一種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，通過在輸液器的針頭與液瓶間的輸液軟管上加入一個水平放置的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，通過驅動裝置中與控制器相連接的電極序列，可自動精確控制輸液器的給藥速率。本發明優點在于可取代輸液器中的流速控制閥或輸液泵，對液滴的流動速度進行自動化和可調節性的控制。對輸液速度和藥量的控制精確到每個液滴，方便對輸液速率進行寬幅調節和實時控制，實現智能化藥液輸送。
【專利說明】
一種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置
技術領域
[0001]本發明屬于醫療器械與微流控技術領域，具體涉及一種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置。
【背景技術】
[0002]輸液器是指一種主要用于靜脈輸液的經過無菌處理的、建立靜脈與藥液之間通道的常見的醫療器材，由靜脈針、護帽、輸液軟管、藥液過濾器、流速調節器、液瓶、瓶塞穿刺器、進氣管空氣過濾器連接組成。流速調節器不能精確測量和控制輸液速度。
[0003]輸液栗通常是機械的控制裝置，它通過作用于輸液導管達到控制輸液速度的目的。主要有蠕動控制式輸液栗，定容控制式輸液栗及針筒微量注射式輸液栗，但都是通過機械的方式通過對輸液軟管或者針筒進行控制從而控制輸液的速率從而控制給藥量。但缺點是控制不足夠精確，容易因為機械結構的誤差對輸液的控制產生誤差。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，可精確穩定的控制輸液器中液滴的運動速率。
[0005]實現本發明目的的技術解決方案為:一種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，設置在輸液器的液瓶與針頭間的輸液軟管上，包括上基板、下基板、電極、第一方形電極、第三方形電極、控制器和N個第二方形電極，N2 2，上基板和下基板平行設置，兩者之間形成空腔，電極設置在上基板底部，電極底部涂覆第一疏水層，上基板上設有進藥口，進藥口一端依次穿過上基板、電極和第一疏水層后與空腔連通，進藥口另一端連接液瓶的輸液軟管。
[0006]所述第一方形電極、N個第二方形電極和第三方形電極依次間隔設置在下基板上，第一方形電極位于進藥口正下方，第一方形電極、第二方形電極和第三方形電極頂部涂覆介質層，介質層頂部涂覆第二疏水層；出藥口位于第三方形電極中心，且出藥口一端依次穿過下基板、第三方形電極、介質層和第二疏水層后與空腔連通，另一端連接針頭的輸液軟管，所述的第一方形電極、第二方形電極和第三方形電極分別與控制器相連。
[0007]所述第二方形電極和第三方形電極形狀、尺寸均相同，第一方形電極尺寸大于第三方形電極。
[0008]—種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，還包括兩塊側板，兩塊側板平行設置，位于上基板和下基板之間，分別與上基板和下基板固連，且將第一方形電極、第二方形電極和第三方形電極包圍。
[0009]所述側板內壁涂覆第二疏水層。
[0010]本發明與現有技術相比，其顯著優點在于:(I)取代輸液器中的流速控制閥裝置，可以調節液滴的流動速度，同時也可自動化控制流動速度。
[0011](2)輸液藥物的成分不受限制，可用于單一成分或多種成分的輸液藥物。
[0012](3)通過直接輸液藥物液滴的運動速度和輸送數量的控制，對輸液速度和藥量的控制精確到每個液滴。
[0013](4)可方便的對輸液速率進行寬幅調節和實時控制，實現智能化藥液輸送。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置的結構剖視圖。
[0015]圖2是本發明的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置的結構俯視圖。
[0016]圖3是本發明的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置的局部放大圖。
[0017]圖4是本發明的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置中液滴配發的過程示意圖，其中(a)為液滴分配初始階段；(b)為產生液滴階段；(C)為截斷液滴階段；(d)為液滴分配完成階段。
【具體實施方式】
[0018]
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0019]基于介質上電潤濕效應的數字微流控技術具體是指通過在介質上施加電壓來改變液體在介質表面的潤濕性，即改變接觸角，從而對液滴的運動進行具體的操控的微流技術。它具有驅動方式簡單、驅動力強、可控性強，自動化程度高，可集成化程度高等諸多優點，是目前數字微流領域內的主流技術，在微全分析系統和生物工程等領域有著良好的應用前景。
[0020]結合圖1至圖4，本發明提供了一種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，通過基于介質上電潤濕的數字微流控技術，對藥物流速和流量進行精確控制。
[0021]本發明所述的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置設置在輸液器的液瓶與針頭間的輸液軟管上，包括上基板2、下基板12、電極3、第一方形電極6、第三方形電極8、控制器和N個第二方形電極7，N2 2，上基板2和下基板12平行設置，兩者之間形成空腔10，電極3設置在上基板2底部，電極3底部涂覆第一疏水層11-1，上基板2上設有進藥口 I，進藥口 I一端依次穿過上基板2、電極3和第一疏水層11-1后與空腔1連通，進藥口 I另一端連接液瓶的輸液軟管。所述的第一方形電極6、第二方形電極7和第三方形電極8分別與控制器相連，控制器控制上述電極改變電信號。
[0022]第二方形電極7和第三方形電極8形狀、尺寸均相同，第一方形電極6尺寸大于第三方形電極8，第一方形電極6、N個第二方形電極7和第三方形電極8依次間隔設置在下基板12上，第一方形電極6位于進藥口 I正下方，第一方形電極6、第二方形電極7和第三方形電極8頂部涂覆介質層4，介質層4頂部涂覆第二疏水層11-2。出藥口 9位于第三方形電極8中心，且出藥口 9 一端依次穿過下基板12、第三方形電極8、介質層4和第二疏水層11-2后與空腔10連通，另一端連接針頭的輸液軟管。
[0023]第一方形電極6作為存儲電極，N個第二方形電極7作為運輸電極，第三方形電極8作為出口電極。第一方形電極6、第二方形電極7和第三方形電極8分別與驅動電路和控制器相連，分別控制上述電極所加電壓，從而控制液滴在基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置中的運動。
[0024]—種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，還包括兩塊側板14，兩塊平行設置的側板14位于上基板2和下基板12之間，分別與上基板2和下基板12固連，且將第一方形電極6、第二方形電極7和第三方形電極8包圍，可有效避免外界的干擾。所述側板14內壁涂覆第二疏水層11-2。
[0025]本發明的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置制備工藝如下，
制作下基板12和側板14:1.在下基板12(絕緣襯底)上采用PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)、蒸鍍、濺射等工藝形成導電薄膜，可為鉻金屬層或氧化銦錫等化合物，通過光刻及其后的金屬刻蝕等方法形成微流驅動電極，即第一方形電極6、第三方形電極8和第二方形電極7。
[0026]2.通過旋涂、物理濺射、化學氣相沉積等方法制備絕緣介質層4，優選為介電常數高、抗擊穿能力強的絕緣材料，如氧化鋁等。
[0027]3.通過旋涂光刻的方法，在下基板12上制備側墻14，材料采用SU8光刻膠等。
[0028]4.通過旋涂方法制備表面第二疏水層11-2，材料選用Teflon-AF或Cytop。
[0029]制作上基板2:1.上基板2(絕緣襯底)上采用PECVD(等離子體增強化學氣相沉積)、蒸鍍、濺射等工藝形成導電薄膜(即電極3)，優選為透光率高的薄膜層，如氧化銦錫等。
[0030]2.通過旋涂方法制備上基板2表面的第一疏水層11-1，材料選用Teflon-AF或Cytop0
[0031]上基板2、下基板12成型后通過平行對準將其組合在一起最后封裝即可以完成基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置的制作。
[0032]圖4為本發明的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置在工作時的配發過程示意圖，輸液開始前，在第一方形電極6上加電壓信號，使進入空腔10的藥液僅存儲在第一方形電極6范圍(圖4a)。輸液時，對第一方形電極6斷電，同時對與第一方形電極6相鄰的第二方形電極17-1和第二方形電極Π 7-2加電壓，使藥液流向第二方形電極17-1、第二方形電極Π7-2形成液柱(圖4b)，之后切斷第二方形電極17-1的電壓并接通第一方形電極6(圖4c)，截斷液柱使部分藥液流回第一方形電極6，部分藥液在第二方形電極Π 7-2上形成單獨的液滴(圖4d)，液瓶中的藥液在重力作用下由進藥口 I進入第一方形電極6上方補充第一方形電極6上的藥液，以上完成液滴的配發過程。液滴配發完成后，依次經第二方形電極ΙΠ7-3、第二方形電極IV7-4、第二方形電極V 7-5及第二方形電極VI7-6，運輸至出藥口 9上方的第三方形電極8，后經由出藥口9流入輸液軟管，完成對輸液的給藥量的精確控制。
[0033]本發明將數字微流控技術創新性的應用于醫療器械領域，通過直接輸液藥物液滴的運動速度和輸送數量的控制，對輸液速度和藥量的控制精確到每個液滴，且輸液藥物的成分不受限制，可用于單一成分或多種成分的輸液藥物。
【主權項】
1.一種基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，設置在輸液器的液瓶與針頭間的輸液軟管上，其特征在于:包括上基板(2)、下基板(12)、電極(3)、第一方形電極(6)、第三方形電極(8)、控制器和N個第二方形電極(7)，N 2 2，上基板(2)和下基板(12)平行設置，兩者之間形成空腔(10)，電極(3)設置在上基板(2)底部，電極(3)底部涂覆第一疏水層(I 1-1)，上基板(2)上設有進藥口(I)，進藥口(I)一端依次穿過上基板(2)、電極(3)和第一疏水層(11-1)后與空腔(10)連通，進藥口( I)另一端連接液瓶的輸液軟管； 所述第一方形電極(6)、N個第二方形電極(7)和第三方形電極(8)依次間隔設置在下基板(12)上，第一方形電極(6)位于進藥口(I)正下方，第一方形電極(6)、第二方形電極(7)和第三方形電極(8)頂部涂覆介質層(4)，介質層(4)頂部涂覆第二疏水層(11-2);出藥口(9)位于第三方形電極(8)中心，且出藥口(9)一端依次穿過下基板(12)、第三方形電極(8)、介質層(4)和第二疏水層(11-2)后與空腔(10)連通，另一端連接針頭的輸液軟管，所述的第一方形電極(6)、第二方形電極(7)和第三方形電極(8)分別與控制器相連。2.根據權利要求1所述的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，其特征在于:所述第二方形電極(7)和第三方形電極(8)形狀、尺寸均相同，第一方形電極(6)尺寸大于第三方形電極(8)。3.根據權利要求1所述的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，其特征在于:還包括兩塊側板(14)，兩塊側板(14)平行設置，位于上基板(2)和下基板(12)之間，分別與上基板(2)和下基板(12)固連，且將第一方形電極(6)、第二方形電極(7)和第三方形電極(8)包圍。4.根據權利要求3所述的基于介質上電潤濕的精確給藥輸液裝置，其特征在于:所述側板(14)內壁涂覆第二疏水層(11 -2 )。
【文檔編號】A61M5/142GK105854117SQ201610183510
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】王偉強, 牛嘉琦
【申請人】南京理工大學