從微流體遞送料筒遞送一定劑量的流體組合物的方法與流程

本發明涉及包括微流體遞送構件的微流體遞送體系以及用于將流體組合物遞送到空氣中的方法。
背景技術：
：存在各種體系以通過通電(例如電力/電池供電)的霧化系統將流體組合物諸如香料混合物遞送到空氣中。此類體系包括以商品名由ReckittBenckiser銷售的電池供電的自動氣溶膠空氣清新器。另一嘗試是將揮發性組合物在空氣中霧化成流體滴的壓電致動器，其以商品名由S.C.Johnson&Son出售。近期已嘗試使用噴墨噴頭遞送流體組合物，包括有香味的墨。這些嘗試涉及將流體組合物噴射到鄰近基底/表面上或將流體組合物噴射到鄰近空間中。例如，JP2007054445A1描述了將流體噴霧到個人空間(例如，靠近使用者的鼻子)用于獲得有益效果的噴墨頭。JP2005125225描述了朝向目標表面噴霧殺昆蟲劑的噴墨頭。仍然需要改善的微流體遞送體系以有效地遞送足量的流體組合物到空氣中以遞送有益效果，例如，使房間或生活空間空氣清新，并且沉積到相鄰表面上的流體組合物最少。技術實現要素：在一個實施方案中，提供一種從微流體遞送再填充部遞送一定劑量的液體組合物的方法，其中所述液體組合物包含揮發性組分使得所述液體組合物由閃點溫度和沸點溫度限定，并且其中所述微流體遞送再填充部包括包封所述液體組合物的貯存器和包括與所述貯存器保持流體連通的加熱器的微流體遞送構件，所述方法包括：停用所述微流體遞送構件的加熱器，其中當停用所述加熱器時，加熱器的溫度小于所述液體組合物的閃點溫度；由所述微流體遞送構件的加熱器接收電信號；響應于電信號激活微流體遞送構件的加熱器，其中，當加熱器被激活時，加熱器的溫度大于液體組合物的沸點溫度，以及當激活加熱器時，使液體組合物的揮發性組分的至少一部分蒸發，由此從所述微流體遞送構件遞送所述液體組合物的劑量。附圖說明圖1為根據一個實施方案的微流體遞送體系的示意性等距視圖。圖2A-2B為根據一個實施方案的微流體遞送料筒和保持器的示意性等距視圖。圖3為沿圖2A的線3-3的剖視示意圖。圖4為沿圖2B的線4-4的剖視示意圖。圖5A-5B為根據實施方案的微流體遞送構件的示意性等距視圖。圖5C為圖5A中的結構的分解視圖。圖6A-6C為根據另一個實施方案的在各個層處的微流體管芯的示意性等距視圖。圖7A為沿圖6的線7-7的剖視示意圖。圖7B為圖7A的一部分的放大視圖。圖8A為沿圖6A的線8A-8A的剖視圖。圖8B為沿圖6A的線8B-8B的剖視圖。圖9為根據本發明的一個實施方案的微流體料筒的流體路徑的剖視示意圖。圖10為根據本發明的一個實施方案的電信號的波形和脈沖時間的圖表。具體實施方式本發明提供包括微流體遞送構件64的微流體遞送體系10以及用于將流體組合物遞送到空氣中的方法。本發明的遞送體系10可包括外殼12和料筒26。料筒26可包括用于容納揮發性組分的貯存器50，和微流體遞送構件64。外殼12可包括微處理器和出口20。雖然下面說明書描述了遞送體系10，所述遞送體系包括外殼12和料筒26，兩者均具有各種組件，但應當理解所述遞送體系10不限于以下說明書中所述或附圖中所示的構造和布置。本發明適用于其它實施方案或可以各種方式實踐或實施。例如，外殼12的組件可位于料筒26上，并且反之亦然。另外，相對于構造與外殼分離的料筒，外殼12和料筒26可被構造成單個單元，如下面說明書中所述的。外殼微流體遞送體系10可包括由單片構建的外殼12或具有被裝配以形成外殼的多個表面。外殼12可具有上表面14、下表面16、以及位于上表面和下表面之間的主體部分18。外殼12的上表面包括置于與外殼12的內部22保持流體連通的外殼外部環境的出口20。外殼12的內部22可包括保持微流體料筒26的保持器構件24，其可以是可移除的。如將在下文所說明的，微流體遞送體系10可被構造成使用熱能以將流體從微流體填充料筒26內遞送到外殼12的外部環境。通過外殼中的開口28提供對外殼12的內部22的訪問。開口28能夠通過外殼12的覆蓋件或門30訪問。在例示性實施方案中，門30旋轉以提供對開口28的訪問。保持器構件24包括上表面32和下表面34，其通過一個或多個側壁36耦接在一起并且具有通過其微流體料筒26可滑進滑出的開口側38。保持器構件24的上表面32包括與外殼12的第一孔20對準的開口40。保持器構件24將微流體料筒26保持在適當位置。外殼12可包括用于與外部電源耦接的外部電連接元件。外部電連接元件可以為被構造成插入電源插座或電池末端中的插頭。內部電連接將外部電連接元件耦接到保持器構件24以向微流體料筒26供電。外殼12可包括在外殼的前部上的電源開關42。圖2A示出不具有外殼12的保持器構件24中的微流體料筒26，并且圖2B示出從保持器構件24移除的微流體料筒26。電路板44通過螺絲46耦接到保持器構件。如下文更詳細地說明，電路板44包括電耦接到微流體料筒26的電觸點48。電路板44的電觸點48與內部電連接元件和外部電連接元件電連通。料筒貯存器微流體遞送體系10包括微流體料筒26，所述微流體料筒包括用于容納流體組合物的貯存器50。在一些實施方案中，貯存器50被構造成容納約5ml至約50ml，或者約10ml至約30ml，或者約15ml至約20ml的流體組合物。所述遞送體系可被構造成具有多個貯存器，所述貯存器各自容納相同或不同的組合物。貯存器50可形成為單獨構造，以便可替換(例如再充填料筒)。貯存器可由任何適于容納流體組合物的材料制成，包括玻璃和塑料。將具有內表面56和外表面58的蓋54固定到貯存器的上部部分60以覆蓋貯存器50。所述蓋54可經由本領域已知的多種方式固定到貯存器50。在蓋54和貯存器50之間，可存在用于在兩者間形成密封件的O形環62以防止流體滲出貯存器。微流體遞送構件64固定到微流體料筒26的蓋54的上表面66。微流體遞送構件64包括上表面68和下表面70(參見圖5A-5C)。上表面68的第一末端72包括當置于保持器構件24中時，用于與電路板44的電觸點48耦接的電觸點74。如將在下文更詳細地說明，微流體遞送構件64的第二末端76包括穿過開口78用于遞送流體的流體路徑的一部分。流體輸送構件圖3是沿圖2A所示線3-3在保持器構件24中的微流體料筒26的剖視圖。貯存器50內是流體輸送構件80，其具有在貯存器50中的流體52中的第一末端82和在流體上方的第二末端84。所述流體輸送構件80的第二末端84位于微流體遞送構件64下方。流體輸送構件80將流體從貯存器50遞送至微流體遞送構件64。流體可通過芯吸、擴散、抽吸、虹吸、真空或其它機制行進。在一些實施方案中，可通過本領域已知的重力進料系統將流體輸送至微流體遞送體系。在一些實施方案中，微流體遞送體系10可包括定位在流體輸送構件80和貯存器50之間或流體輸送構件80和微流體遞送構件64之間的流動路徑中的流體槽。槽可用于其中貯存器、輸送構件或微流體遞送構件不完全豎直對準的構造中，其中毛細管流體槽用于使得液體仍然能夠毛細管流動。流體輸送構件80可以為任何可商購獲得的毛細管或芯吸材料，諸如金屬或織物網、海綿、或纖維狀或多孔吸芯，所述吸芯包括多個互連的開孔，所述開孔形成毛細管通道以牽引流體組合物從貯存器向上與微流體遞送構件的流體進料接觸。適用于流體輸送元件的組合物的非限制性示例包括聚乙烯、超高分子量聚乙烯、尼龍6、聚丙烯、聚酯纖維、乙烯醋酸乙烯酯、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、和聚醚砜、聚四氟乙烯、以及它們的組合。在一些實施方案中，流體輸送構件80不含聚氨酯泡沫。許多傳統噴墨料筒使用開孔聚氨酯泡沫，其隨時間推移(例如在2或3個月之后)可能不與香料混合物相容，并可能破裂。在一些實施方案中，所述流體輸送構件80可為高密度吸芯組合物以幫助容納香料混合物的香味。在一個實施方案中，所述流體輸送構件由塑性材料制成，其選自高密度聚乙烯或聚酯纖維。如本文所用，高密度吸芯組合物包括本領域已知的任何常規的吸芯材料，其具有約20微米至約200微米，或者約30微米至約150微米，或者約30微米至約125微米，或者約40微米至約100微米范圍內的孔半徑或當量孔半徑(例如在基于纖維的吸芯的情況下)。無論制造材料如何，在使用芯吸材料的情況下，流體輸送構件80可表現出約10微米至約500微米，或者約50微米至約150微米，或者約70微米的平均孔尺寸。吸芯的平均孔內容積(表達為流體輸送構件不被結構組合物占據的分數)為約15％至約85％，或者約25％至約50％。對于具有約38％的平均孔內容積的吸芯，已得到良好結果。流體輸送構件80可以為能夠將流體從貯存器50遞送至微流體遞送構件64的任何形狀。雖然例示的實施方案的流體輸送構件80具有顯著小于貯存器50的寬度尺寸，諸如直徑，但應當理解，流體輸送構件80的直徑可較大并且在一個實施方案中基本上填充貯存器50。所述流體輸送構件80還可以具有不同長度，諸如約1mm至約100mm，或約5mm至約75mm，或約10mm至約50mm。如圖4最佳示出，流體輸送構件80的第二末端84被從蓋54的內表面延伸的輸送覆蓋件86包圍。所述流體輸送構件80的第二端部84和輸送覆蓋件86形成腔室88。腔室88可以在輸送覆蓋件86和流體輸送構件80之間大致密封以防止空氣從貯存器50進入腔室。微流體遞送構件本發明的遞送體系10采用微流體遞送構件64。本發明的微流體遞送構件64可采用噴墨打印頭系統的各方面。在通常的“按需”噴墨印刷方法中，通過快速壓力脈沖，流體以小液滴的形式通過直徑一般為約0.0024英寸(5-50微米)的非常小的孔射出。快速的壓力脈沖通過以高頻率振動的壓電晶體的膨脹或通過快速熱循環在油墨內的揮發性組分(例如溶劑、水、推進劑)的揮發而通常在打印頭中產生。熱噴墨印刷機在打印頭中采用加熱元件以揮發組合物的一部分，該組合物推動第二部分流體通過孔噴嘴以與加熱元件的開關循環次數成比例地形成液滴。當需要時，流體被排出到噴嘴之外。常規的噴墨印刷機更具體地描述在美國專利3,465,350和3,465,351中。本發明的微流體遞送構件64可采用任何已知的噴墨打印頭系統的各方面，或者更具體地，熱噴墨打印頭的各方面。本發明的微流體遞送構件64可以與電源電連通，并可包括印刷電路板(“PCB”)106和與流體輸送構件80保持流體連通的微流體管芯92。如圖4和5A-5C所示，微流體遞送構件64可包括印刷電路板106(“PCB”)。所述板106為剛性平面電路板，其具有上表面68和下表面70。微流體遞送構件64可包括小于約25mm2或約6mm2的平坦表面區域。所述板106包括第一圓形開口136和第二圓形開口138以及橢圓形開口140。插針142從蓋54延伸通過開口136,138,140以確保板106與流體路徑適當對準。橢圓形開口140與較寬的插針相互作用使得板106可僅以一種布置適配到蓋54上。另選地，橢圓形開口允許PCB和蓋具有公差。所述板106具有常規構造。其可包括玻璃纖維-環氧樹脂復合基底材料和在上表面和下表面上的導電金屬(通常為銅)的層。通過蝕刻工藝加工將導電層布置成導電路徑。導電路徑通過可光固化聚合物層(其常被稱為阻焊層)防止板的大部分區域中的機械損壞和其它環境影響。在所選擇的區域中，諸如液體流動路徑和引線結合焊盤中，導電銅路徑受惰性金屬層諸如金保護。其它材料選擇可以為錫、銀、或其它低反應性的高電導性金屬。參見圖5A-5C，所述板106可包括板106的上表面68上的所有電連接--觸點74、跡線75、和接觸焊盤112。例如，耦接到外殼的電觸點74的頂部表面144平行于x-y平面。所述板106的上表面68也平行于x-y平面。此外，管芯92的噴嘴板132的頂部表面也平行于x-y平面。接觸焊盤112還具有平行于x-y平面的頂部表面。通過使這些特征結構中的每一個形成為處于平行平面，可減少板106的復雜性并且更容易制造。此外，這使得噴嘴130豎直地(直接向上或成一角度)遠離外殼12射出流體，諸如可用于將有香味的油噴霧到房間中作為空氣清新劑。該布置可形成一股向上遠離噴嘴130和外殼12的約5cm至約10cm的細小液滴。所述板106包括在第一端部處的電觸點和在鄰近管芯92的第二端部處的接觸焊盤112。接觸焊盤112到電觸點的電跡線形成于板上并且可被阻焊層或另一個電介質覆蓋。可通過引線結合法建立從管芯92到板106的電連接，其中小引線220(其可由金或鋁構成)可熱附接到硅管芯上的結合焊盤和板上的相應結合焊盤。將包封材料，通常為環氧化合物施加于引線結合區域以防止脆弱的連接機械損壞和其它環境影響。在板106的下表面上，過濾器96將板的開口78與室88在板的下表面處分開。過濾器96被構造成防止顆粒中的至少一些穿過開口78從而防止堵塞管芯92的噴嘴130。在一些實施方案中，過濾器96被構造成阻礙大于噴嘴130的直徑的三分之一的顆粒。應當理解，在一些實施方案中，流體輸送構件80可充當合適的過濾器96，使得不需要單獨的過濾器。在一個實施方案中，過濾器96為不銹鋼網。在其它實施方案中，過濾器96為無規編織網、聚丙烯或基于硅的。過濾器96可利用粘合劑材料附接到底部表面，所述粘合劑材料不容易被貯存器50中的流體降解。在一些實施方案中，粘合劑可以為熱或紫外線活化的。過濾器96可被定位在室88和管芯92之間。過濾器96可通過機械間隔件98與微流體遞送構件64的底部表面分開。機械間隔件98在微流體遞送構件64的底部表面70和鄰近通孔78的過濾器96之間形成間隙99。機械間隔件98可以為適形于過濾器96和微流體遞送構件64之間的形狀的剛性載體或粘合劑。就這點而言，過濾器96的出口大于第二通孔78的直徑并且從其偏置，使得比過濾器直接附接到微流體遞送構件64的底部表面70但不具有機械間隔件98時可提供的大的過濾器96的表面區域可過濾流體。應當理解，機械間隔件98允許通過過濾器96的合適的流量。即，在過濾器96聚集顆粒時，過濾器將不使流經其中的流體減慢。在一個實施方案中，過濾器96的出口為約4mm2或更大并且支架為約700微米厚。開口78可形成為橢圓形，如圖5C所示；然而，可根據應用設想其它形狀。橢圓形可具有約1.5mm的第一直徑和約700微米的第二直徑的尺寸。開口78暴露板106的側壁102。如果板106為FR4PCB，則纖維束可由開口暴露。這些側壁易受流體影響，并且因此包括襯件100以覆蓋并保護這些側壁。如果流體進入側壁，則板106可開始劣化，從而縮短該產品的壽命跨度。板106承載微流體管芯92。管芯92包括通過使用半導體微加工成形方法諸如薄膜沉積、鈍化、蝕刻、紡絲、濺射、掩蔽、外延生長、晶圓/晶圓結合、微薄膜層壓、固化、切割等制成的流體注射體系。這些方法在本領域中已知用于制備MEMs裝置。管芯92可由硅、玻璃或它們的混合物制成。管芯92包括多個微流體室128，其各自包括相應的致動元件：加熱元件或機電致動器。以這種方式，管芯的流體注射體系可以為微熱成核(例如，加熱元件)或微型機械致動(例如，薄膜壓電)。本發明的微流體遞送構件的一種類型的管芯是如轉讓給STMicroelectronicsS.R.I.(Geneva，Switzerland)的US2010/0154790中描述的通過MEMs技術得到的一體化噴嘴膜。在薄膜壓電的情況下，壓電材料(例如鈦酸鋯鉛)通常經由紡絲和/或濺射工藝施加。半導體微加工方法允許在一次批量方法中同時制備一個至數千個MEMS裝置(一次批量方法包括多個掩膜層)。管芯92固定到開口78上方的板106的上表面。通過被構造成將半導體管芯固定到板上的任何粘合劑材料，將管芯92固定到板106的上表面。所述粘合劑材料可以與用于將過濾器96固定到微流體遞送構件64的粘合劑材料相同或不同。管芯92可包括硅基底、導電層和聚合物層。硅基底形成其它層的支撐結構，并且包括用于將流體從管芯的底部遞送至上層的槽。導電層沉積在硅基底上，從而形成具有高電導率的電跡線和具有較低電導率的加熱器。聚合物層形成通道、點火室、和限定液滴成形幾何形狀的噴嘴130。圖6A-6C包括微流體管芯92的更多細節。微流體管芯92包括基底107、多個中間層109、和噴嘴板132。多個中間層109包括電介質層和室層148，其定位在基底和噴嘴板132之間。在一個實施方案中，噴嘴板132為約12微米厚。管芯92包括多個電連接引線110，所述引線從中間層109中的一個延伸向下至電路板106上的接觸焊盤112。至少一個引線耦接到單個接觸焊盤112。管芯92的左側和右側上的開口150提供對引線110與其耦接的中間層109的訪問。開口150穿過噴嘴板132和室層148以暴露接觸焊盤152，所述接觸焊盤在中間電介質層上形成。在將在下文描述的其它實施方案中，可存在僅定位在管芯92的一側上的一個開口150，使得從管芯延伸的全部引線從一個側面延伸同時其它側面保持不受引線阻礙。噴嘴板132可包括約4個至約64個噴嘴130，或約6個至約48個噴嘴，或約8個至約32個噴嘴，或約8個至約24個噴嘴，或約12個至約20個噴嘴。在例示性實施方案中，存在通過噴嘴板132的十八個噴嘴130，九個噴嘴在中心線的每一側上。每個噴嘴130可遞送約1至約10皮升，或約2至約8皮升，或約4至約6皮升的流體組合物/電點火脈沖。噴嘴130可定位成相隔約60μm至約110μm。在一個實施方案中，二十個噴嘴130存在于3mm2區域中。噴嘴130可具有約5μm至約40μm，或10μm至約30μm，或約20μm至約30μm，或約13μm至約25μm的直徑。圖6B是管芯92的頂部朝下式等距視圖，其中移除噴嘴板132，使得室層148暴露。一般來講，噴嘴板130沿流體進料槽通過管芯92定位，如圖7A和7B所示。噴嘴130可包括錐形側壁使得上開口小于下開口。在該實施方案中，加熱器為正方形，其具有一定長度的側面。在一個示例中，上直徑為約13μm至約18μm，并且下直徑為約15μm至約20μm。在上直徑為13μm并且下直徑為18μm時，這可提供132.67μm的上部區域和176.63μm的下部區域。下直徑與上直徑的比率可在約1.3至1。此外，加熱器的面積與上開口的面積的比率可以較高，諸如大于5:1或大于14:1。每個噴嘴130通過流體路徑與貯存器50中的流體保持流體連通。參見圖4和圖7A和7B，從貯存器50的流體路徑包括流體輸送構件80的第一端部82，通過輸送構件到輸送構件的第二端部84，通過室88，通過第一通孔90，通過板106的開口78，通過管芯92的入口94，然后通過槽126，并且然后通過室128，并且離開管芯的噴嘴130。鄰近每個噴嘴室128的是加熱元件134(參見圖6C和8A)，所述加熱元件電耦接到由管芯92的接觸焊盤152之一提供的電信號并且由其激活。參見圖6C，每個加熱元件134耦接到第一觸點154和第二觸點156。第一觸點154通過導電跡線155耦接到管芯上的接觸焊盤152中的對應接觸焊盤。第二觸點156耦接到與管芯的一個側面上的第二觸點156中的每一個共享的接地線158。在一個實施方案中，僅存在與管芯的兩個側面上的觸點共享的單個接地線。盡管圖6C示為似乎所有特征結構均在單個層上，但它們可形成于電介質材料和導電材料的多個堆疊層上。另外，雖然例示性實施方案示出加熱元件134作為致動元件，但管芯92可在每個室128中包括壓電致動器以從管芯分配流體組合物。在使用時，當每個室128中的流體通過加熱元件134加熱時，流體蒸發以產生氣泡。形成氣泡的膨脹導致流體從噴嘴130射出并形成一個或多個液滴的股流。圖7A為通過圖6的管芯，通過切割線7-7的剖視圖。圖7B為圖7A中的橫截面的增強視圖。基底107包括耦接到槽126的入口路徑94，所述槽與單個室128保持流體連通，從而形成流體路徑的部分。室128上方的是噴嘴板132，其包括多個噴嘴130。每個噴嘴130在室128中的對應室上方。管芯92可具有多個室和噴嘴，包括一個室和噴嘴。在例示性實施方案中，管芯包括十八個室，其各自與對應噴嘴相關聯。另選地，可具有十個噴嘴和對一組五個噴嘴提供流體的兩個室。室和噴嘴之間具有一一對應不是必要的。如圖7B最佳可見，室層148限定將流體從槽126進料到室128中的成角度的漏斗狀路徑160。室層148定位在中間層109的頂部上。室層限定槽的邊界并且多個室128與每個噴嘴130相關聯。在一個實施方案中，室層在模具中獨立地形成并且然后附接到基底。在其它實施方案中，室層通過在基底的頂部上沉積、掩蔽和蝕刻層來形成。中間層109包括第一電介質層162和第二電介質層164。第一電介質層和第二電介質層位于噴嘴板和基底之間。第一電介質層162覆蓋形成于基底上的多個第一觸點154和第二觸點156，并且覆蓋與每個室相關聯的加熱器134。第二電介質層164覆蓋導電跡線155。圖8A為沿圖6A中的切割線8A-8A通過管芯92的剖視圖。第一觸點154和第二觸點156形成于基底107上。加熱器134形成為與對應加熱器組件的第一觸點154和第二觸點156重疊。觸點154,156可由第一金屬層或其它導電材料形成。加熱器134可由第二金屬層或其它導電材料形成。加熱器134是側向連接第一觸點154和第二觸點156的薄膜電阻器。在其它實施方案中，取代直接形成于觸點的頂部表面上，加熱器134可通過通孔耦接到觸點154、156或可在觸點下方形成。在一個實施方案中，加熱器134為20納米厚的鉭鋁層。在其它實施方案中，加熱器134可包括鉻硅膜，其各自具有不同的鉻和硅的百分比并且各自為10納米厚。用于加熱器134的其它材料可包括鉭硅氮化物和鎢硅氮化物。加熱器134還可包括氮化硅的30納米頂蓋。在另選的實施方案中，加熱器134可通過連續沉積多個薄膜層來形成。薄膜層的堆疊組合了單獨層的基本特性。加熱器134的面積與噴嘴130的面積的比率可大于七比一。在一個實施方案中，加熱器134是正方形，其中每側具有長度147。所述長度可以為47微米、51微米或71微米。這可分別具有2209平方微米、2601平方微米、或5041平方微米的面積。如果噴嘴直徑為20微米，則第二端部處的面積可以為314平方微米，從而分別產生7比1、8比1、或16比1的近似比率。圖8B為沿圖6A中的切割線8B-8B通過管芯的剖視圖。可看到鄰近入口94的第一觸點154的長度。通孔151將第一觸點154耦接到跡線155，所述跡線在第一電介質層162上形成。第二電介質層164在跡線155上。通孔149穿過第二電介質層164形成并且將跡線155耦接至接觸焊盤152。朝向管芯的邊緣163、介于通孔149和邊緣163之間的接地線158的一部分是可視的。如在該橫截面中可見，管芯92相對簡單并且不包括復雜的集成電路。該管芯92將通過外部微控制器或微處理器來控制和驅動。外部微控制器和微處理器可在外殼中提供。這使得板64和管芯92簡單化和高性價比。該管芯92是不含復雜的有源電路的熱式加熱管芯。在該實施方案中，在基底上形成兩種金屬或導電水平。這些導電水平包括觸點154和跡線155。在一些實施方案中，所有這些特征結構均可形成在單個金屬水平。這使得管芯制造簡單并且使加熱器和室之間的電介質層數最小化。現在參見圖9，提供了微流體料筒26的一部分的近距離視圖，其示出根據一個實施方案的流體路徑，其中過濾器96位于流體輸送構件80的第二端部84和管芯92之間。微流體遞送構件80的第二通孔78可包括覆蓋板106的暴露側壁102的襯件100。襯件100可以為被構造成防止板106由于流體的存在降解，諸如防止板的纖維分離的任何材料。就該點而言，襯件100可避免顆粒從板106進入流體路徑中并阻礙噴嘴130。例如，第二通孔78可襯有比板106的材料更不易對貯存器中的流體反應的材料。就該點而言，在流體穿過其中時，可保護所述板106。在一個實施方案中，通孔涂覆有金屬材料，諸如金。在耗盡貯存器50中的流體時，可從外殼10移除微流體料筒26，并且替換另一個微流體料筒26。操作系統微流體遞送體系10包括可編程的電子設備電路，以設置流體組合物的精確強度水平和遞送速率(以毫克每小時計)，從而提供消費者有益效果，諸如在大生活空間中的良好室內填充，以及最小沉積和最小堵塞(例如吸芯堵塞)。在操作時，微流體遞送體系10可遞送微液滴的噴霧，其中大多數噴射的滴液從噴嘴130向上至少約4cm至約12cm，或約8cm至約12cm投射，以提供流體組合物到空間的顯著遞送，同時使沉積最小化。遞送體系10可允許使用者為了個人喜好、功效或為了空間大小而調節遞送流體組合物的強度和/或定時。例如，所述遞送體系10可為使用者提供十檔強度水平用于選擇，并提供每隔6、12或24小時遞送流體組合物的使用者選項。微流體遞送體系10可以兩種模式中的一者運行：(1)正常操作和(2)再填充限制。在正常操作模式下，體系以使得室128能夠再填充至基本上等于其靜態體積的程度的頻率運行，使得液滴射出與體積和形狀一致。與之相比，再填充限制模式是以下操作條件，由此驅動電路在快于流體基本上再填充室128所需的時間的速率下點火。通過以再填充限制模式操作，體系10可迫使射出的液滴具有較小尺寸、較高速度、和隨機形狀分布，這可導致外殼12、微流體遞送構件64或周圍表面上的較少沉積。在較高爆發頻率下，這些液滴通常小于噴嘴直徑。在印刷應用的情況下，該隨機形狀和尺寸對于高印刷分辨率可能是有問題的，但在將液體霧化進入空氣中的情況下，其可以是優點。以再填充限制模式操作允許射出較小液滴同時避免用于構造小噴嘴直徑(其可更容易堵塞)的復雜微加工過程。小液滴分布可具有相比于在正常操作模式下產生的液滴分布蒸發更快的優點，從而可能使表面沉積最小化并由于擴散動力學而快速達到空間中。驅動電路由外部電源供應約4至約24伏特、或約4至約16伏特。加熱元件134電連接至微處理器，所述微處理器可以為裝置或料筒的部分并包括編程以控制加熱元件134的操作諸如加熱元件的點火時間、點火順序、和頻率的軟件。當在軟件的引導下激活加熱元件134時，流體組合物從噴嘴130噴射。參見圖10，微處理器向加熱元件134提供具有點火時間(表示為t點火)的點火脈沖。在一些實施方案中，如圖10所示，多個單獨的加熱元件以被稱為爆發的順序依次點火(1、2、3、4等)，其具有插入延遲時間(表示為t延遲)。在點火階段期間(表示為t開)，爆發以約100至約8000赫茲、或約100至約6000赫茲、或約1000至約6000赫茲、或約1000至約5000赫茲、或約2000至5000赫茲、或約1000至約2500赫茲的爆發頻率(表示為f爆發)進行。在其中加熱元件134被構造成依次點火的實施方案中，爆發頻率(f爆發)等于單獨噴嘴的點火頻率。已經發現，點火頻率將影響液滴尺寸以及液滴向上射出的距離，這對避免沉積而言是重要的。在較高速率(例如5000赫茲)下，液滴以5000次/秒點火，這為后續液滴提供更多動量并因此導致液滴射出更遠，這可有助于減少周圍表面上的沉積。此外，在5000赫茲下，對于給定的室尺寸而言液滴更小，這是由于完全填充室的時間不充分，這已經在上文定義為再填充限制模式。點火階段(t開)可具有約0.25秒至約10秒，或約0.5秒至約2秒，或約0.25秒至約1秒的持續時間。非點火階段(表示為t關)(其中不對加熱元件134提供點火脈沖)可具有約9秒至約200秒的持續時間。當處于連續重復模式時，t開和t關在延長的時間段內連續重復以遞送流體的期望的mg/h速率。例如，在5000赫茲的爆發頻率和0.5秒的點火階段(t開)下，每個噴嘴在該順序期間點火2500次。如果t關為10秒，則將每10.5秒或約6次/分鐘重復所述順序，并且每個噴嘴的總點火可以為2500乘以約6次/min或約15,000次點火/min。根據表1，在20個噴嘴點火的情況下，該遞送速率將遞送約90mg/小時的流體組合物到空氣中。在5000赫茲下，在連續重復模式的另一個示例中，為遞送5mg/h的流體組合物，加熱元件134可具有占.3％工作周期(例如，0.5秒點火和160秒非點火)的點火階段(t開)和非點火階段(t關)。為遞送57mg/h，加熱元件可具有占2.4％工作周期(例如，0.5秒點火和20秒非點火)的點火階段和非點火階段。在機電致動器作為致動元件的情況下，所述加熱元件可以為壓電元件。表1和表10示出以下文速率重復1至2微秒脈沖的加熱元件134的點火模式以實現等級1至等級10(或5至90mg/h)的強度等級。表1：強度mg/小時t點火t延遲t開(s)t關(s)f爆發(Hz)152us8us.5秒160秒50002102us8us.5秒100秒50003152us8us.5秒70秒50004202us8us.5秒50秒50005252us8us.5秒40秒50006312us8us.5秒30秒50007432us8us.5秒25秒50008572us8us.5秒20秒50009722us8us.5秒15秒500010902us8us.5秒10秒5000在爆發模式下，加熱元件134可具有約0.5秒的點火階段(t開)和約0.5秒的非點火階段(t關)，并且在約20秒內重復20次以遞送約5mg的流體組合物到空氣中。該一次爆發的重復數可根據需要利用軟件調節。室128尺寸(例如，入口寬度、入口厚度、入口流動路徑的表面張力以及液體特性(表面張力和粘度))全部均可影響正常操作模式或再填充限制模式的期望的頻率。在當前示例的情況下，發明人已經發現，小于2000赫茲的點火頻率趨于產生正常操作模式，然而當電信號在4000赫茲或更高頻率下點火時，體系趨于處于再填充限制模式，其具有相對于噴嘴直徑的顯著更小的液滴和更細的碎片。雖然再填充限制模式對于以特定分辨率將墨印刷到紙材上而言可能是一個問題，但其對于設計成使液體揮發到空氣中或將組合物沉積到表面上的體系而言可能是優點。作為加熱元件134的操作的部分，可提供具有預熱持續時間(表示為t加熱)的一個或多個預熱脈沖，所述預熱持續時間常常小于僅出于預熱室內液體的目的的t點火。預熱的程度和速率通過提供的脈沖的數目和持續時間來控制。流體的預熱對于降低體系的粘度并且因此使得流體點火的更加可實現而言是重要的。在較低粘度下，出口速率也更高，這改善滴液的投射距離。作為操作條件的部分，在裝置理想狀態下，僅出于隨時間推移保持噴嘴健康的目的，可引入“保持潤濕噴濺”(“KWS”)操作。KWS是在極低頻率下的點火操作，以便平衡變干現象與浪費遞送流體。在香料的情況下，0.1赫茲至0.0001赫茲的KWS足以保持噴嘴健康。變干是指影響噴射性能(例如，粘度、低BP組分等)的隨時間推移的流體組成的變化。在多貯存器遞送體系中可安裝微處理器和定時器以在不同時間和對于所選時間段從各貯存器噴射流體組合物，包括如U.S.7,223,361中所述以交替的噴射模式噴射揮發性組合物。另外，所述遞送體系可以是可編程的，由此使用者可選擇特定的組合物用于發射。在同時噴射香味香料的情況下，可將定制的香味遞送至空氣。還應當理解，在多室體系中，驅動電路(電壓、t點火、t加熱等)可在相同裝置中不同。雖然每個室128的加熱元件134依次示于圖10中，但可將加熱元件同時激活，或以預定模式/順序激活(例如，排1:噴嘴1、5、10、14、18等…)。在一些實施方案中，以分階段方式對加熱元件施加脈沖，因為這可避免相鄰液滴的聚結，而且避免可更快耗盡電池的高功率損耗。理想的是，將加熱元件134依次施加脈沖，并且優選以跳過噴嘴使得兩個相鄰的噴嘴不依次射出流體的順序施加脈沖。在一些實施方案中，20％的加熱元件134同時點火并且然后下一20％點火等。在此類實施方案中，優選但不是必要的是兩個相鄰噴嘴不同時射出流體。噴嘴130可與其它噴嘴一起成組以形成一組，其中每個組可通至少預定的最小數目的噴嘴彼此隔開。并且，在一個組中的噴嘴130中的每個與后續啟用組中的噴嘴隔開至少預定的最小數目的噴嘴。在一些實施方案中，微流體遞送體系10的操作系統遞送約5mg至約90mg，或約5mg至約40mg的流體組合物/小時到空氣中。流體組合物的遞送速率可根據以下計算：平均液滴質量*噴嘴數*頻率*t開的累加秒數/小時(s/h)＝5至90mg/h。例如，如果t開為0.5秒并且t關為59.5秒，則累加t開時間可以為30秒/小時。另外，如果平均液滴質量為.000004mg并且在5000赫茲頻率下使用20個噴嘴，則30秒的累加t開情況下的mg/小時＝12mg/小時。任選的特征結構風扇在本發明的另一方面，遞送體系可包括風扇以有助于驅動空間填充，并有助于避免較大液滴掉落在周圍表面上，其可使表面損壞。風扇可以是空氣清新系統領域中使用的任何已知的風扇，諸如5V25×25×5mmDC軸流式風扇(250系列，255N型，購自EBMPAPST)，其遞送每分鐘1-1000立方厘米或每分鐘10-100立方厘米的空氣。傳感器在一些實施方案中，所述遞送體系可包括可商購獲得的傳感器，其響應環境刺激，諸如光、噪音、運動和/或空氣中的氣味含量。例如，所述遞送體系可被編程以在當它感知光時開啟，和/或當其感知無光時關閉。在另一示例中，當傳感器感知人員進入傳感器附近時所述遞送體系可開啟。傳感器還可用于監控空氣中的氣味含量。氣味傳感器可于開啟遞送體系，提高熱量或風扇速度，和/或按需從所述遞送體系逐步遞送流體組合物。在一些實施方案中，VOC傳感器用于測量來自相鄰或遠程裝置的香料的強度并且改變操作條件以與其它香料裝置協同工作。例如，遠程傳感器可檢測與噴射裝置的距離以及芳香劑強度，并且然后在設置裝置的位置處向裝置提供反饋以使房間填充最大化和/或對使用者提供房間中的“期望”強度。在一些實施方案中，所述裝置可彼此通信并配合操作以便與其它香料裝置協同工作。傳感器還可于測量貯存器中的流體水平或計數加熱元件的點火以在耗盡之前指示料筒的期限結束。在該情況下，可開啟LED光以指示貯存器需要填充或用新貯存器更換。傳感器可與遞送體系外殼形成一體或在遠程位置(即與遞送體系外殼物理分開)，諸如遠程計算機或移動智能裝置/電話。傳感器可與遞送體系通過低能藍牙、6lowpan無線電或任何其它的與裝置和/或控制器(例如智能電話或計算機)無線通信的裝置遠程通信。在另一個實施方案中，使用者可經由低能量藍牙或其它部件遠程改變裝置的操作條件。智能芯片在本發明的另一個方面，料筒具有存儲器以便向所述裝置發送最佳操作條件。預期在一些情況下操作最佳條件是流體依賴性的。所述遞送體系可被配置為緊湊且易攜帶的。在該情況下，所述遞送體系可以是電池驅動的。所述遞送體系能夠與電源如9伏電池、常規的干電池諸如“A”、“AA”、“AAA”、“C”和“D”電池、紐扣電池、手表電池、太陽能電池以及具有再充電基座的可再充電電池一起使用。流體組合物為了在微流體遞送體系中令人滿意地工作，需考慮流體組合物的許多特性。一些因素包括配制具有對于從微流體遞送構件噴射最優粘度的流體，配制具有有限量或不含會堵塞微流體遞送構件的懸浮固體的流體，配制對于不使微流體遞送構件變干和堵塞而充分穩定的流體等。但是在微流體遞送體系中令人滿意地工作僅解決具有大于50重量％的香料混合物以從微流體遞送構件合適地霧化，并有效地遞送作為空氣清新或惡臭減少組合物的流體組合物所需的一些要求。本發明的流體組合物可表現出小于20厘泊(“cps”)，或者小于18cps，或者小于16cps，或者約5cps至約16cps，或者約8cps至約15cps的粘度。并且，所述揮發性組合物可具有低于約35達因/厘米，或著約20達因/厘米至約30達因/厘米的表面張力。粘度以cps計，使用結合高靈敏度雙間隙幾何構造的BohlinCVO流變儀系統進行測定。在一些實施方案中，所述流體組合物不含在混合物中存在的懸浮固體或固體顆粒，其中顆粒物分散在液體基質內。不含懸浮固體可與作為一些香料材料的特征的溶解固體相區別。在一些實施方案中，本發明的流體組合物可包含揮發性物質。示例性揮發性物質包括香料物質、揮發性染料、用作殺昆蟲劑的物質、用于調理、改善或以其它方式改善環境的精油或材料(例如，輔助睡眠、喚醒、呼吸健康等調理)，除臭劑或惡臭控制組合物(例如，氣味中和材料，諸如活性醛(如U.S.2005/0124512中公開的)，氣味阻擋材料、氣味掩蔽材料、或感覺改善材料，諸如紫羅酮(如U.S.2005/0124512中所公開的))。揮發性材料可以按所述流體組合物的重量計大于約50％，或者大于約60％，或者大于約70％，或者大于約75％，或者大于約80％，或者約50％至約100％，或者約60％至約100％，或者約70％至約100％，或者約80％至約100％，或者約90％至約100％的量存在。流體組合物可包含通過材料的沸點(“B.P.”)選擇的一種或多種揮發性材料。本文所述的B.P.在760mmHg的正常標準壓力下測量的。許多香料成分在標準的760mmHg下的B.P.可見于SteffenArctander在1969年撰寫和出版的“PerfumeandFlavorChemicals(AromaChemicals)”。在本發明中，流體組合物可具有小于250℃，或者小于225℃，或者小于200℃，或者小于約150℃，或者小于約120℃，或者小于約100℃，或者約50℃至約200℃，或者約110℃至約140℃的平均B.P.。在一些實施方案中，大量低B.P.成分(<200C)可用于幫助射出更高B.P.的制劑。在一個示例中，雖然總體平均值仍然高于25o，但如果10-50％的制劑的成分具有小于200C的B.P.，則具有高于250℃的BP的制劑可被制成以良好性能射出。在一些實施方案中，流體組合物可包含、基本上由或由揮發性香料材料組成。表2和表3概括了適用于本發明的香料材料的技術數據。在一些實施方案中，按所述組合物的重量計，約10％為乙醇，其可用作稀釋劑以將沸點減小至小于250℃的水平。在選擇香料制劑時可認為閃點是由于易燃性在一些國家中特定裝運和處理所需的小于70℃的閃點。因此，配制成較高的閃點可能存在優勢。表2列出了一些非限制性的示例性的適于本發明的流體組合物的各個香料材料。表2CAS號香料原料名B.P.(℃)105-37-3丙酸乙酯99110-19-0乙酸異丁酯116928-96-1β,γ-己烯醇15780-56-8α-蒎烯157127-91-3β-蒎烯1661708-82-3順式-乙酸己烯酯169124-13-0辛醛170470-82-6桉葉腦175141-78-6乙酸乙酯77表3示出了具有小于200℃的總B.P.的示例性香料混合物表3CAS號香料原料名重量％B.P.(℃)123-68-2己酸烯丙酯2.50185140-11-4乙酸芐酯3.00214928-96-1β,γ-己烯醇9.0015718479-58-8二氫月桂烯醇5.0019839255-32-82甲基戊酸乙酯9.0015777-83-8乙基甲基苯基縮水甘油酸酯2.002607452-79-12-甲基丁酸乙酯8.00132142-92-7乙酸己酯12.5014668514-75-0橙相油25Xl.18％-LowCit.1463810.0017793-58-3苯甲酸甲酯0.50200104-93-8對甲苯基甲醚0.201761191-16-8乙酸異戊二烯酯8.0014588-41-5Verdox3.0022358430-94-7乙酸異壬酯27.30225總計：100.00當配制用于本發明的流體組合物時，其還可包含溶劑、稀釋劑、增容劑、固定劑、增稠劑等。這些材料的非限制性示例是乙醇、卡必醇、二甘醇、二丙二醇、鄰苯二甲酸二乙酯、檸檬酸三乙酯、肉豆蔻酸異丙酯、乙基纖維素和苯甲酸芐酯。在一些實施方案中，所述流體組合物可包含功能性香料組分(“FPC”)。FPC是一類具有與傳統的有機溶劑或揮發性有機混合物(“VOC”)相似的蒸發性質的香料原料。如本文所用，“VOC”是指在20℃下測量的蒸氣壓大于0.2mmHg，并有助于香料蒸發的揮發性有機化合物。示例性VOC包括以下有機溶劑：雙丙二醇甲醚(“DPM”)、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(“MMB”)、揮發性硅油和雙丙二醇的甲酯、雙丙二醇的乙酯、雙丙二醇的丙酯、雙丙二醇的丁酯、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二甘醇甲醚、二甘醇乙醚或商品名為DowanolTM二醇醚的任何VOC。VOC通常在流體組合物中以大于20％的量使用以有助于香料蒸發。本發明的FPC有助于香料材料的蒸發，并可提供愉悅、芳香的有益效果。FPC可以相對較大的濃度使用而不會不利影響總體組合物的香料特性。由此，在一些實施方案中，本發明的流體組合物可基本上不含VOC，也就是說它包含按所述組合物的重量計不大于18％，或者不大于6％，或者不大于5％，或者不大于1％，或者不大于0.5％的VOC。在一些實施方案中，所述揮發性組合物可不含VOC。適合作為FPC的香料材料公開于U.S.8,338,346中。在整個說明書中，以單數形式涉及的組分應當理解為涉及單個或多個此類組分這兩種情況。除非另外指明，本文中所述的所有百分比均按重量計。在整個說明書中給出的每一數值范圍包括落在該較寬數值范圍內的每一較窄數值范圍，如同此較窄數值范圍在本文中是明確地寫出一樣。例如，應當認為所述“1至10”的范圍包括在最小值1和最大值10之間(且包括所述值在內)的任何范圍及所有子范圍；即，開始于最小值1或更大值且結束于最大值10或更小值例如1至6.1，3.5至7.8，5.5至10等的所有子范圍。此外，本文所公開的量綱和值不旨在被理解為嚴格地限于所述的精確數值。相反，除非另外指明，否則每個這樣的量綱旨在表示所述值以及圍繞該值功能上等同的范圍。例如，公開為“40mm”的量綱旨在表示“約40mm”。除非明確排除或有所限制，否則將本文引用的每篇文獻，包括任何交叉引用或相關專利或申請，全文均以引用方式并入本文。任何文獻的引用不是對其相對于任何本發明所公開的或本文受權利要求書保護的現有技術的認可，或不是對其單獨地或以與任何其它參考文獻或多個參考文獻的組合提出、建議或公開了任何此類發明的認可。此外，如果此文獻中術語的任何含義或定義與以引用方式并入本文的文獻中相同術語的任何含義或定義相沖突，則將以此文獻中賦予該術語的含義或定義為準。盡管描述了本發明的具體實施方案，但對于本領域的技術人員顯而易見的是，在不脫離本發明的實質和范圍的情況下可作出各種其它的改變和修改。因此，本文旨在于所附權利要求中涵蓋屬于本發明范圍內的所有這些改變和修改。當前第1頁1 2 3