TW531451B - Generator and method of thermal generation of droplets for aerosol - Google Patents

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五 、發明説明（， 本發明係有關於液滴之生成，使該 贺霧器之中的適當尺寸。有久，於 西樂與生物方面的持續進步提供許多有效且有 組織療法，豆雲ι眩 途的 ，、而要將生物與化學物質（諸如縮氨酸、蛋白曾 ”幻刀子）技遞到病患的血流。關於使某些物質到達血流 方面$用的投遞方法（諸如外敷與口服）具有許多問題。 例如，口服投遞治療蛋白質並沒有效果，因為該些蛋白質 在到，血流之前就會被消化殆盡。因此，為此與其他之緣 故，取好儘可能以直接的路徑將此等物質投遞到血流。 一乳霧劑係為非常細微之固體或液體顆粒的氣體狀態 懸浮體。現今係使用氣霧劑將某些藥物投遞到病患㈣ 部，將藥物或其他治療物質投遞到病患肺部有時稱之為肺 部投遞。 肺部最内部的組織係熟知為肺泡上皮，其包括數億個 微小的空氣囊，稱之為肺泡’肺泡係由一大量的網狀微血 管所圍繞。肺泡壁係為薄的單細胞層，其使得液體能夠從 肺泡快速吸收到血流《當將物質投遞到肺泡時可達成最有 效的肺部投遞，該投遞程序需要產生非常細微的顆粒或是 液滴，其能夠夾帶於一氣體中，成為一氣霧劑，且由病患 吸入肺泡，以傳送到血流。 肺部之肺泡能夠立即吸收具有約4微米之直徑的液滴 (其代表33.5毫微微公升的體積），一亳微微公升係為一公 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公楚）

五、發明説明（2 升勺:紅、刀之_〇〇-15公升）。較大的液滴趨向在到達肺 =則接㈣肺壁，且較柯能滲透該肺壁到達血流，因 ^ 泡之氣道係以—覆蓋黏液之茂㈣纖毛細胞層作 為權*裡。 一種普遍的肺部投遞機構係熟知為計量劑量吸入器 (MDI)，這些機構係廣泛地使用於哮喘藥物之投遞。儘; 一Mm投遞系統對於設計來醫療肺部組織之藥物可能有 效，然其對於將物質投遞到肺泡（從而到血流）並非最理相 之機構。就此而言，一順通常在一具有壓力的容器中混 合藥物與推進劑。驅動該裝置釋放出計量的氣霧劑劑量， 但疋其液滴尺寸分佈廣泛，且該推進劑之氣體壓力會隨著 溫度與使用次數而改變。因此，材質在氣流中之行為以及 液滴到達肺泡之程度變得有些無法預測。 有鏗於上述之問題，其能夠體認到對於一液滴產生器 存有需要，對於氣霧劑中的夾帶物而言，該產生器能夠可 靠地^生體積相當微小、且尺寸大致上均句的液滴分佈。 一參考文獻（美國專利第5,894,841號）認定了利用一種 修改自喷墨列印中所使用的液滴產生器，來產生非常細小 之液滴的可能性。文中所關注之類型的喷墨列印（通常稱之 ㈣噴墨―墨水導人微小的室中’各室包括一熱電能 轉換器（諸如一薄膜電阻器），以產生一蒸氣氣泡，透過位 於該室上方之-孔射出-墨滴。該室與孔係併入一列印頭 裝置’其與-墨水供應連接’且具有_控制器，用以計量 射出液滴在列印媒介上產生影像的時間。上述之參考文獻 ai451 A7 ^ ------— —__B7 _ 五、發明説明（3 ) 2 “、、提t、用以產生亳微微公升大小的液滴（其係為有效肺 邻杈遞所需要）之熱效率液滴產生器的特色。 ^關於液滴產生裔（諸如用於熱喷墨列印之液滴產生 器）’孔徑僅為一個控制每次啟動電阻器（或是其他適當的 熱電能轉換器）所噴出之液滴體積的因f。與該孔相結合之 土水室的構造，以及位於該墨水室中之熱電能轉換器的尺 寸與能源產生能力扮演更為重要的角色。 現有的噴墨設計提供之液滴產生器能夠產生體積四兆 刀之A升的液滴，其等於4000毫微微公升。欲產生數十 亳U U a升範圍内，能夠夾帶於例如一氣霧劑之中的液 滴，以將該些液滴投遞到肺泡，僅靠著縮小現有設計而達 成此等微小之液滴體積面臨到許多問題。 例如，喷出數十毫微微公升範圍内的單獨液滴將需要 極微小的墨水室與電阻器，具有極限尺寸使其難以習用的 噴墨列印頭製造程序加以製造與控制。即使進行製造，此 等U小電阻态將可能不具有熱效率，來自於此等小電阻器 之熱i損失（也就是，在形成一蒸氣氣泡的過程中沒有傳送 到墨水的旎源）必須以一相對大量的能源（稱之為開啟能源 或疋TOE)加以克服，以形成蒸氣氣泡。增加T〇E會在熱電 能轉換器中產生更多的應力，其傾向隨著時間而降低該電 能轉換器之可靠性。 本發明旨在熱液滴產生器，將其構造成具有一幾何外 形，以致於使其具有將從室喷出之液體體積分成一些小液 滴的效果。與縮小每次啟動熱電能轉換器，以產生一單獨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂| 6 五、發明説明（4 ) 微小液滴之液滴產生器相比，如此提供一具有熱效率之液 滴產生器，且通常避免符合如上述困難製造公差之需求。 在本發明之一較佳實施例中係控制液體室之厚度與熱 電月b轉換面積之間的關係，以提供上述之分散樣態。 噴出之液體係立即加以控制，以準確計量噴出之液滴 數量。因此可體認的是，本發明所考慮之熱生成液滴在單 次作用中（亦即，熱電能轉換器經控制的「發射」，以喷出 液體室之内含物）提供喷出液體數量之計量，並產生適當微 小的液滴。也就是說，將液體從室中射出並不需伴有其他 的機構’用以將喷出之液體體積減少到適當的微小液滴。 關於本發明之另一觀點，處於一室中之液體體積_ 用上述之體積分散樣態，透過一些孔加以噴出。如此在每 次啟動該熱電能轉換器之時具有增加產生液滴數目的效果 (相對於一單孔實施例）。 以下詳細說明實施本發明之裝置與方法，檢視本說明 書以下部分與圖式，本發明之其他優點與特性將變的顯而 易見。 圖式之簡單說明 第1圖係為一液滴產生器之性能由計算流體力學模擬 之再製圖，該液滴產生器係依照本發明所構造； 第2圖係為依照本發明所形成之一單獨〉夜滴產生器的 一放大橫剖面圖； 第3A-3E圖係為剖面圖，其顯示製造依照本發明之一 較佳實施例的液滴產生器之步驟； W1451 A7 ' ---------B7_ 五、發明説明（5 ) ' --——一 第4圖係為_剖面圖，其顯示依照本發明之另—較 施例所製造的-液滴產生H^ 第5圖係為_剖面圖，其顯示依照本發明之另 施例所製造的_液滴產生器； 貫 、、第6®係為_部分剖面圖，其顯示依照本發明所形成之 & 生器如何此夠用以產生夾帶於一氣霧劑中的液滴。 細說明 〇〇第1圖係為依照本發明之一樣態所形成的一液滴產生 為，其性能由計算流體力學模擬之再製圖，在該圖式中係 =剖面顯示液滴產生器20。為了模組化之目的，一實心孔 結構22係構造成一大致上平坦的構件，於其中界定一環形 孔24 。 、 乂 忒孔結構係連續具有一實心基材構件26，其位於該孔 °構之下方’且其相反側與一液體連接。兩個入口 28係界 疋於该基材之中，以容許該液體流入一室32(如箭號30所 不）。室32係為一微小的貯存器，用以在透過孔24將液體從 室噴出之前保持該液體。 用以從該室喷出液體之機構係為一熱電能轉換器34， 其在充滿液體的室中產生一蒸氣氣泡，氣泡膨脹可將液體 喷出。為了計算之目的，故將該熱電能轉換器34考慮成一 扁平構件（諸如一薄膜電阻器），其於啟動後立即提供約4十 億分之一焦耳/平方米（nJ/m2)之能量密度。所考慮之液體具 有約3cp之黏性與100它之沸點。 依照本發明，控制該室32之構造與熱電能轉換器34所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格⑵〇χ297公釐) T g * '- ------------------tr·.............. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)- . 531451 五、發明説明 提么、之此里間的關係，以便使每次啟動該熱電能轉換器34 此4夠喷出兩滴或更多的毫微微公升大小的液滴36。於此關 係的一成果中，選擇該室之厚度與熱電能轉換器之面積， 、便使°亥電旎轉換器所產生之蒸氣氣泡（在第1圖中以破折 線38加以顯不）的正面膨脹，從該室突起，且其數量足以迫 吏斤有的液體從#亥室排放到大氣。此外，因為該室係相對 的薄’如以下更為完整的說明，從室喷出的液體分散成液 滴36 ’各液滴包括一部分從該室喷出之液體。如第1圖令所 不’該些液滴之執道通常係分散。 訂 、 種達成该室32之構造與藉由熱電能轉換器34所提供 間之關係，用來以分散液滴36之形式喷出整個液體 ^的内含物之技術係使該室對於電能轉換器之面積相對的 「例如，在第1圖中尺寸「T」代表該室之厚度，且尺寸 一「R」係為熱電能轉換器之長度尺寸（通常如此，且在此顯 不中假設為一正方形電能轉換器，R係為該熱電能轉換器 之面積的平方根）。在-實施例中，選擇包括該室之厚度「τ」 對於電能轉換器之面積「R」比率的無因次參數，使其少 於0.75,較佳少於〇.5,且最佳約為〇35。在此一情況中， 所產生之液滴體積平均約為33亳微微公升（直徑約為4微 米），如以上所述，該些液滴即刻夾帶於一氣霧劑之中，且 相當適合用於肺部投遞。 以下係為一種依照方才說明之關係，製造液滴產生器 之較佳方法。 (cns) Α4» (21^X297^Γ 531451 A7 _________ _B7 五、發明説明（7 ) 一 - ^ 第2圖顯不一依照本發明所形成之液滴產生器大為 放大的;面圖為了說明之用，僅顯示一個液體產生器， 但將顯而易見的是’該製造程序容許生產多個液滴產生 器液滴產生為之生產數目係按照一特定應用所需之液滴 數里而疋。吾人此以通量之形式、或是自液滴產生器同時 喷出之液滴數目考慮此需求，對於較大的通量需求製造更 多之液滴產生器。 不範性之液滴產生器2〇包括一實心基材4〇，其可為一 石夕基底42，該基材較佳係為一習用的石夕晶圓，在該石夕晶圓 上八有、、邑、、彖層（諸如二氧化矽）。該基材40可如同習知技 ☆中對於噴墨列印所說明（諸如美國專利第4,719,477號）， 其併入本文之中作為參考資料。該基材包括一層抵抗材料 (諸如鈕鋁合金）部分35，其係個別地藉著傳導層連接到一 換性電路板60(參看第6圖）上之跡、線，如以下更為完整的說 明，該撓性電路板與一控制器52連接，以操作該液滴產生 器。 回到第2圖，抵抗層之各別部分35(以後稱之為熱電能 轉換器或電阻器）係為可共同稱為基材4〇之控制層料的部 件，其較佳包括電阻器保護鈍化層與其他的次層（諸如美國 專利第4,719,477號中之說明在從室噴出之液體不會損壞 該電阻器的情況中，對於一鈍化層之需求可減到最少。 此處值得注意的是，該基材可結合互補金屬氧化半導 體（CMOS)電路板組件，以容許使用多路傳輸控制信號，發 射忒液體產生為。除了簡化與該熱電能轉換器3 5之連接以 本紙張尺度適赠)-—-Τ：--

— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、^τ— 奢- 531451 A7 *-------— —___B7 五、發明説明（8 ) ~ "——--— =也:洗：肩除許多直接連接該熱電能轉換器之跡線的需 鈞」：，CM〇S電路系統所提供之複雜的控制邏輯使其能 °歹° ’將準確的計量需求設計人該電路之中，且從而以 該几件加以承載，該液滴產生器係針對該元件所製造。例 :’如果氣霧劑治療用之喷出醫療液滴需要逐漸增加劑 里札制電路系統能夠實行程序，以便隨後在各次使用 該凡件發射額外的液滴產生器（增加通量）。 卓的孔構件48係固定到該控制層44，且其形狀對 於各液滴產生器界定一孔25，並位於與該孔相連的液體室 33之下方。該電阻器35係選擇性地以一脈衝或是電流加以 驅動（加熱），該電阻器所產生之熱量係足以蒸發一些位於 該室33中的液體，從而迫使該液體通過孔乃分散成液滴 36，如以上對於第1圖之說明。 每次喷出之後，以液體重新充填各室33，該液體透過 穿透控制層44所形成之入口 54流入該室。在一較佳之實施 例中，使基材之控制層44的上表面56具有圖案，並在將孔 構件48附裝到基材、以及在該基材40之基底42中蝕刻一通 道58(如以下之說明）之前加以蝕刻，以便形成入口 54。（為 求方便起見，表面56稱之為「上表面」，並可理解到，當液 滴產生器與第2圖中所示之方位相反時，該表面56可朝向控 制層44之剩餘部分的下方）。 回到該液滴產生器20之製造步驟的特性，並參考第3 A 圖’該圖顯示處理之後，以承載控制層44之基材基底42， 該控制層結合先前形成之入口 54。 本紙張尺度適用中國國家標準（) A4規格（21〇x297公董） -11 - ..................訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)· - 五、發明説明（9 ) ▲第3B圖顯示在塗敷一層光阻材料之後的基材40,包括 该孔構件48之光阻材料係塗敷到該基材之上表面。在一幸六 佳實施例中，該孔構件係為一緩慢交聯聚合物，其係利用乂 白用的方疋轉塗佈工具（諸如Karl 8職狀公司所製造之工 加以塗敷。在_較佳實施例中，該光阻材料包括一光聚 合環氧樹脂（該行業通常熟知為su斗其中一範例係為麻 嗟咖、丨紐頓市之Micr〇Chem公司所販售，名為咖。的 產品H可以體認的是，該孔構件可包括任何一些的 光阻材料，其在暴露於電磁輻射之後（諸如紫外線輕射）， 於顯影溶液中成為不可溶解之物質。 與方疋轉塗佈工具有關之旋轉塗佈程序容許隨著緩慢交 又連接聚合物充填該入口54之時形成一平坦表面。對於旋 轉塗佈之-示範性程序係以旋轉塗佈工具將一層抗钱劑塗 佈到-基材晶圓之上’將該旋轉塗佈卫具之轉速設為每分 鐘70轉（7〇rpm)，加速度設為每秒100rpm(100rpm/s),且塗 佈時間為20秒。接著以1〇〇rpm/s之減速度使旋轉停止，並 了止10私塗佈之基材接著係以300rpm/s之加速度，以 l〇60rpm之轉速旋轉3〇秒，以便將抗蝕劑塗佈到整個晶圓。 另外的聚合物塗敷程序包括滾動塗佈、簾幕式塗佈、 擠壓塗佈、喷霧塗佈以及浸潰塗佈。熟知此技藝之人士將 體認到’冑聚合物層塗敷到該基材存在有其㈣方法。該 緩k交叉連接聚合物係藉由將光學染料（諸如橙色三號〜2 %重里）混入一光顯影（ph〇t〇imagable)聚亞胺或是光顯影 環氧透明聚合物材料所製造。由於添加染料，故交叉連接 531451 A7 B7 五、發明説明（10 ) 材料所需之電磁能量係大於無染料的混合材料。 第3C圖顯示以低劑量之電磁能量（以箭號62加以顯示） 曝露構件48之交叉連接聚合物材料層。在一示範性實施例 中，此步驟係以加州San Jose市之SVG公司所製造之 Micralign掃描投影對準加以貫施’且將曝光設定為60.3 m焦耳，其恰好足以使該聚合物曝光不足且交叉連接到所 需之程度。在此實施例中係以雙影線顯示曝光不足與所需 的程度，例如約2微米。 能量（諸如紫外線輻射）係透過一光罩（未顯示）施加到 該孔構件材料，該光罩係為一習知的元件，其包括例如： 具有一層半透明介電質之一石英基材（諸如氧化亞鐵）。以 不透明材料（諸如鉻）使該光罩具有圖案（藉著使其不曝 光），以界定孔25之形狀，其形狀較佳為圓形。 第3D圖顯示進一步曝光慢連接聚合物材料，其以一相 對高劑量之能量組成該孔構件層48，該能量足以使整個聚 合物層之厚度曝光，且加以交叉連接。如此之能量施加係 加上遮罩，以致於使液體室33鄰接該基材40之上表面56的 部分並未曝光。如第3D圖中所示，室之該部分係鄰接到熱 電能轉換器35，且延伸過入口 54與上表面56之接頭。 第3E圖顯示顯影程序，其中移除了該孔構件48之未曝 光或是非交叉連接部分，包括充滿該些入口 54之部分。一 種示範性程序利用在N-甲基-2-吡喀烷酮（NMP)中以lkrpm 顯影70秒，並以lkrpm與異丙基醇（IPA)以及NMP混合8秒， 接著以lkrpm之IPA沖洗10秒，且最後以2krpm旋轉60秒。 13 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 531451 A7 I--------———____B7 五、發明説明（11 ) 此一顯影工且可山丄m 」由加州 San Jose 市之 Solitec Wafer Processing lnc.公司所購得。 ^第2圖顯示依照顯影步驟之考量所完成的液滴產生 器、並以石夕|虫刻（諸如四甲基氫氧化錢ΤΜΑΗ)蚀刻該基材 之底側66以產生通道58。該通道58係與液體入口 連接， 目此亥通道58中之液體能夠流過該入口 ，並在每 次從室喷出液體之後重新充填該室33。 如以上所私出’熱電能轉換器35之尺寸與該室33之厚 度係加以設計’以建立所需的T/R比率。如以上所指出， 尺寸‘注「T」代表室33之厚度，且係從該控制層之上表 面56(该上表面代表室33中之液體/固體界面）測量到該孔 構件48之外σ卩表面49(第2圖）。尺寸rR」亦顯示於第2圖中， 1如以上所界^。在_較佳實施例中，t/r之比率係加以 選擇，使其小於0.75,且最佳約為0.35。因此，對於一面 積為144U米平方（故其「R」為12微米）的正方形熱電能轉 換器而言，最佳之室高rT」係約為〇.35乘以12，或約為4 微米。 … 此處值得注意的是，T/R之比率儘管係為一有用的設 計參數，但其並非達成室尺寸對於電阻器能量關係之構成 | 本發明的唯一方法。將可體認到的是，例如，該熱電能轉 換器之面積與電阻器（熱電能轉換器）之能量密度有所關 聯，且該室/電阻器關係能夠以例如··一室高對於轉換器能 量密度值的形式加以表示，該能量密度值係為從室將液體 噴出所需之值，以致於將該液體分散成複數個符合體積範 本紙張尺度適國家標準（CNS) Α4規格⑵〇χ297公楚) —77-----

---------------------鬢…： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •、^τ— MW, 531451 A7 ------------ B7__ 五、發明説明（12) ~'一~一 --~- 圍（數十毫微微公升）中之液滴。此外，其亦考慮以大於〇.75 之徽比率（最大到所製造之液滴產生器，其亦能夠提 供文中所關注的毫微微公升大小的液滴。 液體能夠以任何方式供應到通道58，例如，該基材下 側66能夠附農到一元件之本體68的外部表面，該元件配置 、-之貯存态（參看第6圖）。將該本體表面構造成具有數 、‘笞70(第2圖中顯示其中一個導管），各導管％對準一通 道58，用以將液體從該貯存器導引到通道。如以上所指出， -基材能夠配許多液滴產生器2G，其中數個液滴產生器能 夠流體結合到該基材中之直線通道58，且該基材能夠承載 午夕此專通道。整個元件（基材以及多個液滴產生器）可視 為一液滴產生器頭72(第6圖）。 第4圖係為一橫剖面圖，該圖與第2圖類似，但其顯示 一依照本發明之另一較佳實施例所製造的液滴產生器。如 以上之說明，此液滴產生器12〇包括一基材14〇與熱電能轉 換态135。然而，在此實施例中，該室ι33係與多個孔 流體連接。例如，圍繞該室之中心可以佈置四個孔125(在 第4圖中僅出現兩個該等孔）。在此實施例中，該熱電能轉 換裔135係為一單一的構件，以致於對於各室皆有一個熱電 旎轉換器，與先前說明之實施例相同。啟動該單一電能轉 換器135，且產生之蒸氣氣泡迫使該室的内含物通過一個以 上的孔’其使該液體分散成多個液滴。文中所使用之專有 名詞「單一」預計表示該熱電能轉換器135之功能如同一單 構件。例如’考慮該熱電能轉換器13 5之阻抗組件能夠加 本紙張尺度適用中國國家標準（0¾) A4規格（210X297公釐*) 15 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂· 费- 531451 A7 --~~---!L__ 五、發明説明（13) — 以分割或是分段，以得到較大之熱效率。 由於第4圖之多孔實施例係以上述的低Τ/R比率加以 構造，故當液滴從各個孔125出現時會進一步的分散該些液 滴。因此，每次啟動該熱電能轉換器之時，此多孔實施例 具有使液滴通量加成的效果（相對於一單孔實施例）。 第5圖中係顯示依照本發明所製造之液滴產生器的另 一可仃構造之橫剖面圖。在此實施例中，成對之熱電能轉 換态235係位於該基材之中，以致於使其位於通道之相 反側上，該通道係蝕刻於該基材240的基底242之中。最初 塗敷該控制層244，以致於使構成電能轉換器235之阻抗材 料層具有圖案，在該通道258之相反邊緣上界定相反成對的 電月b轉換。佈置連接該些電能轉換器之傳導跡線，以致 於使其不會跨過該些相反成對的電能轉換器之間。 蝕刻該控制層2 4 4，以便在各對電能轉換器之間界定一 槽，以致於當塗佈該光顯影孔構件248之時，使其覆蓋該些 電旎轉換器，並填滿該槽。該孔構件248接著係加以曝光， 並如上述加以顯影，以界定該室233與孔225。如第5圖中所 示亥孔構件248與電能轉換器235之間的空間界定該液體 入口 254。 在一較佳實施例中，在塗佈該孔構件材料之前係塗佈 保濩層（諸如一電漿塗佈之四乙氧基矽烷（TEOS))氧化 物，以覆蓋該基材基底242之頂表面。在第5圖中，此保護 層係以破折線80加以顯示，並使其形狀以如顯示之稍微重 且於忒控制層244的方式，覆蓋位於兩電能轉換器235之間 财關iii (CNS) A4規格⑵0X297公釐) -----

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨 五、發明説明（14 ) 的槽。孔構件材料248係塗佈於該保護層之上，並使其形狀 如先前所述者。 當第一次蝕刻該通道258之時，該保護層8〇係位於適當 位置。此長期的「大量」ΤΜΑ·刻通過該基底242可能留 下某些不均勻的後果。就此而論，該通道壁所顯示的延伸 部分82代表這些第一次餘刻該通道258的壁部。如果僅儀刻 一次，可見到钓是該相反入口 254的尺寸將不相等，更具體 而言，基底242與孔構件248之間的間隙並不相等，其將導 致從該通道258到室233之不同的流動速率。 然而，在經由例如一緩衝氧化物蝕刻劑（Β〇Ε)移除保 護層80之後，本實施例包括基底242第二次的丁以八^^蝕刻 (以完成該通道）。如此使該基材基底242之矽表面曝露到一 私度以致於使5亥第一次ΤΜΑΗ餘刻在基底242與孔構件 248之間蝕刻相等的間隙，對所有的液滴產生器而言，使流 過該些入口 254到達室233之液體大致上約均勻。如前所 述，將各液滴產生器220構造成具有如以上說明之所需的 T/R比率。 考慮到依照本發明之用於氣霧劑的熱產生液滴能藉由 他的液滴產生器構造加以實行。例如，以雷射切除孔構 件所製造的液滴產生器應當適用，諸如美國專利第 5’305,015號中所說明者，其在此併入文中作為參考資料， 其限制條件在於維持上述室厚度與電能轉換器尺寸（能量） 之間的關係。 同樣地’在依照美國專利第5,6〇8,436號中所說明（在此 W1451 A7 -------- B7_ 五、發明説明（15 ) 一 ' " ^ 併入文中作為參考資料）所構造之液滴產生器亦應能使 用立。那些液滴產生器包括一聚合物阻擔層，其界定該些室 牛，且存在於該基材的上層與薄金屬孔板之間。另外， 4孔板可由聚合材料所製造，該聚合材料經過雷射切除， 以形成如美國專利第5,3〇5,〇15號中所說明（在此併入文中 作為^考資料）的孔。在此等構造中，使該孔板且/或阻擋 層非常的薄（這兩個組件可等同於上述之該孔構件），以致 於展現出所需的T/R比率。 關於任何上述之實施例，必須隨時注意的是，對於一 相對大的厚度「T」，藉著使用一相對大的電能轉換器面 積’仍然能夠符合T/R所需的比率。換言之，_比率之兩 項目係可視需要加以變化，以符合所需要的T/R比率，以 及任何其他的設計束制。 如以上所述，本發明提供一具有熱效率的液滴產生 器，以產生例如毫微微公升大小的液滴36(第丨圖），該些液 滴適合夾帶於一氣霧劑中，作為有效之肺部投遞。在本實 施例中，此係經由一吸入器71(如第6圖中所顯示）加以達 成。此一吸入器之一實施例包括一本體68該本體具有一貯 藏器’其中裝有一醫療液體（或是任何如以上所述之液體形 式的生物或化學基材）之供應器75。 該供應器75係藉由一針頭與隔板互相連接，使其結合 到該本體中之一導管73，以致於將該供應器中之液體導引 到液體產生器頭72，其配有多個如上述與第2圖相關之液體 產生器。較佳地，該導管與液滴產生器頭係在製造時（諸如 國國家標準_ Μ規格（210X297公釐）-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂丨 费， 五、發明説明（16) 猎者在該頭中對該些孔施加吸力）或是由使用者在操作該 及入為’用以喷出液體之前加以備妥，如以下所述。 上述之收細電路6〇能夠結合到例如一導管73，該導管 位於本體68中形狀對應的凹處61之中。該電路以來自於一 控制器52、適當控制的控制訊號連接該液滴產生器之熱電 旎轉換，該電路係為吸入器控制系統8丨之一部件。該控 制系統81包括控制器52，其係設置一電力供應乃與操作者 開關77。該控制器係為一積體電路，其反應開關訊號，將 電/爪脈衝V引到该頭72，用以依需要發射該液滴產生器。 將可體涊的是，可以任何其他的方法構造該控制系統，且 最佳係與該吸入器之本體合為一整體。 该液滴產生器72較佳係位於吸入器的口件69之處，可 使用凹處61或是其他的機構，以便在吸入期間提供空氣 流’將該些液滴夾帶在空氣流之中。 將可以體認到，該控制系統81與液滴產生器頭72之佈 置（也就是說，將該頭72所產生之液滴立即推到週遭空氣中） 提供了準確計量喷出的液滴數量與喷出的液體數量，並且 產生適當微小的液滴。也就是說，從室將液體排出並不需 要伴隨其他的機構，用以將喷出液體之體積減少成為適當 微小的液滴。 即使以上之說明注重在液滴之產生，該液滴適用以氣 霧劑將其投遞到肺泡，將可體認到的是，此等微小液滴之 產生可作為其他的應用。本發明之液滴產生器能夠結合適 用於投遞香水的液體供應器、分配準確控制數量的殺蟲 531451 A7 _ B7_ 五、發明説明（17 ) 劑、油漆、燃料等等。 因此，預料熟知此技藝之人士會在本發明之範轉中， 從此處所說明之本發明的較佳實施例進行其他的修改。所 以，儘管已經說明本發明之較佳與另擇實施例，可體認的 是本發明之精神與範疇並不限定於這些實施例，而應延伸 到如所附之申請專利範圍所界定的不同修改與相等物。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _、可| 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 531451 A8 B8 C8 D8 六 申請專利範圍 1. 一種液滴產生器（20)，其包括： 基材（40) ’该基材之上表面（56)配有一熱電能轉 換裔（3 5)，該熱電能轉換器係為具有一面積的大體上扁 平之構件； 一孔構件（48)，其附裝到該基材，且具有一外部表 面（49)，一孔(25)係穿過該表面所形成，該孔構件界定 /室（33)該室係鄰接熱電能轉換器，並與孔流體連接， 且在该基材中具有一入口（54)，用以透過該入口導引液 體’並使液體進入該室之中； 中至尽度係為從該上表面延伸到外部表面之 尺寸； 其中該室厚度與熱電能轉換器面積之平方根的比 率係少於0.75。 2. 如申請專利範圍第1項之液滴產生器（20)，其中該比率 係少於0.50。 3. 如申請專利範圍第丨項之液滴產生器（2〇)，其中該比率 係約為0.35。 4·如申請專利範圍第旧之液滴產生器(2〇)，其中該孔構 件（48)具有至少兩個孔（125)，其從該室（33)延伸，以穿 過該孔構件（48)之外部表面（49)，藉以容許透過該些孔 從室將液體喷出。 5·=申請專利範圍第4項之液滴產生器（2〇)，其中該位於 室（33)中之熱電能轉換器（35)係為一單一構件。 一種產生液滴之方法，其包括之步驟為： 6. 本紙張尺度適财_家標準（⑽) A4規格（210X297公釐）

   (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ— 531451

   、申請專利範圍 提供一液體之供應； 以某些液體充填室（33);及 —立即加熱該室中之液體，使其數量足以在各室中產 蒸氣氣泡，用以從各室,(33)噴出該液體之液滴⑽， /、中各液滴具有小於1〇〇毫微微公升的體積。 7.如申請專利範圍第6項之方法，其 八匕祜以大體上分散成 兩個或更多的液滴之單一的體積的方式，從各室（ 推動該液體的步驟。 8·如申請專利範圍第7項之方法，其包括之步驟為立即加 熱該液體，以致於單以加熱該液體推動室（3 體。 ’夜 9.如申請專利範圍第7項之方法，其進一步包括之步驟 提供一孔構件（48)，其具有至少兩個孔（125)，該孔從 (33)延伸，以容許透過該些孔從該室噴出液體。 W·如申請專利範圍第7項之方法，其進一步包括之步驟為 提供一單獨的孔（25)，透過該孔喷出大體上所有位於該 室（33)中之液體。 為 室 f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、一叮| 本紙張尺度適用中國國家標準（0^) A4規格（21〇><297公釐）