CN115445032A - 一种可雾化营养液的mems芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种可雾化营养液的微机电系统，包括上衬底、下衬底、通气模块、营养液仓、输液孔、PTFE膜、氧化硅板、Pt温度传感器、金属发热丝和驱动电路，下衬底中设有营养液仓和输液孔，营养液仓靠近上衬底一侧具有开口，输液孔将营养液仓与下衬底外部连通，PTFE膜封闭开口，上衬底与下衬底固定连接，上衬底中设有通气模块，氧化硅板固定安装在上衬底表面，Pt温度传感器和金属发热丝均安装在氧化硅板上，Pt温度传感器检测金属发热丝的温度，Pt温度传感器和金属发热丝均与驱动电路连接。本发明的有益技术效果包括：能够使营养液均匀雾化，有利于人体的吸收。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种可雾化营养液的MEMS芯片。
背景技术
营养液是一种包含了氨基酸、葡萄糖等多种离子的液体，它能够为人体提供能量、水分以及保持体内的酸碱平衡。目前主流的营养液使用方法包括直接口服式、静脉滴注式以及喷雾式。直接口服式的优点在于服用方式方便简单且快速，然而直接口服式的缺点在于，当患者不能完成吞咽动作时将无法通过直接口服式的方法吸收营养液。静脉滴注式的优点在于当患者不能经口进食时仍然可以通过静脉滴注的方法吸收营养液，从而达到补充身体能量、恢复健康的目的，然而静脉滴注式也存在固有的缺点，如需要一定的医护条件，不能随时随地进行静脉滴注，并且针头插入对于人体有一定的损伤及疼痛感，一定程度上阻碍着患者尤其是儿童使用该种方式吸收营养液。喷雾式营养液使用方法是指将营养液雾化成细小颗粒，以供人体吸收。喷雾式吸入营养液的方式具有半衰期短、气道粘膜表面停留时间短以及局部组织滞留时间长的特点，既简单快速，可随时随地使用，又不会对人体产生伤害与刺痛感。最重要的在于，局部给药的方式避免了药物的肝肾代谢，不仅减少了药物的剂量，还降低了全身不良反应风险，安全性更高而且起效迅速。因此喷雾式营养液的吸收方法有着广大的市场与发展前景。
当前喷雾式吸入营养液的方法主要为瓶装喷雾式，瓶装喷雾式的工作原理是在瓶内形成高压系统，以较高的压力将瓶内的液体以极细微的水粒的形式喷射出来。这些被喷射出的水粒液体与自然雾的效果和形态极为相似，因此这种营养液雾化器械被称为喷雾瓶。但是，目前喷雾式吸入营养液的方法仍具有瓶装出口的喷雾速度大、雾化的营养液颗粒大且不均匀、不利于患者吸收等缺陷。为此，有必要研究能够解决营养液雾化颗粒大、营养液雾化不均匀、不利于患者吸收等技术问题的营养液雾化器械。
如中国专利CN112972837A，公开日2021年6月18日，一种雾化器。该发明包括：壳体；压缩雾化杯，压缩雾化杯设于壳体，压缩雾化杯设有第一出雾口；超声波雾化杯，超声波雾化杯设于壳体，并与压缩雾化杯间隔设置，超声波雾化杯设有第二出雾口；以及呼吸罩，呼吸罩管路连接于第一出雾口和第二出雾口，实现了药液的均匀雾化，并且能够在上下呼吸道同时沉积药雾，满足了患者的治疗需求。但其技术方案存在不便于携带、结构复杂、容易出故障的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：目前营养液雾化器械存在不便于携带的技术问题。提出了一种可雾化营养液的MEMS芯片，能够使营养液均匀雾化，有利于人体的吸收，且便于携带。
解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种可雾化营养液的MEMS芯片，包括上衬底、下衬底、通气模块、营养液仓、输液孔、PTFE膜、氧化硅板、Pt温度传感器、金属发热丝和驱动电路，所述下衬底中设有营养液仓和输液孔，所述营养液仓靠近上衬底一侧具有开口，所述输液孔将营养液仓与下衬底外部连通，所述PTFE膜封闭所述开口，所述上衬底与下衬底固定连接，所述上衬底中设有通气模块，所述氧化硅板固定安装在上衬底表面，所述Pt温度传感器和金属发热丝均安装在氧化硅板上，所述Pt温度传感器检测金属发热丝的温度，所述Pt温度传感器和金属发热丝均与驱动电路连接。
作为优选，所述通气模块包括多孔阵列和通孔阵列，所述通孔阵列靠近下衬底一侧，所述多孔阵列位于氧化硅板与通孔阵列之间。
作为优选，所述上衬底表面设有两组金属引线，金属发热丝通过一组金属引线与驱动电路连接，Pt温度传感器通过另一组金属引线与驱动电路连接。
作为优选，所述金属发热丝呈螺旋状。
作为优选，所述上衬底采用单晶硅材料，下衬底采用单晶硅或者玻璃材料，下衬底材料的电阻率高于上衬底的材料。
作为优选，所述Pt温度传感器呈与所述金属发热丝相匹配的圆弧状，当驱动电路检测到Pt温度传感器的输出温度值大于第一预设值时，驱动电路停止向金属发热丝供电，当驱动电路检测到Pt温度传感器的输出温度值小于第二预设值时，驱动电路向金属发热丝供电。
作为优选，所述输液孔内表面加工有螺旋结构，所述MEMS芯片包括橡胶塞，所述橡胶塞与输液孔相配合。
作为优选，所述上衬底与下衬底之间设有密封垫。
作为优选，所述多孔阵列的孔径为30纳米至3000纳米。
作为优选，所述通孔阵列的孔径为30微米至300微米。
本发明的有益技术效果包括：采用一种可雾化营养液的MEMS芯片，通过微机电系统加工工艺，将金属发热丝、Pt温度传感器、PTFE膜以及营养液仓巧妙地集成为一体，实现了营养液的均匀雾化，有利于人体的吸收，并且生产成本低，硬件体积小，操作便携；利用Pt温度传感器实时检测金属发热丝的温度，当温度超过第一预设值时，驱动电路停止向金属发热丝供电，有效避免了温度过高导致营养液营养遭到破坏的问题。
本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明实施例可雾化营养液的MEMS芯片剖面图。
图2为本发明实施例可雾化营养液的MEMS芯片俯视结构示意图。
其中：1、上衬底，2、下衬底，3、多孔阵列，4、通孔阵列，5、营养液仓，6、输液孔，7、PTFE膜，8、氧化硅板，9、Pt温度传感器，10、金属发热丝，11、金属引线，12、橡胶塞，13、密封垫。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种可雾化营养液的MEMS芯片，请参阅附图1，包括上衬底1、下衬底2、通气模块、营养液仓5、输液孔6、PTFE膜7、氧化硅板8、Pt温度传感器9、金属发热丝10和驱动电路，下衬底2中设有营养液仓5和输液孔6，营养液仓5靠近上衬底1一侧具有开口，输液孔6将营养液仓5与下衬底2外部连通，PTFE膜7封闭开口，上衬底1与下衬底2固定连接，上衬底1中设有通气模块，氧化硅板8固定安装在上衬底1表面，Pt温度传感器9和金属发热丝10均安装在氧化硅板8上，Pt温度传感器9检测金属发热丝10的温度，Pt温度传感器9和金属发热丝10均与驱动电路连接。本实施例通过微机电系统加工工艺，将金属发热丝10、Pt温度传感器9、PTFE膜7以及营养液仓5巧妙地集成为一体，实现了营养液的均匀雾化，有利于人体的吸收，并且生产成本低，硬件体积小，操作便携。上衬底1采用单晶硅材料，下衬底2采用单晶硅或者玻璃材料，下衬底2材料的电阻率高于上衬底1的材料。
通气模块包括多孔阵列3和通孔阵列4，通孔阵列4靠近下衬底2一侧，多孔阵列3位于氧化硅板8与通孔阵列4之间。多孔阵列3的孔径为30纳米至3000纳米，通孔阵列4的孔径为30微米至300微米。多孔阵列3和通孔阵列4向下导热、向上导雾气。
PTFE膜7具有防水透气功能，使得营养液仓5中雾化后的营养液可以通过该膜，而液态的营养液无法通过该膜，从而保证了本实施例雾化功能的正常实现。
微机电系统雾化营养液的过程为：将营养液从输液孔6注入营养液仓5中，然后用橡胶塞12堵住输液孔6以防止漏液，由于PTFE膜7的存在，液态的营养液无法通过PTFE膜7，因此营养液便被存储在营养液仓5中。此时，通过驱动电路给与金属发热丝10连接的金属引线11施加电流，使得金属发热丝10均匀发热，本实施例微机电系统内部温度持续上升，使得营养液得以雾化，从而由下而上地依次穿过PTFE膜7、通孔阵列4和多孔阵列3，随后穿透出本实施例微机电系统，以供人体吸收。其中，Pt温度传感器9可以实时检测金属发热丝10的温度，当温度超过第一预设值时，驱动电路停止向金属发热丝10供电，从而使得金属发热丝10暂停发热，避免营养液遭到破坏。
其中，输液孔6内表面加工有螺旋结构，微机电系统包括橡胶塞12，橡胶塞12与输液孔6相配合，防止漏液。螺旋结构能够使橡胶塞12与输液孔6的内表面紧密贴合，实现更良好的密封。
其中，上衬底1与下衬底2之间设有密封垫13。能避免雾化后的营养液经过上衬底1与下衬底2之间粘合的缝隙之间露出。
请参阅附图2，上衬底1表面设有两组金属引线11，金属发热丝10通过一组金属引线11与驱动电路连接，Pt温度传感器9通过另一组金属引线11与驱动电路连接。Pt温度传感器9能够检测到金属发热丝10的温度。
其中，金属发热丝10呈螺旋状，使得金属发热丝10在圆域内均匀分布，不同于传统条状发热丝的局部发热，本实施例的螺旋状金属发热丝10更有利于均匀加热。
其中，Pt温度传感器9呈与金属发热丝10相匹配的圆弧状，最大程度上贴近了螺旋状金属发热丝10，有利于温度的采集。当驱动电路检测到Pt温度传感器9的输出温度值大于第一预设值时，驱动电路停止向金属发热丝10供电，当驱动电路检测到Pt温度传感器9的输出温度值小于第二预设值时，驱动电路向金属发热丝10供电。有效避免了温度过高导致营养液营养遭到破坏的问题，同时可以根据患者的需求进行温度调节，从而改变营养液的雾化量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (10)
1.一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，包括上衬底、下衬底、通气模块、营养液仓、输液孔、PTFE膜、氧化硅板、Pt温度传感器、金属发热丝和驱动电路，所述下衬底中设有营养液仓和输液孔，所述营养液仓靠近上衬底一侧具有开口，所述输液孔将营养液仓与下衬底外部连通，所述PTFE膜封闭所述开口，所述上衬底与下衬底固定连接，所述上衬底中设有通气模块，所述氧化硅板固定安装在上衬底表面，所述Pt温度传感器和金属发热丝均安装在氧化硅板上，所述Pt温度传感器检测金属发热丝的温度，所述Pt温度传感器和金属发热丝均与驱动电路连接。
2.如权利要求1所述的一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，
所述通气模块包括多孔阵列和通孔阵列，所述通孔阵列靠近下衬底一侧，所述多孔阵列位于氧化硅板与通孔阵列之间。
3.如权利要求1所述的一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，
所述上衬底表面设有两组金属引线，金属发热丝通过一组金属引线与驱动电路连接，Pt温度传感器通过另一组金属引线与驱动电路连接。
4.如权利要求3所述的一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，
所述金属发热丝呈螺旋状。
5.如权利要求1或3所述的一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，
所述上衬底采用单晶硅材料，下衬底采用单晶硅或者玻璃材料，下衬底材料的电阻率高于上衬底的材料。
6.如权利要求3所述的一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，
所述Pt温度传感器呈与所述金属发热丝相匹配的圆弧状，当驱动电路检测到Pt温度传感器的输出温度值大于第一预设值时，驱动电路停止向金属发热丝供电，当驱动电路检测到Pt温度传感器的输出温度值小于第二预设值时，驱动电路向金属发热丝供电。
7.如权利要求1所述的一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，
所述输液孔内表面加工有螺旋结构，所述微机电系统包括橡胶塞，所述橡胶塞与输液孔相配合。
8.如权利要求1所述的一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，
所述上衬底与下衬底之间设有密封垫。
9.如权利要求2所述的一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，
所述多孔阵列的孔径为30纳米至3000纳米。
10.如权利要求2所述的一种可雾化营养液的微机电系统，其特征在于，
所述通孔阵列的孔径为30微米至300微米。
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