TWI764302B - 微流體晶片泵及關於其之方法 - Google Patents

微流體晶片泵及關於其之方法

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趙晗光
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徐亦博
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陳日飛
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Abstract

本申請提供微流體晶片泵，包括：包括泵腔的泵體；放置在該泵腔中的可移動構件，將該泵腔分成第一腔室及第二腔室；以及驅動器元件，被配置為在第一穩定位置與第二穩定位置之間驅動該可移動構件，從而改變該第一腔室的體積及該第二腔室的體積。當該可移動構件位於該第一穩定位置時，該第一腔室達到最小體積，當該可移動構件位於該第二穩定位置時，該第一腔室達到最大體積。每當驅動該可移動構件從該第一穩定位置到該第二穩定位置，微流體晶片泵被配置為從該第二腔室排出固定體積的流體。

Description

微流體晶片泵及關於其之方法
本申請一般涉及流體輸注技術，尤其涉及使用微流體晶片泵輸注流體的系統及方法。
本申請主張2019年10月18日提交之申請號為PCT/CN2019/111841的PCT申請案的優先權，其全部內容通過引用被包含於此。
泵廣泛用於流體輸注。傳統的流體輸注技術主要基於模擬化輸出。這需要使用複雜的感測器(例如，流量感測器、位移感測器或類似物)來檢測流體的實際狀態且動態地調節輸注量，以實現總體輸注精度，此係昂貴的且會增加輸注系統的複雜性。此外，將流體的實際狀態回饋到輸注系統非常耗時，因此這種方法要花費一些時間才能實現穩定的輸注。因此，當使用傳統的輸注技術時，難以實現精確且穩定的輸注，尤其是在每次需要輸注相對少量的流體時。因此，期望提供一種使用微流體晶片泵來方便、準確且低成本地輸注流體的系統及方法。
根據本申請的一態樣，提供了一種微流體晶片泵。該微流體晶片泵包括：泵體，包括泵腔；可移動構件，放置在該泵腔中，將該泵腔分成第一腔 室及第二腔室；以及驅動器元件，被配置為在第一穩定位置與第二穩定位置之間驅動該可移動構件，從而改變該第一腔室的體積與該第二腔室的體積。當該可移動構件位於該第一穩定位置時，該第一腔室達到最小體積。當該可移動構件位於該第二穩定位置時，該第一腔室達到最大體積，以及每當驅動該可移動構件從該第一穩定位置到該第二穩定位置，微流體晶片泵被配置為從該第二腔室排出固定體積的流體，該固定體積等於該第一腔室的最大體積與該第一腔室的最小體積之差。
根據本申請的另一態樣，提供了一種使用微流體晶片泵輸注固定體積的流體的方法，該微流體晶片泵包括：泵體，該泵體包括泵腔；可移動構件，將該泵腔分成第一腔室及第二腔室，以及驅動器元件。該方法包括以下一個或多個操作：通過該驅動器元件將該可移動構件驅動到第一穩定位置，從而使該流體通過入口閥流入該第二腔室並使該第一腔室達到最小體積，同時關閉出口閥；以及通過該驅動器元件驅動該可移動構件從該第一穩定位置到第二穩定位置，從而使該流體通過該出口閥從該第二腔室流出並使該第一腔室達到最大體積，同時關閉該入口閥，其中，該固定體積等於該第一腔室的該最大體積與該最小體積之差。
根據本申請的另一態樣，提供了一種通過一次或多次使用微流體晶片泵輸注固定體積的該流體來輸注目標體積的流體的方法，該微流體晶片泵包括：泵體，該泵體包括泵腔；可移動構件，將該泵腔分成第一腔室及第二腔室，以及驅動器元件，該方法包括：基於該目標體積及該固定體積，確定第一控制信號及第二控制信號的數量，以及發送第一控制信號與第二控制信號以輸注該流體的固定體積，直到達到該目標體積。對於每次輸注該固定體積，該方法包括以下一個或多個操作：發送第一控制信號到該驅動器元件以驅動該可移動構件到第一穩定位置，從而使該流體通過入口閥流入該第二腔室並使該第一腔室達到 最小體積，同時關閉出口閥；以及發送第二控制信號到該驅動器元件以驅動該可移動構件從該第一穩定位置到第二穩定位置，從而使該流體通過出口閥從該第二腔室流出並使該第一腔室達到最大體積，同時關閉該入口閥，其中，該固定體積等於該第一腔室的該最大體積與該最小體積之差。
在一些實施例中，該微流體晶片泵的泵體可以包括第一壁，該第一壁被放置來將該可移動構件限制在該第一穩定位置，且當可移動構件在該第一穩定位置時，可移動構件鄰接該第一壁。
在一些實施例中，該微流體晶片泵的泵體可以包括第二壁，該第二壁被放置來將該可移動構件限制在該第二穩定位置，且當可移動構件在該第二穩定位置時，可移動構件鄰接該第二壁。
在一些實施例中，從該第二腔室排出的流體的該固定體積在0.01μL-10mL的範圍內。
在一些實施例中，從該第二腔室排出的流體的該固定體積在0.1μL-2μL的範圍內。
在一些實施例中，從該第二腔室排出的流體的該固定體積為0.5μL。
在一些實施例中，該流體是胰島素溶液。
在一些實施例中，該微流體晶片泵進一步包括：與該第二腔室流體連通的入口閥；以及與該第二腔室流體連通的出口閥。
在一些實施例中，該微流體晶片泵進一步包括：通過第一通道與該入口閥流體連通的儲液器；以及通過第二通道與該出口閥流體連通的應用構件。
在一些實施例中，該微流體晶片泵進一步包括：控制電路，被配置為提供控制信號到該驅動器元件以在該第一穩定位置與該第二穩定位置之間 驅動該可移動構件。
在一些實施例中，該等控制信號包括：到該驅動器元件的第一控制信號，以驅動該可移動構件從該第二穩定位置到該第一穩定位置，以及到該驅動器元件的第二控制信號，以驅動該可移動構件從該第一穩定位置到該第二穩定位置，且該第一控制信號及該第二控制信號由脈衝信號表示。
在一些實施例中，該可移動構件可以由彈性材料製成。
在一些實施例中，該可移動構件可以是可變形膜。
在一些實施例中，該可移動構件可以由剛性材料製成。
在一些實施例中，該可移動構件可以是可移動活塞。
在一些實施例中，該可移動構件可以是磁力驅動構件。
在一些實施例中，該驅動器元件可以包括驅動元件及傳動元件。
在一些實施例中，該驅動元件可以包括電動機、壓電致動器、磁致動器、記憶金屬元件、或與熱變形有關的元件中的至少一個。
在一些實施例中，該傳動元件可以包括以下至少之一：液壓傳動裝置、氣動傳動裝置、或機械傳動裝置。
在一些實施例中，該微流體晶片泵可操作地耦合到或包括一個或多個感測器，該一個或多個感測器被配置為監測該微流體晶片泵的工作狀態。
在一些實施例中，所述之基於該目標體積及該固定體積確定第一控制信號及第二控制信號的數量包括：基於單位時間內或預定時間段內的預定體積以及該固定體積，確定使用該微流體晶片輸注流體的頻率；以及基於該頻率，確定該第一控制信號與第二控制信號的數量。
在一些實施例中，該方法進一步包括：通過調整該頻率來調整該目標體積。
本申請的一部分附加特性可以在下面的描述中進行說明，通過對 以下描述與相應圖式的研究或者對實施例的生產或操作的瞭解，本申請的一部分附加特性對於本領域具有通常知識者是顯而易見的。本申請的特徵可以通過對以下描述的具體實施例的各種態樣的方法、手段與組合的實踐或使用得以實現及達到。
100:輸注系統
110:輸注裝置
111:泵
112:控制元件
114:儲液器
120:網路
130:終端
131:行動裝置
132:平板電腦
133:膝上型電腦
140:應用構件
150:儲存裝置
200:微流體晶片泵
210:驅動器元件
211:驅動元件
212:傳動元件
220:泵體
221:第一壁
222:第二壁
223:第三壁
224:第四壁
230:泵腔
231:第一腔室
233:第二腔室
242:入口閥
243:入口通道
252:出口閥
253:出口通道
260:可移動構件
300:微流體晶片泵
305:驅動器元件
310:驅動元件
320:傳動元件
330:第一壁
340:第一腔室
350:可移動構件
360:第二腔室
370:第二壁
380:入口閥
383:入口通道
390:出口閥
400:微流體晶片泵
405:驅動器元件
410:驅動元件
420:傳動元件
430:第一壁
440:第一腔室
450:可移動構件
460:第二腔室
470:第二壁
480:入口閥
490:出口閥
500:流程
502:操作
504:操作
601:第一控制信號
602:第二控制信號
700:流程
702:操作
704:操作
3100:第三壁
3110:第四壁
4100:第三壁
4110:第四壁
A:箭頭
A’:箭頭
B:箭頭
B’:箭頭
C:箭頭
C’:箭頭
D:箭頭
本申請將通過示例性實施例進行進一步描述。這些示例性實施例將通過圖式進行詳細描述。圖式未按比例繪製。這些實施例是非限制性的示例性實施例，在這些實施例中，各圖中相同的編號表示相似的結構，其中：[圖1]係根據本申請的一些實施例所示的輸注系統的示例性應用場景的示意圖；[圖2]係根據本申請的一些實施例所示的示例性微流體晶片泵的截面的示意圖；[圖3A]至[圖3B]係根據本申請的一些實施例所示的具有在不同的穩定位置處的可移動構件的示例性微流體晶片泵的截面的示意圖；[圖4A]至[圖4B]係根據本申請的一些實施例所示的具有在不同的穩定位置處的另一種可移動構件的示例性微流體晶片泵的截面的示意圖；[圖5]係根據本申請的一些實施例所示的用於使用微流體晶片泵輸注固定體積的流體的示例性流程的流程圖；[圖6]係根據本申請的一些實施例所示的示例性控制信號的示意圖；以及[圖7]係根據本申請的一些實施例所示的使用微流體晶片泵輸注目標體積的流體的示例性流程的流程圖。
為了更清楚地說明本申請的實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的圖式作簡單的介紹。然而，本領域具有通常知識者應該明白，可以在沒有這些細節的情況下實施本申請。在其他情況下，為了避免不必要地模糊本申請的一些態樣，本申請已經以相對高級別概略地描述了公知的方法、程式、系統、元件及/或電路。對於本領域具有通常知識者來講，顯然可以對所揭露的實施例作出各種改變，並且在不偏離本申請的原則及範圍的情況下，本申請中所定義的普遍原則可以適用於其他實施例及應用場景。因此，本申請不限於所示的實施例，而是符合與申請專利範圍一致的最廣泛範圍。
本文所使用的術語僅出於描述特定實施例的目的，並且不旨在限制本申請的示例實施例。如本申請使用的單數形式「一」、「一個」及「該」可以同樣包括複數形式，除非上下文明確提示例外情形。如本文所用，術語「及/或」與「至少一個」包括相關所列專案的一個或多個的任何及所有組合。將進一步理解的是，當在本文中使用時，術語「包括」、「由...組成」、「包含」及/或「包括...在內」指定存在所述特徵、符號、步驟、操作、要素及/或元件，但不排除一個或多個其他功能、整合、步驟、操作、組件、組件及/或其群組的存在或添加。同樣，術語「示例性」旨在表示示例或說明。
可以理解的是在此使用的術語「系統」、「引擎」、「單元」、「模組」及/或「區塊」是一種以昇冪區分不同級別的不同元件、組件、零件、部件或元件的一種方法。但是，如果這些術語達到相同的目的，則可能會被其他表達方式替換。
通常，本文所使用的詞「模組」、「單元」或「區塊」是指體現在硬體或韌體中的邏輯或軟體指令的集合。本文描述的模組、單元或區塊可以被實現為軟體及/或硬體，並且可以被儲存在任何類型的非暫時性電腦可讀取媒體或 另一儲存裝置中。在一些實施例中，可以編譯軟體模組/單元/區塊並將其連結到可執行程式中。將意識到，軟體模組可以是可從其他模組/單元/區塊或從其自身調用的，及/或可以回應於檢測到的事件或中斷而被調用。可以在電腦可讀取媒體(例如光碟、數位視訊光碟、快閃記憶體驅動器、磁碟或任何其他有形媒體)上提供被配置為在計算裝置上執行的軟體模組/單位/區塊(並且可以最初以壓縮或可安裝的格式儲存，需要在執行之前進行安裝、解壓縮或解密)。這裡的軟體代碼可以被部分的或全部的儲存在執行操作的計算裝置的儲存裝置中，並應用在計算裝置的操作之中。軟體指令可以嵌入在韌體中，例如EPROM。還將意識到，硬體模組/單元/區塊可以被包括在連接的邏輯元件中，例如門與觸發器，及/或可以包括在可程式設計單元中，例如可程式設計閘陣列或處理器。本文描述的模組/單元/區塊或計算裝置功能可以被實現為軟體模組/單元/區塊，但是可以以硬體或韌體來表示。通常，本文描述的模組/單元/區塊是指可以與其他模組/單元/區塊組合或分成子模組/子單元/子區塊的邏輯模組/單元/區塊，不論其實體的組織或儲存器。該描述可以適用於系統、發動機或其一部分。
將理解的是，當單元、引擎、模組或區塊被稱為在另一單元、引擎、模組或區塊「之上」、「連接至」或「耦合至」另一單元、引擎、模組或區塊時，它可以直接在其他單元、引擎、模組或區塊上，與之連接或與之通訊，或者可以存在中間單元、引擎、模組或區塊，除非上下文另有明確說明。在本申請中，術語「及/或」可包括任何一個或多個相關所列條目或其組合。
將理解的是，儘管術語「第一」、「第二」、「第三」或類似物可以在本文中用於描述各種組件，但是這些組件不應受到這些術語的限制。這些術語僅用於區分一個組件及另一個組件。例如，在不脫離本申請的示例性實施例的範圍的情況下，第一組件可以被稱為第二組件，並且類似地，第二組件可以被稱為第一組件。
使用各種術語來描述組件之間的空間及功能關係，包括「連接」、「附接」與「安裝」。除非明確描述為「直接」，否則在本申請中描述第一組件與第二組件之間的關係時，該關係包括第一與第二組件之間不存在其他干預組件的直接關係，以及第一與第二組件之間(空間上或功能上)存在一個或多個干預組件的間接關係。相反，當一個組件被「直接」連接，連接或定位到另一個組件時，則不存在中間組件。用於描述組件之間關係的其他詞語應以類似的方式解釋(例如，「之間」與「直接在之間」、「相鄰」與「直接相鄰」或類似物)。
還應該理解的是，諸如「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「垂直」、「側向」、「上方」、「下方」、「向上」、「向下」以及其他這樣的空間參考術語之類的術語是相對地使用的，以描述當泵處於正常工作位置時，泵的某些表面/零件/元件相對於泵的其他此類特徵的位置或方向，並且如果泵的位置或方向發生變化，則可能會改變。
根據以下對圖式的描述，本申請的這些與其他的特徵、特點以及相關結構組件的功能及操作方法，以及部件組合與製造經濟性，可以變得更加顯而易見，這些圖式都構成本申請說明書的一部分。然而，應當理解的是，圖式僅僅是為了說明及描述的目的，並不旨在限制本申請的範圍。應當理解的是，圖式並不是按比例繪製的。
本申請中使用了流程圖用來說明根據本申請的一些實施例的系統所執行的操作。應當理解的是，流程圖中的操作可以不按循序執行。相反，可以按照倒序或同時處理各種步驟。同時，也可以將一個或多個其他操作添加到這些流程圖中。也可以從流程圖中刪除一個或多個操作。
本申請涉及使用微流體晶片泵輸注流體的系統及方法。該微流體晶片泵可以包括泵體(泵體包括泵腔)、可移動構件(可移動構件將泵腔分成第一腔室及第二腔室)以及驅動器元件。通過使用微流體晶片泵一次或多次輸注固 定體積的流體可以輸注目標體積的流體。具體地，基於目標體積與固定體積，可以確定第一控制信號與第二控制信號的數量。可以將第一控制信號與第二控制信號發送到驅動器元件，以輸注流體的固定體積直到達到目標體積。
根據本申請的微流體晶片泵，通過離散地(或數位地)輸注流體可以實現流體的連續(或模擬)輸注。微流體晶片泵每次可以泵出單位體積的流體，並且單位體積可以是固定的。通過調節使用微流體晶片泵輸注流體的頻率(即微流體晶片泵在單位時間內的輸注次數)，可以實現所需體積的流體輸注。因此，可以通過增加單位體積的精度來提高流體輸注的精度，並且由於微流體晶片泵的可移動構件的穩定位置的設置，可以保證單位體積的精度。此外，不需要回饋流體的實際狀態，從而簡化了輸注系統，降低了成本，可以快速實現穩定的輸注，保證了較長時間(或每次)的精確輸注，從而提供了在精密流體輸注中使用微流體晶片泵的潛力。
圖1係根據本申請的一些實施例所示的輸注系統的示例性應用場景的示意圖。輸注系統100可以被配置為一次或多次不連續地(或連續地)向物件(例如，應用構件140)輸注流體。流體可以包括任何可以流動的物質。示例性流體可以包括液體、氣體、或類似物離子體或類似物。示例性液體可以包括營養液(例如，維生素、鹽溶液或類似物)、藥物溶液(例如，胰島素溶液、鎮痛藥物(例如，嗎啡、杜冷丁、埃托啡或類似物)、激素藥物、抗生素、抗炎藥或類似物)。應用構件140可以是生物物體(例如，人的身體、動物的身體、培養的組織或細胞或類似物)或非生物物體(例如，體模、流體檢測元件或類似物)。僅作為示例，應用構件140可以是患有一個或多個疾病或症狀(例如，糖尿病、肥胖症或類似物)的患者。
如圖1所示，輸注系統100可以包括輸注裝置110、網路120、一個或多個終端130及/或儲存裝置150。輸注系統100中的元件可以以一種或多種不同 方式連接。僅作為示例，輸注裝置110可以通過網路120連接到終端130。又例如，輸注裝置110可以如連接輸注裝置110與終端130的虛線雙向箭頭所示直接連接到終端130。作為又一個示例，儲存裝置150可以直接或通過網路120連接到輸注裝置110。
輸注裝置110可以被配置為將一定體積(例如，期望體積)的流體輸注或輸送至應用構件140。在一些實施例中，輸注裝置110可以是可擕式的。在一些實施例中，輸注裝置110可以包括泵111、控制元件112及/或儲液器114。在一些實施例中，每一次操作時，泵111可以被配置為輸注、輸送或泵送預定體積(例如，固定體積)的流體(例如，從儲液器114)到應用構件140。泵111的一次操作可以指泵111的單次注射。在一些實施例中，泵111可以連續地泵送液體(也稱為模擬泵)，並且泵111的一種操作(或單次注射)可以表示從泵111的啟動到泵111的停止期間泵送液體。在一些實施例中，泵111可以執行不連續、離散或數位泵送液體(也稱為數字泵送或量子輸注)，其中，泵111每次可以泵送單位體積的液體，並且從泵111的啟動到泵111的停止期間可以泵送一次或多次。因此，泵111的一次操作(或單次注射)可以指的是泵送一單位體積的液體。
在一些實施例中，如果泵111以模擬泵的構造實現，則輸注裝置110可以進一步包括流量檢測元件，該流量檢測元件被配置為檢測輸注或輸送的液體的實際體積。然而，輸注裝置110的這種構造可能很複雜，並且輸注裝置110的尺寸可能相對較大。在一些實施例中，當泵111以數位泵的構造實現時，可以不需要流量檢測元件，因此可以簡化輸注裝置110的構造，並且輸注裝置110的尺寸可以相對較小。在數位泵配置的一些實施例中，當設定目標體積時，可以將泵設定為多次輸注流體直到達到目標體積，每次輸注相同的量。在某些情況下，這種方法可以簡化泵的結構，並易於監測與控制輸注的體積。通過調節使用泵111輸注流體的頻率(即單位時間內泵111的輸注次數)，可以實現目標體積的流體的 輸注。因此，可以通過增加單位體積的精度來增加輸注精度，並且由於泵111的構造(例如，泵111的可移動構件的穩定位置)，可以保證單位體積的精度。此外，不需要回饋流體的實際狀態，從而簡化了輸注系統100，降低了成本，可以快速實現穩定的輸注，並保證了較長時間(或每次)的準確輸注，從而提供了在精確的流體輸注中使用輸注裝置110的潛力。
在一些實施例中，流體可以包括胰島素溶液，並且泵111可以是胰島素泵。在一些實施例中，流體可以包括氣體，並且泵111可以是氣泵。
在一些實施例中，泵111可以是微流體晶片泵(例如，圖2所示的微流體晶片泵200、圖3所示的微流體晶片泵300、圖4所示的微流體晶片泵400)。該微流體晶片泵可以包括泵體、可移動構件及驅動器元件。該泵體可以包括泵壁與泵腔，可移動構件可以佈置在該泵腔中，驅動器元件可以被配置為驅動第一穩定位置與第二穩定位置之間的可移動構件。關於微流體晶片泵的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖2-4B及其描述)找到。
控制元件112可以被配置為控制泵111的操作。具體地，控制元件112可以控制泵111的啟動/停止、泵111的每個操作的輸注量、泵111的操作次數、泵111的總輸注量、泵111的輸注頻率或類似物。在一些實施例中，控制元件112可以為泵111(例如，泵111的驅動器元件)提供一個或多個控制信號。在一些實施例中，控制元件112可以包括一個或多個控制電路(例如，第一控制電路被配置為控制圖3A-3B中所示的一個或多個微流體晶片泵的閥的操作、第二控制電路被配置為控制圖3A-3B或類似物所示的微流體晶片泵的可移動構件的操作)。在一些實施例中，控制元件112可以通過調節泵111的操作次數來實現流體的定量輸注。關於定量輸注控制的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖6-7及其描述)找到。
在一些實施例中，控制元件112可以從終端130接收一個或多個指 令，並基於該指令產生相應的控制信號。在一些實施例中，該指令可以由使用者(例如，應用構件140)輸入或提供到終端130中。僅作為示例，如果使用者知道使用者的血糖濃度高於臨界值，則使用者可以通過終端提供指令。在一些實施例中，終端130可以例如根據規定的處方(例如，由醫生提供)自動產生指令。在一些實施例中，控制元件112可以基於規定的處方自動產生對應的控制信號。在一些實施例中，控制元件112可以與外部裝置(例如，血糖檢測器)(未示出)通訊並自動產生相應的控制信號。例如，使用者可以使用血糖檢測器來檢測血糖濃度。如果血糖濃度高於臨界值，則血糖檢測器可以將指令發送到控制元件112，並且控制元件112可以產生對應的控制信號。在一些實施例中，控制元件112可以從健康管理服務平臺接收指令，並且可以產生對應的控制信號。
儲液器114可以被配置為貯存流體(例如，胰島素溶液)。儲液器114可以可操作地連接到泵111，並且在需要時為泵111提供一定體積的流體。在一些實施例中，儲液器114可以直接連接到泵111。在一些實施例中，儲液器114可以通過管連接到泵111。在一些實施例中，儲液器114可以是泵111的一部分。在一些實施例中，儲液器114可以安放在泵111的外部空間中。
在一些實施例中，泵111可以可操作地連接至應用構件140。在一些實施例中，應用構件140可以是輸注裝置110的一部分。在一些實施例中，應用構件140可以是泵111的一部分。在一些實施例中，泵111可以通過管連接至應用構件140。在一些實施例中，在輸注裝置110(例如，泵111)處於工作狀態之前，可以將泵111連接到應用構件140。例如，連接到泵111的管可以連接到注射器針頭，並且可以將注射器針頭插入或嵌入到應用構件140中，使得泵111可以與應用構件140流體連通。如果輸注裝置110(例如，泵111)處於工作狀態，則可以通過泵111與應用構件140之間的流體連通將一定體積的流體輸注到應用構件140中。在一些實施例中，如果輸注裝置110處於待機狀態，則泵111可以與應用構件 140斷開。例如，注射器針可以從應用構件140釋放，或者連接泵111與注射器針的管可以從注射器針釋放，使得泵111與應用構件140之間的流體連通斷開。在一些實施例中，無論輸注裝置110(例如，泵111)是否處於工作狀態，都可以維持泵111與應用構件140之間的流體連通。在一些實施例中，使用者(例如，應用構件140)可以確定維持或中斷泵111與應用構件140之間的流體連通。
網路120可以包括任何合適的可以促進輸注系統100交換資訊及/或資料的網路。在一些實施例中，輸注系統100的一個或多個元件(例如，輸注裝置110、一個或多個終端130、儲存裝置150或類似物)可以通過網路120相互傳遞資訊及/或資料。例如，輸注裝置110可以經由網路120從終端130獲得指令。網路120可以是及/或包括公共網路(例如，網際網路)、私人網路(例如，區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)或類似物)、有線網路(例如乙太網)、無線網路(例如802.11網路、Wi-Fi網路或類似物)、蜂窩網路(例如長期演進(LTE)網路)、圖像中繼網路、虛擬私人網路(「VPN」)、衛星網路、電話網路、路由器、集線器、交換機、伺服器電腦，及/或其組合。例如，網路120可以包括纜線網路、有線網路、光纖網路、電信網路、局部區域網路、無線區域網路(WLAN)、都會網路(MAN)、公共交換電話網路(PSTN)、藍牙TM網路、紫蜂TM網路、近場通訊網路(NFC)或類似物，或其組合。在一些實施例中，網路120可以包括一個或多個網路接入點。例如，網路120可以輸注系統100包括有線及/或無線網路接入點，例如基站及/或網路交換點，輸注系統100的一個或多個元件可以通過該接入點來接入網路120以進行資料及/或資訊交換。
在一些實施例中，使用者(例如，醫生、操作員或應用構件140)可以通過終端130操作輸注系統100。終端130可以包括行動裝置131、平板電腦132、膝上型電腦133或類似物，或其組合。在一些實施例中，行動裝置131可以包括智慧家居裝置、可穿戴裝置、行動裝置、虛擬實境裝置、擴增實境裝置或類 似物。在一些實施例中，智慧家居裝置可以包括智慧照明裝置、智慧電器控制裝置、智慧監控裝置、智慧電視、智慧攝像機、對講機或類似物或其任意組合。在一些實施例中，可穿戴裝置可以包括手環、鞋襪、眼鏡、頭盔、手錶、衣物、背包、智慧配飾或類似物或其任意組合。在一些實施例中，行動裝置可以包括行動電話、個人數位助理(Personal Digital Assistant,PDA)、遊戲裝置、導航裝置、銷售點(Point of Sale,POS)裝置、筆記型電腦、平板電腦、桌上型電腦或類似物，或其組合。在一些實施例中，虛擬實境裝置及/或擴增實境裝置可以包括虛擬實境頭盔、虛擬實境眼鏡、虛擬實境眼鏡、擴增實境頭盔、擴增實境眼鏡、擴增實境眼鏡或類似物，或其組合。例如，虛擬實境裝置及/或擴增實境裝置可以包括Google GlassTM、Oculus RiftTM、HololensTM、Gear VRTM或類似物。在一些實施例中，終端130可以是輸注裝置110的一部分。在一些實施例中，控制元件112可以整合在終端130中。在一些實施例中，終端130可以可操作地耦合到泵111。
儲存裝置150可以儲存資料、指令及/或任何其他資訊。在一些實施例中，儲存裝置150可以儲存從終端130及/或輸注裝置110獲得的資料。例如，儲存裝置150可以儲存與流體輸注相關的規定處方。又例如，儲存裝置150可以儲存與流體輸注相關的歷史資料(例如，當流體被輸注時，輸注了多少流體、泵111的運行次數或類似物)。在一些實施例中，儲存裝置150可以包括大容量儲存裝置、可移式儲存裝置、揮發性讀寫記憶體、唯讀記憶體(唯讀記憶體)或類似物。示例性的大容量儲存器可以包括磁碟、光碟、固態磁碟或類似物。示例性可移式儲存裝置可以包括快閃記憶體驅動器、軟磁碟、光碟、記憶體卡、壓縮磁碟、磁帶或類似物。示例性揮發性讀寫記憶體可以包括隨機存取記憶體(RAM)。示例性RAM可以包括動態隨機存取記憶體(DRAM)、雙倍資料速率同步動態隨機存取記憶體(DDR SDRAM)、靜態隨機存取記憶體(SRAM)、閘流體隨機存取記憶體(T-RAM)及零電容隨機存取記憶體(Z-RAM)或類似物。示例性唯讀記 憶體可以包括掩模型唯讀記憶體(MROM)、可程式設計唯讀記憶體(PROM)、可擦除可程式設計唯讀記憶體(EPROM)、電可擦除可程式設計唯讀記憶體(EEPROM)、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)及數位多功能磁碟唯讀記憶體或類似物。在一些實施例中，儲存裝置150可以在雲端平臺上執行。例如，雲端平臺可以包括私有雲、公共雲、混合雲、社區雲、分散式雲、互連雲、多個雲或類似物，或其組合。
在一些實施例中，儲存裝置150可以連接到網路120，以與輸注系統100的一個或多個其他元件(例如，輸注裝置110、一個或多個終端130或類似物)通訊。輸注系統100的一個或多個元件可以經由網路120存取儲存在儲存裝置150中的資料或指令。在一些實施例中，儲存裝置150可以直接連接至輸注系統100的一個或多個其他元件(例如，輸注裝置110、一個或多個終端130或類似物)或與之通訊。在一些實施例中，儲存裝置150可以是輸注裝置110的一部分。例如，儲存裝置150可以整合在控制元件112中。在一些實施例中，儲存裝置150可以是終端130的一部分。
在一些實施例中，輸注系統100(例如，輸注裝置110)可以進一步包括一個或多個感測器，用於監測輸注系統100(例如，輸注裝置110)的狀態。在一些實施例中，泵111(例如，圖2-4中所示的微流體晶片泵)可以包括或可操作地連接至被配置為監測泵111的工作狀態的一個或多個感測器。在一些實施例中，被監測的輸注系統100(例如，輸注裝置110、泵111)的狀態可以包括輸注系統100中的流體的壓力、溫度及/或流量。例如，泵111內的流體的壓力、連接儲液器114與泵111的管內的流體的壓力、連接泵111與應用構件140的管內的流體的壓力、泵111內部的流體的溫度、連接儲液器114與泵111的管內的流體的溫度、連接泵111與應用構件140的管內的流體的溫度、泵111內的流體的流量、連接儲液器114與泵111的管內的流體的流量、連接泵111與應用構件140的管內的流體的 流量或類似物。在一些實施例中，感測器可以包括壓力感測器、溫度感測器及/或流量感測器。在一些實施例中，感測器可以可操作地耦合到泵111、儲液器114、連接儲液器114與泵111的管、連接泵111與應用構件140的管或輸注系統100中的任何其他位置。
在一些實施例中，根據輸注系統100的監測狀態，控制元件112或終端130可以確定輸注系統100的異常情況，例如，是否發生輸注系統100的管子堵塞、儲液器114是否為空、泵111是否發生故障、輸注系統100中是否存在一個或多個氣泡、是否發生流體洩漏或類似物。在一些實施例中，輸注系統100還可以包括告警單元，該告警單元被配置為當輸注系統100處於異常情況時發出警報信號。可以在2018年9月29日提交的題為「微流體晶片及其控制系統的異常狀況檢測」、申請號為201811145948.0的中國專利中找到感測器、輸注系統100的狀態的監測、告警單元的更多描述，其內容通過引用合併於此。
圖2係根據本申請的一些實施例所示的示例性微流體晶片泵的截面的示意圖。如圖2所示，微流體晶片泵200可以包括泵體220、可移動構件260及驅動器元件210。
泵體220可以被配置為限定微流體晶片泵200的空間，並且將微流體晶片泵200的一個或多個內部元件(例如，可移動構件260)圍住。在一些實施例中，泵體220可以包括第一壁221、第二壁222、第三壁223及/或第四壁224。在一些實施例中，泵體220可以包括泵腔230。在一些實施例中，泵腔230可以是由第一壁221、第二壁222、第三壁223、第四壁224、入口閥242與出口閥252限定的空間。在一些實施例中，泵腔230的至少一部分可以被配置為容納流體。流體的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖1及其描述)找到。
在一些實施例中，第三壁223與第四壁224可以被構造為一體的。在一些實施例中，第一壁221可以被配置為將可移動構件260限制在第一穩定位 置。在一些實施例中，第一壁221可以是平坦的。在一些實施例中，第一壁221可以具有至少一個彎曲表面(例如，弧形表面)。例如，面對可移動構件260的第一壁221的第一表面可以是弧形表面，而面對驅動器元件210的第一壁221的第二表面可以是平坦的。在一些實施例中，第二壁222可以被配置為將可移動構件260限制在第二穩定位置。在一些實施例中，第二壁222可以是平坦的。在一些實施例中，第二壁222可以具有至少一個彎曲表面(例如，弧形表面)。例如，第二壁222的面向可移動構件260的第一表面可以是弧形表面，而第二壁222的與第二壁222的第一表面相對的第二表面可以是平坦的。在一些實施例中，第三壁223與第四壁224可以具有不規則形狀。例如，第三壁223與第四壁224的一部分可以被配置在水平面中，而第三壁223與第四壁224的另一部分可以被配置在垂直平面中。
在一些實施例中，第一壁221可以通過例如膠接、焊接或熱合連接、螺栓連接或類似物或它們的組合而連接到第三壁223及第四壁224。在一些實施例中，第一壁221與第三壁223(或者第四壁224)可以作為第一整體。在一些實施例中，第二壁222與第四壁224(或者第三壁223)可以作為第二整體。在一些實施例中，第一整體可以通過，例如，膠接、焊接或熱合連接、螺栓連接或類似物或其組合連接到第二整體。在一些實施例中，第二壁222可以通過例如膠接、焊接或熱合連接、螺栓連接或類似物或它們的組合而連接到第三壁223及第四壁224。在一些實施例中，第二壁222的至少一部分與第三壁223的至少一部分可以形成入口通道243(也稱為第一通道)，入口通道243可以被配置為引導流體(例如，從儲液器114)流入泵腔230。在一些實施例中，第二壁222的至少一部分與第四壁224的至少一部分可以形成出口通道253(也稱為第二通道)，出口通道253可以被配置為引導流體流出泵腔230(例如，流到應用構件140)。在一些實施例中，第一壁221、第二壁222、第三壁223及/或第四壁224可以是剛性的。在一些實施例中，第一壁221、第二壁222、第三壁223及/或第四壁224可以具有固定的 相對位置。
在一些實施例中，第一壁221、第二壁222、第三壁223及/或第四壁224可以由相同或不同的材料製成。示例性材料可以包括無機材料、塑膠材料、金屬材料、陶瓷材料及/或複合材料。示例性的無機材料可以包括二氧化矽、玻璃、晶體矽、石英或任何其他無機材料。示例性塑膠材料可以包括交聯的聚合物鏈(例如，聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS))、熱固性聚合物(例如，SU-8光致抗蝕劑及聚醯亞胺)及/或熱塑性塑膠(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methylmethacrylate),PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,PVC)。示例性的金屬材料可以包括包括鐵、銅、鎳、化合物或合金(例如，不銹鋼、鎳鈦合金)或類似物。示例性陶瓷材料可以包括氧化鋁陶瓷、氮化矽陶瓷、碳化矽陶瓷、六方氮化硼陶瓷或類似物。在一些實施例中，用於製造第一壁221、第二壁222、第三壁223及/或第四壁224的材料可以具有生物相容性。示例性生物相容性材料可以包括鈦合金、鎳鈦合金、鈷合金、氧化鋁(礬土)、醫用碳材料、羥基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)、生物活性玻璃(bioactive glass,BAG)、聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚丙烯酸酯、芳族聚酯、聚甲醛(polyformaldehyde,POM)、膠原蛋白、甲殼質、聚丙交酯(polylactide,PLA)、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)。在一些實施例中，泵體220(例如，第一壁221、第二壁222、第三壁223及/或第四壁224)的內表面可以塗覆有生物相容性材料。
在一些實施例中，可移動構件260可以被配置為泵出容納在泵腔230中的至少一部分流體。在一些實施例中，泵腔230可以包括第一腔室231及第二腔室233。在一些實施例中，第一腔室231與第二腔室233可以由可移動構件260分開。在一些實施例中，第一腔室231可以指由第一壁221、可移動構件260、第 三壁223及/或第四壁224限定的腔室。在一些實施例中，第二腔室233可以指由第二壁222、可移動構件260、第三壁223、第四壁224、入口閥242及/或出口閥252限定的腔室。在一些實施例中，第一腔室231可以填充第一媒體(例如，液體、氣體或類似物)，而第二腔室233可以填充第二媒體(例如，流體)。在一些實施例中，可移動構件260可以氣密地連接至或可操作地連接至泵體220(例如，第三壁223與第四壁224)。在一些實施例中，可移動構件260可以阻止第一腔室231中的第一媒體與第二腔室233中的第二媒體之間的媒體交換。在一些實施例中，可移動構件260可以具有平坦或彎曲的表面(例如，弧形表面)。在一些實施例中，可移動構件260的基面可以基本平行於第一壁221的基面及/或第二壁222的基面。
在一些實施例中，可移動構件260可以以可變形膜的構造來實現。在一些實施例中，可移動構件260可以固定至泵體220(例如，第三壁223與第四壁224)，並且在被操作時可以變形。在一些實施例中，可變形膜可以由彈性材料製成。示例性的彈性材料可以包括彈性體(例如，熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯)、橡膠(例如，矽樹脂)、彈性金屬(例如，不銹鋼、鎳鈦合金)或類似物或其任意組合。在一些實施例中，可移動構件260可以由本申請中其他地方描述的生物相容性材料製成，或者可移動構件260可以塗覆有生物相容性材料。在一些實施例中，為了便於可移動構件260的操作，可移動構件260的厚度可以相對較薄。在一些實施例中，可移動構件260的厚度可以與可移動構件260的材料相關。例如，如果可移動構件260由彈性體製成，則可移動構件260的厚度可以在例如0.1-1毫米(例如，0.1-0.2毫米)之內。又例如，如果可移動構件260由彈性金屬製成，則可移動構件260的厚度可以比彈性體薄，例如0.01-0.05毫米(例如0.02-0.03毫米)。具有相當薄的厚度的可移動構件260在被操作時可能具有相對較快的回應。操作可移動構件260可以將一定體積的流體泵出，例如通過出口通道253到應用構件140。例如，可移動構件260可以在第一穩定位置與第二穩定位置之間被 操作(例如，由驅動器元件210驅動)，一旦將可移動構件260從第一穩定位置驅動到第二穩定位置，則改變第一腔室231的體積與第二腔室233的體積，並且從第二腔室233排出一定體積的流體。在可變形膜的構造中實現的可移動構件260、穩定位置以及操作可移動構件260的更多描述可以在本申請書的其他地方找到(例如，圖3A-3B及其描述)找到。
在一些實施例中，可移動構件260可以以可移動活塞的構造來實現。在一些實施例中，可移動構件260可以氣密地連接至泵體220(例如，第三壁223與第四壁224)，並且可以在被操作時移動。在一些實施例中，可移動構件260可以具有平坦的表面。在一些實施例中，可移動構件260可以不固定在泵體220上，而可以是相對於泵體220移動。操作可移動構件260可以將一定體積的流體泵出，例如，通過出口通道253到應用構件140。例如，可移動構件260可以在兩個或以上穩定位置之間被操作(例如，由驅動器元件210驅動)，一旦將可移動構件260從相對遠離第二壁222的穩定位置驅動到相對靠近第二壁222的穩定位置，則改變第二腔室233的體積，並且從第二腔室233排出一定體積的流體。應當注意，如果可移動構件260以可移動活塞的構造實現，則第一壁221可以不連接至第三壁223及第四壁224，第一壁221可以是可移動的，或者第一壁221可以被省略。在可移動活塞的構造中實現的可移動構件260、一個或多個穩定位置以及操作可移動構件260的更多描述可以在本申請書的其他地方(例如，圖4A-4B及其描述)找到。
在一些實施例中，可移動構件260可以是磁力驅動構件。例如，驅動器元件210可以在可移動構件260上產生磁力且施加磁力。回應於磁力，可移動構件260可以在不同的穩定位置之間被驅動。在一些實施例中，可移動構件260可以具有磁性。在一些實施例中，可移動構件260可以傳導電流且可以被磁力驅動。
在一些實施例中，驅動器元件210可以被配置為驅動可移動構件260進行操作。例如，驅動器元件210可以在兩個或以上穩定位置(例如，第一穩定位置與第二穩定位置)之間驅動可移動構件260。在一些實施例中，如果可移動構件260位於不同的穩定位置，則第一腔室231可以具有不同的體積，並且第二腔室233可以具有不同的體積。在一些實施例中，驅動器元件210可以包括驅動元件211及傳動元件212。在一些實施例中，驅動元件211可以被配置為產生一個或多個驅動力來驅動可移動構件260。在一些實施例中，驅動元件211可以從例如控制元件112接收一個或多個控制信號，並且基於控制信號產生驅動力。在一些實施例中，傳動元件212可以被配置為將由驅動元件211產生的驅動力傳遞到可移動構件260，並且使可移動構件260在不同的穩定位置之間進行操作。在一些實施例中，驅動元件211可以是電動機、壓電致動器、磁致動器、記憶金屬元件、與熱變形相關的組件或類似物或其任意組合。在一些實施例中，傳動元件212可以是液壓傳動裝置、氣動傳動裝置、機械傳動裝置，或其任意組合。如圖2-4B所示，在一些實施例中，驅動元件211與驅動元件212可以彼此耦合。在一些實施例中，驅動元件211與驅動元件212可以被配置為整體元件。
在一些實施例中，驅動器元件210可以通過例如螺紋連接、花鍵連接、粘合劑連接、鉚釘連接、焊接連接或類似物或其組合可操作地連接至泵體220(例如，第一壁221、第三壁223及/或第四壁224)。在一些實施例中，驅動器元件210可以可操作地連接至可移動構件260以驅動可移動構件260。例如，如圖3A-3B所示，驅動器元件305可以通過傳動元件320中的媒體與第一腔室340中的媒體可操作地耦合到可移動構件350，並且可以通過傳動元件320中的媒體與第一腔室340中的媒體將驅動力傳遞到可移動構件350。從驅動元件212到可移動構件260的驅動力傳遞的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖3A-3B及其描述)找到。又例如，如圖4A-4B所示，驅動器元件405可以經由例如連桿(未示 出)可操作地連接至可移動構件450，並且驅動力可以經由連桿而傳遞至可移動構件450。
需要注意位於泵體220上方的驅動器元件210僅出於說明的目的而設置，並不旨在限制本申請的範圍。對於本領域具有通常知識者來說，可以根據本申請的描述，做出各種各樣的變化及修改。然而，這些變化及修改不會背離本申請的範圍。例如，驅動器元件210可以位於泵體220的下方。又例如，驅動器元件210可以位於泵體220的一側。
在一些實施例中，泵腔230(例如，第一腔室231、第二腔室233)的體積可能相對較小，例如，0.01μL-10mL(例如，0.1μL、0.25μL、0.5μL或類似物)。因此，在一次操作中由微流體晶片泵200泵出的液體的單位體積可以相對較小，這使得微流體晶片泵200適用於將微小體積(甚至微量體積)的流體輸送到應用構件140。僅作為示例，如果流體是胰島素流體，並且應用構件140是糖尿病患者，微流體晶片泵200可以在每次操作中向患者進行微小體積或微量體積的胰島素液的輸送，在多次操作中可以輸送總體積的胰島素液，並且可以通過控制輸送時間或輸送頻率來調節總體積。因此，可以促進對流體總體積的控制，並且輸送流程可以更加合理且科學，從而有益於患者的治療與康復。另外，小而精確的劑量可以減少或者消除藥物的浪費，並且可以減少或者消除對病人的副作用。在一些實施例中，微流體晶片泵200(例如，泵體220)的至少一部分可以使用半導體加工技術來製造，包括例如清潔、光刻、熱生長、蝕刻、印刷或類似物或其任意組合。
在一些實施例中，儲液器114可以通過入口通道243與入口閥242流體連通。在一些實施例中，入口閥242可能與第二室233流體連通。在一些實施例中，入口閥242可以被配置為控制流體從入口通道243流入第二腔室233。在一些實施例中，應用構件140可以通過出口通道253與出口閥252流體連通。在一些 實施例中，出口閥252可以與第二室233流體連通。在一些實施例中，出口閥252可以被配置為控制流體從第二腔室233流入出口通道253。在一些實施例中，入口閥242及/或出口閥252可以是主動閥。在一些實施例中，主動閥的打開/關閉狀態可以由控制電路(例如，整合在控制元件112中的控制電路)控制。在一些實施例中，主動閥可以從控制電路接收控制信號且相應地執行打開/關閉命令。在一些實施例中，控制元件112可以根據可移動構件260的操作來控制入口閥242及/或出口閥252的打開/關閉狀態。例如，如果控制元件112需要控制將流體泵入泵腔230中，可移動構件260可以從第二穩定位置被驅動到第一穩定位置，入口閥242可以被控制為打開，並且出口閥252可被控制為關閉。又例如，如果控制元件112需要控制從泵腔230中泵出流體，可移動構件260可以從第一穩定位置被驅動到第二穩定位置，入口閥242可以被控制為關閉，並且出口閥252可以被控制為打開。
在一些實施例中，入口閥242及/或出口閥252可以是被動閥。在一些實施例中，入口閥242與出口閥252可以是單向閥。當入口通道243中的第一流體壓力大於第二腔室233中的第二流體壓力時，由於第一流體壓力與第二流體壓力之間的壓力差，入口閥242可以被打開。可以允許流體從入口通道243流入第二腔室233。當入口通道243中的第一流體壓力小於第二腔室233中的流體壓力時，由於第一流體壓力與第二流體壓力之間的壓力差，入口閥242可以被關閉。可以防止流體從第二腔室233回流到入口通道243。當出口通道253中的第三流體壓力小於第二腔室233中的第二流體壓力時(例如，出口通道253可以不含有流體，並且出口通道253中的流體壓力可以為0)，由於第三流體壓力與第二流體壓力之間的壓力差，出口閥252可以被打開。可以允許流體從第二室233流入出口通道253。當出口通道253中的第三流體壓力大於第二腔室233中的第二流體壓力時，由於第三流體壓力與第二流體壓力之間的壓力差，出口閥252可以被關閉。 可以防止流體從出口通道253回流到第二腔室233。在某些實施例中，入口閥242與出口閥252都是被動閥。這樣的設計可以使泵的結構更簡單且降低成本。在一些實施例中，為了提高被動閥(例如，進口閥242、出口閥252)的密封性與可靠性來防止流體洩漏，可對被動閥施加預緊力。當被動閥的兩側沒有流體壓力差的時候(例如，當第三流體壓力與第二流體壓力相等，或第一流體壓力與第二流體壓力相等)，預緊力可以配置為關閉被動閥。
圖3A至圖3B係根據本申請的一些實施例所示的具有在不同的穩定位置處的可移動構件的示例性微流體晶片泵的截面的示意圖。在一些實施例中，類似於圖2所示的微流體晶片泵200，微流體晶片泵300可以包括驅動器元件305(該驅動器元件305包括驅動元件310及傳動元件320)、第一壁330、第一腔室340、可移動構件350、第二腔室360、第二壁370、入口閥380、出口閥390、第三壁3100及第四壁3110。在一些實施例中，第三壁3100與第四壁3110可以被構造為一體的。微流體晶片泵300與相應元件的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖2以及與微流體晶片泵200有關的描述)找到。
在一些實施例中，可移動構件350可以是可變形的或可操作的。在一些實施例中，可移動構件350可以由本申請中其他地方描述的彈性材料製成。在一些實施例中，可移動構件350可以由本申請中其他地方描述的剛性材料製成。在一些實施例中，可移動構件350可以以任何合適的構造來實現，例如，膜、片、板或類似物。例如，可移動構件350可以是可變形膜。可移動構件350可以位於兩個或以上穩定位置。可移動構件350可以在穩定位置之間被驅動(例如，通過驅動器元件305)。
如圖3A所示，微流體晶片泵300的可移動構件350可以處於第一穩定位置。在一些實施例中，第一穩定位置可以指可移動構件350(或其至少一部分)最靠近第一壁330的位置。在一些實施例中，當處於第一穩定位置時，可 移動構件350(或其至少一部分，例如，可移動構件350的中央區域)可以鄰接第一壁330。在一些實施例中，在第一穩定位置，可移動構件350可以與第一壁330緊密貼合。在一些實施例中，在第一穩定位置，可移動構件350的一部分與第一壁330之間可以沒有空間或間隙。在一些實施例中，為了促進可移動構件350與第一壁330之間的緊密貼合，第一壁330的面向可移動構件350的表面可以是彎曲的(例如，弧形)。在一些實施例中，當處於第一穩定位置時，可移動構件350可以朝著第一壁330變形。例如，當處於第一穩定位置時，可移動構件350的中央區域可以向第一壁330突出而不附接第一壁330。如果可移動構件350位於圖3A所示的第一穩定位置，則可移動構件350的至少一部分可以佔據第一腔室340的空間的至少一部分，第一腔室340可以具有最小體積，因此，第二腔室360可以具有最大體積。在一些實施例中，第一腔室340的最小體積可以大約為0，而第二腔室360的最大體積可以基本上等於包括第一腔室340與第二腔室360的泵腔的體積。應該注意的是，由於可移動構件350的結構及/或材料及/或第一壁330的存在，第一穩定位置是第一固定位置，每當可移動構件350被驅動(例如，從第二穩定位置)到第一穩定位置時，可移動構件350就會到達相同的固定位置(第一穩定位置)。優選地，在某些實施方案中，由於可移動構件350的結構及/或材料以及泵體的結構及/或材料，可移動構件350被配置為無法在第二穩定位置與第一穩定位置之間停止。因此，每次將可移動構件350驅動(例如，從第二穩定位置)到第一穩定位置時，第一腔室340可以具有第一固定體積(即，第一腔室340的最小體積)，第二腔室360可以具有第二固定體積(即，第二腔室360的最大體積)。
如圖3B所示，微流體晶片泵300的可移動構件350可以處於第二穩定位置。除了可移動構件350位於不同的穩定位置之外，圖3A中所示的微流體晶片泵300與圖3B中的微流體晶片泵300相同。在一些實施例中，第二穩定位置可以指可移動構件350(或其至少一部分)最靠近第二壁370的位置。在一些實施 例中，當處於第二穩定位置時，可移動構件350(或其至少一部分，例如，可移動構件350的中央區域)可以鄰接第二壁370。在一些實施例中，在第二穩定位置，可移動構件350可以與第二壁370緊密貼合。在一些實施例中，在第二穩定位置，可移動構件350與第二壁370之間可以沒有空間或間隙。在一些實施例中，為了促進可移動構件350與第二壁370之間的緊密貼合，第二壁370的面向可移動構件350的表面可以是彎曲的(例如，弧形)。在一些實施例中，當處於第二穩定位置時，可移動構件350可以朝第二壁370變形。例如，當處於第二穩定位置時，可移動構件350的中央區域可以朝第二壁370突出而不附接第二壁370。如果可移動構件350位於圖3B所示的第二穩定位置，則可移動構件350的至少一部分可以佔據第二腔室360的至少一部分空間，第二腔室360可以具有最小的體積，因此，第一腔室340可以具有最大的體積。在一些實施例中，第二腔室360的最小體積大約為0，並且第一腔室340的最大體積可以基本上等於包括第一腔室340與第二腔室360的泵腔的體積。應當指出的是，由於可移動構件350的結構及/或材料及/或第二壁370的存在，第二穩定位置是第二固定位置，並且每當可移動構件350被驅動(例如，從第一穩定位置)到第二穩定位置時，可移動構件350就會到達相同的固定位置(例如，第二穩定位置)。因此，每次將可移動構件350驅動(例如，從第一穩定位置)到第二穩定位置，第一腔室340可以具有第三固定體積(即，第一腔室340的最大體積)，並且第二腔室360可以具有第四固定體積(即，第二腔室360的最小體積)。
在一些實施例中，可移動構件350可以以可變形膜的構造來實現。在一些實施例中，微流體晶片泵300的可移動構件350可以通過驅動器元件305(例如，驅動元件310及傳動元件320)在第一穩定位置與第二穩定位置之間驅動。在一些實施例中，驅動器元件305可以可操作地連接至可移動構件350以驅動可移動構件350。在一些實施例中，第一壁330可以具有一個或多個孔。在一些實 施例中，傳動元件320可以通過第一壁330的孔與第一腔室340流體連通。在一些實施例中，傳動元件320與第一腔室340可以形成氣密空間，其中可填充媒體(例如，液體(例如，水、油)、氣體(例如，空氣)或類似物)。在一些實施例中，媒體可以不同於第二腔室360中的流體。在一些實施例中，基於一個或一個以上控制信號，驅動元件310可以產生一個或多個驅動力。在一些實施例中，傳動元件320可以將驅動力傳遞到可移動構件350(例如，通過填充在傳動元件320與第一腔室340中的媒體)以在第一穩定位置與第二穩定位置之間驅動可移動構件350。
在一些實施例中，驅動元件310可以是電動機、壓電致動器、磁致動器、記憶金屬元件、與熱變形有關的組件，或任何其他致動器。在一些實施例中，傳動元件320可以是液壓傳動裝置，並且填充在傳動元件320與第一腔室340中的媒體可以是液體。在一些實施例中，填充在傳動元件320與第一腔室340中的媒體可以包括水乙二醇液壓液、磷酸鹽液壓液、耐火液壓液、脂肪族酯液壓液或類似物。在一些實施例中，傳動元件320可以是氣動傳動裝置，並且填充在傳動元件320與第一腔室340中的媒體可以是氣體。當驅動元件310產生如圖3A所示的箭頭A所示方向的驅動力時，可以沿箭頭A所示方向拉伸傳動組件320中的媒體與可移動構件350，減小施加在可移動構件350上的媒體的壓力，破壞可移動構件350的兩個表面上的力平衡，然後可移動構件350可以從第二穩定位置(見圖3B)操作到第一穩定位置(見圖3A)。當驅動元件310產生如圖3B所示的箭頭A’所示方向的驅動力時，可以沿箭頭A’所示方向拉伸傳動元件320中的媒體與可移動構件350，增加施加在可移動構件350上的媒體的壓力，破壞可移動構件350的兩個表面上的力平衡，然後可移動構件350可以從第一穩定位置(見圖3A)操作到第二穩定位置(見圖3B)。
在一些實施例中，入口閥380與出口閥390可以是被動閥。在一些 實施例中，入口閥380與出口閥390可以是單向閥。當入口通道383中的流體壓力大於第二腔室360中的流體壓力時，入口閥380可以被打開(如圖3A中的箭頭B所示)，並且允許流體從入口通道383流入第二腔室360(如圖3A中的箭頭D所示)。當入口通道383中的流體壓力小於第二腔室360中的流體壓力時，入口閥380可以被關閉(如圖3B中由箭頭B’所示)，並且防止流體從第二腔室360回流到入口通道383。當出口通道393中的流體壓力小於第二腔室360中的流體壓力時(例如，出口通道393可以不含有流體，並且出口通道393中的流體壓力可以為0)，出口閥390可以被打開(如圖3B中的箭頭C’所示)，並且允許流體從第二腔室360流入出口通道393(如圖3B中的箭頭D所示)。當出口通道393中的流體壓力大於第二腔室360中的流體壓力時，出口閥390可以被關閉(如圖3A中用箭頭C所示)，並且防止流體從出口通道393回流到第二腔室360。圖3A至圖3B所示的入口閥380及出口閥390僅出於說明的目的而提供，而無意於限制本申請的範圍。入口閥380及出口閥390的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖2中的入口閥242及出口閥252及其描述)找到。在一些實施例中，入口閥380及/或出口閥390可以由第一控制電路控制。第一控制電路可以向入口閥380及/或出口閥390提供一個或一個以上控制信號，以使入口閥380及/或出口閥390打開或關閉。在一些實施例中，第一控制電路可以設置在控制裝置中。在一些實施例中，第一控制電路可以設置在控制元件112中。
在一些實施例中，如圖3A所示，可移動構件350可以被驅動器元件305從第二穩定位置驅動到第一穩定位置。箭頭A表示施加在可移動構件350上的驅動力的方向。驅動力可以垂直於第一壁330，並且可以將可移動構件350從第二穩定位置驅動到第一穩定位置。在一些實施例中，當可移動構件350從第二穩定位置移動到第一穩定位置時，第二腔室360的體積可以增加。因此，可以減小第二腔室360中的流體壓力，並且第二腔室360中的流體壓力可以小於入口通道 383中的流體壓力。因此，入口閥380可以被打開，並且允許流體從入口通道383流入第二腔室360，而出口閥390可以被關閉。即，當如圖3A中的箭頭A所示的方向上的驅動力施加在可移動構件350上時，可移動構件350可以被操作從第二穩定位置到第一穩定位置，並且一定體積(例如，泵腔的體積或第二腔室360的最大體積)的流體可以被泵入第二腔室360。
在一些實施例中，如圖3B所示，可移動構件350可以被驅動器元件305從第一穩定位置驅動到第二穩定位置。箭頭A’表示施加在可移動構件350上的驅動力的方向。驅動力可以垂直於第一壁330，並且可以將可移動構件350從第一穩定位置驅動到第二穩定位置。在一些實施例中，當可移動構件350從第一穩定位置移動到第二穩定位置時，第二腔室360的體積可以減小。因此，第二腔室360中的流體壓力可以增加，並且第二腔室360中的流體壓力可以大於出口通道393中的流體壓力。因此，出口閥390可以被打開，並且允許流體從第二腔室360流入出口通道393，而入口閥380可以被關閉。也就是說，當在圖3B中箭頭A’所示方向上的驅動力施加在可移動構件350上時，可移動構件350可以被操作從第一穩定位置到第二穩定位置，並且可以從第二腔室360中泵出一定體積(例如，泵腔的體積或第二腔室360的最大體積)的流體。
在一些實施例中，驅動器元件305可以由第二控制電路控制。在一些實施例中，第二控制電路可以向驅動器元件305提供一個或多個控制信號，以在第一穩定位置與第二穩定位置之間驅動可移動構件350。在一些實施例中，第二控制電路可以設置在控制裝置中。在一些實施例中，第二控制電路可以設置在控制元件112中。在一些實施例中，第二控制電路及第一控制電路可以共用或實現為同一控制電路。第二控制電路的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖6-7及其描述)找到。
在一些實施例中，每當可移動構件350從第一穩定位置被驅動到 第二穩定位置時，可以通過出口閥390將一定體積的流體從第二腔室360排出到應用構件140。如上所述，如果可移動構件350從第一穩定位置驅動到第二穩定位置，則第一腔室340的體積可以從第一固定體積變為第三固定體積，因此，第二腔室360的體積可以從第二固定體積變為第四固定體積。從第二腔室360排出的流體的體積可以等於第一腔室340的最大體積(即，第三固定體積)與第一腔室340的最小體積(即，第一固定體積)之間的第一差異(或者第二腔室360的最大體積(即，第二固定體積)與第二腔室360的最小體積(即，第四固定體積)之間的第二差異)。因此，每次從第二腔室360排出的流體的體積可以是固定的。在一些實施例中，第一差異可以等於第二差異。在一些實施例中，具有弧形表面的第一壁330的構造與具有弧形表面的第二壁370的構造可以確保可移動構件350與第一壁330之間以及可移動構件350與第二壁370之間緊密貼合，從而可以確保可移動構件350的第一穩定位置與第二穩定位置是不變的。因此，可以確保每次從第二腔室360排出的流體的固定體積，可以改善微流體晶片泵300的泵送性能，並且流量控制的精度可以相對較高。
在一些實施例中，從第二腔室360排出的液體的固定體積可以在0.01μL-10mL的範圍內，例如，0.01μL、0.02μL、0.04μL、0.08μL、0.1μL、0.25μL、0.5μL、1μL、1.5μL、2μL、2.5μL、3μL、4μL、5μL、6μL、7μL、8μL、9μL、10μL、1mL、2mL、5mL、10mL或類似物，或它們之間的任何體積。在一些實施例中，從第二腔室360排出的流體的固定體積可以在0.1μL-2μL的範圍內。在一些實施例中，從第二腔室360排出的流體的固定體積可以為0.5μL。在一些實施例中，從第二腔室360排出的流體的固定體積可以為0.25μL。在一些實施例中，固定體積可以由第一腔室340的體積(及/或尺寸)、第二腔室360的體積(及/或尺寸)、及/或可移動構件350的尺寸、結構與材料、及/或施加在可移動構件350上的驅動力確定或與其相關。例如，如果第一腔室340與第二腔室360的體積相對較大，則從第 二腔室360排出的流體的固定體積可以相對較大，反之亦然。如前所述，當前本申請中輸注流體的固定體積可以很小(例如0.1-2μL)。在一些實施例中，如此小的體積使得數字泵輸(或量子輸注)成為可能，因為小的體積允許多次重複以精確地達到目標體積。另外，重複輸注精確與小體積在技術上具有挑戰性。在某些實施例中，半導體工程或微加工技術的利用使得小而精確的輸注成為可能。
應當注意的是，在某些實施例中，如圖3A-3B所示，驅動元件310可以以壓電致動器的構造來實現，傳動元件320可以以液壓傳動裝置的構造來實現，並且入口閥380與出口閥390可以是被動閥。可移動構件350可以由彈性體製成，並且可移動構件350的厚度可以在例如0.1-0.2mm內。泵腔的體積可以是例如0.25μL或0.5μL。當可移動構件350位於第一穩定位置時，第一腔室340的最小體積可以為0，第二腔室360的最大體積可以與泵腔的體積基本相同，例如，0.25μL或0.5μL。當可移動構件350位於第二穩定位置時，第一腔室340的最大體積可以與泵腔的體積基本相同，例如為0.25μL或0.5μL，並且第二腔室360的最小體積可以為0。因此，微流體晶片泵300每次可輸注0.25μL或0.5μL的流體。
關於可移動構件350的以上描述僅出於說明目的而提供，而無意於限制本申請的範圍。對於本領域具有通常知識者來說，可以根據本申請的描述，做出各種各樣的變化及修改。然而，這些變化及修改不會背離本申請的範圍。在一些實施例中，可移動構件350可以具有兩個以上(例如，三個、四個、五個或類似物)的穩定位置。可以通過施加具有不同大小及/或方向的驅動力來在穩定位置之間驅動可移動構件350。從第二腔室360排出的流體的固定體積可以通過在不同的穩定位置之間驅動可移動構件350來調節。
圖4A至圖4B係根據本申請的一些實施例所示的具有在不同的穩定位置處的另一種可移動構件的示例性微流體晶片泵的截面的示意圖。在一些實施例中，微流體晶片泵400可以包括驅動器元件405(驅動器元件405包括驅動 元件410及傳動元件420)、第一壁430、第一腔室440、可移動構件450、第二腔室460、第二壁470、入口閥480、出口閥490、第三壁4100及第四壁4110。在一些實施例中，驅動器元件405、第二壁470、入口閥480、出口閥490、第三壁4100與第四壁4110與圖3所示的微流體晶片泵300的相同部件相同或相似，在此不再贅述。
在一些實施例中，可移動構件450可以將泵腔分成第一腔室440及第二腔室460。在一些實施例中，可移動構件450可以以可移動活塞的構造來實現。在一些實施例中，可移動構件450可以氣密地連接至第三壁4100及第四壁4110，並且在操作時可以移動。在一些實施例中，可移動構件450可以具有平坦的表面。在一些實施例中，可移動構件450可以沒有固定在泵體上，而是可以相對於泵體移動。可移動構件450可以在兩個或以上穩定位置之間被驅動(例如，通過驅動器元件405)以泵出一定體積的流體。
在一些實施例中，基於一個或多個控制信號，驅動元件410可以產生一個或多個驅動力。控制信號的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖2、3、6-7及其描述)找到。在一些實施例中，驅動器元件405可以通過例如未示出的連桿可操作地連接到可移動構件450，並且驅動力(由驅動元件410產生的)可以通過連桿經由傳動元件420傳遞給可移動構件450。也就是說，驅動器元件405可以驅動(通過連桿)可移動構件450移動。在一些實施例中，第一壁430可以連接到第三壁4100及第四壁4110。在一些實施例中，第一壁430可以包括孔，並且連接傳動元件420與可移動構件450的連桿可以通過孔移動。替代地，在一些實施例中，第一壁430可以不連接至第三壁4100及第四壁4110，第一壁430可以是可移動的，或者第一壁430可以被省略。
如圖4A所示，微流體晶片泵400的可移動構件450可以處於第一穩定位置。在一些實施例中，在第一穩定位置，可移動構件450可以最靠近第一壁430。在一些實施例中，在第一穩定位置時，可移動構件450可以鄰接第一壁 430。在一些實施例中，在第一穩定位置，可移動構件450可以與第一壁430緊密貼合。在一些實施例中，在第一穩定位置，可移動構件450與第一壁430之間可以沒有空間或間隙。當可移動構件450處於圖4A所示的第一穩定位置時，第一腔室440可以具有最小體積，因此，第二腔室460可以具有最大體積。在一些實施例中，第一腔室440的最小體積可以大約為0，而第二腔室460的最大體積可以基本上等於包括第一腔室440與第二腔室460的泵腔的體積。
如圖4B所示，微流體晶片泵400的可移動構件450可以處於第二穩定位置。除了可移動構件450處於不同的穩定位置外，圖4A中所示的微流體晶片泵400與圖4B中的微流體晶片泵400相同。在一些實施例中，在第二穩定位置，可移動構件450的底表面可以與第三壁4100與第四壁4110的底表面對齊。可替代地，在一些實施例中，當處於第二穩定位置時，可移動構件450可以鄰接第二壁470。在一些實施例中，在第二穩定位置，可移動構件450可能與第二壁470緊密貼合。當可移動構件450處於圖4B所示的第二穩定位置時，第二腔室460可以具有最小體積，因此，第一腔室440可以具有最大體積。
應當注意圖4A-4B及以上描述中所示的可移動構件450的第一穩定位置及第二穩定位置僅出於說明的目的而提供，而無意於限制本申請的範圍。在一些實施例中，可移動構件450可以具有兩個以上的穩定位置。在一些實施例中，驅動器元件405可以記錄可移動構件450的當前位置，及/或驅動可移動構件450移動到泵腔中的任何所需位置。因此，可移動構件450可以具有複數個穩定位置，並且通過基於可移動構件450的當前位置及/或可移動構件450的目標位置來施加在可移動構件450上的驅動力，驅動器元件405可以在不同的穩定位置之間驅動(或控制)可移動構件450。
在一些實施例中，入口閥480及/或出口閥490可以是被動閥。當可移動構件450在不同的穩定位置之間驅動時，第一腔室440(及/或第二腔室460) 的體積可以改變，並且第二腔室460中的流體壓力可以改變。隨著第二腔室460中流體壓力的變化，可以將流體泵入第二腔室460中或從第二腔室460中泵出。經由被動閥泵送流體的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖2-3B及其描述)找到。在一些實施例中，入口閥480及/或出口閥490可以是主動閥。當可移動構件450被驅動在不同的穩定位置之間時，控制元件112可以相應地控制入口閥480及/或出口閥490的打開/關閉狀態，因此可以將流體泵入第二腔室460(或從中泵出)。
圖5係根據本申請的一些實施例所示的用於使用微流體晶片泵(例如，圖2中的微流體晶片泵200、圖3中的微流體晶片泵300、圖4中的微流體晶片泵400)輸注固定體積的流體的示例性流程的流程圖。
在502中，可移動構件(例如，可移動構件260、可移動構件350、可移動構件450)由驅動器元件(例如，驅動器元件210、驅動器元件305、驅動器元件405)驅動到第一穩定位置(例如，圖3A及4A所示的第一穩定位置)。通過入口閥(例如，入口閥242、入口閥380、入口閥480)可以使液體流入第二腔室(例如，第二腔室233、第二腔室360、第二腔室460)，並且可以使第一腔室(例如，第一腔室231、第一腔室340、第一腔室440)達到最小體積，同時關閉出口閥(例如，出口閥252、出口閥390、出口閥490)。關於第一穩定位置以及操作可移動構件到第一穩定位置的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖3A及4A及其描述)找到。
在504中，可移動構件可以從第一穩定位置被驅動到第二穩定位置(例如，如圖3B及圖4B所示的第二穩定位置)。在入口閥關閉的同時，通過出口閥可以使流體從第二腔室流出，並且可以使第一腔室達到最大體積。在一些實施例中，固定體積可以等於第一腔室的最大體積與最小體積之差。第二穩定位置以及操作可移動構件到第二穩定位置的更多描述可以在本申請的其他地方(例 如，圖3B及4B及其描述)找到。
關於流程500的以上描述僅出於說明的目的而提供，而無意於限制本申請的範圍。對於本領域具有通常知識者來說，可以根據本申請的描述，做出各種各樣的變化及修改。然而，這些變化及修改不會背離本申請的範圍。例如，操作502與504可以被整合為單個操作。又例如，可移動構件可以從第二穩定位置被驅動到第三穩定位置，從而使另一固定體積的流體從第二腔室流出。
圖6係根據本申請的一些實施例所示的示例性控制信號的示意圖。在一些實施例中，驅動器元件(例如，驅動器元件305、驅動器元件210、驅動器元件405)可以由控制電路(例如，圖3A-3B中的第二控制電路)控制。控制電路可以提供一個或多個控制信號以控制驅動器元件在不同的穩定位置之間驅動微流體晶片泵的可移動構件(例如，微流體晶片泵300的可移動構件350、微流體晶片泵400的可移動構件450)。在一些實施例中，控制電路可以設置在微流體晶片泵中或可操作地耦合到微流體晶片泵。在一些實施例中，控制電路產生的控制信號可以包括一個或一個以上第一控制信號601及一個或一個以上第二控制信號602。在一些實施例中，第一控制信號601可以被配置為控制驅動器元件，以將可移動構件從第二穩定位置驅動到第一穩定位置，從而使流體通過入口閥流入第二腔室。在一些實施例中，第二控制信號602可以被配置為控制驅動器元件，以將可移動構件從第一穩定位置驅動到第二穩定位置，從而使流體通過出口閥從第二腔室流出。關於第一穩定位置及第二穩定位置的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖3A-4B及其描述)找到。
在一些實施例中，如圖6所示，第一控制信號601及/或第二控制信號602可以由脈衝信號表示。在一些實施例中，代表第一控制信號601的脈衝信號與代表第二控制信號602的脈衝信號可以在相反的方向上。例如，第一控制信號601可以是正脈衝信號，而第二控制信號602可以是負脈衝信號。在一些實施例 中，脈衝信號可以被配置為驅動可移動構件的運動。例如，一個脈衝信號可以代表可移動構件的一個運動。在一些實施例中，代表第一控制信號601的脈衝信號與代表第二控制信號602的脈衝信號可以在同一方向上。在一些實施例中，代表第一控制信號601的脈衝信號與代表第二控制信號602的脈衝信號可以分別為零與非零。圖6中所示的控制信號僅出於說明的目的而提供，而無意於限制本申請的範圍。在一些實施例中，第一控制信號601及/或第二控制信號602可以由方波、正弦波、梯形波或類似物表示。在一些實施例中，第一控制信號601與第二控制信號602可以被整合到單個控制信號上或者由一個單個信號信號表示。在一些實施例中，單個控制信號可以包括一個或多個上升沿與一個或多個下降沿。在一些實施例中，上升沿被配置用來驅動可移動構件(例如，控制驅動器元件使可移動構件從第二穩定位置移動到第一穩定位置，或者從第一穩定位置移動到第二穩定位置)。在一些實施例中，跟隨在單個控制信號的上升沿後的一個穩定電平可以指示可移動構件保持在第一穩定位置(或第二穩定位置)。在一些實施例中，下降沿可以被配置為驅動可移動構件的另一種運動(例如，控制驅動器元件使可移動構件從第一穩定位置移動到第二穩定位置，或者從第一穩定位置移動到第二穩定位置)。在一些實施例中，跟隨在單個控制信號的下降沿後的一個穩定電平可以指示可移動構件保持在第二穩定位置(或第一穩定位置)。
以微流體晶片泵300為例，如果使用者或操作員通過終端130或控制元件112向控制電路發送了指令，則控制電路可以向驅動元件310提供控制信號。基於控制信號，驅動元件310可以產生一個或多個驅動力。傳動元件320可以將驅動力傳遞到可移動構件350，並且在第一穩定位置與第二穩定位置之間驅動可移動構件350。如果提供第二控制信號，則驅動元件310及傳動元件320可以將可移動構件350從第一穩定位置驅動到第二穩定位置。如果提供第一控制信號601，則驅動元件310及傳動元件320可以將可移動構件350從第二穩定位置驅動 到第一穩定位置。
在一些實施例中，回應於一個第一控制信號601及接著的一個第二控制信號602，微流體晶片泵可以輸注一定體積的流體。如果需要輸注目標體積的流體，則可以使用一定數量的第一控制信號與第二控制信號來控制微流體晶片泵以多次輸注流體。關於輸注目標體積的流體的更多描述可以在本申請的其他地方(例如，圖7及其描述)找到。
圖7係根據本申請的一些實施例所示的使用微流體晶片泵(例如，圖2中的微流體晶片泵200、圖3中的微流體晶片泵300、圖4中的微流體晶片泵400)輸注目標體積的流體的示例性流程的流程圖。在一些實施例中，流程700可以由輸注系統100執行。例如，流程700可以被實現為儲存在一個或多個儲存裝置(例如，儲存裝置150)中並且由終端130調用及/或執行的一個指令(例如，應用程式)。下面呈現的流程700的操作旨在是說明性的。在一些實施例中，流程可以通過增加未描述的一個或多個操作，及/或刪除所討論的一個或多個操作來完成。另外，如圖7所示與以下描述的流程700的操作的順序並非旨在限制。
在702中，基於目標體積及固定體積，可以確定第一控制信號與第二控制信號的數量。例如，基於目標體積除以固定體積，可以確定數量。
在704中，可以發送第一控制信號與第二控制信號以輸注固定體積的流體，直到達到目標體積。在一些實施例中，每次輸注固定體積時，可以將第一控制信號發送到微流體晶片泵的驅動器元件，以將可移動構件驅動到第一穩定位置，從而使流體通過入口閥流入第二腔室，並且使第一腔室達到最小體積，同時關閉出口閥。在一些實施例中，可以將第二控制信號發送到驅動器元件，以將可移動構件從第一穩定位置驅動到第二穩定位置，從而使流體通過出口閥從第二腔室流出，並且使第一腔室達到最大體積，同時關閉入口閥。在一些實施例中，固定體積可以等於第一腔室的最大體積與最小體積之差。
在一些實施例中，基於在單位時間內輸注的預定體積、預定時間段、固定體積及/或目標體積，可以確定使用微流體晶片輸注流體的頻率(即單位時間內輸注流體的次數)。在一些實施例中，可以基於頻率來確定第一控制信號與第二控制信號的數量。在一些實施例中，可以基於頻率確定單位時間內發送的第一控制信號與第二控制信號的數量。例如，如果設計為每小時將流體輸注兩次，則可以使用兩個第一控制信號及兩個第二控制信號來控制微流體晶片泵以輸注流體。在一些實施例中，可以通過調整頻率來調整目標體積。
應該注意的是，上述僅出於說明性目的而提供，並不旨在限制本申請的範圍。對於本領域具有通常知識者來說，可以根據本申請的描述，做出各種各樣的變化及修改。然而，這些變化及修改不會背離本申請的範圍。
上文已對基本概念做了描述，顯然，對於閱讀此申請後的本領域具有通常知識者來說，上述申請揭露僅作為示例，並不構成對本申請的限制。雖然此處並未明確說明，但本領域具有通常知識者可能會對本申請進行各種修改、改進及修正。該類修改、改進及修正在本申請中被建議，所以該類修改、改進、修正仍屬於本申請示範實施例的精神及範圍。
同時，本申請使用了特定詞語來描述本申請的實施例。此外，本申請使用了特定術語來描述本申請的實施例。例如，術語「一個實施例」、「一實施例」及「一些實施例」意指與本申請的至少一個實施例相關的某一特徵、結構或特性。因此，應當強調並注意的是，本說明書中在不同位置兩次或以上提及的「一實施例」或「一個實施例」或「一替代性實施例」並不一定是指同一實施例。此外，本申請的一個或多個實施例中的某些特徵、結構或特點可以進行適當的組合。
此外，本領域具有通常知識者可以理解，本申請的各態樣可以通過若干具有可專利性的種類或情況進行說明及描述，包括任何新的及有用的流 程、機器、產品或物質的組合，或對其任何新的及有用的改進。相應地，本申請的各個態樣可以完全由硬體實施、可以完全由軟體(包括韌體、常駐軟體、微代碼或類似物)實施、也可以由硬體與軟體組合實施，上述硬體或軟體均可以被稱為「模組」、「單元」、「元件」、「裝置」或「系統」。此外，本申請的各態樣可以採取體現在一個或多個電腦可讀取媒體中的電腦程式產品的形式，其中電腦可讀取程式碼包含在其中。
電腦可讀取信號媒體可能包含一個內含有電腦程式碼的傳播資料信號，例如在基帶上或作為載波的一部分。此類傳播信號可以有多種形式，包括電磁形式、光形式或類似物或任何合適的組合。電腦可讀取信號媒體可以是除電腦可讀取儲存媒體之外的任何電腦可讀取媒體，該媒體可以通過連接至一個指令執行系統、裝置或裝置以實現通訊、傳播或傳輸供使用的程式。位於電腦可讀取信號媒體上的程式碼可以通過任何合適的媒體進行傳播，包括無線電、纜線、光纖纜線、RF或類似物，或任何上述媒體的組合。
本申請各部分操作所需的電腦程式編碼可以用任意一種或多種程式語言編寫，包括面向主體程式設計語言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python或類似物，常規程式化程式設計語言如C語言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，動態程式設計語言如Python、Ruby及Groovy，或其他程式設計語言或類似物。該程式碼可以完全在使用者電腦上運行、或作為獨立的軟體套件在使用者電腦上運行、或部分在使用者電腦上運行部分在遠端電腦運行、或完全在遠端電腦或伺服器上運行。在後種情況下，遠端電腦可以通過任何網路形式與使用者電腦連接，比如區域網路(LAN)或廣域網路(WAN)，或連接至外部電腦(例如通過網際網路)，或在雲端計算環境中，或作為服務使用如軟體即服務(SaaS)。
此外，除非申請專利範圍中明確說明，本申請所述之處理組件及 序列的順序、數位字母的使用、或其他名稱的使用，並非用於限定本申請流程及方法的順序。儘管上述揭露中通過各種示例討論了一些目前認為有用的申請實施例，但應當理解的是，該類細節僅起到說明的目的，附加的申請專利範圍並不僅限於揭露的實施例，相反，申請專利範圍旨在涵蓋所有符合本申請實施例的範圍與精神的修正及等效配置。例如，雖然以上所描述的系統元件可以通過硬體裝置實現，但是也可以只通過軟體的解決方案得以實現，如在現有的伺服器或行動裝置上安裝所描述的系統。
同理，應當注意的是，為了簡化本申請揭露的表述，從而幫助對一個或多個申請實施例的理解，前文對本申請實施例的描述中，有時會將多種特徵歸併至一個實施例、圖式或對其的描述中。然而，本申請的該方法不應被解釋為反映所聲稱的待掃描物件物質需要比每個申請專利範圍中明確記載的更多特徵的意圖。實際上，申請專利範圍的特徵要少於上述揭露的單個實施例的全部特徵。
100:輸注系統
110:輸注裝置
111:泵
112:控制元件
114:儲液器
120:網路
130:終端
131:行動裝置
132:平板電腦
133:膝上型電腦
140:應用構件
150:儲存裝置

Claims (31)

  1. 一種微流體晶片泵，包括：泵體，包括泵腔，可移動構件，放置在該泵腔中，將該泵腔分成第一腔室及第二腔室；以及驅動器元件，被配置為在第一穩定位置與第二穩定位置之間驅動該可移動構件，從而改變該第一腔室的體積及該第二腔室的體積，其中：當該可移動構件位於該第一穩定位置時，該第一腔室達到最小體積，當該可移動構件位於該第二穩定位置時，該第一腔室達到最大體積，以及每當驅動該可移動構件從該第一穩定位置到該第二穩定位置，該微流體晶片泵被配置為從該第二腔室排出固定體積的流體，該固定體積等於該第一腔室的最大體積與該第一腔室的最小體積之差。
  2. 根據請求項1所述的微流體晶片泵，其中：該泵體包括第一壁，該第一壁被放置來將該可移動構件限制在該第一穩定位置，且當該可移動構件在該第一穩定位置時，該可移動構件鄰接該第一壁。
  3. 根據請求項1所述的微流體晶片泵，其中：該泵體包括第二壁，該第二壁被放置來將該可移動構件限制在該第二穩定位置，且當該可移動構件在該第二穩定位置時，該可移動構件鄰接該第二壁。
  4. 根據請求項1至3中任一項所述的微流體晶片泵，其中，從該第二腔室排出的流體的該固定體積在0.01μL-10mL的範圍內。
  5. 根據請求項4所述的微流體晶片泵，其中，從該第二腔室排出的流體的該固定體積在0.1μL-2μL的範圍內。
  6. 根據請求項4所述的微流體晶片泵，其中，從該第二腔室排出的流體的該固定體積為0.5μL。
  7. 根據請求項1至3中任一項所述的微流體晶片泵，其中，該流體是胰島素溶液。
  8. 根據請求項1至3中任一項所述的微流體晶片泵，其進一步包括：與該第二腔室流體連通的入口閥；以及與該第二腔室流體連通的出口閥。
  9. 根據請求項8所述的微流體晶片泵，其進一步包括：通過第一通道與該入口閥流體連通的儲液器；以及通過第二通道與該出口閥流體連通的應用構件。
  10. 根據請求項1至3中任一項所述的微流體晶片泵，進一步包括：控制電路，被配置為向該驅動器元件提供控制信號以在該第一穩定位置及該第二穩定位置之間驅動該可移動構件。
  11. 根據請求項10所述的微流體晶片泵，其中：該控制信號包括：到該驅動器元件的第一控制信號，以驅動該可移動構件從該第二穩定位置到該第一穩定位置，以及到該驅動器元件的第二控制信號，以驅動該可移動構件從該第一穩定位置到該第二穩定位置，且該第一控制信號及該第二控制信號由脈衝信號表示。
  12. 根據請求項1至3中任一項所述的微流體晶片泵，其中，該可移動構件由彈性材料製成。
  13. 根據請求項12所述的微流體晶片泵，其中，該可移動構件是可變形膜。
  14. 根據請求項1至3中任一項所述的微流體晶片泵，其中，該可移動構件由剛性材料製成。
  15. 根據請求項12所述的微流體晶片泵，其中，該可移動構件是可移動活塞。
  16. 根據請求項12所述的微流體晶片泵，其中，該可移動構件是磁 力驅動構件。
  17. 根據請求項1至3中任一項所述的微流體晶片泵，其中，該驅動器元件包括驅動元件及傳動元件。
  18. 根據請求項17所述的微流體晶片泵，其中，該驅動元件包括電動機、壓電致動器、磁致動器、記憶金屬元件、或與熱變形有關的元件中的至少一個。
  19. 根據請求項17所述的微流體晶片泵，其中，該傳動元件包括以下至少之一：液壓傳動裝置、氣動傳動裝置、或機械傳動裝置。
  20. 根據請求項1至3中任一項所述的微流體晶片泵，其中，該微流體晶片泵可操作地耦合到或包括一個或多個感測器，該一個或多個感測器被配置為監測該微流體晶片泵的工作狀態。
  21. 一種使用微流體晶片泵輸注固定體積的流體的方法，該微流體晶片泵包括：泵體，該泵體包括泵腔；可移動構件，將該泵腔分成第一腔室及第二腔室；以及驅動器元件，該方法包括：通過該驅動器元件將該可移動構件驅動到第一穩定位置，從而使該流體通過入口閥流入該第二腔室並使該第一腔室達到最小體積，同時關閉出口閥；以及通過該驅動器元件驅動該可移動構件從該第一穩定位置到第二穩定位置，從而使該流體通過該出口閥從該第二腔室流出並使該第一腔室達到最大體積，同時關閉該入口閥，其中，該固定體積等於該第一腔室的該最大體積與該最小體積之差。
  22. 根據請求項21所述的方法，其中：該泵體包括第一壁，該第一壁被放置來將該可移動構件限制在該第一穩定位置，且當該可移動構件在該第一穩定位置時，該可移動構件鄰接該第一壁。
  23. 根據請求項21所述的方法，其中：該泵體包括第二壁，該第二 壁被放置來將該可移動構件限制在該第二穩定位置，且當該可移動構件在該第二穩定位置時，該可移動構件鄰接該第二壁。
  24. 根據請求項21至23中任一項所述的方法，其中，該流體是胰島素溶液。
  25. 一種通過一次或多次使用微流體晶片泵輸注固定體積的流體來輸注目標體積的流體的方法，該微流體晶片泵包括：泵體，該泵體包括泵腔；可移動構件，將該泵腔分成第一腔室及第二腔室；以及驅動器元件，該方法包括：基於該目標體積及該固定體積，確定第一控制信號與第二控制信號的數量，以及發送第一控制信號及第二控制信號以輸注固定體積的該流體，直到達到該目標體積，其中：對於每次輸注該固定體積，該方法包括：發送第一控制信號到該驅動器元件以驅動該可移動構件到第一穩定位置，從而使該流體通過入口閥流入該第二腔室並使該第一腔室達到最小體積，同時關閉出口閥；以及發送第二控制信號到該驅動器元件以驅動該可移動構件從該第一穩定位置到第二穩定位置，從而使該流體通過出口閥從該第二腔室流出並使該第一腔室達到最大體積，同時關閉入口閥，其中，該固定體積等於該第一腔室的該最大體積與該最小體積之差。
  26. 根據請求項25所述的方法，其中，所述之基於該目標體積及該固定體積確定第一控制信號及第二控制信號的數量包括：基於單位時間內或預定時間段內的預定體積以及該固定體積，確定使用該微流體晶片輸注流體的頻率；以及基於該頻率，確定該第一控制信號及該第二控制信號的數量。
  27. 根據請求項26所述的方法，其進一步包括：通過調整該頻率來調整該目標體積。
  28. 根據請求項25至27中任一項所述的方法，其中：該泵體包括第一壁，該第一壁被放置來將該可移動構件限制在該第一穩定位置，且當該可移動構件在該第一穩定位置時，該可移動構件鄰接該第一壁。
  29. 根據請求項25至27中任一項所述的方法，其中：該泵體包括第二壁，該第二壁被放置來將該可移動構件限制在該第二穩定位置，且當該可移動構件在該第二穩定位置時，該可移動構件鄰接該第二壁。
  30. 根據請求項25至27中任一項所述的方法，其中，該流體是胰島素溶液。
  31. 根據請求項25至27中任一項所述的方法，其中，該第一控制信號及該第二控制信號由脈衝信號表示。
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