，以示出具有孔的闸板，通过该孔分配流体。
图5示出了容纳控制系统和电池的第二壳体部分的横截面。
图6示出了设备的前视图，其中外盖被移除。
图7示出了从流体容器到外壳的流体输送路径。
图8示出了外壳的横截面。
图9示出了外壳的另一横截面。
图10示出了外壳的透视图。
图11示出了包括分流室的外壳的仰视图。
图12示出了外壳的放大剖视图。
图13示出了处于存储位置的设备的剖视图。
图14示出了泵在向前行程期间泵中包含的流体前进的情况。
图15示出了处于全向前行程的泵。
图16示出了泵在流体通过管道输送到外壳中的结束时的状态。
图17示出了返回行程期间的泵。
图18示出了闸板处于存储位置的正视图。
图19示出了闸板处于准备位置的正视图。
图20示出了设备的后视图，其中泵处于存储位置。
图21示出了设备的后视图，其中泵处于全向前行程位置。
图22示出了设备的透视图，其中泵的回位弹簧被移除。
图23示出了去除了盖和外盖的透视图。
图24示出了流体输送路径和闸板的透视剖视图。
图25示出了处于存储位置的闸板机构和发射按钮。
图26示出了处于准备状态的闸板，其中闸板弹簧被加载。
图27示出了释放闸板的发射按钮的致动。
图28示出了闸板在流体输送结束时被泵弹簧向上移动。
图29示出了该设备的局部横截面，示出了闸板机构。
图30示出了图29的透视图。
图31示出了处于准备状态的闸板和传感器，该传感器在闸板阻止流体输送时阻止流体的输送。
图32示出了具有楔形壁开口的另一个外壳的平面图。
图33是图32的外壳的透视图。
图34是图32-33的外壳的侧视图。
图35是图34的外壳的剖视图。
具体实施方式
本发明涉及用于处理流体并将流体输送到眼睛的方法和设备。参照图1、2和7，示出了设备1，其包括流体喷射器2(图2)和流体处理器14(图7)。流体喷射器2包括具有多个开口6的振动元件4，该开口6由与振动元件4联接的压电元件15振动。本文所用的术语流体是指任何可流动的物质，而不仅是指材料的液态。
设备1具有壳体5，该壳体5可以包括第一壳体部分7和第二壳体部分9，它们通过任何适当的接合(例如扭转或卡扣配合)而锁定在一起。参照图5，包括印刷电路板13的控制系统11被安装到第一壳体部分7。控制系统11被联接到压电元件15并控制该压电元件15，这在本领域中是已知的。如现有技术中已知的，电池19为控制系统13和压电元件15的驱动电子设备供电。流体处理系统14联接到第二壳体部分9。控制系统11可以是可重复使用的，而流体处理器14可以是一次性的。此外，流体可被保持在流体容器17中，该流体容器可被锁定到第一壳体7以防止移除，从而流体处理器14在(具有)第一流体容器17之后是一次性的。当然，流体处理系统14也可以与一个以上的容器17一起使用，或者容器17可以具有在不脱离本发明的许多方面的情况下被填充的储存器。此外，整个系统1可以是一次性的或可重复使用的，或者可以多种方式分成一次性的和可重复使用的部分，而不背离本发明的大多数方面。
压电元件15可以是联接到振动元件4的输送侧8或流体侧10的环形盘23，其中开口6位于环形盘23的敞开的中央区域26中。压电元件15可由任何合适的材料制成(例如锆钛酸铅，化学式为Pb[ZrxTi1-x]O3的金属间无机化合物)。压电元件15可以以本领域中已知的任何合适方式结合、粘附、模制或以其他方式联接至振动元件。柔性电路21与压电元件15电连通以控制压电元件15。柔性电路21联接至控制系统1(见图5)，控制系统1控制压电元件15以在压电元件中引起振动，从而使元件4振动并从开口6喷射流体。振动元件4以100至160kHz的频率振动，该频率可以是谐振频率。如本领域中已知的，谐振频率可以是预定的、测量的、确定的或调谐的。压电元件15的驱动频率在下面进一步描述。当然，操作频率可以是谐振频率以外的频率。
在开口6处，振动元件4的流体侧10与待输送的流体接触，并将流体喷射到输送侧8。当振动元件4振动时，流体通过开口6朝着眼睛喷射。开口6可以从流体侧10到输送侧8渐缩。例如，在流体侧处的开口6可以具有160-240微米的直径(并且可以是200微米)，而在输送侧处的直径可以是20-60微米(并且可以是40微米)。直径一致(20-60微米)的圆柱延伸到输送侧8，并且其长度为10-40微米，并且其长度可以约为25微米。开口6可以在流体侧和输送侧之间具有曲率半径为100微米的弯曲壁。流体侧10和输送侧8处的开口6可以具有圆形的横截面形状。如本文所使用的，横截面面积(或其他尺寸)可以由具有相同面积的圆的有效直径(或有效半径)定义。
振动元件4的厚度可以为100至180微米或120-160微米，并且可以为大约140微米，并且可以由任何合适的材料(例如PEEK或聚酰亚胺)制成，并且具有由铜、聚酰亚胺、镍和/或金制成的额外的层。振动元件4可具有125微米的厚度，并且涂层/镀层具有约15微米的总厚度，使得振动元件4具有约140微米的厚度。当然，关于振动元件4和压电元件15的材料和制造以及开口6的尺寸，在本发明的范围内可以实践许多其他配置。
流体可以被喷射，使其在输送侧8离开开口6时的平均喷射速度为2.5m/s至15m/s，并且可以为大约5-6m/s。振动元件4限定中心轴线CA，该中心轴线CA是由所述多个开口6的喷射取向的几何中心限定的所述多个开口6的中心取向。对于具有平坦振动元件4的均匀密度分布的开口6的圆形图案，中心轴线CA在开口6的圆形图案的中心处垂直于振动元件4的平面延伸。换句话说，中心轴线CA垂直于由振动元件4所限定的平面并且与开口6所对准的喷射方向的几何中心对准或与由所述多个开口6形成的喷射图案的几何中心对准。在不脱离本发明范围的情况下，例如，当如本文所使用的开口6是成簇的或不规则形状或不对称形状或开口6的密度(开口的数量)/mm2变化时，中心轴线CA可以由平均或几何中心限定。
参照图1、3和7，多剂量的流体被存储在流体容器17中，当凹口22与容器锁26上的锁定凸片24接合时，流体容器17被锁定到壳体5(特别是第二部分9)。卡扣配合连接器28(图3)锁定到泵32的歧管30(图7)，如下文所述。当将容器17被向下推并锁定到壳体5上时，流体输送针34穿过容器17中的可刺穿元件36，例如隔膜38。通气针40可以与流体输送针34独立或同心地布置，并且也穿过可刺穿元件36。如下面进一步说明的，借助泵32通过流体导管42从容器17抽出流体。空气被吸入进气内腔27(由过滤器29覆盖)，该进气内腔如下所述用于使容器17通气。
参照图7-12，将单独剂量的流体输送到由外壳18和振动元件4形成的腔室16。腔室16在输送流体之后可以是基本上干燥的，并且在存储时可以是干燥的，这可以提供优于可能会遭受不希望的污染或蒸发的“湿式”系统的优点。外壳18具有壁44，该壁44具有位于振动元件4的流体侧附近的唇部46。唇部46围绕所述多个开口6延伸。外壳18和振动元件4一起限定了腔室16，或腔室16可以由外壳18限定，外壳18由外壳18的开口端33界定，而开口端33由唇部46界定并限定。壁44从开口端33延伸到具有主入口52的毂35。主入口52联接至形成在管56中的内腔54，流体由泵32通过该管输送。通过外壳18可与管56一起形成，或者如图所示形成为单独的部分。管56可以形成有歧管30，歧管30可以被限定为泵32的一部分，使得泵32将流体直接输送到外壳18。歧管30具有与壳体接合的安装肋31(图22)。如本文所使用的，管56还可以与泵32分开地限定，例如，管56可以是外壳18的一部分(作为一次性部分或可重新使用的部分)。
外壳18的唇部46定位成与振动元件4的流体侧10相邻，以防止流体在唇部46和振动元件4之间逸出或泄漏。唇部46和振动元件4是沿着围绕开口6的闭合回路彼此相邻，所述闭合回路的直径为0.190-0.240英寸，并且可以为0.210英寸。外壳18还限定中心轴线CA，该中心轴线CA是在外壳18的开口端处由唇部46界定的区域的几何中心，并且定向为垂直于由唇部46界定的区域。在此使用的术语中心轴线CA可以是指本文适用的任何定义，并且在适用时可以互换，并且在使用术语中心轴线CA的任何地方(例如，当两者是共线的时)都明确地包含这种替代。当然，在不脱离如下所述的本发明的范围的情况下，外壳18的中心轴线CA和振动元件4的中心轴线CA可以偏移和/或偏斜并且特别地应用独立的定义。
外壳18的唇部46可以与振动元件4间隔开，使得唇部46不会阻碍振动元件4的振动。当然，唇部46必须靠近振动元件4，使得表面张力防止液体逸出。例如，唇部46可以与振动元件4间隔开小于250微米或小于125微米。当最大振幅足够小以防止接触时，振动元件4在振动期间不会接触外壳18。换句话说，唇部46具有与振动元件4平均间隔开小于250微米或小于125微米平均的表面，并且与振动元件4间隔开不接触振动元件4的至少270度的总角度范围。换句话说，当沿中心轴线CA观察时，该表面围绕所述多个开口6的至少270度以至少125微米的分隔距离间隔开。即使在用于流体输送的振动期间，唇部46也可以完全围绕开口6延伸，而不会接触振动元件4。在不脱离本发明的范围的情况下，任一侧上的界面可以被中断而不是连续。例如，唇部46的表面可沿四个小段接触振动元件4，每个小段跨度为20度，使得唇部46即使不连续也不会沿至少270度接触振动元件4。如本文所使用的，腔室16由外壳18和振动元件4限定，只要防止流体在外壳18和振动元件4之间逸出即可，并且即使腔室16未被完全包围，腔室16也应被定义为流体保持空间。如本文所用，术语“唇部”仅是指与振动元件4相邻的表面，并且不需要任何特定的结构或形状，并且可以仅是壁44的端部或在壁44的端部处的涂层。在不脱离本文所用的“唇部”的含义的情况下，唇部46可以较宽，如凸缘、刚性杯的边缘或波纹表面、起伏或锯齿形的表面。尽管当唇部46与振动元件4间隔开时，流体可以通过沿唇部46的表面张力而保持在腔室16中，但是大多数流体可以没有毛细管进给特征，如在现有技术中有时使用的那样。结合有毛细管进给的这种现有技术系统通常沿着紧邻振动元件4中的开口6的流体进给区域这样做。如下所述，本发明可以提供与开口6相邻的足够的空间，使得不需要或不包含毛细管作用以将流体输送到开口6。
唇部46也可以与振动元件4接触，而不是间隔开，同时不过度约束振动元件4并仍然保持流体。为此，唇部46可以以较小的力偏压在振动元件4上。例如，在外壳18(以及振动元件4)的中心轴线CA的方向上测量，由唇部46施加在振动元件4上的力可以小于3克力，并且可以小于2克力。唇部46还可以在振动元件4上施加受控的弹簧载荷，对于在中心轴线CA的方向上多达0.050毫米的位移，其平均弹簧常数不大于60克力/毫米，或甚至不大于40克力/毫米。受控的弹簧常数可以帮助在对于极端温度、压力和冲击载荷(掉落)的极端条件下的操作，所述极端条件可能会影响唇部46和振动元件4的相互作用。受控的弹簧常数还可有助于可制造性，因为制造公差可影响最终由唇部46施加在振动元件4上的载荷。
唇部46和/或壁44也可以由弹性材料制成，以用于在唇部46和振动元件4之间的顺应性接触，并且外壳18的弹性材料和几何形状可以有助于产生弹力响应。例如，唇部46可以由硬度小于60A的材料制成。壁44可以具有围绕腔室16的0.003至0.007英寸的厚度。外壳18的弹性可以由唇部46本身的材料提供和/或由凸片、板簧、螺旋弹簧、悬臂、用于容器17的弹性支架或任何其他合适的机构或组合而机械地提供。例如，根据本发明的这个方面，外壳18可以是具有沿边缘的弹性体涂层的刚性杯，并带有适当的弹簧，该弹簧在杯上施加力。
外壳18的壁44包括侧壁56，该侧壁56还可有助于并且在某些情况下最大程度地促进与振动元件4的接合的弹性。侧壁56从唇部46延伸至轮毂35并完全围绕中心轴线CA延伸。可以通过侧壁56的形状来全部或部分地提供外壳18的弹性。侧壁56可以具有从大端(直径为0.210英寸至0.220英寸)延伸到小端(直径为0.180到0.190英寸)的渐缩部分60，其中大端位置更靠近振动元件4(并且在远端可与唇部46相邻)，并且比小端包围并包含更大的面积。侧壁56的渐缩部分60还可包括从唇部46延伸的第一截头圆锥部分62和从第一截头圆锥部分62的小端到毂35主要径向向内延伸的径向延伸部64。径向延伸部64相对于外壳18的中心轴线CA在径向上向内延伸。当沿着中心轴线CA(或如图所示完全围绕中心轴线CA)观察时，对于至少为270度的总角度范围，壁44和侧壁56的部分的取向和相对尺寸在此参考在(振动元件4和/或外壳18的)中心轴线CA所在平面处的横截面形状进行描述。径向延伸部64径向向内延伸开口端的等效半径的至少20％。径向延伸部64可相对于中心轴线CA具有至少3比1的径向与纵向位移的比率，其中中心轴线CA代表纵向，并且可定位成沿中心轴线CA测量与振动元件4相距0.014至0.030英寸或0.014至0.040英寸。如本文所用，“等效半径”或“等效直径”是指具有相同面积的圆的半径或直径。侧壁56的渐缩部分60具有第二截头圆锥部分63，其从径向延伸部64延伸到毂35。
侧壁56的渐缩部分60从唇部46延伸至毂35。总的来说，相对于中心轴线CA，渐缩部分60可具有的径向与纵向位移比至少为1比3、至少为2比3或至少为1比1。如本文所用，“渐缩”不需要逐渐或连续的改变，而仅是指垂直于代表进给区域的中心轴线CA的尺寸减小。减小可以是阶梯状的，或者可以像径向延伸部64一样基本上仅径向向内延伸，而不脱离本文所用的“渐缩”的定义。当沿中心轴线CA观察时，至少围绕外壳18的270度(并且可以完全地并且完整地围绕中心轴线CA)，侧壁56的渐缩部分60可以(相对于外壳18的中心轴线CA)径向地延伸唇部46的包围边界的有效半径的至少20％。侧壁56的渐缩部分60可以具有0.003至0.007英寸的厚度，并且可以为大约0.005英寸，以增强侧壁56的柔性。侧壁56延伸到毂35，并且形成接合管56(图7)的端部的连接器66，所述管具有配对的连接器(未示出)。主入口52由毂35形成，毂35从管56中的内腔54接收流体。管56中的内腔54的另一端从泵32接收流体。
唇部46可以在仍与振动元件4接触的同时未附接至振动元件4。如本文所用，术语“无附接”、“未附接”或“不附接”意指除了摩擦接触之外没有连接。换句话说，唇部46可以自由地沿着中心轴线CA远离振动元件4移动。再换一种说法，外壳18(特别是唇部46)未附接而相对于振动元件4在中心轴线CA的方向上具有自由度。因此，唇部46和振动元件4可具有通道和/或可能限制横向移动的凸起挡板或壁，而不构成此处定义的“附接”。唇部46可具有曲率半径为大约0.005英寸的弯曲表面，以为唇部46提供圆化的边缘。
振动元件4和唇部46在两者的界面处限定了包围的边界41(同时由于他们彼此限定相同的边界而每个都可以限定包围的边界41)。包围的边界41在振动元件4的流体侧处限定了包围进给区域51(图11)，其直径可以是5.3-5.7mm或大约5.5mm。振动元件4中的开口6围绕并限定了振动元件4的输送区域39，该输送区域39是圆形的，并且直径为2.6至3.0mm或者说小于3.0mm或约2.8mm。当然，可以使用除了圆形以外的其他图案和形状而用有效直径或半径进行比较。包围边界41可以明显大于输送区域39，这是因为输送区域39可以不大于包围进给区域51的75％或不大于其50％。换句话说，包围进给区域51可以比输送区域39大至少30％，并且可以比输送区域39大至少100％。换句话说，包围进给区域51可以比输送区域39大，从而过量进给区域58(定义为当沿中心轴线CA观察时与输送区域39不共同延伸的包围进给区域51)至少为输送区域39的30％，并且甚至可以大于输送区域39，或者甚至大50％。过量进给区域58可以是用于同心布置的环形圈，或者可以是对于偏移的圆形区域的月牙形(其可以是非圆形的，但是当使用相等的半径或直径时可以表示为或比作圆形)。振动元件4的输送区域39限定了等效面积的圆的几何中心和有效半径。包围进给区域51还限定了等效面积的圆的几何中心和有效半径。包围进给区域51的几何中心可以在输送区域39的几何中心之上，并且偏移输送区域39的有效半径的至少0.3倍。保持在腔室16中的流体还限定一几何中心，其当沿中心轴线CA的方向测量时与振动元件4的距离小于0.015英寸。对于偏移设计，流体的几何中心可以类似地定位在输送区域39的几何中心上方至少输送区域39的有效半径的0.3倍处。对于同心实施例，流体(或腔室16的体积)的几何中心距振动元件4的中心轴线CA小于输送区域39的有效半径的0.1倍。
尽管外壳18提供了具有较小容积的较小的腔室16，但是如一些现有技术所教导的，腔室16可以向开口6提供流体，而无需毛细管进给。外壳18具有内表面49，该内表面49限定了由外壳18限定的腔室16的边界。流体被保持在腔室16中并与内表面49接触。外壳18的内壁45具有侧面，其面对开口6并与开口6间隔开大约0.017英寸的间隔。外壳18的内表面49和振动元件4之间的间距可以大于毛细管间距，从而不存在毛细管作用。当期望快速输送流体时，毛细管进给会阻碍流体流动，并且还使得难以从进给系统完全输送，这带来了残留的流体问题。为了避免可能的毛细管作用和/或使流动的障碍最小化，可能期望在开口6和外壳18的最近部分之间具有最小的间隔，使得至少75％或至少95％或甚至全部的开口6与外壳18的内表面49的最近部分的最小间隔至少为0.010英寸，或者至少为0.014英寸。
尽管有时可能希望避免毛细管作用，但仍然希望提供基本上所有流体的快速输送，因此，外壳18仍可成形为使得腔室16中的流体无需走很远就能到达开口6以用于喷射。为此，外壳18的内表面49可被成形为使得与腔室16中的流体直接流体连通的流体的至少75％、或至少95％或甚至全部距振动元件4中最近的开口6不大于0.060英寸，或不大于0.040英寸。换句话说，腔室16可以由外壳18的内表面49成形和形成，以便至少有75％、95％或甚至是所有腔室16中的流体，以及可选地与腔室16中的流体流体连通的所有流体，具有到最近开口6的直接视线。许多现有技术的系统具有填充有液体的湿进给管或导管，并且与开口6之间的距离远大于0.060英寸，并且必须克服表面张力和其他可能会倾向于将流体保持在导管中的力，这可能会导致残留体积。因此，在某些情况下，可能希望使大多数(如果不是全部)开口6与外壳18分开最小距离以避免毛细管作用，而同时所有流体仍较靠近开口6，而不阻碍在短时间内快速基本完全输送，且残留量低。当解决这两个问题时，当沿着振动元件4的中心轴线CA的方向观察和测量时，形成腔室16的外壳18可以与所有开口6间隔开0.014至0.040英寸。与另一种流体“流体连通的流体”是指连续的流体，其包括将流体输送到开口的进给管、管道、芯和通道。
外壳18可以是限定腔室16的整体形成的结构。该整体形成的结构可以由热塑性弹性体制成，并且可以通过诸如注射成型的适当方法形成。一个实例是由Kraiburg提供的名称为
Figure BDA0003816945680000141
的TF5CGN，它是一种热塑性弹性体。
所输送的流体的体积可以仅充满腔室16的75-90％，这可以在输送期间提供空间以促使所有流体由于表面张力而聚集在腔室16中。以至少0.5m/s(或至少1.0m/s)的速度将流体输送到外壳18还可以促使从管56喷射的基本上所有流体聚集在腔室16中而不是作为残留物被留在腔室16中。换句话说，泵以至少200psi(并且可以为约300psi)的压力输送流体，该压力可足以实现对于许多输送至眼睛的流体所需的速度。以这种方式，少量的流体保留为单个流体“液滴”，其被喷射到外壳18中。
外壳18可以将来自主入口52的流分到分别通向腔室16的第一入口55和第二入口57中。外壳18还可以具有第三入口59和第四入口61，并且当单独讨论时，第一和/或第二入口55、57的所有方面明确地并入第三和/或第四入口59、61以及第一和第二入口55、57中的另一个，并且所有这种特征和限定明确地并入所有其他入口。在被引导到振动元件4中的开口6之前，第一入口55将流体引导到外壳18的内表面49处，例如侧壁56的渐缩部分60。第一入口55和第二入口57可以直接通向腔室16，而两入口都定向成，在被引导到振动元件4中的开口6之前，将所有进入腔室16的流体(或至少90％的流体)引导到外壳18的内表面49(例如沿着侧壁56的内表面49)上。以这种方式，可以减小在腔室16的填充期间流体被迫通过开口6的可能性。特别地，当以如本文所建议的速度或压力迫使流体进入腔室16中时，以这种方式将流体引导到外壳18中将是有利的。
主入口52首先将流体引导到与形成分流室66的一部分的开口6相对的内壁45处。内壁45相对于中心轴线CA从侧壁56的一侧延伸到另一侧，以形成入口。分流室66将流分成四个流，该四个流通过四个入口，每个入口与侧壁56的渐缩部分60间隔开并指向侧壁56的渐缩部分60。分流室66可以如图所示直接通向室16，或者可以具有额外的挡板或流量改变特征。主入口52在外壳18的中心轴线CA的30度内的方向上引导流体，并且可以如图所示沿着中心轴线CA并与中心轴线CA对准。第一入口55和第二入口57可以被定向为在垂直于中心轴线CA的30度内引导流体，以避免流体被引导到开口6。外壳18可以具有第三入口和第四入口，它们也被定向在外壳18的侧壁56处。当沿外壳18的中心轴线CA观察时，相邻入口也彼此定向为60-120度，并且可以与相邻入口55、57、59、61成大约90度，如图所示。
分流室66具有杯形壁68(其包括内壁45)，该杯形壁68具有从振动元件4面向前的凹侧70。杯形壁68具有在其中形成的所有四个入口。对于相对于唇部46的中心轴线CA至少240度的角度范围，杯形壁68从外壳18的中心轴线CA径向向外延伸由唇部46限定的有效半径的至少25％。第一入口55具有相对于中心轴线CA的径向尺寸和纵向尺寸，径向尺寸与纵向尺寸的比率为0.5至1.5。当沿中心轴线CA的方向看时，第一入口55和第二入口57径向向内朝向中心轴线延伸以暴露一些主入口52，但是，从主入口52向振动元件4引导纵向流由流的径向分量阻止，所述流的径向分量由形成杯68的底部的内壁径向向外引导的大量流体所产生。
腔室16还形成为使得提供至少两个、三个或四个入口55、57、59、61，其与腔室16的尺寸一起提供较低的能量状态，以促使流体收集在腔室16中，而不是留在分离室66中或在腔室16和分流室66之间延伸的流体的任何残留部分。尽管本发明的许多方面旨在使残留流体最小化，但是可以实践本发明而保留一些剩余体积，并且实际上，本发明的某些方面可以与湿式系统一起使用，而不背离本发明的那些方面。
当流体从腔室16排空(通过开口6排出)时，在操作期间必须引入补充空气以使腔室16通气。外壳18可将空气在唇部46和振动元件4之间通气到外壳18中，并且在振动期间唇部46与振动元件4充分分离，以将空气通气到外壳18中而不释放流体。在唇部46和振动元件之间通气的空气可通过使在径向外部区域处的流体向开口6径向向内移动或位移并且通过简单地占据这些径向外部空间(过量的进给空间)而不是可能占据该空间的剩余流体而帮助流体输送。
当流体通过开口6喷射时，空气也可以被吸入振动元件4的一些开口6中，以使外壳18通气。空气以小气泡的形式引入腔室16中，该腔室可以在某种程度上分配流体以找到“主动的”喷射开口6。外壳18可以不包括其他的通气口或专用的通气口，这简化了系统并消除了一个可能的污染路径或污染源。当然，在不脱离本发明的情况下，可以为腔室16提供专用的通气口。
参考图32-35，示出了另一腔室16A和外壳18A，其基本上与腔室16和外壳18相同，并且所有与腔室16和外壳18(以及在此描述的所有其他外壳和腔室)有关的用途和组合以及所有其他公开内容包含于此。同样，关于腔室16A和外壳18A的所有讨论也包括在腔室16和外壳18(以及所有其他)中。外壳18A具有壁44A，该壁44A具有与振动元件4相邻的唇部46A(见图2)。在壁44A中形成壁开口124以在操作期间使腔室16A通气。壁开口124的尺寸增强了外壳18的柔性，如下所述。唇部46A可具有与振动元件4相邻的PTFE涂层120，以减小它们之间的摩擦。振动元件4可类似地具有与唇部46相邻的PTFE涂层122，以减小其之间的摩擦。当沿着中心轴线CA观察时，涂层120、122可以围绕至少270度延伸。当然，涂层122可以完全围绕中心轴线CA延伸。外壳16、16A的内表面123在外壳18A的与在输送之前加载的流体接触的内表面123的至少70％上可以是疏水的(带涂层的或借助材料性质)。
壁开口124可采用任何合适的形状，例如楔形开口。壁开口124延伸穿过壁44A，特别是壁44A的侧壁56A部分，以暴露室16A。壁开口124还可在唇部46A中形成小间隙131，其与开口124的几何形状一起足够小以防止流体泄漏，但仍可能足够大以在流体排出时通过允许空气进入而使外壳18A通气。在此包含有关外壳18的通气的所有讨论和应用，例如在唇部14和振动元件4之间通气的讨论，在唇部和振动元件之间的间隔以及力-位移特性。因此，唇部14A可以与振动元件4接触或以本文描述的任何方式间隔开。
壁开口124具有在中央轴线CA的方向上从唇部46测量的纵向尺寸126和在相对于中央轴线CA的径向方向上测量的径向尺寸128。壁开口124的纵向尺寸126是振动元件4与外壳18A的面对开口6的侧面47A之间的间隔125的至少80％，并且可以如图所示基本上在整个长度上延伸。壁开口124的径向尺寸128不大于唇部46A的等效周长的10％或5％。径向尺寸128可为约0.025英寸，而纵向尺寸126可为约0.022英寸。外壳18A、壁124A和腔室16A的尺寸可以是任何合适的尺寸，包括与外壳18以及所有几何关系相关联的尺寸，所有这些都包含在此。
壁开口124从唇部46A向近侧延伸，并且由于其位置和形状可以增加外壳18A的柔性。壁开口124具有相对于中心轴线CA以圆周方式测量的圆周尺寸130。圆周尺寸130可以在唇部46A处大约为0.012英寸(与间隙131相同)并且渐缩，使得两侧在壁开口124的近端132处会聚。圆周尺寸130在本文中被定义为对于垂直于中心轴线CA的径向方向的线段的测量结果。随着壁开口124从唇部46A向近侧延伸，壁开口124渐缩。壁开口124渐缩，使得壁开口124的渐缩形状132在到腔室的入口55、57、59、61中的至少一个的方向(“指向”)上定向并且可以定向为当沿中心轴线CA观察时与两个入口对准。以这种方式使壁开口124的渐缩形状132与入口55、57定向增加了柔性，这是因为入口和壁开口124在几何对准的情况下共同协作以增加柔性。渐缩开口的“定向”应被定义为从壁开口124延伸的渐缩角的二等分。渐缩形状132也在相对于中心轴线CA的径向方向的10度以内，并且可以基本为径向定向，如图所示。壁开口124还沿着截头圆锥部分62A定位，其中壁开口从唇部向近侧延伸达截头圆锥部分62A的长度的至少80％。
现在将更详细地描述泵32。泵32从流体容器17中抽出离散的体积并将这些体积输送到腔室16。在某些应用中，流体容器17可以是任何其他合适的机构，例如与流体容器17相关联的活塞/柱塞。对于多剂量设备，流体容器17的流体承载能力可以是腔室16的体积(或所输送的流体的体积)的至少150倍。泵32可以构造成每次都输送相同(并且可选地唯一)的体积。当然，在不脱离本发明的几乎所有方面的情况下，也可以使用可变容积泵32。
本发明可以用于以输送的基本上全部剂量来提供单个剂量输送，由此在腔室16中几乎没有残留流体。振动元件4可以从外壳18输送流体，使得剩余的流体(来自先前的流体输送)占据了腔室16的总容积的不大于5％或不大于2％，或者剩余了少于1微升。换句话说，振动元件被操作以分配与开口6连通的流体的基本全部体积，使得在流体被喷射并且用于流体喷射的单个致动之后，在腔室16中剩余不大于流体体积的5％或不大于2％(或小于1微升)。以这种方式，在单次施加流体(单次发射致动)之后，腔室16基本上是空的。本发明的一些方面相对于其他流体输送系统的优点在于，腔室16接收几乎被完全输送的单个剂量，以在激活之间使腔室16基本干燥并且没有残留流体。与在使用之间保持流体与振动元件4接触或输送不完全的“湿”系统相比，可以减少流体的污染和劣化。
外壳18的尺寸可以确定为使得外壳18可以用如上所述的流体体积充满至少70-95％，这可以帮助流体作为单个液滴而聚集在腔室16中。腔室16可限定较小的体积，例如小于14微升或10-14微升。流体体积可以是7-12微升或10-12微升。管56中的内腔54通过主入口52将流体输送到外壳18，主入口52的直径为0.040至0.060英寸，并且可以为约0.054英寸。分流室66的直径可以基本上为匹配大约0.054英寸的主入口52。管56从主入口52延伸并且可以具有小于2微升的体积，以进一步使残留流体最小化。管56可以是外壳18的一部分，并且可以与外壳18一起形成而不是作为单独的部分。
在使用中，向眼睛的流体输送也可以较快速，以减少在输送期间眨眼的干扰的可能性。流体输送可能花费少于200毫秒，甚至可能少于150毫秒或甚至100毫秒。振动元件4还可以在单次致动期间在振动周期之间有暂停地操作。例如，振动元件可以由压电元件15驱动约26ms的第一操作周期，具有约3.65ms的暂停，随后是约26ms的第二操作周期。振动元件4可以由压电元件15驱动，具有两个暂停，其中压电元件15被激励或激活第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期，第一时间周期和第二时间周期由第一暂停分开，并且第二和第三周期由振动元件4的驱动振动中的第二暂停分开。驱动振动中的第一和第二暂停可以是0.5ms至4.0ms。第一时间周期、第二时间周期和第三时间周期中的每个时间周期可以是20-40毫秒，并且输送的总时间可以小于150毫秒，甚至小于100毫秒，并且可以为大约85.3毫秒。第一、第二和第三振动周期中的每个可进一步细分为压电元件15的大约816us的激活周期和大约586us的非激活周期。在非激活时间期间，尽管没有被压电元件15激活地驱动，振动元件4也可以继续振动和喷射流体，类似地，在压电元件15的激活中的每个暂停期间，振动元件4可以继续喷射流体。“暂停”可以被定义为总时间的至少2％的连续停用，并且多个暂停的总暂停时间为总输送时间的至少6％，并且可以为总输送时间的大约8.5％。停用时间的定义与暂停的不同之处在于暂停至少是连续时间的2％，而停用时间较短，并且可以定义为占总输送时间的0.5-1.0％的连续时间，停用时间的总和至少为总输送时间的30％。换句话说，停用时间是第一时间周期(以及第二和第三时间周期)的2.0％到2.5％的连续时间，并且总停用时间至少是第一时间周期的30％。当然，定义输送时间是为了说明本发明，并且激活时间和模式可以根据喷射流体的表面张力而改变。
如上所述，在100kHz至160kHz的驱动频率下感应用于激活压电元件15并随后使振动元件4激活并振动的交变信号的频率。此外，频率由控制系统11选择为在单次输送期间针对输送多个激活中的每个激活以驱动频率(从100kHz到160kHz)为中心的随机频率，并且可以被随机化至少20次并且可以是至少40次。换句话说，对于单次点火致动，振动频率(至少以驱动频率为中心随机地)平均改变至少33次，使得压电元件15的驱动频率在被改变之前持续不大于输送时间(平均)的3％。可以相信，驱动信号随机化的混沌性质可能有助于喷射流体。可以通过施加到中心操作频率的预定的一组随机值或由控制系统11唯一生成的随机值来提供随机性质。
振动元件4还可以被设计为以较低的最大振幅振动。例如，振动元件4振动的最大振幅可以小于2微米、小于1.5微米或在0.5-1.5微米、0.8-1.2微米的范围内或可以为约0.8微米。与振动元件4中的开口6的尺寸相比，振动元件4的最大振幅也可以较小。例如，最大振幅可以不大于在输送侧的开口6的横截面形状的有效直径的5％，或者不大于3％。例如，当最大振幅是1.0微米并且在输送侧的开口6的平均直径是40微米时，最大振幅仅是喷射的液滴的平均直径的2.5％或大约2.5％。与厚度相比，最大振幅还代表较小的量，例如，不大于振动元件4的厚度(从流体侧到输送侧测量)的5.0％，甚至不大于3.0％。如本文中所使用的，输送厚度可以是由开口6界定的区域的平均厚度。低振幅的操作还可以有助于通过开口6的通气，因为空气可以通过具有甚至低位移的一些开口6进入。低振幅的操作还可以帮助保持唇部46和振动元件4之间的流体控制。当唇部46与振动元件4间隔开时，唇部46间隔开的平均距离可以大于在振动期间振动元件4的最大振幅。换句话说，最大振幅小于唇部46的表面与振动元件4之间的平均间隔距离。
参照图13-17，壳体被部分地移除以露出泵32。泵32通过管56中的内腔54并且通过主入口52(见图12)将流体从流体容器17输送到腔室16。流体容器17可以是任何合适的容器，例如小瓶、安瓿、袋、囊或在不脱离本发明范围的情况下被填充的固定容器。类似地，在不脱离本发明的各个方面的情况下，泵32可以是用于将流体输送到外壳18的任何合适的机构。流体容器17具有可刺穿的帽70，其被输送针34和通气针40刺穿。输送针34限定了输送流动路径的一部分，并且通气针40限定了通气路径的一部分。输送流动路径延伸至泵32，并从泵32通过管56和主入口52延伸至腔室16中。参照图3和图13，输送针34和通气针40被安装至容器支承件70，容器17安装在该容器支承件上。容器支撑件70具有与歧管30接合的联接器72。通气内腔73包括单向阀76，例如伞阀78，其允许空气进入流体容器17以补偿损失的流体体积，如下所述。
泵32具有第一部分80和第二部分82。第一部分80在存储位置(图13)到部分行程位置(图14)并且到在最大位移处的向前行程位置(图15)之间往复运动。第一部分80返回到存储位置以完成将一定体积的流体输送到腔室的循环。第二部分82也在存储位置到在最大位移处的向前行程位置之间往复运动，并在每个周期返回至存储位置。第一部分80具有从主体86延伸的延伸部84。主体86具有面对第二部分82的主体89的端部90的端部88。第一部分80上的延伸部84朝向延伸部85延伸并与其互锁，延伸部85从第二部分82的主体89延伸。通过延伸部84、85和/或主体86、89的端部88、90的彼此接合，第一部分80被驱动并且依次驱动第二部分82经过每个循环。在第一部分80和第二部分82之间形成腔92，腔92的尺寸随着第一和第二部分80、82彼此靠近和远离而变化。当第一部分80和第二部分82彼此移开时，腔92的尺寸增大，这在向前行程期间将流体吸入腔92中。当第一部分80和第二部分82朝向彼此移动时，腔92的尺寸减小，这在返回行程期间将流体从腔92输送到腔室16。腔92具有与所输送的流体的体积相对应的体积，该体积可以是7-12微升。
在第一部分80的向前行程期间，流体被吸入腔92。第一部分80和第二部分82可从图13的存储位置移动到图14的部分向前行程位置，并且最后到达图15的完全向前行程位置。第一和第二部分80、82移动到完全行程位置，第一部分80由于互锁延伸部84、85彼此接合而将第二部分82向上拉。在完全向前行程位置，泵32准备好将流体通过管56输送到外壳18中。
当在返回行程期间第一和第二部分80、82到达图16的部分行程位置时，流体已从腔92输送到腔室16。第一和第二部分80、82通过移动到图17的部分重置位置并且再次移动到图13的完全重置位置而完成循环。额外的可选步骤可以是用单独的置换介质清除留在腔室16下游的任何流体。管56、腔室16和分流室66表示总下游体积，该总下游体积在输送流体之前基本没有流体。由泵32输送的流体的体积可以是总下游体积的40-70％，使得当流体已经被输送到腔室16时，管56和分流室66可以基本上是空的。如上所述，流体可以以至少0.5m/s的较高速度喷射(或用泵以至少200psi的压力输送流体)以将液滴“发射”到腔室16中，这允许表面张力将少量液体收集并保持在一起。
泵32还可将补充空气输送到容器17中以补偿损失的流体体积。在向前行程期间，泵32将空气吸入补充腔室94中，并且将来自补充腔室94的空气推向流体容器17，从而在返回行程期间空气进入流体容器17并使其通气。第一部分80和第二部分82各自具有相对的端部97，其与彼此面对以形成腔92的端部88、89相对。第一部分80和第二部分82的相对端部97中的至少一个可以形成补充腔室94的一部分(例如第二部分82的相对端97)，从而在整个行程中的运动也会在向前行程期间将空气吸入补充腔室94，并在返回行程期间将空气排出。空气被迫通过单向阀76，通过通气针40并且进入容器17，以补偿损失(输送)的流体体积。当第一和第二部分80、82到达完全复位位置时，补充空气已经被输送，并且泵32再次处于储存位置，泵32的第一部分80阻塞了通往外壳18的主入口52。O型圈用于密封第一部分和第二部分与歧管之间的连接部和空间，并沿着通气和流体传输路径。
一起参考图4、6和18-23，示出了用于泵32的驱动机构。驱动机构包括联接到杆98的第一侧96的第一致动器94(可以是按钮95)。当按钮向下移动时，杆98绕枢轴P沿箭头A的方向旋转。杆98的第二侧面100联接至泵32的第一部分80的支撑板102，使得第一部分80与杠杆98的第一侧面96一起从图18和图21的存储位置向上移动到图19、20和22的向前行程位置，其中流体已经被吸入腔92中。由于杆臂长度的差异，杆98可提供约11/6的机械增益。当然，在不脱离其他方面的情况下，使用电池19的动力系统也可以用于移动流体。当按下按钮95时，棘轮104防止向后运动，直到达到所需的向下位移(完全向前行程)为止，此时释放棘轮104以允许返回行程。
在向前行程期间，第一致动器94(例如按钮)也加载泵返回弹簧95(并且可以加载两个泵弹簧95)。加载的泵返回弹簧95在返回行程期间将泵32驱动回到默认位置或存储位置。如图所示，泵返回弹簧95可以作用在第一致动器94、杠杆上，或者直接作用在泵32本身的一部分上，例如作用在第一部分80上，如图所示。第一致动器94(按钮95)也返回到存储位置。在储存位置，第一部分80的主体阻止流过管56中的内腔54，而第二部分82的主体阻止通气路径和流体输送路径。从这个意义上讲，泵32充当阀104，并且本发明可以通过专用阀来实现，该专用阀将至管56的内腔54关闭，并且流体以另一种方式运动，而不背离本发明的各个方面。
参考图25-31，设备1还包括具有孔107的闸板105，流体通过孔107被输送。闸板105在存储位置阻挡并覆盖振动元件4，并且当使用位置传感器110来检测闸板105的位置(具体地为闸板105圆形面积)时，可以用作“断开”开关(或定义“断开”状态)。当第一致动器94移动通过向前行程时，闸板弹簧109也被加载。与泵返回弹簧95不同，闸板弹簧109被锁定在图26的加载位置。位置传感器110(可以是光学、电磁、电气或机械传感器)确定闸板105何时处于发射位置，其中孔107与流体开口6对准。例如，传感器110可以是联接到控制单元11(和可重复使用的第二壳体)的光学传感器，该光学传感器感测闸板上的标记。当位置传感器确定闸板105阻塞(或将很快阻塞)流体输送时，防止流体喷射。流体在第二致动器106(可以是发射按钮或剂量按钮108)的致动时被输送，当闸板105处于图26的位置并且设备准备好输送流体时，第二致动器106被解锁。在如下所述的使用中，如由位置传感器110所确定的那样，当闸板105中的孔与振动元件4中的开口6对准时，发射按钮108机械地释放闸板105，并且通过控制系统11启动流体喷射器。
现在更详细地描述闸板105的运动。参照图4、18和23，闸板105处于存储位置。闸板105由第一致动器94向下移动，使得突片109在狭槽111中向下滑动并锁定在图19和图26的准备状态。当加载剂量时，通过激活开关(未示出)，设备现在处于“开启”状态。在闸板锁定状态期间，另一个传感器(未示出)可以确定该设备已加载流体并且准备好分配剂量。根据位置传感器110对闸板105位置的确定，剂量按钮108的激活以及随后的激活和停用是触发和终止剂量/喷射的机制。当然，可以使用许多其他定时输送方法，并且此外，可以以与闸板105的操作无关的方式输送流体。
闸板锁115被发射按钮108移至图27的位置，从而使闸板105上的凸片109在具有斜面119的释放槽117中向上移动。发射按钮108安装至弹性臂121，该弹性臂121具有一对钩123，所述钩123与闸板锁115接合并由于臂121的弹性而将闸板锁115部分地拉回到存储位置。按钮返回弹簧125(见图17)在致动时被压缩并且使按钮108返回到准备状态，并且还可以用于使闸板锁115返回到存储位置。
现在描述使用该设备来处理和输送一定剂量的流体。流体容器17可以在使用之前安装，或者可以从先前的使用中预先装载或装载。当第一(并且可选地仅一)次装载流体容器17时，流体容器17安装在腔92中，并且按钮放置在流体容器17上方。然后，用户按下第一致动器94以迫使容器17向下，使得通气针40和输送针34刺穿流体容器，如图7所示。流体容器17可以锁定，以防止流体容器17的拆卸和更换。该设备可以在这种状态下存放。
紧在决定输送剂量之前，通过致动(压下)第一致动器94(盖)将流体输送到腔室16，该第一致动器使泵32运动整个周期以将流体加载到腔室16中。一旦致动器94返回到默认位置，流体就被容纳在腔室16中并准备输送。在不脱离本发明的许多方面的情况下，第一致动器94可以是任何合适的致动器，例如按钮95、杆、滑块、扭动旋钮或任何其他合适的机械或机电致动器。当然，可以在将流体输送到眼睛的过程中或紧在连续过程之前和连续过程中将流体输送到腔室16，而实际上不脱离本发明的所有方面。在将流体输送到腔室16之后，该设备还可以清除管56中的流体。例如，泵32可抽吸一定体积的置换介质并将置换介质输送到管56中，以在输送之前将管56中的任何流体置换到外壳18中。
当使用者准备好时，使用者然后致动发射按钮108以将流体输送到眼睛。为了瞄准和对准设备，用户将设备放置在眼睛附近，并通过闸板105中的孔107望向设备，并观察到振动元件4。诸如光管116的发光元件114照亮设备的部分，例如振动元件4，以视觉上瞄准和对准设备。当然，可以使用任何其他合适的瞄准/对准方法。一旦设备被正确瞄准，发射按钮108就被致动以将流体输送到眼睛。第二致动可以使用相同的致动器或不同的致动器，例如发射按钮108。尽管已经通过两步致动过程描述了本发明，但是两个步骤可以组合在单个致动中，其将流体输送到腔室16，然后例如通过光学地将眼球与眼睑区分开来确定适当的时间来输送流体。该设备基本上输送所有流体，并且在单次致动并将单剂量或一定量输送到眼睛之后，该设备准备好进行存储。
所要求保护的方法和设备的所有方面可以应用于其他方法和设备，并且这样的权利要求组合被明确地并入。此外，即使先前没有明确要求保护特定的组合、尺寸范围、比率、角度或线性覆盖范围、百分比或任何其他数量的组合也明确地并入权利要求中。例如，替代范围75％、95％和“全部”用于描述可以与其他数量结合使用或替代一个的各种值。术语“第一”和“第二”在权利要求中应可互换，因为它们并不用作自然顺序的术语，而只是将它们彼此区分开。此外，权利要求书中的“具有”、“带有”、“包括”、“包含”、“含有”和“囊括”(以及这些术语的所有其他形式，例如“具有”)均是开放式的，如“A具有B”或“A包括B”是指A包括B，但也可能包括其他要素或方法限制。最后，已经参考一些方面、优点或操作条件描述了本发明，这些方面、优点或操作条件由于体积小和交货时间短而难以直接量化。因此，直接观察和测量有时是不可行的，但是，定性信息支持了某些主张。例如，已经观察到，当喷射流体时，位于外壳18外部的唇部46和振动元件4的界面处的水被吸入到外壳18中，这表明也可能允许空气进入。此外，即使没有专用的通气口，流体也能平稳喷射。
已经参考优选实施例描述了本发明，但是，可以在不脱离本发明的特征和方面的情况下进行各种修改。例如，泵32可以是注射器，外壳18可以是刚性圆顶，或者外壳18可以附接到振动元件4，而不脱离本发明的方面。

Claims (21)

1.一种用于将一体积的流体输送到眼睛的设备，包括：
壳体；
流体喷射器，其联接到壳体，该流体喷射器具有带有多个开口的振动元件，该振动元件具有流体侧和输送侧，其中所述多个开口从流体侧延伸到输送侧，当振动元件振动时，流体喷射器从流体侧通过所述多个开口向输送侧喷射流体；
位于所述振动元件的流体侧附近的外壳，所述外壳和所述振动元件形成腔室；以及
泵，其具有出口，该出口流体地联接到所述腔室，其中所述泵被配置为将离散剂量的液体从流体容器抽到可变体积的腔中并且将所述离散剂量从所述腔喷射到所述腔室中，
其中，所述外壳包括壁，该壁具有位于振动元件的流体侧附近的唇部，该唇部围绕所述多个开口延伸，外壳和振动元件一起限定所述腔室，该腔室保持待分配的所述离散剂量。
2.根据权利要求1所述的设备，还包括第一致动器，所述第一致动器可操作地联接至泵，其中，第一致动器的致动使泵启动以将所述离散剂量输送至腔室。
3.根据权利要求2所述的设备，还包括可操作地联接到所述振动元件的第二致动器，其中所述第二致动器的致动使所述振动元件振动并通过所述多个开口喷射流体。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，当输送所述离散剂量时，由所述外壳限定的腔室在所述振动元件致动之前基本上是空的，并且在所述振动元件致动之后基本上是空的。
5.根据权利要求1所述的设备，其还包括联接到所述振动元件的压电元件，所述压电元件在以关于从100kHz至160kHz的驱动频率范围为中心的方式随机变化的频率下操作。
6.根据权利要求1所述的设备，还包括流体容器，所述流体容器流体地联接到外壳的腔室，该流体容器的流体承载能力是外壳的容积的至少150倍；并且其中，所述泵仅输送一个剂量大小。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述泵具有第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分可移动地彼此联接以改变可变体积的腔的尺寸，所述第一部分和所述第二部分被构造成在储存位置、部分行程位置和完全向前行程位置之间往复运动，
其中，当所述第一部分和第二部分从所述储存位置朝向所述部分行程位置移动时，所述第一部分远离第二部分移动并且所述腔尺寸增加以抽吸所述离散剂量，
其中，当所述第一部分和第二部分处于所述完全向前行程位置时，所述第一部分和第二部分彼此移位最大，所述腔尺寸最大并且与所述腔室中的内腔对准，并且
其中，当所述第一部分和第二部分从所述完全向前行程位置朝向所述储存位置移动时，所述第一部分和第二部分朝向彼此移动并且所述腔尺寸减小以喷射所述离散剂量。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述泵的第一部分具有第一延伸部并且所述第二部分具有第二延伸部，其中，所述第一延伸部朝着所述第二延伸部延伸并且与所述第二延伸部互锁，所述第一部分在整个循环中驱动所述第二部分。
9.根据权利要求7所述的设备，还包括第一致动器，所述第一致动器可操作地联接到所述第一部分，所述致动器驱动所述第一部分通过所述向前行程，并且还在所述向前行程期间加载泵返回弹簧，所加载的泵返回弹簧使泵的第一部分和泵的第二部分从向前行程位置移动返回到储存位置。
10.根据权利要求7所述的设备，其中，在所述第一部分的向前行程期间，流体被吸入形成在所述第一部分和第二部分之间的可变体积的腔中。
11.根据权利要求7所述的设备，其中，在向前行程期间流体被吸入可变体积的腔中，所述可变体积的腔形成在所述第一部分和所述第二部分之间，所述可变体积的腔的尺寸随着所述第一部分和第二部分朝向和远离彼此移动而改变。
12.根据权利要求7所述的设备，其中，所述泵的可变体积的腔容纳被输送到所述外壳的7-12微升的流体体积。
13.根据权利要求1所述的设备，还包括：
具有孔的闸板，该闸板能从当沿中心轴线观察时覆盖所述多个开口的储存位置移动到当沿通过闸板的孔的中心轴线观察时所述多个开口被暴露的输送位置；和
联接至闸板的闸板弹簧，当第一致动器在向前行程期间移动泵的第一部分时闸板弹簧被加载，闸板弹簧联接至闸板，闸板通过闸板弹簧从输送位置移动返回到所述储存位置。
14.根据权利要求1所述的设备，还包括安装在所述壳体上的控制系统，所述控制系统联接至第一致动器并且可操作地联接至所述振动元件以控制所述振动元件。
15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，所述第一壳体部分可移除地联接至所述第二壳体部分；控制系统安装在第一壳体部分上。
16.根据权利要求15所述的设备，所述外壳安装到第二壳体部分；并且所述振动元件安装到第二壳体部分。
17.如权利要求15所述的设备，其中，所述流体容器连接到所述第二壳体部分，所述流体容器被安装到所述第二壳体部分而不能更换，使得所述第二壳体部分与所述流体容器一起被丢弃。
18.根据权利要求1所述的设备，其中，所述泵以至少1.0m/s的速度将所述离散剂量输送到所述腔室。
19.根据权利要求1所述的设备，其中，所述流体容器是小瓶、安瓿、袋、囊或固定容器。
20.根据权利要求1所述的设备，其中所述流体容器的至少一部分被构造成被刺穿从而借助泵从所述流体容器中抽出液体的所述离散剂量。
21.一种用于与将流体输送到眼睛的设备一起使用的流体处理设备，包括：外壳，其包括具有唇部的侧壁，该唇部围绕并限定所述外壳的开口端，在使用中，所述唇部被定位为与振动元件相邻，所述外壳具有内表面，当唇部在使用中定位成与振动元件相邻时所述内表面与开口端一起限定腔室，所述开口端定位成与振动元件相邻以围绕振动元件中的多个开口，当振动元件振动时腔室中的流体通过所述多个开口分配，振动元件具有流体侧和输送侧，所述多个开口从流体侧延伸到输送侧，当振动元件振动时，振动元件从流体侧通过所述多个开口向输送侧喷射流体，在使用中唇部围绕所述多个开口延伸。
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