液体分配装置及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于分配小滴的装置和方法。更确切地说，本发明涉及一种配置 为分配小滴并同时能避免形成卫星小滴的液体分配装置。而且，本发明涉及一种对用于分 配小滴并同时能避免形成卫星小滴的液体分配装置进行控制的方法。
【背景技术】
[0002] 通过把流体量在数微升（yL)至数十微升（iiL)范围内并且含有活性成分的小滴 自动分配到可食用基质之上或之中而不接触基质，医药公司能够精确地控制小剂量产品。 另外，药片和胶囊的液体配量能够减少操作人员接触活性成分的潜在危险。
[0003] 目前，许多现有的小剂量（S卩，微升级）液体分配装置很难分配精确的液体量。其 中的一个障碍是"卫星滴"或"卫星"，在本发明中，它们指在较大的主小滴之后落下的极细 小的小滴。
[0004] 在小滴形成过程中消除卫星滴对于控制活性成分的剂量和最大限度地减少环境 污染是必要的。不幸的是，据发现，现有的高精度液体分配装置在分配液体时总是有卫星 滴，特别是在分配制药行业中的常用活性成分溶液或悬浮液时。
[0005] 因此，本发明确定，需要一种能够克服、减轻和/或缓和现有技术装置和方法的一 个或多个上述有害效应及其它有害效应的液体分配装置和方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个实施例是一种能够向固体基质上或固体基质中输送受控的小剂量 溶液和/或胶体悬浮液（例如包含药品或化妆品可接受的成分的小滴）的液体分配装置。
[0007] 在另一个实施例中，或者在上述的实施例中，药品或化妆品可接受的成分的受控 流体量可为100%重量份以下的任何量。在一个可替代实施例中，药品或化妆品可接受的成 分的受控流体量可为从〇.〇〇〇〇〇〇1%至100%重量份的任何量。在另一个可替代实施例中， 药品或化妆品可接受的成分的受控流体量可为从0. 000001 %至100%重量份的任何量。在 又一个实施例中，药品或化妆品可接受的成分的受控流体量可为从0. 〇〇〇〇 1 %至100 %重 量份的任何量。
[0008] 本发明人不希望受任何特定学说的限制，认为通过分配液体流的特定突变可减轻 和/或消除卫星滴的形成。比较有利的是，本发明的液体分配装置使被分配液体流中发生 某些特定的突变，这种突变足以减轻和/或消除卫星滴的形成。无卫星滴液体分配的稳定 性能取决于流体的性质，并且还可能涉及包含对与流体相关的环境条件的控制的各种子 系统，例如排出小滴周围的各种组成气体的温度或蒸汽压。温度控制系统的一个适当的 实施例是美国专利6, 945, 638B2中所揭示的一个实施例，蒸汽压的一个适当的实施例是 TO2011/019802中所揭示的一个实施例。
[0009] 本发明提供了一条多阶段小滴排出曲线，其包括第一小滴排出阶段、停延阶段、第 二小滴排出阶段、以及栗填充阶段。所述多阶段排出曲线导致无卫星滴的坠饰形小滴的形 成和分配。所述栗填充阶段可以是一个单独的步骤（即，按顺序单独进行），也可以与停延 阶段一起并行（即，同时）发生。这两种方式之中的后者具有显著优点，如下文中的更详细 说明。
[0010] 本发明提供一种液体分配装置，其包括控制器，所述控制器具有存储在其中的多 阶段小滴排出循环。所述多阶段小滴排出循环在执行时配置为控制计量栗分配所需流体量 的小滴，同时不形成卫星滴。
[0011] 本发明提供一种液体分配装置，其包括栗旋转控制器、伺服电机、计量栗、流体量 位置控制器、流体量位置致动器、以及电机轮毂本体。电机轮毂本体把电机的旋转运动转化 为计量栗中的活塞的旋转和往复运动。流体量控制器使用流体量位置致动器有选择性地调 节活塞的往复运动行程，允许把从计量栗排出的小滴量调节为所需的量。控制器控制电机 的旋转速度和方向，以执行多阶段小滴排出循环，在该循环中分配所需量的小滴，而不形成 卫星滴。
[0012] 在一个实施例中，本发明提供一种从栗分配流体的方法。所述栗包括具有入口和 出口的筒体，以及在筒体内的活塞。所述活塞具有沿筒体的纵轴的直线速度，该直线速度与 围绕纵轴的旋转速度结合。所述方法包括以下步骤：通过出口分配流体的第一流体量，以在 出口中形成坠饰状小滴；通过出口分配流体的第二流体量；以及从出口排出整个小滴。整 个小滴的流体量是第一流体量和第二流体量之和。第一流体量可少于、等于或多于第二流 体量。
[0013] 通过阅读以下详细说明和附图，本领域技术人员能够理解和明白本发明的上述和 其它特征及优点。
【附图说明】
[0014]图1是现有技术的单步小滴排出曲线的示意图；
[0015] 图2是本发明的多步小滴排出曲线的第一示例性实施例的示意图；
[0016] 图3示出了图2的排出曲线导致的小滴形成，其中没有卫星滴；
[0017]图4是本发明的多步小滴排出曲线的一个可替代的示例性实施例的示意图；
[0018]图5是本发明的液体分配装置的一个示例性实施例的第一侧视透视图；
[0019] 图6是图4的液体分配装置的第二侧视透视图；
[0020] 图7是本发明的计量栗的一个示例性实施例的俯视透视图；
[0021] 图8是图7的计量栗的侧视透视图；
[0022] 图9示出了图7的计量栗的活塞的一个示例性实施例；和
[0023] 图10是图5的液体分配装置的无刷直流电机的透视图。
【具体实施方式】
[0024] 请参考附图，尤其是图2和图3,其中示出了本发明的一条多阶段小滴排出曲线， 并且总体上以参考数字10表示。图2示出了活塞排出小滴的速度（在下文中更详细论述）、 活塞的转动位置、排出的流体量、排出流体的流速，所有这些都是时间的函数。排出曲线10 包括第一排出阶段E1，随后是很短的停延或停止阶段，然后是第二排出阶段E2,随后是填 充阶段F。在阶段E2中，形成主小滴，其包含最终坠饰形小滴12的一部分流体量。在排出 阶段El中，最终的流体量增加至在El期间形成的主小滴上，以形成排出小滴12。在填充阶 段F之后和下一个排出阶段El之前，有另一个停延阶段，以使液体分配装置（在下文中更 详细论述）稳定。排出曲线10的总循环时间大约为150毫秒。图2的曲线10与图1所示 的现有技术的单步排出曲线大不相同。在图1中，在分配栗重新填充（F)后，有一个连续的 排出阶段（E)。虽然该单步过程可能在操作上比较简单，并且总循环时间较短，但是会产生 上述的卫星滴。因此，这是不能接受的，尤其是对于数微升或数十微升级的小滴。
[0025] 如图2所示，在曲线10期间，活塞在阶段EUE2和F中的旋转速度和直线速度如 下变化。在阶段E2期间，活塞的旋转速度稳定提高，直线速度提高至足以迫使流体量V2被 排出本发明的栗的出口。然后，在填充阶段F期间，虽然活塞的直线速度是反向的，没有流 体从出口排出，但是旋转速度提高，从而以下述方式吸入更多流体。然后，在行程的末尾，旋 转速度突然变为零，这使包含排出流体量V2的小滴稳定，并等待下一个所需的小滴。在这 个简短的稳定化阶段之后，当需要另一个小滴时，活塞的旋转速度和直线速度提高，并且流 体量Vl从出口排出。流体量Vl以这样的方式与流体量V2结合，