DE112018002960T5 - Flüssigkeitsausgabeeinheit mit hydrophober oberfläche - Google Patents

Flüssigkeitsausgabeeinheit mit hydrophober oberfläche Download PDF

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Abstract

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Flüssigkeits-Ausgabevorrichtung. Ein nicht als Einschränkung zu verstehendes Beispiel der Vorrichtung beinhaltet ein Substrat mit einem in einer Oberfläche des Substrats gebildetem Hohlraum. Die Vorrichtung kann auch eine auf der Oberfläche des Substrats angeordnete Membran enthalten, die eine Öffnung des Hohlraums bedeckt. Die Vorrichtung kann auch eine auf der Membran angeordnete hydrophobe Schicht enthalten. Die Vorrichtung kann auch eine zwischen der Membran und dem Substrat angeordnete Dichtung enthalten, wobei die Dichtung die Öffnung des Hohlraums umgibt. Die Vorrichtung kann auch eine mit der Membran verbundene Elektrodenschicht enthalten.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein miniaturisierte Ausgabeeinheiten und zugehörige Verfahren und insbesondere Flüssigkeitsausgabeeinheiten mit hydrophoben Oberflächen und zugehörigen Verfahrensweisen.
  • Ausgabeeinheiten im Mikrometermaßstab können für eine Vielfalt von Anwendungen von Nutzen sein. Zu solchen Ausgabeeinheiten kann eine Anordnung von Behältern im Mikrometermaßstab gehören, die mit geringen Mengen eines Materials wie Flüssigkeiten oder Pulver gefüllt sind. Die Behälter sind in Bezug auf das Material abgedichtet und können das Material zum Beispiel durch Zerreißen oder Schmelzen einer Metallmembran freigeben. Solche Ausgabeeinheiten im Mikrometermaßstab können für unabhängiges und gesteuertes Freigeben von Materialien in einzelnen Behältern sorgen und zum Beispiel bei Anwendungen zum Ausgeben von Arzneimitteln von Nutzen sein.
  • Bei einigen Anwendungen können zum Erreichen der gewünschten Größe der Ausgabeeinheit im Mikrometermaßstab strenge Vorgaben zur Energiespeicherung und Stromzufuhr nötig sein. Zum Beispiel können kleinere Abmessungen von implantierbaren und tragbaren Einheiten zum Ausgeben von Arzneimitteln in Hinblick auf Annehmlichkeit und Schutz der Privatsphäre des Patienten bevorzugt sein. Zum Freigeben des Materials aus dem Behälter ist jedoch Energie erforderlich, und außerdem kann durch Wärmeleitung innerhalb der Einheitenstruktur viel Energie verloren gehen. Flüssigkeit enthaltende Behälter können zum Beispiel von unerwünscht hoher Wärmeleitung betroffen sein. Somit besteht ein Bedarf, die zum Freigeben aus dem Behälter erforderliche Energie auf einen Mindestwert zu verringern.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Flüssigkeitsausgabevorrichtung. Ein nicht als Einschränkung zu verstehendes Beispiel der Vorrichtung enthält ein erstes Substrat, das einen in dem ersten Substrat gebildeten Behälter enthält. Die Vorrichtung kann auch eine auf der Oberfläche des ersten Substrats angeordnete Membran enthalten, die eine Öffnung des Behälters bedeckt. Bei der Membran kann es sich gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung um eine Metallschicht, eine elektrisch isolierende dielektrische Schicht, oder eine Kombination von metallischen und isolierenden Strukturen handeln. Die Vorrichtung kann auch ein an das erste Substrat geklebtes zweites Substrat enthalten, wobei das zweite Substrat eine Behälterdichtung enthält. Die Vorrichtung kann auch eine auf eine Innenfläche der Membran aufgebrachte hydrophobe Schicht enthalten. Die Vorrichtung kann auch eine in elektrischem Kontakt mit der Membran stehende Elektrode enthalten. Solche Ausführungsformen können durch Schmelzen oder Zerbrechen zum Aktivieren und automatischen Ausgeben einer Flüssigkeit mit möglichst geringen durch Wärmeleitung der Flüssigkeiten bedingten Energieverlusten sorgen.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Flüssigkeitsausgabevorrichtung. Ein nicht als Einschränkung zu verstehendes Beispiel der Vorrichtung enthält ein Substrat mit einem in einer Fläche des Substrats gebildeten Hohlraum. Die Vorrichtung kann auch eine Membran enthalten, die mit einer schwenkbaren Struktur verbunden ist. Die Vorrichtung kann auch eine auf der Membran angeordnete hydrophobe Schicht enthalten. Die Vorrichtung kann auch eine Dichtung enthalten, die zwischen der Membran und dem Substrat angeordnet ist, wobei die Dichtung die Öffnung des Hohlraums umgibt. Bei solchen Ausführungsformen kann die Einheit durch Schmelzen oder Zerbrechen der Dichtung aktiviert und eine Flüssigkeit automatisch ausgegeben werden, ohne dass nennenswerte Reste der Membran oder der Dichtung freigegeben werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine elektronische Ausgabeeinheit. Ein nicht als Einschränkung zu verstehendes Beispiel der Einheit enthält eine Ausgabeanordnung mit einer Vielzahl Behälter. Die Ausgabeanordnung kann einen Hohlraum, eine Membran, die eine Öffnung des Hohlraums bedeckt, und eine auf die Membran aufgebrachte hydrophobe Schicht enthalten. Die Einheit kann auch einen Mikroprozessor enthalten, der Daten mit der Ausgabeanordnung austauscht. Die Einheit kann auch einen drahtlosen Empfänger enthalten, der Daten mit dem Mikroprozessor austauscht. Bei solchen Ausführungsformen können Flüssigkeiten ferngesteuert aus einer Ausgabeanordnung in einer miniaturisierten Ausgabeeinheit energiesparend freigegeben werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zum Ausgeben von Flüssigkeiten. Ein nicht als Einschränkung zu verstehendes Beispiel zum Ausgeben der Flüssigkeiten beinhaltet Bilden einer hydrophoben Auskleidung auf einer Beschichtung der Freigabemembran eines Behälters der Ausgabestruktur. Das Verfahren beinhaltet auch Einfüllen einer Flüssigkeit in den Behälter. Das Verfahren beinhaltet auch Abdichten des Behälters mittels einer hydrophilen Schicht. Das Verfahren beinhaltet auch Bereitstellen eines elektrischen Stroms zur Freigabemembran zum Ausgeben der Flüssigkeit. Bei solchen Ausführungsformen können Flüssigkeiten in elektronischen Ausgabeeinheiten komplett automatisch freigegeben werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Computerprogrammprodukt zum Ausgeben von Flüssigkeiten. Das Computerprogrammprodukt kann ein durch einen Computer lesbares Speichermedium mit darin verkörperten Programmanweisungen enthalten, wobei die Anweisungen durch einen Prozessor ausführbar sind, um ein Verfahren durchzuführen. Ein nicht als Einschränkung zu verstehendes Beispiel des Verfahrens beinhaltet Empfangen eines Signals von einem Sensor, das einen lokalen Umgebungszustand widerspiegelt. Das Verfahren kann auch Senden eines elektrischen Stroms zumindest teilweise auf der Grundlage des Signals an eine mit einer hydrophoben Auskleidung beschichtete Freigabemembran beinhalten, wobei die Freigabemembran einen Behälter der Ausgabestruktur bedeckt. Das Verfahren kann auch Zerreißen der Membran mittels des elektrischen Stroms beinhalten.
  • Weitere technische Merkmale und Vorteile werden durch die Techniken der vorliegenden Erfindung bewirkt. Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung werden hierin ausführlich beschrieben und als Bestandteil des beanspruchten Gegenstands angesehen. Zum besseren Verständnis wird auf die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen verwiesen.
  • Figurenliste
  • Die Besonderheiten der hierin beschriebenen Exklusivrechte werden in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung ausführlich dargelegt und ausdrücklich beansprucht. Die obigen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Ausführungsformen der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich, wobei:
    • 1 einen Blockschaltplan zeigt, der ein Beispiel eines Verarbeitungssystems gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
    • 2A ein beispielhaftes System gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2B eine weitere Ansicht des beispielhaften Systems von 2A gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3A ein beispielhaftes System gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3B eine weitere Ansicht des beispielhaften Systems von 3A gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4A ein beispielhaftes System gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4B eine weitere Ansicht des beispielhaften Systems von 3A gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 5 einen Blockschaltplan der Steuerschaltung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 6 einen Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 7 einen Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Die hierin gezeigten Schaubilder dienen der Veranschaulichung. Es kann viele Varianten der Schaubilder oder der darin beschriebenen Operationen geben, ohne vom Wesensgehalt der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können die Aktionen in einer abweichenden Reihenfolge ausgeführt oder Aktionen hinzugefügt, weggelassen oder verändert werden. Ferner wird durch den Begriff „verbunden mit“ und dessen Varianten beschrieben, dass zwischen zwei Elementen eine Verbindung zum Austauschen von Daten, jedoch keine direkte Verbindung zwischen den Elementen ohne weitere Elemente/Verbindungen zwischen ihnen besteht. Alle diese Varianten werden als Bestandteil der Beschreibung angesehen.
  • In den beiliegenden Figuren und der folgenden detaillierten Beschreibung der beschriebenen Ausführungsformen sind die verschiedenen in den Figuren veranschaulichten Elemente mit zwei- oder dreistelligen Bezugsnummern versehen. Bis auf wenige Ausnahmen entsprechen die äußerst linken Ziffern der Bezugsnummer der Figur, in der dieses Element zuerst veranschaulicht wurde.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Der Einfachheit halber werden herkömmliche Techniken in Bezug auf die Herstellung von Halbleitereinheiten und integrierte Schaltkreise (IC) hierin möglicherweise nicht im Einzelnen beschrieben. Außerdem können die verschiedenen hierin beschriebenen Aufgaben und Prozessschritte in eine umfangreichere Prozedur oder einen entsprechenden Prozess einbezogen werden, der weitere hierin nicht im Einzelnen beschriebene Schritte oder Funktionalitäten aufweist. Insbesondere sind verschiedene Schritte zur Herstellung von Halbleitereinheiten und ICs auf der Grundlage von Halbleitern bestens bekannt, sodass der Einfachheit halber viele herkömmliche Schritte hierin nur kurz erwähnt oder ohne Darstellung bestens bekannter Prozessdetails vollständig weggelassen werden.
  • Im Rahmen eines Überblicks über Technologien, die in Bezug auf Aspekte der Erfindung von größerer Bedeutung sind, wird festgestellt, dass digitale Ausgabeeinheiten bei Anwendungen wünschenswert sein können, die auf automatische Art und Weise von genauer Zeitplanung und/oder Freigeben genauer Stoffmengen profitieren können. Bei Anwendungen zum Ausgeben von Medikamenten können digitale Ausgabeeinheiten zum Beispiel eine Mehrzahl Behälter enthalten, die ferngesteuert nach einer genau festgelegten Ausgabe und Zeitplanung geöffnet werden. In einigen Fällen, darunter pharmazeutische Anwendungen sowie Anwendungen ohne pharmazeutischen Bezug, können digitale Ausgabeeinheiten dazu verwendet werden, ein Mittel zum automatischen Auslösen oder Beenden einer chemischen Reaktion freizugeben. Zum Beispiel kann bei Anwendungen mit Mikrobatterien durch digitales Freigeben eines Elektrolyts aus einem Behälter der Mikrobatterie automatisch ferngesteuert aktiviert werden. Bei einer anderen Anwendung ist eine Anordnung von Biosensoren in einer Rückwand so beschaffen, dass diese nach einer chemischen Aktivierung auf spezifische Biomarker reagieren. Vor dem Verwenden können die Oberflächen der Biosensoren gereinigt werden. Die einzelnen Biosensoren können durch eine Membran abgedichtet und geschützt werden, und jeder Biosensor kann sich nahe einem Behälter mit einer flüssigen chemischen Substanz befinden, die die Oberfläche des Sensors zum Detektieren des Biomarkers eines Analyten aktiviert. Nach Senden eines Aktivierungssignals werden sowohl die Membran des Behälters mit der chemischen Aktivierungssubstanz als auch die Membran zum Abdichten des Biosensors geöffnet. In manchen Fällen können die digitalen Ausgabeeinheiten an Sensorsysteme angeschlossen sein, um ein automatisches Arzneiausgabesystem in einem Kreislaufprozess bereitzustellen.
  • Durch ihre Fähigkeit zur ferngesteuerten Ausgabe von Stoffen aus digitalen Ausgabeeinheiten werden diese potenziell in implantierbaren oder tragbaren Einheiten anwendbar. Zum Beispiel kann eine Behandlung bestimmter medizinischer Indikationen Verabreichen von Stoffen, die für orales Verabreichen nicht geeignet oder optimal sind, oder Ausgabe von Stoffen mit einer genauen Dosierung oder nach einem Zeitplan erfordern. Bei solchen Anwendungen eignen sich Arzneiausgabeimplantate zum Verabreichen von Stoffen nach einem genauen Zeitplan mit geringstmöglichem Eingreifen eines Patienten oder Gesundheitsdienstleisters. Zusätzlich zu implantierten Systemen könnten digitale Ausgabeeinheiten ähnliche Ausgabevorteile in tragbaren (z.B. transdermalen, transmucosalen usw.) Systemen wie in Systemen mit selbstklebenden Pflastern bereitstellen.
  • Verwenden digitaler Ausgabeeinheiten in Anwendungen, bei denen die Einheitengröße von Bedeutung ist, beispielsweise in implantierbaren oder tragbaren Einheiten, stellt Anforderungen an Systemgestaltung. Abgesehen von Anforderungen seitens Patient und Gesundheitsdienstleister an kleine Einheiten in Bezug auf Annehmlichkeiten des Patienten können die physischen Abmessungen von Einheiten begrenzt sein, die in den Patienten implantiert oder von ihm getragen werden können. Demgemäß können durch kleinere Einheitenvolumina die Anforderungen an Energiespeicherung und Stromzufuhr deutlich verringert werden. Durch Verringern der zum Freigeben aus einem Behälter erforderlichen Energie auf ein Mindestmaß können Gestaltung und Leistungsfähigkeit der Einheit verbessert werden.
  • Wärmeleitung innerhalb der Einheitenstruktur kann zu erheblichen Energieverlusten in digitalen Ausgabeeinheiten führen. Zum Beispiel kann in Behältern mit darin enthaltenen Flüssigkeiten eine hohe Wärmeleitung auftreten.
  • Herkömmliche digitale Ausgabeeinheiten können eine zerstörbare Metallmembran enthalten, die einen Behälter bedeckt. Zum Freigeben eines Stoffes aus dem Behälter kann die Membran durch Bereitstellen eines elektrischen Stroms aktiviert werden, der zum Zerreißen oder Schmelzen der Membran ausreicht und dadurch die Öffnung des Behälters zur Umgebung hin freilegt. Flüssigkeiten sind jedoch gute Wärmeleiter. Vor dem Zerreißen oder Schmelzen der Membran entzieht die in dem Behälter oder dem Hohlraum befindliche Flüssigkeit, die in Kontakt mit der Membran steht, dem System zusätzliche Energie. Durch die aus dem System aufgenommene Energie kann jedoch außerdem die in Kontakt mit der Membran stehende Flüssigkeit verdampft werden. Solches Verdampfen kann nicht nur zusätzliche Wärme erfordern, sondern möglicherweise auch thermisch empfindliche Stoffe in dem Behälter zersetzen oder schädigen.
  • Einige herkömmliche digitale Ausgabeeinheiten können lösbare Membranen enthalten, beispielsweise über ein Scharnier am Unterteil der Einheit angebrachte Membranen. Nach Aktivieren durch Zuführen von Energie zu dem System kann sich die Membran teilweise von der Struktur lösen und dadurch Flüssigkeit in einem Behälter oder Hohlraum an die Umgebung abgeben. Aus ähnlichen Gründen wie oben kann für die in Kontakt mit den Dichtringen solcher Einheiten stehenden Flüssigkeiten zum Öffnen der Membran mehr Energie erforderlich sein.
  • Zu herkömmlichen Verfahren zum Verringern von Energieverlusten in Bezug auf Flüssigkeitsbehälter kann Lyophilisieren vorgesehener Behältermaterialien gehören, um Behälterflüssigkeiten zu verringern und/oder auszuschließen. Lyophilisieren (Gefriertrocknen) ist ein Prozess, bei dem Wasser durch Einfrieren einer vorgesehenen Lösung aus einer Probe entfernt und unter niedrigem Druck aus der gefrorenen Lösung sublimiert wird, sodass eine eingetrocknete oder pulverisierte Probe zurückbleibt. Lyophilisieren kann jedoch nicht nur zusätzliche Kosten verursachen und weitere Prozessschritte erfordern, sondern für bestimmte Verbindungen ungeeignet sein sowie zusätzliche Schritte zum Wiederherstellen vor Verabreichen des gewünschten Stoffes zu seinem Zielort erfordern. Damit Lyophilisieren kostengünstig wird, müssen möglicherweise oft große Chargen verarbeitet werden. Es besteht weiterhin ein Bedarf, Wärmeleitung in digitalen Ausgabesystemen zu verringern, insbesondere in Systemen, die flüssige Stoffe in den Behältern enthalten.
  • Im Rahmen einer Übersicht von Aspekten der Erfindung beheben eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung die oben beschriebenen Nachteile nach dem Stand der Technik durch Bereitstellen einer hydrophoben Schicht auf der Freigabemembran einer digitalen Ausgabeeinheit. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ist ein Behälter an einem der Membran und der hydrophoben Schicht entgegengesetzten Ende durch ein zweites Substrat abgedichtet. Das zweite Substrat kann gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung eine hydrophile Oberfläche enthalten. Mittels solcher Ausführungsformen der Erfindung kann die Flüssigkeit zu der hydrophilen Oberfläche hin und von der Membran weggezogen werden.
  • Mittels der oben beschriebenen Aspekte der Erfindung werden die Nachteile nach dem Stand der Technik durch Verringern der Wärmeleitung in der Einheitenstruktur behoben, indem flüssige Substanzen aus dem Behälter oder dem Hohlraum von der Membran abgestoßen werden. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung bildet die hydrophobe Schicht ein Luftpolster zwischen einer Oberfläche des Flüssigkeitsbehälters und der Membran, wobei das Luftpolster für Wärmedämmung und verbesserte thermische Eigenschaften sorgt.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines Verarbeitungssystems 100 zum Umsetzen der hierin dargelegten Lehren. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung hat das System 100 eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten (Prozessoren) 101a, 101b, 101c usw. (die insgesamt oder stellvertretend als Prozessor(en) bezeichnet werden). Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann jeder Prozessor 101 einen Computer-Mikroprozessor mit reduziertem Befehlssatz (RISC) enthalten. Die Prozessoren 101 sind durch einen Systembus 113 mit einem Systemspeicher 114 und verschiedenen anderen Komponenten verbunden. Ein Nur-Lese-Speicher (ROM) 102 ist mit dem Systembus 113 verbunden und kann ein Grundlegendes Eingabe/Ausgabe-System (BIOS) enthalten, das bestimmte Grundfunktionen des Systems 100 steuert.
  • 1 zeigt ferner einen Eingabe/Ausgabe- (E/A-) Adapter 107 und einen NetzwerkAdapter 106, die mit dem Systembus 113 verbunden sind. Bei dem E/A-Adapter 107 kann es sich um einen Schnittstellenadapter für kleine Computersysteme (SCSI) handeln, der Daten mit einer Festplatte 103 und/oder einem Bandspeicherlaufwerk 105 oder einer beliebigen anderen Komponente austauscht. Der E/A-Adapter 107, die Festplatte 103 und das Bandspeicherlaufwerk 105 werden hierin insgesamt als Massenspeicher 104 bezeichnet. Ein Betriebssystem 120 zum Ausführen auf dem Verarbeitungssystem 100 kann in dem Massenspeicher 104 gespeichert sein. Durch einen Netzwerkadapter 106 ist der Bus 113 mit einem externen Netzwerk 116 verbunden, damit das Datenverarbeitungssystem 100 Daten mit anderen ähnlichen Systemen austauschen kann. Ein Bildschirm (z.B. ein Anzeigemonitor) 115 ist mit dem Systembus 113 durch einen Bildschirmadapter 112 verbunden, der einen Grafikadapter zum Verbessern der Leistungsfähigkeit von grafikintensiven Anwendungen und eine Videosteuerung enthalten kann. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung können die Adapter 107, 106, 112 mit einem oder mehreren E/A-Bussen verbunden sein, die über eine (nicht gezeigte) zwischengeschaltete Busbrücke mit dem Systembus 113 verbunden sind. Geeignete E/A-Busse zum Anschließen von Peripherieeinheiten wie Festplattensteuerungen, Netzwerkadapter und Grafikadapter enthalten üblicherweise einheitliche Protokolle wie beispielsweise Verbindungsbus für Erweiterungskomponenten (PCI). Gezeigt sind weitere Eingabe/Ausgabe-Einheiten, die über den Benutzerschnittstellenadapter 108 und den Bildschirmadapter 112 mit dem Systembus 113 verbunden sind. Außerdem sind eine Tastatur 108, eine Maus 110 und ein Lautsprecher 111 über den Benutzerschnittstellenadapter 113 untereinander verbunden, der zum Beispiel einen E/A-Super-Chip zum Zusammenfassen mehrerer Einheitenadapter zu einer einzigen integrierten Schaltung enthalten kann.
  • Gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung enthält das Verarbeitungssystem 100 eine Grafikbearbeitungseinheit 130. Bei der Grafikbearbeitungseinheit 130 handelt es sich um eine spezialisierte elektronische Schaltung zum Bearbeiten und Ändern eines Speichers zum Beschleunigen des Erzeugens von Bildern in einem Bildspeicher, die an einen Bildschirm ausgegeben werden sollen. Im Allgemeinen ist die Grafikbearbeitungseinheit 130 beim Bearbeiten von Computergrafiken und beim Bildbearbeiten sehr leistungsfähig und hat eine hochparallele Struktur, durch die sie für Algorithmen, bei denen große Datenblöcke parallel verarbeitet werden, leistungsfähiger als Universal-Computer wird.
  • Gemäß der Anordnung in 1 enthält das System 100 somit Verarbeitungskapazität in Form von Prozessoren 101, Speicherkapazität mit einem Systemspeicher 114 und einem Massenspeicher 104, Eingabemittel wie eine Tastatur 109 und eine Maus 110 sowie Ausgabemittel mit einem Lautsprecher 111 und einem Bildschirm 115. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dienen ein Bereich des Systemspeichers 114 und des Massenspeichers 104 gemeinsam zum Speichern eines Betriebssystems wie des Betriebssystems AIX® von der IBM Corporation zum Steuern der Funktionen der verschiedenen in 1 gezeigten Komponenten.
  • Nunmehr werden im Einzelnen Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei 2A ein hydrophobes Ausgabesystem 200 gemäß Ausführungsformen der Erfindung zeigt. Das System 200 enthält ein erstes Substrat 210, das einen in der Oberfläche des Substrats 210 gebildeten Behälter 222 enthält. Das System 200 kann eine erste Opferschicht 212 auf der Oberseite des ersten Substrats 210 enthalten. Die Opferschicht 212 kann zum Beispiel Siliciumnitrid (SiN) oder Siliciumdioxid (SiO2) enthalten. Das System 200 kann eine Elektrodenschicht enthalten, die einen Stapel mehrerer Metallschichten mit einer Mehrzahl Metallschichten 214, 216, 218 enthält. Das System 200 kann auch eine Membran 220 enthalten, die in Kontakt mit einer oder mehreren der Metallschichten 214, 216, 218 steht und eine Öffnung des Behälters 220 bedeckt. Die Membran 220 kann eine Metalldünnschicht enthalten, zum Beispiel eine Metalldünnschicht mit einer Dicke von ungefähr 1 µm. Die Membran 220 kann auch ein Metall, das nach Aktivieren zerreißt oder schmilzt, und zum Beispiel Gold, Aluminium, Indium oder ein reaktives Material enthalten, das aus einem Stapel Metallschichten wie Nickel und Aluminium oder Aluminium und Palladium besteht. Die Membran 220 kann auch elektrisch isolierende dielektrische Materialien wie Siliciumdioxid (SiO2), Siliciumnitrid (SiN) oder Polymerwerkstoffe enthalten. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält die Membran 220 eine hydrophobe Schicht 224 auf einer dem Hohlraum 222 zugewandten Oberfläche. Das System 200 kann eine zweite Opferschicht 226 an der Unterseite des Substrats 210 enthalten. Die zweite Opferschicht 226 kann dasselbe Material wie die erste Opferschicht 212, beispielsweise SiNx oder SiO2, oder ein anderes Material als die erste Opferschicht 212 enthalten. Das System 200 kann auch eine Dichtungsschicht 208 und eine Behälterdichtung 206 enthalten. Die Dichtungsschicht 208 und die Behälterdichtung 206 können ein Material mit niedrigem Schmelzpunkt wie eine mit Metall beschichtete Polymerschicht enthalten, die Indium (In) enthält. Die Behälterdichtung 206 kann mit einem zweiten Substrat 209 verbunden sein, die eine biokompatible Schicht 202 enthält, die mit einer metallkompatiblen Schicht 204 beschichtet ist. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung stellt die Behälterdichtung eine dauerhafte und/oder irreversible Dichtung für den Behälter bereit.
  • Die Dichtungsschicht 208 und die Dichtung 206 können eine Öffnung des Behälters 222 umgeben und so beschaffen sein, dass sie den Hohlraum 222 verschließen und eine Substanz innerhalb des Hohlraums zurückhalten. Zwar ist zum Veranschaulichen nur ein Hohlraum 222 gezeigt, jedoch sollte klar sein, dass das Substrat 210 als Anordnung von Hohlräumen gebildet sein kann, die zum Beispiel Hunderte Hohlräume enthält, die als Behälter zum Aufbewahren derselben oder einer Kombination verschiedener auszugebender Substanzen dienen.
  • Die Anzahl der Metallschichten kann je nach der gewünschten Anwendung des Systems variieren. Zum Beispiel kann ein System mit einer größeren Anzahl von Behältertypen oder mit einer relativ komplexen Freigabeplanung eine größere Anzahl Metallschichten als ein System mit weniger Behältertypen oder einer einfacheren Freigabeplanung enthalten. Die Metallschichten 214, 216, 218 können metallische Materialien wie Kupfer, Gold, Platin oder Titan enthalten und die Form von Metallschichten oder strukturierten Schichten annehmen, die metallische Elektrodenelemente enthalten, darunter Kupfer, Gold, Platin oder Titan, die in einer oder mehreren Siliciumdioxidschichten gebildet sind. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung stehen Elektroden in elektrischem Kontakt mit der Membran, um Strom zum Beispiel zum Erhitzen der Membran oder eines Teils der Membran zuzuführen. Der Stapel mehrerer Metallschichten kann so beschaffen sein, dass ein Teil der Membran 220 durch ihn lokal erhitzt wird.
  • Der Hohlraum 222 kann einen Durchmesser haben, der zum Aufnehmen einer Flüssigkeit in einer für die gewünschte Anwendung ausreichenden Menge geeignet ist, zum Beispiel von ungefähr 1 bis ungefähr 100 Nanoliter (nl) oder ungefähr 10 bis ungefähr 50 nl Flüssigkeit. Der Hohlraum 222 kann zum Beispiel einen Durchmesser im Bereich von ungefähr 100 Mikrometer bis ungefähr 1 Millimeter (mm) und eine Tiefe von ungefähr 100 bis ungefähr 500 Mikrometer haben.
  • Die biokompatible Schicht 202 enthält ein biokompatibles Substrat, beispielsweise ein Substrat, das Polydimethylsiloxan (PDMS), Silicium, Glas, Polyimid wie KAPTON® oder einen biokompatiblen Zement enthält. Die metallkompatible Schicht 204 kann ein Material enthalten, das mit der Dichtung 206 verbunden ist. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält die metallkompatible Schicht 204 Gold.
  • Die hydrophobe Schicht 224 kann auf der Struktur abgeschieden, auf sie aufgewachsen oder gebildet werden, zum Beispiel durch Plasmaabscheiden, Oberflächenbehandeln, Beschichten oder Nanobeschichten, Galvanisieren. Die hydrophobe Schicht 224 kann Materialien mit einer Hydrophobizität enthalten, die ausreicht, ein gewünschtes wässriges Material in dem Behälter abzustoßen. Die hydrophobe Schicht kann zum Beispiel Fluorkohlenwasserstoffe wie Teflon, teflonähnliche Materialien oder andere plasmabeschichtete hydrophobe fluorierte Dünnschichten; mikrostrukturierte Polymere wie PDMS oder SU-8; Nanobeschichtungen wie Beschichtungen, die Siliciumdioxid-Partikel, Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Aluminiumoxid-Partikel; galvanisch abgeschiedene Metallschichten wie beispielsweise poröse Goldschichten; Oxide und Oxid-Verbundmaterialien wie Magnesiumoxid-Polystyrol- (MnO2/PS-) Nanoverbundmaterial oder Zinkoxid-Polystyrol-(ZnO/PS-) Nanoverbundmaterial, gefälltes Calciumkarbonat, Kohlenstoff-Nanoröhren; oder strukturierte Schichten wie beispielsweise Schichten mit Säulen- und/oder Rillenstruktur enthalten. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind die Membran und zumindest ein Teil des Hohlraums wie die der Membran benachbarten Hohlraumwände mit der hydrophoben Schicht 224 ausgekleidet. Die hydrophobe Schicht kann eine Dicke von ungefähr 5 Ängström (Ä) bis ungefähr 1 Mikrometer haben. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält mindestens ein Teil der Membran eine elektrisch isolierende Schicht.
  • 2B zeigt das beispielhafte hydrophobe Ausgabesystem 200 von 2A nach Aktivieren gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Nach Aktivieren werden die Membran 220 und die hydrophobe Schicht 224 von der Einheit entfernt, zum Beispiel durch Zerreißen oder Schmelzen der Membran nach Anregen durch einen elektrischen Strom, sodass der Hohlraum 222 von der näheren Umgebung zugänglich ist.
  • Hydrophobe Ausgabesysteme gemäß Ausführungsformen der Erfindung können unter Verwenden üblicher Materialien und Halbleiter-Fertigungsprozesse hergestellt werden, darunter zum Beispiel mikroelektromechanische (MEMS) Technologie, Back-end-of-line-(BEOL-), Technologie, Fotolithografie, Waferbonden, Wafer-Abdünnen und Waferübertragungsprozesse. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung werden zum Aufbauen von Ausgabesystemen Materialien verwendet, die biokompatibel sind oder durch Beschichten mit geeigneten biokompatiblen Stoffen biokompatibel gemacht werden können.
  • Zum Beispiel kann das Substrat 210 unter Verwenden eines beliebigen Standard-Halbleitermaterials wie Silicium oder durch Glas, Keramik usw. gebildet werden, Materialien, die zum Beispiel mikromechanisch bearbeitet oder unter Verwenden von Standard-Ätzprozessen (z.B. anisotropes chemisches Nassätzen oder lonen-Tiefätzen (DRIE)) und Wafer-Abdünnprozessen geätzt werden können. Das Substrat 210 kann unter Verwenden eines biokompatiblen Materials wie Silicium gebildet werden, das für die in den geätzten Hohlräumen enthaltene Flüssigkeit undurchlässig ist. Die Abmessungen und die Form des Hohlraums 222 und die Anzahl der in dem Substrat 210 gebildeten Hohlräume hängen von der jeweiligen Anwendung ab. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Hohlräumen 222 um kreisförmige Hohlräume, die unter Verwenden eines RIE-Tiefätzprozesses in einem Silicium-Substrat gebildet sind. Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Hohlräume die Form von vierseitigen Kegelstümpfen haben, die durch anisotropes Nassätzen von (100)-orientiertem Silicium gebildet wurden.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Hohlraum 222 in einem Substrat vor dem Verschließen des Hohlraums 222 mit Flüssigkeit gefüllt werden. Zum Beispiel kann ein Hohlraum 222 vor dem Verbinden der Behälterdichtung 206 mit einem zweiten Substrat 209 mit einer Flüssigkeit gefüllt werden. Gemäß solchen Ausführungsformen der Erfindung zeichnet sich dieser Abdichtungsprozess dadurch aus, dass die abzufüllende in den Hohlraum 222 gelangende Substanz nicht negativ beeinflusst oder anderweitig geschädigt wird.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das hydrophobe Dosiersystem Sensoren enthalten. Zu Sensoren können beliebige Sensorvorrichtungen gehören, die in einem miniaturisierten oder automatisierten Ausgabesystem von Nutzen sind. Als Sensoren können zum Beispiel pH-Sensoren, lonensensoren, Pulssensoren, Blutdrucksensoren, Strömungssensoren, Feuchtesensoren, Aktionspotenzialsensoren, Potenzialsensoren für lokale Felder, chemische Sensoren wie Nucleinsäuresensoren, Proteinsensoren, Exosomsensoren, Glucosesensoren oder spezielle Neurotransmittersensoren, optische Sensoren oder akustische Sensoren infrage kommen.
  • 3A zeigt das beispielhafte hydrophobe Ausgabesystem 200 von 23A bei einem beispielhaften Prozessschritt des Füllens der Einheit mit einer Flüssigkeit. Das System 200 enthält ein Substrat 210, das einen in der Oberfläche des Substrats 210 gebildeten Hohlraum 222 enthält. Das System 200 kann eine erste Opferschicht 212 auf der Oberseite des Substrats 210 enthalten. Die Opferschicht 212 kann zum Beispiel Siliciumnitrid (SiN) oder Siliciumdioxid (SiO2) enthalten. Das System 200 kann einen Stapel mehrerer Metallschichten enthalten, der eine Mehrzahl Metallschichten 214, 216, 218 enthält. Das System 200 kann auch eine Membran 220 enthalten, die in Kontakt mit einer oder mehreren der Metallschichten 214, 216, 218 steht und den Hohlraum 220 bedeckt. Die Membran 220 kann eine dünne Metallschicht enthalten, zum Beispiel eine Metallschicht mit einer Dicke von ungefähr 1 Mikrometer. Die Membran 220 enthält ein Metall, das durch Aktivieren zerrissen, geschmolzen oder teilweise geschmolzen werden kann. Aktivieren des Systems zum Freigeben des Inhalts eines Behälters kann darin bestehen, dass ein starker Stromfluss durch die Membran 220 bereitgestellt wird, zum Beispiel mittels einer oder mehrerer Elektroden, die in Kontakt mit der Membran stehen. Die Membran 220 kann zum Beispiel Aluminium, Gold oder ein reaktives Material wie eine Schichtstruktur aus Aluminium und Palladium enthalten. Eine Oberfläche der Membran in dem Hohlraum 220 ist mit einer hydrophoben Schicht 224 ausgekleidet. Ein Tropfen einer Lösung 230 kann in den Hohlraum gefüllt werden. 3A zeigt, dass die Lösung 230 durch die hydrophobe Schicht 224 abgestoßen werden kann, sodass der Kontakt mit der Membran 220 und der hydrophoben Schicht 224 auf einen Mindestwert verringert wird, zum Beispiel durch Bilden eines Kügelchens.
  • 3B zeigt das beispielhafte hydrophobe Ausgabesystem 200 von 3A nach dem Abdichten des Behälters. Der Behälterhohlraum 222 kann mittels eines zweiten Substrats 209 abgedichtet werden. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das zweite Substrat 209 eine hydrophile Oberfläche 232 enthalten. Durch eine hydrophile Oberfläche 232 kann zum Beispiel die Flüssigkeit in dem Behälter 230 angezogen und von der Membran 220 und der hydrophoben Schicht 224 weiter weggezogen werden. Die hydrophile Oberfläche 232 kann eine beliebige Oberfläche mit einem biokompatiblen Material enthalten, darunter zum Beispiel üblicherweise in Halbleitereinheiten verwendete Materialien wie Silicium (Si), SiO2, SiNx oder andere Oxide.
  • 4A zeigt ein hydrophobes Ausgabesystem 400 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Das System 400 enthält ein Substrat 404, in dem ein oder mehrere Hohlräume gebildet sein können. Das System 400 enthält eine schwenkbar aufgehängte Membran 402, die mit einer schwenkbaren Struktur 412 verbunden ist. Die schwenkbare Struktur kann ein Material mit niedrigem Schmelzpunkt enthalten, beispielsweise eine mit einem Indium-haltigen Metall beschichtete Polymerschicht. Die Membran und wahlweise auch das Scharnier oder die Aufhängung 412 können im Innern des Behälters mit einer hydrophoben Schicht 224 ausgekleidet sein. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann auf dem Substrat 40 eine Mehrzahl Schichten abgeschieden oder gebildet sein, beispielsweise Oxidschichten 408 und Nitridschichten 406. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält das System 400 eine Steuerschaltung. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält das System 400 eine Metallschicht 410, die in Kontakt mit der schwenkbaren Struktur 412 steht. Das System kann auch Elektrodenelemente 420 enthalten.
  • 4A zeigt, dass eine Flüssigkeit 230 in den Behälter gefüllt und mit der Membran 402 versiegelt werden kann. Durch die hydrophobe Schicht 224 kann die Flüssigkeit in dem Behälter 230 so abgewiesen werden, dass die Flüssigkeit nicht in Kontakt mit der Membran kommt. Durch die hydrophobe Schicht kann ein isolierendes Luftpolster zwischen der Oberfläche der Flüssigkeit und der Membran 402 gebildet werden.
  • 4B zeigt das beispielhafte hydrophobe Ausgabesystem 400 von 4B nach Aktivieren gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Nach Aktivieren werden die Membran 402 und zumindest ein Teil der hydrophoben Schicht 224 teilweise von der Struktur getrennt, zum Beispiel mittels MEMS-Technologie, sodass der Behälter zur lokalen Umgebung hin geöffnet wird und Substanzen innerhalb des Behälters freigegeben werden können. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zum Beispiel nach Schmelzen eines Teils einer Dichtung infolge lokalen Erhitzens durch eine angeschlossene Elektrode ein Scharnier geöffnet werden. Gemäß solchen Ausführungsformen der Erfindung kann die Membran 402 geöffnet werden, damit Substanzen innerhalb des Behälters schnell und vollständig freigegeben werden können, ohne die Membran vollständig von der Ausgabeeinheit zu trennen. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung steht die Membran 402 vor dem Aktivieren unter mechanischer Spannung, und zum Beispiel kann die Spannung durch Aktivieren gelöst werden, um entsprechend der Krümmung Öffnen der Membran vom Hohlraum des Behälters weg zu ermöglichen.
  • In dem System der 4A und 4B kann zum Beispiel eine Schmelztemperatur von ungefähr 157 °C erforderlich sein, um den Behälter für eine Membran mit Abmessungen von ungefähr 100 Mikrometer mal 100 Mikrometer und einer Dicke von ungefähr 1 Mikrometer und einer aus Indium bestehenden Dichtung zu öffnen, was einer Energiemenge von ungefähr 20 Mikrojoule (µJ) entspricht.
  • Strukturen gemäß den 4A und 4B können unter Verwenden üblicher Halbleiter-Fertigungstechniken hergestellt werden, darunter zum Beispiel Damascene-Prozesse und lithografische Standardtechniken, die zum Herstellen von CMOS-Mehrschichtstrukturen verwendet werden.
  • 5 ist ein Blockschaltplan einer Steuerschaltung, die zum Steuern des Freigebens von Inhalten aus Behältern einer Mikro-Chip-Ausgabeeinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eingerichtet werden kann. 5 zeigt ein mit einer Stromquelle 514 verbundenes Steuersystem 500. Das Steuersystem 500 kann einen Mikroprozessor 508, einen Speicher 504 wie einen programmierbaren ROM, einen oder mehrere Sensoren 506, einen drahtlosen Sender/Empfänger 502, eine Demultiplexer-Schaltung 510 und eine Ausgabeanordnung 512 enthalten. Verschiedene Komponenten des Steuersystems 500 enthalten integrierte Schaltkreise, die als integraler Bestandteil einer Ausgabeeinheit gebildet sind, die eine hydrophobe Schicht enthält. In 5 kann die Ausgabeanordnung 512 wie oben erörtert zum Beispiel lösbare Membranstrukturen und Behälter enthalten. Das Steuersystem 500 kann unter Verwenden üblicher Schaltungsentwurfsverfahren entwickelt und mittels Standardverfahren für integrierte Schaltungen auf der Grundlage von Silicium hergestellt werden.
  • Der Mikroprozessor 508 kann Steuersignale für die Demultiplexerschaltung 510 erzeugen, um selektiv eine oder mehrere Membranen der Ausgabeanordnung 512 zu aktivieren. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Mikroprozessor 508 Steuersignale zum Aktivieren des Freigebens von Substanzen gemäß einem in dem programmierbaren ROM gespeicherten programmierten Ablaufplan erzeugen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Mikroprozessor 508 Steuersignale zum Aktivieren des Freigebens von Substanzen gemäß Steuersignalen erzeugen, die von einem oder mehreren Sensoren 506 ausgegeben werden, die automatisch detektieren, wann entsprechend den lokalen Umständen eine Substanz freigegeben werden soll. Zum Beispiel kann eine Ausgabestruktur für Pharmazeutika ermitteln, wann Dosen einer bestimmten Arznei oder Medizin zumindest teilweise auf Grundlage der Analyse einer Biosensoreingabe verabreicht werden sollen, beispielsweise eines lokalen pH-Wertes oder einer lokalen lonenzusammensetzung, und eine oder mehrere Membranen aktivieren, um zumindest teilweise auf Grundlage der nachgewiesenen Bedingungen einen pharmazeutisch aktiven Bestandteil aus einem oder mehreren Behältern freizugeben. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Mikroprozessor 508 Steuersignale zum Aktivieren des Freigebens aktiver Substanzen gemäß Steuersignalen erzeugen, die zumindest teilweise auf Grundlage von Fernsteuerbefehlen von einem drahtlosen Empfänger ausgegeben wurden, wobei die Fernsteuerbefehle von einem Gesundheitsdienstleister oder einer Person mit einer implantierbaren oder tragbaren Substanz-Ausgabeeinheit stammen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Stromquelle 514 als interne Stromquelle wie beispielsweise eine biokompatible Dünnschicht-Batterie realisiert werden, der in die Mikrochip-Ausgabeeinheit für Substanzen integriert ist. Bei solchen Ausführungsformen der Erfindung ist die Batteriekapazität durch die Batteriegröße, das Material und die Anforderungen an die Aufmachung begrenzt, sodass der Energiebedarf zum Freigeben aus dem Substrat vorzugsweise auf einen Mindestwert verringert wird. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Energieversorgung durch ein drahtloses Stromversorgungssystem gewährleistet werden, bei dem die Energie von einer externen Stromquelle zum Beispiel durch Nahfeldkommunikation (NFC) zum Steuersystem 514 übertragen wird.
  • 6 zeigt einen Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens 600 zum Ausgeben von Flüssigkeit gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beinhaltet zum Beispiel Bilden einer hydrophoben Auskleidung auf einer Freigabemembran in einem Behälter der Ausgabestruktur in Block 602. Das Verfahren 600 beinhaltet auch Bereitstellen einer Flüssigkeit in dem Behälter in Block 604. Das Verfahren 600 beinhaltet auch Abdichten des Behälters mit einer hydrophilen Schicht in Block 606. Das Verfahren 600 beinhaltet auch Bereitstellen eines elektrischen Stroms für die Freigabemembran zum Ausgeben der Flüssigkeit in Block 608.
  • 7 zeigt einen Ablaufplan eines beispielhaften Verfahrens 700 zum Ausgeben von Flüssigkeiten gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 700 beinhaltet zum Beispiel Empfangen eines Signals in Bezug auf einen Umgebungszustand von einem Sensor gemäß Block 702. Alternativ kann das Verfahren gemäß einigen (in 7 nicht veranschaulichten) Ausführungsformen der Erfindung Empfangen eines Signals von einer externen Einheit oder Empfangen eines Signals von einem gespeicherten Zeitablaufplan beinhalten. Das Verfahren 700 beinhaltet auch Zuführen eines elektrischen Stroms gemäß Block 704 an eine mit einer hydrophoben Auskleidung beschichtete Freigabemembran, die einen Behälter der Ausgabestruktur bedeckt. Das Verfahren 700 beinhaltet auch Zerreißen der Membran mittels des elektrischen Stroms gemäß Block 706.
  • Im vorliegenden Zusammenhang ist unter einer „Flüssigkeit“ ein flüssiges wasserhaltiges Material zu verstehen. Als Flüssigkeit in Ausführungsformen der Erfindung kann jede beliebige Flüssigkeit infrage kommen, die zum Ausgeben aus einer miniaturisierten Ausgabeeinheit geeignet ist. Als Flüssigkeiten kommen zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, pharmazeutische Lösungen und Zubereitungen, Nährstofflösungen und -zubereitungen, Funktionslebensmittellösungen und -zubereitungen, Katalysatoren, Lösemittel, Reagenzien, Wirkstoffträgersubstrate, Verdünnungsmittel, Konservierungsmittel und dergleichen infrage. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält ein Behälter einen oder mehrere pharmazeutisch aktive Stoffe. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung enthält der Behälter einen Elektrolyt, zum Beispiel einen Mikrobatterie-Elektrolyt. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind digitale Ausgabesysteme mit Sensorsystemen so verbunden, dass sie ein automatisches geregeltes Ausgabesystem bereitstellen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind Flüssigkeits-Ausgabeeinheiten in implantierbare oder tragbare Arznei-Ausgabesysteme eingebaut. Zum Beispiel können Flüssigkeits-Ausgabeeinheiten in Systemen enthalten sein, deren Zweck in der Behandlung und/oder Kontrolle von Diabetes, Schmerzen, Suchtverhalten, Schwangerschaftverhütung, neurologischen oder psychischen Störungen besteht.
  • Ausführungsformen der Erfindung können verbesserte Flüssigkeits-Ausgabeeinheiten bereitstellen, indem zum Ausgeben von Flüssigkeiten in einer miniaturisierten Einheit weniger Energie verbraucht wird. Eine der Membran benachbarte hydrophobe Schicht kann Flüssigkeiten von der Membran in dem Behälter abstoßen und dadurch Materialien mit geringerem Energieaufwand aus der Struktur freigeben.
  • Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen verbesserte Flüssigkeits-Ausgabeeinheiten durch Verringern des Risikos des Zerstörens oder Verschlechterns und/oder durch Verbessern des Zusammenhalts der Flüssigkeiten in dem Behälter bereit. Eine der Membran benachbarte hydrophobe Schicht stößt Flüssigkeiten von der Membran in dem Behälter ab und verringert das Risiko, dass die Flüssigkeiten zerstört werden, was beim Aktivieren mittels Durchleiten eines elektrischen Stroms durch die Membran der Fall wäre.
  • Hierin werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Es können alternative Ausführungsformen erarbeitet werden, ohne vom Schutzumfang dieser Erfindung abzuweichen. Zwar werden in der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen verschiedene Verbindungen und Positionsbeziehungen (z.B. oberhalb, unterhalb, benachbart usw.) zwischen Elementen dargelegt, jedoch ist dem Fachmann einsichtig, dass viele der hierin beschriebenen Positionsbeziehungen von der Ausrichtung unabhängig sind, solange die beschriebene Funktionalität auch trotz geänderter Ausrichtung beibehalten bleibt. Diese Verbindungen und/oder Positionsbeziehungen können, sofern nicht anderweitig angegeben, direkt oder indirekt sein, und die vorliegende Erfindung soll in dieser Beziehung keine Einschränkung darstellen. Demgemäß kann eine Verbindung von Einheiten entweder eine direkte oder eine indirekte Verbindung betreffen, und eine Positionsbeziehung zwischen Einheiten kann eine direkte oder eine indirekte Positionsbeziehung sein. Gemäß einem Beispiel einer indirekten Positionsbeziehung beziehen sich Bezeichnungen in der vorliegenden Beschreibung wie Bilden einer Schicht „A“ oberhalb einer Schicht „B“ auf Fälle, in denen sich zwischen der Schicht „A“ und der Schicht „B“ eine oder mehrere Zwischenschichten befinden, solange die betreffenden Eigenschaften und Funktionalitäten der Schicht „A“ und der Schicht „B“ durch die Zwischenschicht(en) nicht wesentlich verändert werden.
  • Die folgenden Definitionen und Abkürzungen werden zum Verständnis der Ansprüche und der Beschreibung verwendet. Die hierin verwendeten Begriffe „weist auf“, „aufweisend“, „enthält“, „enthaltend“, „hat“, „habend“, „enthält“ oder „enthaltend“ oder alle anderen Varianten derselben sollen eine nichtexklusive Einbeziehung bezeichnen. Zum Beispiel sind eine Zusammenstellung, eine Mischung, ein Prozess, ein Verfahren, ein Gegenstand oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen aufweisen, nicht unbedingt allein auf diese Elemente beschränkt, sondern können auch andere Elemente enthalten, die nicht ausdrücklich aufgeführt oder einer solchen Zusammenstellung, Mischung, einem solchen Prozess, Verfahren, Gegenstand oder einer solchen Vorrichtung nicht von vornherein zugehörig sind.
  • Außerdem ist unter dem hierin verwendeten Begriff „beispielhaft“ die Bedeutung „als Beispiel, Einzelfall oder Veranschaulichung dienend“ zu verstehen. Jede hierin als „beispielhaft“ beschriebene Ausführungsform oder Konstruktion ist nicht unbedingt als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Konstruktionen bevorzugt oder vorteilhaft zu verstehen. Die Begriffe „mindestens ein“ oder „ein oder mehr“ sollen jede beliebige Ganzzahl größer als oder gleich eins beinhalten, d.h. eins, zwei, drei, vier usw. Der Begriff „eine Mehrzahl“ soll jede beliebige Ganzzahl größer als oder gleich zwei beinhalten, d.h. zwei, drei, vier, fünf usw. Der Begriff „Verbindung“ kann eine indirekte „Verbindung“ oder eine direkte „Verbindung“ beinhalten.
  • Bezugnahmen in der Beschreibung auf „eine einzelne Ausführungsform“, „eine Ausführungsform“, „eine beispielhafte Ausführungsform“ usw. zeigen an, dass die beschriebene Ausführungsform ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft enthalten kann, dass aber möglicherweise nicht jede Ausführungsform das bestimmte Merkmal, die bestimmte Struktur oder Eigenschaft enthält. Außerdem betreffen solche Ausdrücke nicht unbedingt ein und dieselbe Ausführungsform. Wenn ferner ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben wird, wird davon ausgegangen, dass dem Fachmann klar ist, dass ein solches Merkmal, eine solche Struktur oder Eigenschaft auch in Verbindung mit anderen Ausführungsformen davon betroffen ist, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist.
  • Im Rahmen der folgenden Beschreibung sollen sich die Begriffe „obere“, „untere“, „rechts“, „links“, „vertikal“, „horizontal“, „oben“, „unten“ und deren Ableitungen auf die beschriebenen Strukturen und Verfahren beziehen, die in den Figuren dargestellt sind. Die Begriffe „darüberliegend“, „oberhalb“, „auf der Oberseite“, „positioniert auf“ oder „positioniert oberhalb“ bedeuten, dass ein erstes Element wie eine erste Struktur auf einem zweiten Element wie einer zweiten Struktur liegt, wobei dazwischen liegende Elemente wie eine Grenzflächenstruktur zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element liegen. Der Begriff „direkter Kontakt“ bedeutet, dass ein erstes Element wie eine erste Struktur und ein zweites Element wie eine zweite Struktur ohne dazwischen liegende leitende, isolierende oder Halbleiterschichten an der Grenzfläche zwischen den beiden Elementen miteinander verbunden sind.
  • Der Begriff „selektiv in Bezug auf“ wie zum Beispiel „ein erstes Element selektiv in Bezug auf ein zweites Element“ bedeutet, dass das erste Element geätzt werden und das zweite Element als Ätzstopp dienen kann.
  • Die Begriffe „ungefähr“, „im Wesentlichen“, „annähernd“ und deren Varianten sollen einen Fehlerwert beinhalten, der aufgrund der zum Zeitpunkt des Einreichens der Anmeldung verfügbaren Ausrüstung mit der Messung einer bestimmten Größe verbunden ist. Zum Beispiel kann der Begriff „ungefähr“ einen Bereich von ±8 % oder 5 %, oder 2 % eines bestimmten Wertes beinhalten.
  • Oben wurde bereits erwähnt, dass der Einfachheit halber herkömmliche Techniken in Bezug auf die Herstellung von Halbleitereinheiten und integrierten Schaltkreisen (IC) hierin möglicherweise nicht ausführlich beschrieben werden. Als Hintergrundwissen folgt nunmehr jedoch eine allgemeine Beschreibung der Prozesse zur Herstellung von Halbleitereinheiten, die zum Umsetzen einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Zwar können spezielle Fertigungsschritte zum Umsetzen einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung von Fall zu Fall bekannt sein, jedoch ist die beschriebene Kombination von Arbeitsschritten und/oder resultierender Strukturen der vorliegenden Erfindung einzigartig. Somit verwendet die einzigartige Kombination der in Verbindung mit der Fertigung einer Halbleitereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung beschriebenen Arbeitsschritte eine Vielfalt einzelner bekannter physikalischer und chemischer Prozesse, denen ein Halbleiter (z.B. Silicium) unterworfen wird, wobei einige davon in den unmittelbar folgenden Absätzen beschrieben werden.
  • Im Allgemeinen werden die verschiedenen zum Bilden eines Mikro-Chips für einen IC verwendeten Prozesse in vier allgemeine Kategorien eingeteilt, d.h. Schichtabscheiden, Abtragen/Ätzen, Halbleiterdotieren und Strukturieren/Lithografie. Abscheiden ist jeder Prozess, bei dem ein Material durch Aufwachsen, Beschichten oder anderweitig auf den Wafer übertragen wird. Zu verfügbaren Technologien gehören physikalisches Dampfabscheiden (PVD), chemisches Dampfabscheiden (CVD), elektrochemisches Abscheiden (ECD), Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) und neuerdings Atomlagenabscheiden (ALD) und andere. Abtragen/Ätzen ist jeder Prozess, bei dem Material von dem Wafer abgetragen wird. Zu Beispielen gehören Ätzprozesse (nass oder trocken), chemischmechanisches Polieren (CMP) und dergleichen. Halbleiterdotieren ist ein Verändern der elektrischen Eigenschaften durch Dotieren, zum Beispiel von Source- und Drain-Elektroden der Transistoren, was im Allgemeinen durch Diffundieren und/oder durch Implantieren erfolgt. An diese Dotierprozesse schließt sich Tempern im Temperofen oder schnelles thermisches Ausheilen (RTA) an. Tempern dient zum Aktivieren der implantierten Dotanden. Schichten sowohl von Leitern (z.B. Polysilicium, Aluminium, Kupfer usw.) als auch Isolatoren (z.B. verschiedene Formen von Siliciumdioxid, Siliciumnitrid usw.) dienen zum Verbinden und Isolieren der Transistoren und ihrer Komponenten. Durch selektives Dotieren verschiedener Bereiche des Halbleitersubstrats ist es möglich, die Leitfähigkeit des Substrats durch Anlegen einer Spannung zu verändern. Durch Erzeugen von Strukturen aus diesen verschiedenen Komponenten können Millionen von Transistoren aufgebaut und miteinander verbunden werden, um die komplexe Schaltlogik einer modernen mikroelektronischen Einheit zu bilden. Halbleiterlithografie ist das Bilden dreidimensionaler Reliefbilder oder -muster auf dem Halbleitersubstrat, um anschließend das Muster auf das Substrat zu übertragen. Bei der Halbleiterlithografie werden die Muster durch ein lichtempfindliches Polymer mit der Bezeichnung Fotolack gebildet. Zum Erstellen der komplexen Strukturen, aus denen ein Transistor besteht, und der vielen Leitungen, durch die die Millionen von Transistoren eines Schaltkreises miteinander verbunden werden, werden die lithografischen Schritte zum Übertragen von Ätzmustern viele Male wiederholt. Jedes auf den Wafer übertragene Muster ist auf die zuvor gebildeten Muster ausgerichtet, und die Leiter, Isolatoren und selektiv dotierten Bereiche werden nach und nach aufeinander geschichtet, um die fertige Einheit zu bilden.
  • Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich um eine physische Einheit handeln, die Anweisungen zum Verwenden durch ein System zum Ausführen von Anweisungen behalten und speichern kann. Bei dem durch einen Computer lesbaren Speichermedium kann es sich zum Beispiel um eine elektronische Speichereinheit, eine magnetische Speichereinheit, eine optische Speichereinheit, eine elektromagnetische Speichereinheit, eine Halbleiterspeichereinheit oder jede geeignete Kombination daraus handeln, ohne darauf beschränkt zu sein. Zu einer nicht erschöpfenden Liste spezifischerer Beispiele des durch einen Computer lesbaren Speichermediums gehören die folgenden: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Direktzugriffspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM bzw. Flash-Speicher), ein statischer Direktzugriffspeicher (SRAM), ein tragbarer Kompaktspeicherplatte-Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine DVD (digital versatile disc), ein Speicher-Stick, eine Diskette, eine mechanisch codierte Einheit wie zum Beispiel Lochkarten oder gehobene Strukturen in einer Rille, auf denen Anweisungen gespeichert sind, und jede geeignete Kombination daraus. Ein durch einen Computer lesbares Speichermedium soll beim Verwenden hierin nicht als flüchtige Signale an sich aufgefasst werden, wie zum Beispiel Funkwellen oder andere sich frei ausbreitende elektromagnetische Wellen, elektromagnetische Wellen, die sich durch einen Wellenleiter oder ein anderes Übertragungsmedium ausbreiten (z.B. ein Lichtwellenleiterkabel durchlaufende Lichtimpulse) oder durch einen Draht übertragene elektrische Signale.
  • Hierin beschriebene durch einen Computer lesbare Programmanweisungen können von einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium auf jeweilige Datenverarbeitungs/Verarbeitungs-Einheiten oder über ein Netzwerk wie zum Beispiel das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Weitverkehrsnetz und/oder ein drahtloses Netzwerk auf einen externen Computer oder eine externe Speichereinheit heruntergeladen werden. Das Netzwerk kann Kupferübertragungskabel, Lichtwellenübertragungsleiter, drahtloses Übertragen, Leitwegrechner, Firewalls, Vermittlungseinheiten, Gateway-Computer und/oder Edge-Server aufweisen. Eine Netzwerkadapterkarte oder Netzwerkschnittstelle in jeder Datenverarbeitungs/Verarbeitungs-Einheit empfängt durch einen Computer lesbare Programmanweisungen aus dem Netzwerk und leitet die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen zum Speichern in einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium innerhalb der entsprechenden Datenverarbeitungs/Verarbeitungs-Einheit weiter.
  • Bei durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen zum Ausführen von Arbeitsschritten der vorliegenden Erfindung kann es sich um Assembler-Anweisungen, ISA-Anweisungen (Instruction-Set-Architecture), Maschinenanweisungen, maschinenabhängige Anweisungen, Mikrocode, Firmware-Anweisungen, zustandsetzende Daten oder entweder Quellcode oder Objektcode handeln, die in einer beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden, darunter objektorientierte Programmiersprachen wie Smalltalk, C++ o.ä. sowie herkömmliche prozedurale Programmiersprachen wie die Programmiersprache „C“ oder ähnliche Programmiersprachen. Die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem fernen Computer oder vollständig auf dem fernen Computer oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der entfernt angeordnete Computer mit dem Computer des Benutzers durch eine beliebige Art Netzwerk verbunden sein, darunter ein lokales Netzwerk (LAN) oder ein Weitverkehrsnetz (WAN), oder die Verbindung kann mit einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwenden eines Internet-Dienstanbieters). In einigen Ausführungsformen können elektronische Schaltungen, darunter zum Beispiel programmierbare Logikschaltungen, anwenderprogrammierbare Gatter-Anordnungen (FPGA, field programmable gate arrays) oder programmierbare Logikanordnungen (PLA, programmable logic arrays) die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen ausführen, indem sie Zustandsinformationen der durch einen Computer lesbare Programmanweisungen nutzen, um die elektronischen Schaltungen zu personalisieren, um Aspekte der vorliegenden Erfindung auszuführen.
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung sind hierin unter Bezugnahme auf Ablaufpläne und/oder Blockschaltbilder bzw. Schaubilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Block der Ablaufpläne und/oder der Blockschaltbilder bzw. Schaubilder sowie Kombinationen von Blöcken in den Ablaufplänen und/oder den Blockschaltbildern bzw. Schaubildern mittels durch einen Computer lesbarer Programmanweisungen ausgeführt werden können.
  • Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine zu erzeugen, so dass die über den Prozessor des Computers bzw. der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Anweisungen ein Mittel zum Umsetzen der in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder Blockschaubilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen. Diese durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch auf einem durch einen Computer lesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Einheiten so steuern kann, dass sie auf eine bestimmte Art funktionieren, so dass das durch einen Computer lesbare Speichermedium, auf dem Anweisungen gespeichert sind, ein Herstellungsprodukt aufweist, das Anweisungen zum Umsetzen von Aspekten der/des in dem Block bzw. den Blöcken des Ablaufplans und/oder des Blockschaubildes angegebenen Funktion/Schritts enthält.
  • Die durch einen Computer lesbaren Programmanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine andere Einheit geladen werden, um das Ausführen einer Reihe von Prozessschritten auf dem Computer bzw. der anderen programmierbaren Vorrichtung oder anderen Einheit zu verursachen, um einen auf einem Computer ausgeführten Prozess zu erzeugen, so dass durch die auf dem Computer, einer anderen programmierbaren Vorrichtung oder einer anderen Einheit ausgeführten Anweisungen die in dem Block bzw. den Blöcken der Ablaufpläne und/oder der Blockschaubilder festgelegten Funktionen/Schritte umgesetzt werden.
  • Die Ablaufpläne und die Blockschaltbilder bzw. Schaubilder in den Figuren veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Ausführungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In diesem Zusammenhang kann jeder Block in den Ablaufplänen oder Blockschaubildern ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen darstellen, die eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Ausführen der bestimmten logischen Funktion(en) aufweisen. In einigen alternativen Ausführungen können die in dem Block angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren gezeigt stattfinden. Zwei nacheinander gezeigte Blöcke können zum Beispiel in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal je nach entsprechender Funktionalität in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist ferner anzumerken, dass jeder Block der Blockschaltbilder und/oder der Ablaufpläne sowie Kombinationen aus Blöcken in den Blockschaubildern und/oder den Ablaufplänen durch spezielle auf Hardware beruhende Systeme umgesetzt werden können, welche die festgelegten Funktionen oder Schritte durchführen, oder Kombinationen aus Spezial-Hardware und Computeranweisungen ausführen.
  • Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind zum Veranschaulichen vorgelegt worden, erheben jedoch nicht den Anspruch auf Vollständigkeit oder Einschränkung der beschriebenen Ausführungsformen. Dem Fachmann sind viele Modifikationen und Varianten offensichtlich, ohne vom Schutzumfang und Wesensgehalt der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hierin verwendeten Begriffe wurden gewählt, um die Grundgedanken der Ausführungsformen der Erfindung, die praktische Anwendung oder die technische Verbesserung gegenüber handelsüblichen Technologien bestmöglich zu erläutern oder anderen Fachleuten das Verständnis der hierin beschriebenen Ausführungsformen zu erleichtern.

Claims (25)

  1. Flüssigkeits-Ausgabevorrichtung, die aufweist: ein erstes Substrat, das einen in dem ersten Substrat gebildeten Behälter aufweist; eine auf der Oberfläche des ersten Substrats angeordnete Membran, die eine Öffnung des Behälters bedeckt; ein auf das erste Substrat geklebtes zweites Substrat, wobei das zweite Substrat eine Behälterdichtung aufweist; eine auf einer Innenfläche der Membran angeordnete hydrophobe Schicht; und Elektroden, die in elektrischem Kontakt mit der Membran stehen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil der Membran eine Metallschicht aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil der Membran eine elektrisch isolierende Schicht aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Behälterdichtung Indium aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine auf einer Oberfläche des Behälters gegenüber der Membran angeordnete hydrophile Schicht aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die hydrophobe Schicht eine Fluorkohlenwasserstoffschicht aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Sensor aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die hydrophobe Schicht eine poröse galvanisch abgeschiedene Metallschicht aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die hydrophobe Schicht eine Dicke von ungefähr 5 Ängström (Ä) bis ungefähr 1 Mikrometer hat.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Flüssigkeit in dem Behälter aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Flüssigkeit ein pharmazeutisch aktives Mittel aufweist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Flüssigkeit einen Mikrobatterie-Elektrolyt aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Teil des Hohlraums durch die hydrophobe Schicht ausgekleidet ist.
  14. Flüssigkeits-Ausgabevorrichtung, die aufweist: ein Substrat, das einen in einer Oberfläche des Substrats gebildeten Hohlraum aufweist; eine Membran, die mit einer Scharnierstruktur verbunden ist; eine auf die Membran aufgebrachte hydrophobe Schicht; und eine zwischen der Membran und dem Substrat angeordnete Dichtung, wobei die Dichtung die Öffnung des Hohlraums umgibt.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei zumindest ein Teil der Membran eine Metallschicht aufweist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14, die ferner eine auf einer Oberfläche des Hohlraums gegenüber der Membran angeordnete hydrophile Schicht aufweist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die hydrophobe Schicht ein Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die besteht aus Fluorkohlenwasserstoffschichten, mikrostrukturierten Polymeren, Kohlenstoff-Nanoröhren, galvanisch abgeschiedenen Metallschichten, Oxiden, Oxid-Verbundwerkstoffen und strukturierten Schichten.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die hydrophobe Schicht eine Dicke von ungefähr 1 Angström (Ä) bis ungefähr 500 Nanometer (nm) hat.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 14, die ferner eine Flüssigkeit in dem Hohlraum aufweist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Flüssigkeit ein pharmazeutisch aktives Mittel aufweist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Flüssigkeit ein Mikrobatterie-Elektrolyt aufweist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei ein Teil des Hohlraums durch die hydrophobe Schicht ausgekleidet ist.
  23. Elektronische Ausgabeeinheit, die aufweist: eine Ausgabeanordnung, die eine Mehrzahl Behälter aufweist, wobei die Ausgabeanordnung einen Hohlraum, eine Membran, die eine Öffnung des Hohlraums bedeckt, und eine auf der Membran angeordnete hydrophobe Schicht aufweist; einen Mikroprozessor, der Daten mit der Ausgabeanordnung austauscht; und einen drahtlosen Empfänger, der Daten mit dem Mikroprozessor austauscht.
  24. Verfahren zum Ausgeben von Flüssigkeiten, wobei das Verfahren aufweist: Bilden einer hydrophoben Auskleidung auf einer Freigabemembran, die einen Behälter der Ausgabestruktur bedeckt; Einfüllen einer Flüssigkeit in den Behälter; Abdichten des Behälters mit einer hydrophilen Schicht; und Bereitstellen eines elektrischen Stroms zum Ablösen der Membran, um die Flüssigkeit auszugeben.
  25. Computerprogrammprodukt zum Ausgeben von Flüssigkeiten, das aufweist: ein durch einen Computer lesbares Speichermedium mit darin verkörperten Programmanweisungen, wobei die Anweisungen durch einen Prozessor ausführbar sind, um den Prozessor zum Durchführen eines Verfahrens zu veranlassen, das aufweist: Empfangen eines Signals von einem Sensor, das einen lokalen Umgebungszustand betrifft; Zuführen eines elektrischen Stroms an eine mit einer hydrophoben Auskleidung beschichtete Freigabemembran zumindest teilweise als Reaktion auf das Signal, wobei die Freigabemembran einen Behälter der Ausgabestruktur bedeckt; und Zerreißen der Membran durch den elektrischen Strom.
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