专利名称：喷液装置和喷液方法
技术领域：
本发明涉及一种将液态制剂或类似物转换成微小液滴并喷出该液滴的喷液装置和喷液方法。
背景技术：
作为一种给患者服药的方法是，将已经分散到溶液(药液)中的药物转换成微小液滴并且患者使用吸入器吸入微小液滴。这种液滴需要特别是到达肺泡，以便输送药品到血管。为了使这种液滴到达肺泡，液滴的直径必须至多为ΙΟμπι，优选地是大约3μπι。另一方面，患者需要吸入大量的液滴，以便得到期望的药效。因此，需要吸入器来产生大量待喷出的小液滴，用来通过吸入来将药液输送到血管。作为一种将液体转换成微小液滴并喷出该微小液滴的方法，已知的一种方法是 向液体施加高压，把加压液体导入到喷射头的喷射口，从而将液体转换成液滴，并利用压力 (施压系统)从喷射口喷出液滴。这类喷液装置包括施压单元(例如泵)，用于蓄积液体的液体罐以及用于喷出液体的喷射头。该喷射头包括具有喷射口的孔板和保持液体的液体室。液体从液体罐供给到喷射头，并且通过施压单元在喷射头中对药液加压。然后，随着液体压力产生的能量在喷射头的喷射口处被转换成动能，就形成了液柱(即连续的液流)，并从喷射口喷出。在液柱从喷射口前进到一定程度的位置处，在液柱侧面自然产生的波使液柱破碎，从而形成液滴。日本专利No. 3375637公开了一种采用这类施压系统的吸入器。该吸入器具有这样的结构，其中，喷射头和药液罐合并为一个筒体，该筒体由具有塑性的材料制成。在用药时，吸入器用弹簧把活塞大力地挤出，使活塞压扁筒体的一部分以产生强大压力，并且从喷射口喷出药液。在该方法中，每次用药时都要更换筒体。由于筒体是一次性的，该系统被称为单剂量系统。与单剂量系统相反，在不更换筒体的情况下实现多次用药的方法或用于该方法的喷射头结构被称为多剂量系统。该施压系统的吸入器具有简单的结构，其优点是能够自由地增大喷出量。然而，喷射口越小，喷出药液所需的喷射压力就越大。这是因为，当喷射口小时，在喷射口中由于表面张力导致的弯月面压力大，并且喷射口中的粘性摩擦也大。正如在日本专利No. 3375637 中所描述地，当从微米级的微小喷射口喷出药液时要施加的喷射压力为2MPa或更大。对于其他技术领域的打印机，连续式喷墨打印机采用此施压系统。日本专利申请特开No. H02-036948描述了连续式喷墨打印机的一个实例。利用泵从墨罐泵出墨，然后加压并输送到喷射头。墨通过喷射头中的喷射口喷出，以产生液滴。此时，通常向喷射头内部施加超声波，以便精确地使墨液柱破碎而产生液滴。在喷射口前面设置有能够产生电场的电极和能够回收喷出液滴的袜带(garter)。当需要打印机进行打印时，喷出的液滴由电场偏转并到达纸面。当打印机不打印时，不施加上述电场，并且液滴进入袜带并返回到墨罐。 当使用打印机时，即使打印机不在纸面上进行打印时也总是喷出液滴。喷液装置需要以期望的定时快速喷出液滴。然而，施压系统的喷液装置必须需要一段时间(加压时间段)来用施压单元把液体加压到喷射压力。结果，在已经指令喷液装置喷出液滴的时间和实际喷出液滴的时间之间不可避免地会产生时滞。特别地，当液滴的直径减小时，喷射压力增大，因此加压的时间段也加长。根据发明人进行的实验，喷出直径为4 μ m的液滴所需的正压高达1. 9MPa。在上面的描述中，喷射压力定义为喷射压力与大气压之差。注意，当喷射压力定义为大气压，则喷射压力为零，当喷射压力比大气压大时，喷射压力为正压，当喷射压力比大气压小时，喷射压力为负压。使用泵作为施压单元，并且加压时间段长达10秒或更长。当加压时间段变得更长时，会更经常发生这样的问题，即，由于加压时间段不规则导致的加压时间段波动，而不能准确地估计喷出液滴的定时。该问题对于需要以准确的定时喷出液滴的喷液装置来说是严重的。例如，吸入器需要以与患者吸入药物的定时相同的时间喷出液滴。这是因为，患者一次能吸入液滴的时间段是大约3秒，并且吸入器需要在该时间段中给予患者所需量的药。如果吸入器不能明确地设定喷出液滴的定时，患者将不能吸入、吸入错误量的药以及不能合适地用药物治疗。此外，如果用药失误，会浪费药液，这将给用户带来经济损失。相反地，连续式喷墨打印机具有使用时一直连续喷出液滴的机构，在进行打印时该机构取出所需量的液滴，因此上述问题不是很严重。另一方面，施压系统的喷液装置的基本要求是在期望的定时精确地喷出液滴，并且一直期望的就是这种技术方案。在日本专利No. 3375637中公开的吸入器每次喷出药液时在较短的加压时间段中对药液施加通过具有弹簧的活塞产生的瞬时冲击力，因此几乎不会发生上述问题。然而，基于瞬时冲击力的加压向喷射头施加突然的压力，因此会导致喷射头的耐用性问题。在日本专利No. 3375637中公开的结构具有与药筒一体的喷射头，并用于单剂量系统。因此，在每次用药时抛弃药筒，并且喷射头的耐用性不是问题。然而，在多剂量系统中，喷射头重复使用若干次，因此从耐用性的观点来看它就变成一个问题，即，这种突然加压缩短了加压时间段。此外，从本发明人的实验发现，施压系统的喷液装置导致的另一个问题是在喷射口前表面形成积液，以及导致的故障是即使用户试图使喷液装置喷出液滴时有时也不能喷出液滴(不喷射)。当发生这种不喷射的问题时，大量的液体会被浪费，并且需要去除已经聚集在喷射口前表面的液体。因此，期望一种能够在任何情况下可靠地喷出液滴的方法。此外，还发现的另一个问题是，施压系统的喷液装置在喷出液滴时会浪费一定量的液体。这是因为，在加压时间段中液体从喷射口溢出，因此根据该施压系统的原理这是不能避免的。期望的是一种防止浪费液体的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种施压系统的喷液装置，其能够在所需的定时可靠地从喷射口喷出液体，并能够减少在已经喷出液体时发生的液体损耗，以及提供一种用于其的喷液方法。根据本发明的一个方面，提供一种喷液装置，包括用于容纳要从液体罐供给的液体的液体室；用于通过向液体室中的液体施加压力来喷出液滴的喷射口 ；用于向液体室中的液体施加压力的施压单元；用于将液体保持在喷射口的大气侧以便用液体覆盖喷射口的液体保持结构；以及，用于去除保持在喷射口大气侧的液体的液体去除单元，该液体去除单元控制从喷射口喷出液滴的定时。根据本发明的另一方面，提供一种使用喷液装置的喷液方法，该喷液装置包括用于容纳要从液体罐供给的液体的液体室，用于通过向液体室中的液体施加压力来喷出液体的喷射口，以及用于向液体室中的液体施加压力的施压单元，该方法依次包括将液体保持在喷射口的大气侧，以便用液体覆盖喷射口 ；向液体施加压力；以及，通过去除保持的液体而从喷射口喷出液体。根据本发明的喷液装置能够通过用液体去除单元控制喷出液滴的定时而在期望的定时可靠地喷出液滴，以及能够减少在已经喷出液体时发生的液体损耗。通过下面结合附图的描述，本发明的其他特征和优点将是清楚的，其中，在所有图中相同的附图标记表示相同或相似的部件。
图IA和IB是示出了根据第一实施例的喷射头的视图，其中，图IA是俯视图，图IB 是沿图IA中的线1B-1B截开的剖面图。图2A、2B、2C、2D和2E是示出了根据第一实施例通过喷射头喷出液体的步骤的过程图。图3是示出了在实验中获得的在施压系统的喷射头中加压速率与喷射成功百分比之间关系的曲线图。图4A、4B和4C是示出了根据第二实施例通过喷射头喷出液体的步骤的过程图。图5是示出了根据第三实施例的喷射头的俯视图。图6A、6B和6C是示出了根据第三实施例通过喷射头喷出液体的步骤的过程图。图7A和7B是示出了根据第四实施例的喷射头的视图，其中，图7A是俯视图，图7B 是沿图7A中的线7B-7B截开的剖面图。图8A、8B、8C和8D是示出了根据第四实施例通过喷射头喷出液体的步骤的过程图。图9是示出了根据第四实施例的整个喷液装置的示意图。图10AU0B和IOC是示出了根据第五实施例通过喷射头喷出液体的步骤的过程图。图IlAUlB和IlC是示出了根据第六实施例通过喷射头喷出液体的步骤的过程图。图12是示出了根据第七实施例的吸入器的示意图。
具体实施例方式
现在按照附图详细地描述本发明的优选实施例。 图IA和IB示出了根据第一实施例的喷液装置的主要部分。该喷液装置具有喷射口 1 ；加热器2，它作为液体去除单元，用于控制从喷射口 1喷出液滴的定时；构成液体室 3的液体室壁4，在液体室内容纳液体；以及孔板5，它形成液体室3的上壁。
对孔板5中形成的喷射口 1的尺寸进行设定，以形成期望尺寸的液滴。在施压系统的喷射头中，通过喷射形成的液滴直径是喷射口直径的大约两倍。在吸入器的应用中， 要求液滴的直径为10至ιμπι，因此喷射口的直径可以是0.5至5μπι。在喷射口 1上面的大气侧，形成壁元件7，用作构成凹进池6的液体保持结构。池6的深度范围可以是1至 10，000 μ m，以便能够在其中保持所需量的液体，用于防止液滴从喷射口 1喷出。在池6的底部设置有喷射口 1，在喷射口前表面附近的壁元件7上设置有加热器 2。该加热器2可以是具有导电性且高电阻的薄膜。例如，材料可以是基于细晶金属、非晶金属或金属元素的氧化物、硼化物、氮化物或碳化物。具体地，材料包括AuSi、ZrSi, PdSi, NbSi、Ta、TaN, TaB, TaC, TaNO, HfB, HfN, HfB, HfC, HfNO, ZrN, ZrB, ZrC, ZrNO, Nb、NbN、NbB、 NbC和NbNO。加热器2与电脉冲电流源连接，当电流通过加热器时产生热。此外，在形成池 6的壁元件7的与喷射口 1隔开的部分中，设置有液体流出通道8，以便释放液体。图2A至2E是过程图，示出了用于控制图IA和IB中喷液装置的方法，即根据本发明的喷液方法。液体室3充满了液体，该液体是在没有使用喷射头时通过连通口 9从液体罐供给的(参见图2A)。液体室3中的液体由未示出的施压单元加压，并溢出到喷射口 1的前表面(大气侧)(参见图2B)。在液体室3中的液体被加压达到喷射压力或更高后，保持液体室3的压力不变，直到完成喷射。通过壁元件7的作用而聚集在喷射口前表面的液体10沿液体流出通道8的方向流动(参见图2C)。为了适当地控制聚集在喷射口前表面的液体，根据喷射口 1的形状和喷射压力来确定池6和液体流出通道8的形状。在这种状态下，在喷射口 1前表面聚集了可抑制液滴喷出的液体量，因此，由于液体的表面张力而不能在喷射口 1之外形成液柱。聚集在喷射口前表面的液体量要考虑液柱的动能来决定，该动能由喷射压力和液滴的直径确定。在图2B的加压步骤，需要合适地设定加压速率(用目标压力除以加压时间段所获得的值)。图3是示出了加压速率和液滴正常喷出的概率之间关系的曲线图，这是通过实验获得的。该实验采用了具有用红宝石制成的孔板的喷射头来进行。孔板中具有一个直径为 40 μ m的喷射口，且厚度为500 μ m。使用纯净水作为液体。该喷射头喷出液滴所需的最小喷射压力为0. 07MPa。图3的横轴所示的加压速率表示用该喷射压力除以加压时间段所获得的压力值。图3的纵轴所示的喷出概率通过在相同条件下喷出5至10次液滴来确定。通过增大加压速率可增大正常喷出液滴的概率，并且，当加压速率变成喷射压力的50%每秒(在这种情况下是0. 035MPa/sec)或更高时，喷出成功的概率为100%。此外， 在加压速率为喷射压力的50%/sec或更低时开始出现误差。这是因为当加压速率减小时， 液体聚集在喷射口的前表面，并且不能喷出液柱。因此，为了通过根据本发明的喷出步骤形成图2C的状态，加压速率设定在较低的值，并且可以设定在喷射压力的50%每秒或更低。 这样，液体聚集在喷射口的前表面，并且不能喷出液柱。在图2C的状态下，在用户想要喷出液滴的定时，给作为气体发生单元的加热器2 通电，并使其加热到能在液体中发泡。通过发泡而形成气泡(气体)11，并去除喷射口前表面的所有或一部分液体(参见图2D)。结果，削弱了与抑制液柱喷出的液体之间的分子结合力，因而从喷射口 1喷出液柱12。已经聚集在池6中的液体受初始流和气泡11的挤压， 从而移动到液体流出通道8。这样，实现了从喷射口 1规律地产生液滴13的状态(参见图2E)。加热器2设计成具有一定的电阻和面积，以便能够产生具有足够动力的气泡11， 以削弱在喷射口 1前表面的液体中分子之间的结合力。加热器2能够通过调节充电电功率和通电时间来控制气泡11的大小和压力。加热器2需要加热的时间仅仅是在喷出液滴前去除喷射口 1前表面的液体的时间。在从喷射口 1喷出液柱12后，由于液体室3中压力的能量而使液滴13保持被连续喷出。此外为了减小加热器2的功率消耗，期望的是通过优化池6的形状，将在图2C所示步骤中聚集在喷射口前表面的液体量设定在必要的最小值。当完成喷出时，液体室3中液体的压力减压到零或负压。然后，如图2A所示，在用液体把液体室一直填满到喷射口1的状态下存放装置。液体保持结构不限于形成池6的壁元件7，而是可以具有任意结构，只要该结构能够在喷射口的大气侧稳定地聚集液体。例如，对于液体保持结构来说，即使是通过重力或分子间力而使非常多的积液粘附在其上不设有结构的普通孔板上也是有效的。图4A至4C示出了根据第二实施例的喷液装置的主要部件。该喷液装置包括未示出的罐，该罐是用以产生高压压缩气体的气体发生源；和气体喷出口 14，该气体喷出口是气体发生单元并设置在喷射口前表面构成池6的壁元件7中，以便与用作液体去除单元的上述罐相连。图4A示出了刚刚在液体去除单元被驱动之前的状态。液体室3的压力保持在喷射压力或更高。池6充满液体，并且该液体形成从液体室3向液体流出通道8的液流。在图4B示出的状态中，喷液装置使得与罐相连的气体喷出口 14喷出气体，使气体将喷射口 1 前表面的液体朝液体流出通道8吹出，并且开始喷射。为了顺畅地去除液体，液体喷出口 14 设置成能够沿朝着液体流出通道8的方向喷出气体。气体的类型包括空气、氮气和惰性气体，例如氩。考虑到当将根据本发明的喷液装置应用于患者吸入药物所用的吸入器时，气体可以是氧气。足以有效去除液体的气体压力范围可以是0. 001至0. 5MPa。在上面描述的第一和第二实施例中，液体去除单元采用了产生气体的气体发生单元。该气体发生单元的优越之处在于能够有效地去除喷射口前表面的液体以及迅速去除液体而不损坏喷射头部件例如孔板。除此之外，第一实施例中的加热器也是特别有益的，因为能够选择性地仅去除目标喷射口前表面的液体、容易小型化和简化结构以及能够高速操作。图5示出了根据第三实施例的喷液装置的主要部件。在该实施例中，使用刮擦器 15作为液体去除单元，该刮擦器是采用机械方式的可动元件。刮擦器15由棒状或板状元件形成，并可以使其滑动、旋转等等。棒状刮擦器15设置在孔板5上，并通过驱动单元例如电机、齿轮和轴可使其在平行于孔板5的表面上自由旋转。构成圆形池6外围壁的壁元件7具有在周向上间隔开一定距离的液体流出通道8。刮擦器15设置在池6中，并能够在被驱动时扫过池6的大部分空间。在池6的底部设置多个喷射口 1。刮擦器15构造成不与孔板5接触，以便不会损坏孔板5。图6A-6C是示出了在根据第三实施例的喷液装置中液体喷射步骤的过程图。喷液装置给液体室3加压，以使液体溢出到孔板5上的池6。液体室3的压力被增大到喷射压力或更高。在驱动刮擦器15之前的状态下(参见图6A)，在期望喷射的定时驱动刮擦器15。
8刮擦器15旋转，扫过喷射口 1前表面的液体(参见图6B)，从而部分地去除液体，并使液体从喷射口 1喷出(参见图6C)。刮擦器15可以具有当与液体接触时易于吸收刮擦器上液体的性能。为此，刮擦器 15可以覆盖有亲水薄膜，或者可以具有由能吸收液体的吸收材料制成的元件。喷液装置可以如本实施例中的那样具有一个刮擦器来去除所有喷射口前表面的液体，或者可以是每个喷射口分别具有独立的刮擦器。可替代地，喷液装置可以具有这样的结构，其中，构成池6的壁元件7本身用作刮擦器，它是可动元件，平行于孔板表面滑动并去除液体。不同于上面说明的其他液体去除单元可以包括用压电元件等产生超声波的单元并去除液体。图7A和7B示出了根据第四实施例的喷液装置的主要部件。在第一至第三实施例中，从喷射口 1溢出的液体仅在池6 (它是用于在其中保持液体的空间)上聚集。然而，根据本实施例的喷液装置具有回收口，它通向设置在喷液装置内的液体罐，并且池6与回收口连通以回收在喷射时溢出的液体，而不浪费液体。图7A是示出了根据本实施例的喷液装置的主要部件的俯视图，图7B是沿图7A中的线7B-7B截开的剖面图。回收口 16设置在孔板5上，从而面对池6和喷射口 1。液体去除单元采用与第一实施例相似的加热器2。从喷射口 1溢出的液体在孔板5上流动，并通过回收口 16返回到喷射头中。喷射头具有分开设置的第一液体室3和第二液体室17，该第一液体室设置在喷射侧并与喷射口 1连通，该第二液体室设置在回收侧并与回收口 16连通。 液体通过与喷射侧的液体室3连通的连通口 9流入，并通过与回收侧的液体室17连通的连通口 18流出。图8A至8D示出了根据本实施例的喷液装置的喷射步骤。图8A示出了喷射开始前的状态(存放状态)，其中，在由喷射口 1和回收口 16形成的边界的罐侧的罐中都充满液体。向液体施加大约0. 1 IOOkPa的负压，液体不溢出到孔板5的表面上，并且液体由弯月面稳定地保持在喷射口 1和回收口 16处。图8B示出了将液体加压到喷射压力时的状态。液柱没有从喷射口 1喷出，而是从喷射口 1流出，通过池6流入回收口 16，最后返回到液体罐。图9示出了此时整个喷液装置的构造。喷液装置处于第一阀门40和第二阀门41 被打开且第三阀门42被关闭的状态。液体从液体罐筒38输送到泵沈，并送到喷射头37。 之后，从喷射口 1溢出的液体通过回收口 16从喷射头37再次返回到液体罐筒38。施压单元是泵沈，泵沈将处于泵沈和喷射口 1之间的流动通道中的液体加压到喷射压力。刚刚在开始喷出之前，液体在喷液装置中循环，并且池6充满液体。此时，可以向处于喷射口 1的大气侧和液体罐筒38之间的流动通道中的液体施加负压，使得液体流入回收口 16。当采用齿轮泵之类作为泵沈时，泵沈能够向回收口侧施加负压，同时向喷射口 1侧施加正压。在这种情况下，能够利用流量控制单元M之类来控制在液体循环的液体流动通道的每个位置的压力值。图9示出了可以用活塞机构来控制压力的液体罐筒38，以作为更加精确地控制处于喷射口 1的大气侧和液体罐筒38之间流动通道中负压的单元。液体罐筒38包括液体容器(容器)32和盖元件31，盖元件31构造成能够在容器32中滑动。盖元件31和容器32之间的间隙被密封，使得液体不会从其中泄露。盖元件31连接到可往复运动的活塞30。在形成于活塞30中的孔中刻有螺旋槽，该孔与轴四的螺纹啮合。轴四通过变速箱观连接到电机27。通过使电机27转动从而使轴四转动，并且使活塞30和盖元件31往复移动，喷液装置控制处于喷射口 1的大气侧和液体罐筒之间的流动通道中的液体压力。喷液装置能够通过压活塞30来给液体加压，并通过拉活塞来给液体减压。当更换液体时，通过将轴四与盖元件31断开连接来更换罐筒。为了精确地控制该负压，可以设置另外的第二泵来代替图9中示出的活塞机构。 通过使用第二泵，可以容易地向液体施加液体所需的负压。即使是在第一至第三实施例中， 利用这种负压产生单元也可以向由液体保持结构保持的液体施加比大气压小的负压。在这种情况下，能够容易地将液体从喷射口移动到液体流出通道8 —侧。这是因为，如果液体不移动，则不能从喷射口前表面充分地去除液体。此外，流量控制单元M能够控制流过流动通道的液体流量，并精确地控制液体罐筒38附近的压力。当喷射液体时，喷液装置给加热器2通电以产生气泡11，并且去除覆盖喷射口 1的液体10。结果，从喷射口 1喷出液滴(参见图8C)。已经存在于喷射口 1前表面的液体通过回收口 16回收，并且由于在回收口 16处形成的液体弯月面而使液体的流动停止(参见图8D)。喷液装置可以进一步增大用于回收液体的负压，以使回收侧的液体室17排空。当喷射结束时，喷液装置通过打开第三阀门42来将液体室3中的液体的正压减小到负压。最后，喷液装置使泵26停止，关闭第一阀门40和第二阀门41，然后理想地是将全部液体的压力控制在大约0. 1至IOOkI^a的负压，并且在图8A的状态下存放。图IOA至IOC示出了根据第五实施例的喷液装置的主要部件。根据本发明的喷液装置的特征在于，喷液装置在喷出液体时形成了从喷射口向大气侧流动的液体流。在第一至第四实施例中，该液体流暴露于大气，但是本实施例中的喷液装置构造成用具有孔50的遮蔽部件51覆盖在喷射口 1前表面流动的液体。该遮蔽部件51 具有与喷射口 1相对的孔50，几乎所有从喷射口 1溢出的液体都被遮蔽部件51覆盖，并且不会散布到喷射头外部。遮蔽部件51可以是任何部件，只要该部件能够将液体与大气充分地遮蔽开。遮蔽部件51还可以使液体保持清洁。用遮蔽部件51覆盖孔板5的大气侧的空间，并将液体10 保持在由孔板5和遮蔽部件51包围成的中空部中。与喷射口 1相对的孔50需要至少使已经从喷射口 1喷出的液柱通过孔，使得液柱不碰撞遮蔽部件51。因此，孔50需要具有比喷射口 1更大的面积。当喷射口 1和孔50的形状为圆形时，需要使孔的直径比喷射口的直径更大。图IOA示出了在存放时的喷射头。喷射口 1的液体室侧和回收口 16的液体室侧都充满液体。当与图8B中的操作类似地向喷射侧的液体室3施加正压以及向回收侧的液体室17施加负压时，在中空部中产生从喷射口 1向回收口 16方向的液体流。在这种状态下，当喷射口前表面的液体由液体去除单元的加热器2去除时，产生的液柱12或液滴13穿过遮蔽部件51的孔50，并喷出到外部(参见图10B)。当喷射结束时，将喷射侧的液体室3 迅速减压到负压。当使喷射侧的液体室3和回收侧的液体室17保持在适当的负压时，液体全都返回到液体被收集在这两个液体室中的状态(参见图10A)。在停止喷射之后，喷液装置可以按以下状态存放，其中，向两个液体室3和17都施加了略微正压，如图IOC所示地用液体充满中空部直到孔50，在孔50中形成弯月面，然后使两个液体室3和17都保持在零压力或者大约0. 1至IOOkPa的负压。在这种情况下，能够防止由于溶液干燥造成的喷射口1堵塞。图IlA至IlC示出了根据第六实施例的喷液装置的主要部件。在第五实施例中， 当喷出液体时，利用液体去除单元，一部分液体通过孔50喷出到大气侧。结果，喷出了不希望的液体，这就导致了液体浪费。根据本实施例的喷液装置具有的构造能够解决所述问题； 除了在孔板5的大气侧上的结构之外，本实施例具有与图IOA至IOC相同的结构。图IlA 示出的喷射头的状态是给喷射侧的液体室3加压，给回收侧的液体室17减压，但还没有驱动液体去除单元。在孔50中设置有用于引导液体的引导元件52，和从引导元件52到回收口 16的流动通道53能够使液体10回收。液体去除单元包括第一加热器2和第二加热器54，使得去除的液体碰撞引导元件 52。这两个加热器布置成能够将液体10从孔50向着相对于液滴喷出方向倾斜的方向吹出。图IlB示出了液体去除单元刚刚被驱动之后的喷射头。由两个加热器2和讨形成的气泡11向倾斜方向扩大，并通过引导元件52来把覆盖喷射口 1的部分液体沿着与在喷射口 1喷出液滴的方向不同的方向引导。液柱开始从喷射口 1喷出。挤出的液体碰撞引导元件52，然后流过流动通道53以便从回收口 16回收。图IlC示出了在喷出液滴时的喷射头。孔板5上的液体全都从回收口 16回收。当停止喷射时，喷液装置使喷射侧的液体室3减压到合适的正压，并且停止喷出液柱12。液体室3具有正压，因此液体从喷射口 1溢出。当溢出的液体在孔50上形成弯月面时，在喷射侧的液体室3和在回收侧的液体室17减压到相同的负压，以形成图IlA所示的状态。如图 IlA所示，喷液装置可以按以下状态存放，其中，在喷射口 1的大气侧和回收口 16的大气侧上的液体全都回收到喷射头中。图12示出了根据第七实施例的吸入器。在该吸入器的壳体62内，设置有用于存放药液的药液罐67、第一泵60 (作为施压单元)、喷射头37以及作为负压产生单元的第二泵61，这些部件通过管子和阀门连接。喷射头37是在第五实施例中示出的喷射头。此外， 在重要位置装有压力传感器。第一泵60向从第一泵60到喷射口 1的流动通道中的液体加压，第二泵61向喷射口 1之前的流动通道中的液体施加负压。吸入器还包括控制电路单元64和电源部66，该控制电路单元控制各部件的操作。 显示/界面部65设置在壳体62的上表面。显示/界面部65包括用于操作吸入器的各种开关，和用于显示吸入器状态和用药信息的显示器。用户在观察显示器的同时操作开关，以操作吸入器。液滴从设置在喷射头37的前表面并从壳体62伸出的吸入管63(嘴件或鼻件) 喷出。患者能够通过将脸靠近吸入管63并吸入喷出的药液来吸入液滴。下面将描述使用该吸入器时用户的操作步骤和每个单元的操作。在关闭电源的存放状态下，吸入器中所有的阀门都被关闭。用户打开电源，在显示/界面部65上设定药量， 按下待用开关。当按下待用开关时，第一泵60开始工作，第一阀门71和第二阀门72打开， 并且第一泵60从药液罐泵送出药液并将药液挤出到喷射头37侧。接着，开始对从第一泵 60到喷射口 1的流动通道中的药液加压。第二泵61也开始其操作，并开始对从大气侧的喷射口 1到第二泵61的流动通道中的液体减压。控制电路单元64通过压力计35和36监控流动通道的每个部分的压力，并适当地控制加压和减压的速度以及液体流量。已经被泵吸取的药液返回到药液罐67。当把喷射头37的内部加压到喷射压力或更高且药液转变为在吸入器中的药液流动通道中循环时，显示/界面部65的待用灯点亮。在这种状态下，吸入器能够在任何时候产生液滴。用户将脸靠近吸入管63，按下吸入器开始按钮，同时开始吸入。当按下吸入器开始按钮时，液体去除单元的加热器2在喷射口 1的前表面产生气泡11，并去除喷射口 1前表面的药液。液滴开始被喷出。仅仅在由喷出量确定的喷出时间段喷出液滴。用户继续吸入药物，直到喷射开始后停止喷出液滴。当喷射结束时，第一泵60停止，第三阀门73打开。 结果，喷射头37中的压力突然减小，并停止喷射。通过第二泵61使喷射头37和第二泵61 之间的药液减压到负压。当喷射头37中的压力达到最适于存放状态的负压值时，第二泵61 停止且所有阀门关闭。这样，吸入器就变成存放状态。当使用本实施例的施压系统的吸入器时，用户能够精确地控制喷射定时，不需要担心由于液体浸润而产生的不喷射，并且能够可靠地吸入准确的药物用量。此外，与传统的施压系统的吸入器相比，本实施例的吸入器在吸入操作时不会浪费药物。根据本实施例的喷液装置不仅可以应用于吸入器，而且可以广泛地应用于采用了施压系统的喷液装置的各种设备。喷出的液体包括药液、纯净水、芳香溶液、酒精、墨、功能性有机物溶液以及功能性金属溶液。除了吸入器以外，根据本发明的喷液装置可应用于加湿器、气味发生器、打印机、 雾发生器和用于制造电子器件(显示器、线路板等)的装置。与传统的喷液装置相比，根据本发明的喷液装置能够快速可靠地以期望的定时喷出液体。这些优点是特别显著的，特别是当喷出细小液滴时。此外，另一个优点是能够减少通常在喷射过程中浪费的液体。本发明不限于上面的实施例，在本发明的精神和范围内可以进行各种变化和修改。因此，为了告知公众本发明的范围，撰写了后面的权利要求。本申请基于并要求2009年3月9日提交的日本专利申请No. 2009-054390的优先权，在此通过引用将该申请全文引入。
权利要求
1.一种喷液装置，包括液体室，用于容纳要从液体罐供给的液体；喷射口，用于通过向液体室中的液体施加压力来喷出液滴；施压单元，用于向液体室中的液体施加压力；液体保持结构，用于将液体保持在喷射口的大气侧，以便用液体覆盖喷射口 ；以及液体去除单元，用于去除保持在喷射口的大气侧的液体，该液体去除单元控制从喷射口喷出液滴的定时。
2.根据权利要求1所述的喷液装置，其中，在施压单元向液体室中的液体施加用于从喷射口喷出液滴所需的最小喷射压力或更高压力的状态下，液体去除单元去除覆盖喷射口的液体，以使喷液装置从喷射口喷出液滴。
3.根据权利要求2所述的喷液装置，其中，施压单元以最小喷射压力的50%每秒或更小的加压速率向液体室中的液体加压。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的喷液装置，其中，该喷液装置通过利用施压单元向液体加压并维持加压压力，从喷射口连续地喷出液滴。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的喷液装置，其中，该喷液装置具有负压产生单元，用于向保持在液体保持结构中的液体施加比大气压小的负压。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的喷液装置，其中，液体去除单元包括气体发生单元，该气体发生单元产生气体，以使得在该气体发生单元中产生的气体去除保持在喷射口大气侧的液体。
7.根据权利要求6所述的喷液装置，其中，气体发生单元包括加热器，该加热器通过通电来产生热，以使得由加热器的热所产生的气泡去除保持在喷射口大气侧的液体。
8.根据权利要求6所述的喷液装置，其中，气体发生单元包括气体喷出口，该气体喷出口与气体发生源连接，以使得通过从气体喷出口喷出气体来去除保持在喷射口大气侧的液体。
9.根据权利要求1至5中任何一项所述的喷液装置，其中，液体去除单元包括布置在喷射口大气侧的刮擦器，使得通过驱动刮擦器来去除保持在喷射口大气侧的液体。
10.根据权利要求1至9中任何一项所述的喷液装置，其中，液体保持结构与连接到液体罐的回收口连通，使得保持在液体保持结构中的液体从回收口回收到液体罐中。
11.根据权利要求1至10中任何一项所述的喷液装置，其中，液体保持结构包括遮蔽元件，用于将保持在液体保持结构中的液体与大气隔离开，该遮蔽元件具有与喷射口相对的孔。
12.根据权利要求11所述的喷液装置，其中，该孔具有比喷射口更大的面积。
13.根据权利要求11或12所述的喷液装置，其中，遮蔽元件包括引导元件，该引导元件将保持在液体保持结构中的液体朝着与液滴从喷射口喷出的喷射方向不同的方向引导。
14.一种吸入器，包括根据权利要求1至13中任何一项所述的喷液装置。
15.一种使用喷液装置的喷液方法，该喷液装置包括液体室，用于容纳要从液体罐供给的液体；喷射口，用于通过向液体室中的液体施加压力来喷出液体；以及施压单元，该施压单元向液体室中的液体施加压力，该方法依次包括将液体保持在喷射口的大气侧，以便液体覆盖喷射口 ； 向液体施加压力；以及通过去除保持的液体而从喷射口喷出液体。
16.根据权利要求15所述的喷液方法，其中，在向液体室中的液体施加用于从喷射口喷出液体所需的最小喷射压力或更高压力的状态下，去除覆盖喷射口的液体，以从喷射口喷出液体。
全文摘要
一种喷液装置，包括用于容纳要从液体罐供给的液体的液体室(3)，用于通过向液体室中的液体施加压力来喷出液滴的喷射口(1)，用于向液体室中的液体施加压力的施压单元，用于将液体保持在喷射口的大气侧以便用液体覆盖喷射口的液体保持结构(7)，以及用于去除保持在喷射口大气侧的液体的液体去除单元(2)。该液体去除单元控制从喷射口喷出液滴的定时。
文档编号B41J2/03GK102341239SQ2010800105
公开日2012年2月1日 申请日期2010年3月2日 优先权日2009年3月9日
发明者福本能之 申请人:佳能株式会社