(57)【要約】  流体送出システムは、第１のチャンバ、第２のチャンバ、および第３のチャンバと、一対の電極と、多孔性誘電材料と、動電学的流体と、２つのダイアフラムの間にゲルを備える可撓性部材とを備える。一対の電極は、第１のチャンバと第２のチャンバの間にある。多孔性誘電材料は、電極同士の間にある。動電学的流体は、一対の電極にわたって電圧が印加されるときに、第１のチャンバと第２のチャンバの間で多孔性誘電材料を通じて流れるように構成される。可撓性部材は、第２のチャンバを第３のチャンバから流体的に分離し、動電学的流体が第１のチャンバから第２のチャンバに流れるときに第３のチャンバに変形するように構成される。【選択図】図１
2014519570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体送出システムであって、
第１のチャンバ、第２のチャンバ、および第３のチャンバと、
前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの間の一対の電極と、
前記電極同士の間の多孔性誘電材料と、
前記一対の電極にわたって電圧が印加されるときに、前記第１のチャンバと前記第２のチャンバの間で前記多孔性誘電材料を通じて流れるように構成される動電学的流体と、
２つのダイアフラムの間にゲルを備える可撓性部材であって、前記第２のチャンバを前記第３のチャンバから流体的に分離し、前記動電学的流体が前記第１のチャンバから前記第２のチャンバに流れるときに前記第３のチャンバに変形するように構成される可撓性部材と
を備える流体送出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記可撓性部材が、前記動電学的流体が前記第２のチャンバから前記第１のチャンバへ移動するときに、前記第２のチャンバに変形するように構成される、流体送出システム。
【請求項３】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムの変形可能な部分の間の空間の５％〜５０％を占める空隙が存在する、流体送出システム。
【請求項４】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記ゲル材料が、前記第１のダイアフラムおよび前記第２のダイアフラムに接着される、流体送出システム。
【請求項５】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、漏れが前記第１のダイアフラムまたは前記第２のダイアフラムに形成されるときに、前記ゲル材料が前記第１のダイアフラムまたは前記第２のダイアフラムから分離可能である、流体送出システム。
【請求項６】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記ゲル材料が、シリコーン、アクリルＰＳＡ、シリコーンＰＳＡ、またはポリウレタンを含む、流体送出システム。
【請求項７】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記ダイアフラム材が、薄膜ポリマーを含む、流体送出システム。
【請求項８】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記第３のチャンバの直径と前記第３のチャンバの高さの比が、５／１より大きい、流体送出システム。
【請求項９】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、ニュートラルポンプ位置における前記ゲルの厚さが、前記第３のチャンバの高さより大きい、流体送出システム。
【請求項１０】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記電圧が前記第１の電極と前記第２の電極にわたって印加されるときに、前記可撓性部材が、送出流体を前記第３のチャンバからポンプするように構成される、流体送出システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記動電学的流体が前記第１のチャンバと記第２のチャンバの間で流れるのをやめるとき、前記可撓性部材がほぼ瞬時に変形するのを止めるように構成される、流体送出システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記可撓性部材が、前記第３のチャンバの内部形状に少なくとも部分的に適合するように構成される、流体送出システム。
【請求項１３】
請求項１に記載の流体送出システムにおいて、前記可撓性部材が前記第３のチャンバから流体をポンプするとき、前記ゲルが前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムの間で圧縮するように構成される、流体送出システム。
【請求項１４】
流体送出システムであって、
内部にポンプ室を有するポンプモジュールと、
前記ポンプ室から送出流体をポンプするように出力を発生させるように構成されるポンプエンジンと、
前記ポンプモジュールを前記ポンプエンジンから流体的に分離し、圧力が前記ポンプエンジンから前記可撓性部材に加えられるときに、前記ポンプ室の中に偏向するように構成される可撓性部材であって、前記ポンプエンジンによって発生する出力の量の８０％より多くを伝達して送出流体を前記ポンプ室からポンプするように構成される可撓性部材と
を備える流体送出システム。
【請求項１５】
請求項１４に記載の流体送出システムにおいて、前記ポンプエンジンが動電学的エンジンである、流体送出システム。
【請求項１６】
請求項１４に記載の流体送出システムにおいて、前記可撓性部材が、２つのダイアフラムの間にゲルを備える、流体送出システム。
【請求項１７】
流体をポンプする方法において、
第１の電圧を動電学的エンジンに印加して、可撓性部材を第１の方向に偏向させ、動電学的ポンプのポンプ室に流体を引き込むステップであって、前記可撓性部材が２つのダイアフラムの間にゲルを備えるステップと、
前記第１の電圧と反対の第２の電圧を前記動電学的エンジンへ印加して、前記ポンプ室の中に前記可撓性部材を偏向させて、前記流体を前記ポンプ室から外へポンプするステップと
を含む流体をポンプする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記第２の電圧の前記印加を止めるステップと、前記第２の電圧の前記印加を止めるとほぼ瞬時に前記ポンプ室から流体を前記ポンプするのを止めるステップとをさらに含む、方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法において、前記可撓性部材が前記ポンプ室の中に偏向されるときに、前記第１のダイアフラムと前記第２のダイアフラムの間で前記ゲルを圧縮するステップをさらに含む、方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法において、前記可撓性部材が前記ポンプ室の内面に実質的に適合するまで、前記第２の電圧を印加するステップをさらに含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
[0001]本出願は、２０１１年５月５日に出願した名称「ＧＥＬ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＦＯＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＫＩＮＥＴＩＣ  ＤＥＬＩＶＥＲＹ  ＳＹＳＴＥＭＳ（動電学的送出システム用のゲル結合部）」である米国仮出願第６１／４８２，８８９号、および２０１１年５月５日に出願した名称「ＭＯＤＵＬＡＲ  ＤＥＳＩＧＮ  ＯＦ  ＥＬＥＣＴＲＯＫＩＮＥＴＩＣ  ＰＵＭＰＳ（動電学的ポンプのモジュール設計）」である米国仮出願第６１／４８２，９１８号の優先権を主張するものであり、この両方は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
参照による組み込み
[0002]本明細書に述べられる全ての刊行物および特許出願は、それぞれの個々の刊行物または特許出願が参照により組み込まれることが別個および個々に示されたかのように同じ程度まで参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
[0003]ポンプシステムは、化学分析、薬物送達、および分析物サンプリングにとって重要である。しかし、従来のポンプシステムは、機械式ピストンの移動によってもたらされる出力の損失のために非効率的であり得る。例えば、図２Ｂおよび図３Ｂに示されるように、ピストン２０３が２つのダイアフラム２５４、２５２の間で使用されるとき、典型的には、ピストン２０３は、ダイアフラム２５４、２５２の一部を押したり、引き寄せたりして、それによってポンプ室１２２の内外に拡張および収縮する。この収縮および拡張によって流体をポンプする。しかし、機械式ピストン２０３はそれが接触するダイアフラム２５２、２５４の範囲を作動させることができるのにすぎないため、非効率が生じる。ピストン２０３によって作用されないダイアフラム２５２、２５４の他の部分２５５は、ピストン２０３が移動しているときに自由に曲るに任せられる。結果として、ダイアフラムのこれらの範囲またはその近くに接触する流体は、移動することができず、したがってポンプから効率を奪う。
【０００３】
[0004]いくつかのダイアフラムの設計は、ダイアフラムが自由に曲げられるのを避けるためにより堅い材料を使用することによってそのような非効率を補償しようとしている。しかし、この手法は、ダイアフラムが作動するのをより困難にさせ、さらに低い効率になる傾向がある。転動形ダイアフラムなどの他の従来のダイアフラムの設計は、作動させるのが容易であるが、死容積がより大きくなる。
【０００４】
[0005]従来のシステムは、部分的には機械式ピストンが中間ストロークで正確に止まることができないので、少量の送出流体を正確に送出することができないため、不利でもあり得る。
【０００５】
[0006]また、従来のポンプシステムは、しばしば大きく、扱いにくく、高価であるため、不利であり得る。費用およびサイズの一部は、現在のポンプシステムがエンジン、ポンプ、および制御装置が共に組み込まれることを必要とすることに由来する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0007]したがって、高効率、正確および／またはモジュール式であるポンプシステムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0008]概して、一態様では、流体送出システムは、第１のチャンバ、第２のチャンバ、および第３のチャンバと、一対の電極と、多孔性誘電材料と、動電学的流体と、２つのダイアフラムの間にゲルを備える可撓性部材とを備える。一対の電極は、第１のチャンバと第２のチャンバの間にある。多孔性誘電材料は、電極同士の間にある。動電学的流体は、一対の電極にわたって電圧が印加されるときに、第１のチャンバと第２のチャンバの間で多孔性誘電材料を通じて流れるように構成される。可撓性部材は、第２のチャンバを第３のチャンバから流体的に分離し、動電学的流体が第１のチャンバから第２のチャンバに流れるときに第３のチャンバに変形するように構成される。
【０００８】
[0009]本実施形態および他の実施形態は、１つまたは複数の以下の特徴を含んでもよい。可撓性部材は、動電学的流体が第２のチャンバから第１のチャンバへ移動するときに、第２のチャンバに変形するように構成されてもよい。空隙は、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムの変形可能な部分の間の空間の５〜５０％を占めてもよい。ゲル材料は、第１のダイアフラムおよび第２のダイアフラムに接着されてもよい。ゲル材料は、漏れが第１のダイアフラムまたは第２のダイアフラムに形成されるときに、第１のダイアフラムまたは第２のダイアフラムから分離可能であってもよい。ゲル材料は、シリコーン、アクリルＰＳＡ、シリコーンＰＳＡ、またはポリウレタンから構成されてもよい。ダイアフラム材は、薄膜ポリマーを含んでもよい。第３のチャンバの直径と第３のチャンバの高さの比は、５／１より大きくてもよい。ニュートラルポンプ位置におけるゲルの厚さは、第３のチャンバの高さより大きくてもよい。可撓性部材は、電圧が第１の電極および第２の電極にわたって印加されるときに、送出流体を第３のチャンバからポンプするように構成されてもよい。可撓性部材は、動電学的流体が第１のチャンバと第２のチャンバの間で流れるのをやめるとき、ほぼ瞬時に変形するのを止めるように構成されてもよい。可撓性部材は、第３のチャンバの内部形状に少なくとも部分的に適合するように構成されてもよい。ゲルは、可撓性部材が第３のチャンバから流体をポンプするとき、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムの間で圧縮するように構成されてもよい。
【０００９】
[00010]概して、一態様では、流体送出システムは、内部にポンプ室を有するポンプモジュールと、ポンプ室から送出流体をポンプするように出力を発生させるように構成されるポンプエンジンと、可撓性部材とを備える。可撓性部は、ポンプモジュールをポンプエンジンから流体的に分離し、圧力がポンプエンジンから可撓性部材に加えられるときに、ポンプ室の中に偏向するように構成される。可撓性部材は、ポンプエンジンによって発生する出力の量の８０％より多くを伝達して送出流体をポンプ室からポンプするように構成される。
【００１０】
[00011]本実施形態および他の実施形態は、１つまたは複数の以下の特徴を含んでもよい。ポンプエンジンは、動電学的エンジンであってもよい。可撓性部材は、２つのダイアフラムの間にゲルを備えてもよい。
【００１１】
[00012]概して、一態様では、流体をポンプする方法は、第１の電圧を動電学的エンジンに印加して、可撓性部材を第１の方向に偏向させ、動電学的ポンプのポンプ室に流体を引き込むステップであって、可撓性部材が２つのダイアフラムの間にゲルを備えるステップと、第１の電圧と反対の第２の電圧を動電学的エンジンへ印加して、ポンプ室の中に可撓性部材を偏向させて、流体をポンプ室から外へポンプするステップとを含む。
【００１２】
[00013]本実施形態および他の実施形態は、１つまたは複数の以下の特徴を含んでもよい。この方法は、第２の電圧の印加を止めるステップと、第２の電圧の印加を止めるとほぼ瞬時にポンプ室から流体をポンプするのを止めるステップとをさらに含んでもよい。この方法は、可撓性部材がポンプ室の中に偏向されるときに、第１のダイアフラムと第２のダイアフラムの間でゲルを圧縮するステップをさらに含んでもよい。この方法は、可撓性部材がポンプ室の内面に実質的に適合するまで、第２の電圧を印加するステップをさらに含んでもよい。
【００１３】
[00014]本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲に特に説明されている。本発明の特徴および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を説明する以下の詳細な説明と以下の図を参照することによって得られよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】[00015]ニュートラル位置にある、ゲル結合部を有するポンプシステムの概略図である。
【図２】[00016]図２Ａは流体を送出するためのアウトテーク位置におけるゲル結合部の概略図である。[00017]図２Ｂは流体を送出するためのアウトテーク位置における従来のピストンの移動の概略図である。
【図３】[00018]図３Ａはポンプに流体を引き込むためのインテーク位置におけるゲル結合部の概略図である。[00019]図３Ｂはポンプに流体を引き込むためのインテーク位置における従来のピストンの移動の概略図である。
【図４】[00020]ゲル結合部の部分ストロークの概略図である。
【図５Ａ】[00021]ニュートラル位置にある、ゲル結合部を有する動電学的（「ＥＫ」）システムの概略図である。
【図５Ｂ】[00022]インテーク位置にある、ゲル結合部を備える図５ＡのＥＫシステムの概略図である。
【図５Ｃ】[00023]アウトテーク位置にある、ゲル結合部可動部材を備える図５ＡのＥＫシステムの概略図である。
【図５Ｄ】[00024]図５Ａの可動部材の拡大図である。
【図６】[00025]ゲル結合部可動部材を有するポンプの組立体のモジュール方式を示す図である。
【図７】[00026]ＥＫポンプモジュールのための制御モジュールの分解図である。
【図８】[00027]ＥＫポンプモジュールの構成要素と制御モジュールの構成要素の間の電気的接続の概略図である。
【図９】[00028]図９Ａはモジュール式ＥＫポンプの上面図である。図９Ｂは図９Ａのモジュール式ＥＫポンプの分解図である。
【図１０】[00029]制御モジュールとＥＫポンプモジュールの間の例示的な接続を示す図である。
【図１１】[00030]モジュールアイデンティファイアと制御モジュールの間の接続を含むＥＫポンプモジュールの構成要素と制御モジュールの構成要素の間の電気的接続の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[00031]ある特定の詳細は、以下の説明および図に説明されており、本発明の様々な実施形態の理解を与える。ある良く知られた詳細、関連した電子機器、およびデバイスは、本発明の様々な実施形態を不必要に不明瞭にするのを避けるため、以下の開示において説明されない。さらに、当業者は、以下に述べられる詳細のうちの１つまたは複数なしで本発明の他の実施形態を実施することができることを理解されよう。最後に、様々なプロセスが、以下の開示におけるステップおよびシーケンスを参照して説明されるが、その説明は、本発明の特定の実施形態の明確な実施を可能にするためであり、このステップおよびステップのシーケンスは、本発明を実施するために必要ととらえられるべきでない。
【００１６】
[00032]図１は、ポンプシステム１００の概略図である。ポンプシステム１００は、流体を流体タンクから送出するように構成された流体ポンプ１９１と、流体ポンプ１９１を動かすのに必要な出力を供給するように構成されるポンプエンジン１９３とを備える。ゲル結合部１１２は、流体ポンプ１９１とポンプエンジン１９３の間に位置する。ゲル結合部１１２は、ポンプエンジン１９３から流体ポンプ１９１へ、すなわち、ピストンの移動と同様に出力を伝達するように構成される。ゲル結合部１１２は、前部ダイアフラム１５４および後部ダイアフラム１５２によって境界づけられたゲル状材料１５０を含むことができる。さらに、ダイアフラム１５２、１５４は、外側縁部に沿ってポンプ１９１とエンジン１９３の間にピンで留めることができ、それによってゲル結合部の中間部は、ポンプ１９１とエンジン１９３の間で自由に曲がって、出力をエンジン１９３からポンプ１９１へ伝達する。
【００１７】
[00033]ゲル結合部１１２のダイアフラム１５２、１５４は、図１に示されるニュートラル位置にあるときに互いにほぼ平行に並べることができ、互いとほぼ同じ寸法、例えば同じ長さまたは直径を有することができる。並べられほぼ同じ寸法を有するダイアフラムを設けることによってダイアフラムが適切に結合されることを可能にし、一方のダイアフラムから伝達される出力の全部は、他方のダイアフラムによって受け取ることができるようになっている。ダイアフラム１５２、１５４は、例えば、厚さ０．１２７ｍｍ（５ｍｌ）未満など厚さ０．２５４ｍｍ（１０ｍｌ）未満の薄い素材で作製することができる。さらに、ダイアフラム１５２は、弾性および／または可撓性の材料で作製することができる。いくつかの実施形態では、ダイアフラムは、薄膜ポリマー、例えばポリエチレン、シリコーン、ポリウレタン、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、または積層物などで作製することができる。一実施形態では、ダイアフラムのうちの少なくとも１つは、ＷｉｎＰａｋ  Ｄｅｌｉ＊１（商標）などのナイロン層に接着されたポリエチレン層を有する積層材で作製される。薄膜ポリマーは、ゲル結合部１１２の可撓性を有利に改善することができると共に、ダイアフラムのゲル状材料１５０への接着を改善することができる。特定の実施形態では、ダイアフラム１５２、１５４は、厚さ約０．１０１６ｍｍ（４ｍｌ）であるポリエチレン膜で作製される。別の特定の実施形態では、ダイアフラム１５２、１５４は、厚さ約０．０７６２ｍｍ（３ｍｌ）であるＷｉｎＰａｋ  Ｄｅｌｉ＊１（商標）膜で作製される。ダイアフラム１５２、１５４は、エンジン１９３からポンプ１９１へのエネルギー伝達に加えて、低い水分透過率を有することもでき、したがって、流体、例えばＥＫエンジンからのポンプ作動液または送出流体が、それぞれの構成要素の外に漏れるのを防ぐ働きをすることができる。
【００１８】
[00034]ゲル状材料１５０は、ゲル、すなわち、定常状態にあるときに流れがないことを示す架橋固体内の液体の分散を含むことができる。ゲル中の液体は、ゲルを柔軟かつ圧縮可能にさせることが有利である一方、架橋固体は、ゲルに接着特性を持たせることが有利であり、ゲル中の架橋固体は、それ自体に張り付く（すなわち、形状を保持する）と共に、ダイアフラム材に張り付くようになっている。ゲル状材料１５０は、５から６０デュロメータ、例えば１０から２０デュロメータ、例えば１５デュロメータの硬度を有し得る。さらに、ゲル状材料１５０は、ゲル状材料１５０が両ダイアフラム１５２、１５４の材料に引き付けられるように接着特性を有することができ、これにより２つのダイアフラム１５２、１５４を同期するのを助けることができることが有利である。いくつかの実施形態では、ゲル状材料１５０は、ＭｃＭａｓｔｅｒ−Ｃａｒｒ（商標）またはＧｅｌ−Ｐａｋ（登録商標）Ｘ８からの青いシリコーンガスケット材などのシリコーンゲルである。代替として、ゲル状材料１５０は、３Ｍ（商標）のアクリルＰＳＡまたは３Ｍ（商標）のシリコーンＰＳＡなどの感圧接着剤（ＰＳＡ）を含んでもよい。他の実施形態では、ゲル状材料は、低いデュロメータのポリウレタンであってもよい。
【００１９】
[00035]ゲル状材料１５０は、比較的圧縮可能のままであるのに十分低いが、適切な接着性を与えるのに十分高い厚さを有することができる。例えば、ゲル状材料１５０は、厚さ０．２５４ｍｍから２．５４ｍｍ（０．０１から０．１インチ）の間、例えば厚さ０．２５４ｍｍから１．５２ｍｍ（０．０１から０．０６インチ）の間であり得る。一実施形態では、ゲルを含む可撓性部材は、ポンプ室１２２の高さより大きい厚さを有する。例えば、ゲル結合部１１２の厚さは、ポンプ室１２２の高さの約１．５から２倍であり得る。ゲル状材料は、約０．５のポアソン比を有することができ、一方向に圧縮されるとき、ゲル状材料が、第２の方向に大体同じすなわちほぼ同じ量だけ膨張するようになっている。さらに、ゲル状材料１５０は、ダイアフラム１５２、１５４に接触するときに化学的に安定であることができ、水、ポンプ作動液、または送出流体に溶けないものであり得る。
【００２０】
[00036]図２Ａを参照すると、ゲル結合部１１２は、ポンプエンジン１９３によって陽圧が部材１１２にかけられるときにポンプ１９１に向かって変形または偏向する可撓性であることができる。したがって、ポンプエンジン１９３によって陽圧がゲル結合部に加えられるとき、ゲル結合部１１２の少なくとも一部は、流体ポンプ１９１のチャンバ１２２の中に移動し、チャンバ１２２の形状に少なくとも部分的に適合し、それによってポンプ作動液１４５がチャンバ１２２から外へ出る。作動液１４５の可撓性は、死容積１４４の量を減少させる、すなわちポンプ中に生じるゲル結合部１１２によって置き換えられないポンプ作動液１４５の量を減少させ、それによって機械式ピストンに比べてポンプの効率を改善するので有利であり得る。すなわち、図２Ｂを参照すると、２つのダイアフラム２５２、２５４の間に機械式ピストン２０３を有するシステム２００は、ピストンが移動するときに流体を押すことができず、それどころか自由に曲がらないダイアフラム２５２、２５４の支持されていない部分２５５により、ピストンがエンジン２９３によってポンプされるときに相当の量の死容積２４４をもたらし得る。対照的に、ゲル状材料１５０を有するゲル結合部１１２は、ゲル１５０がダイアフラム１５２、１５４の間で圧縮できるのでかなり少ない死容積１４４を有し、ダイアフラム同士の間の距離を減少させ、横方向に膨張する。この横方向の膨張により、ピストン２０３（図２Ｂ）によって支持されないダイアフラム１５４の範囲が、ゲル状材料１５０（図２Ａ）によって膨張させられることにより支持され、より多くの流体がポンプ１９１から流出することを可能にする。
【００２１】
[00037]図３Ａを参照すると、逆ストローク中、ポンプエンジン１９３によって陰圧が可撓性部材にかけられるとき、可撓性部材１１２は、変形するようにやはり可撓性であることができる。したがって、ダイアフラム１５４がゲル状材料１５０を引き戻すときに、ゲル状材料１５０の接着特性が、引張力をダイアフラム１５２に伝達し、ポンプ作動液１４５をチャンバ１２２の中に引く。ゲル状材料１５０は、機械式ピストンが引っ張らない範囲内に引っ張ることが有利である。すなわち、図３Ｂを参照すると、逆に駆動されるピストン２０３は、破線３３３によって示されるようなピストンのサイズに等しいポンプ作動液２４５の容積をポンプする。しかし、ピストン２０３によって支持されていないメンブレン２５４、２５２の範囲２５５は、それほど移動せず、したがって停滞容積すなわち死容積２４４を生じ、これによって少ない流体２４５がチャンバ１２２の中にポンプされることになる。対照的に、ゲル結合部ゲル結合部１１２は、横方向に膨張した状態でダイアフラム１５２、１５４に接着されたままとなる。したがって、図３Ａに示されるように、ダイアフラム１５２がゲル状材料１５０を引き寄せるとき、ゲル状材料の中央は、薄くなり、一方、縁部はダイアフラム１５２、１５４に接着されたままである。したがって、（図３Ｂ中の破線によって示される）ピストン２０３によって引かれるものと比べて、より多くのダイアフラム１５４が、流体１４５を（図３Ａ中の破線によって示される）ポンプ室に引き入れる。
【００２２】
[00038]いくつかの実施形態では、ゲル結合部１１２は、チャンバ１２２などの一定の容積空間内に位置することはでき、ゲル結合部１１２の移動は、一定の容積によって制限される。いくつかの実施形態では、ダイアフラム１５２、１５４の膨張した形状は、ゲル結合部１１２の移動量を制限する。例えば、ダイアフラム１５２、１５４は、低い曲げ剛性を有するが、高いメンブレンの剛性を有する薄いポリマーを含むことができ、ゲル結合部１１２は、設定距離だけを移動できるようになっている。成形したダイアフラムを有することは、成形したダイアフラムがほとんど伸縮に耐えないので、伸縮は、数サイクルの伸縮後に問題を生じるようなやり方でゲル状材料をダイアフラムから切り離させる可能性があるため有利であり得る。
【００２３】
[00039]ゲル結合部１１２は、エンジン１９３による出力供給の量に基づいてのみ移動するように構成することができる。すなわち、ゲル結合部１１２は、曲げやすく、打ち勝つための慣性および機械的剛性をほとんど有さないので、エンジン１９３が出力の発生を停止するときに、ゲル結合部１１２は、ほぼ瞬時に止まることができる。ゲル結合部１１２は、駆動容積を作動させおよび／またはポンプすることを停止するために、小さい局所的な圧力に打ち勝ちさえすればよい。結果として、図４を参照すると、ゲル結合部１１２は、中間ストロークで、すなわちチャンバ１２２の縁部に到達する前に、停止することができて、少量の流体１４５だけを置き換える。例えば、約５％などの１０％未満のように、全ストローク容積の２０％未満が、置き換えられてもよい。
【００２４】
[00040]一実施形態では、図５Ａを参照すると、ゲル結合部１１２は、動電学的（「ＥＫ」）ポンプシステム３００内で使用することができる。ＥＫポンプシステム３００は、ポンプ３９１およびＥＫエンジン３９３を備える。エンジン３９３は、多孔性誘電材料１０６によって分離された第１のチャンバ１０２および第２のチャンバ１０４を備え、多孔性誘電材料１０６によって第１のチャンバ１０２と第２のチャンバ１０４の間に流体経路を与える。容量電極１０８ａおよび１０８ｂは、それぞれ第１のチャンバ１０２と第２のチャンバ１０４内に配設され、多孔性誘電材料１０６の各側面に隣接してまたはその近くに位置する。電極１０８ａ、１０８ｂは、少なくとも１０−４ファラド／ｃｍ２、例えば少なくとも１０−２ファラド／ｃｍ２の二重層容量を有する材料を備えることができる。ＥＫエンジン３９３は、電極１０８ａの反対側に可動部材１１０、例えば、可撓性の不透過性ダイアフラムをさらに備える。多孔性誘電材料１０６と容量電極１０８ａおよび１０８ｂの間の空間を含む第１のチャンバ１０２および第２のチャンバ１０４は、電解質またはＥＫポンプ流体で満たされる。ポンプ作動液は、電極１０８ａおよび１０８ｂを通じてまたはその周りを流れることができる。容量電極１０８ａおよび１０８ｂは、リード線または他の導電性媒体によって外部電源に接続される。
【００２５】
[00041]ポンプ３９１は、第３のチャンバ１２２をさらに含む。第３のチャンバ１２２は、薬物、例えばインスリンなどの送出流体を含有することができる。供給カートリッジ１４２は、送出流体を第３のチャンバ１２２へ供給するために第３のチャンバ１０２に接続することができ、一方、送出カートリッジ１４４は、第３のチャンバ１２２から患者などへ送出流体を送出するために第３のチャンバ１２２に接続することができる。ゲル結合部１１２は、第３のチャンバ１２２内の送出流体と第２のチャンバ１０４内のポンプ作動液を分離することができる。
【００２６】
[00042]ポンプシステム３００は、設定間隔で流体を供給カートリッジ１４２から送出カートリッジ１４４へ送出するために使用することができる。流体の送出を開始するために、ＥＫポンプの所望の流量および圧力プロファイルに相関する電圧が、電源から容量電極１０８ａおよび１０８ｂに加えることができる。コントローラは、電圧の印加を制御することができる。例えば、ＥＫエンジン３９３に印加される電圧は、方形波電圧であり得る。一実施形態では、電圧は、パルス状に印加されてもよく、ただしパルス幅および周波数は、ＥＫポンプシステム３００の流量を変更するために調整することができる。コントローラは、逆止弁５６２および５６４、ならびに圧力センサ５５２および５５４を組み合わせて、流体の送出の監視および調整に使用することができる。流体の流れを監視する機構は、名称「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＤＩＦＦＥＲＥＮＴＩＡＬ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  Ａ  ＲＥＣＩＰＲＯＣＡＴＩＮＧ  ＥＬＥＣＴＲＯＫＩＮＥＴＩＣ  ＰＵＭＰ」である、本明細書と共に出願した米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号にさらに記載される。
【００２７】
[00043]図５Ａを参照すると、ＥＫシステム３００内のゲル結合部１１２は、チャンバ１１２内でニュートラル位置にあることができる。図５Ｂを参照すると、順方向電圧などの電圧が電極１０８ａ、１０８ｂに印加されるとき、第２のチャンバ１０４からのポンプ作動液は、電気浸透によって多孔性誘電材料１０６を通じて第１のチャンバ１０２の中に移動される。第２のチャンバ１０４から第１のチャンバ１０２へのポンプ作動液の移動によって、可動部材１１０を図５Ａに示されるニュートラル位置から図５Ｂに示される膨張した位置へ膨張させて、第１のチャンバ１０２内のポンプ作動液の追加の容積を補償する。さらに、ゲル結合部１１２がポンプ作動液と流体連通するので、図５Ｂに示されるように、ゲル結合部１１２は、ＥＫエンジン３９３に向かって引っ張られることになる。ゲル結合部１１２が行き着くところまで引っ張られたとき、一定容積の送出流体は、供給カートリッジ１４２から第３のチャンバ１２２の中に引き入れられ得る（「インテークストローク」と呼ばれる）。
【００２８】
[00044]図５Ｃを参照すると、ポンプ作動液の流れの方向は、容量電極１０８ａおよび１０８ｂへ印加した電圧の極性を切り換えることによって逆転することができる。したがって、逆電圧をＥＫエンジン３９３に印加する（すなわち、順方向電圧の極性を切り換える）ことによって、ポンプ作動液を第１のチャンバ１０２から第２のチャンバ１０４へ流す。結果として、可動部材１１０は、図５Ｂに示される膨張した位置から図５Ｃに示される後退した位置へ引っ張られる。さらに、ゲル結合部１１２は、図５Ｂのインテーク位置から図５Ｃの送出位置へポンプ作動液によって押される。この位置において、ゲル状材料１５０は、完全に圧縮し、第３のチャンバ１２２の形状および他の方法で支持されていないダイアフラムの支持範囲にゲル結合部１１２をほぼ適合させる。結果として、第３のチャンバ１２２に位置する送出流体の容積は、例えば、患者への送出のために、送出カートリッジ１４４の中に押される（「アウトテーク・ストローク」と呼ばれる）。
【００２９】
[00045]ＥＫポンプシステム３００は、容量電極１０８ａおよび１０８ｂに印加される電圧の極性を交互にすることによって往復運動のやり方で使用して、２つのチャンバ１０２、１０４の間でゲル結合部１１２を前後に繰り返し移動させることができる。そのようにすることによって、一定のまたは設定した投与量で薬剤などの流体の送出を可能にする。
【００３０】
[00046]動電学的ポンプシステム３００が薬物投与セットとして使用されるとき、供給チャンバ１４２は、流体タンク１４１に接続することができ、送出チャン１４４は、患者に接続することができ、例えば、配管、空気ろ過器、スライドクランプ、および逆止弁などの臨床に関連した付属品を全部含むことができる。
【００３１】
[00047]動電学的ポンプシステム３００は、すなわち、液体中に電気化学反応が発生する前に正または負の電流で特定の方向にポンプするのを停止するように構成することができる。したがって、電極は、気体を発生させない、またはポンプ作動液のｐＨを大きく変えないことが有利である。様々なＥＫポンプシステムの構成および使用は、米国特許第７，２３５，１６４号および第７，５１７，４４０号にさらに記載されており、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３２】
[00048]図５Ｄおよび図６を参照すると、ゲル結合部１１２は、ポンプ３９１とエンジン３９３の間でシステム３００の中にピンで留めるまたは取り付けることができる。例えば、間隔リングなどのスペーサ１６５が、上ダイアフラム１５４をポンプ３９１に締め、下ダイアフラム１５２をエンジン３９３に締めることができる。接着剤５５１は、ダイアフラム１５２、１５４をスペーサ１６５に取り付けることができる。ゲル状材料１５０は、スペーサ１６５の内側および２つのダイアフラム１５２、１５４の間に着座することができる。外径だけでのダイアフラム１５２、１５４の取り付けによって、結合部１１２のどちらかの側面に圧力が印加されたときにゲル結合部１１２が中央領域内で曲がるまたは変形することを可能にする。
【００３３】
[00049]図５Ｄに示されるように、ゲル１５０は、ダイアフラム１５２、１５４の直径または長さのほんの一部で延びることができる。空気で満たされた空隙１６３は、スペーサ１６５とゲル状材料１５０の間などの２つのダイアフラムの間に位置することができる。図示される通り、ゲル状材料１５０は、２つのダイアフラム１５２、１５４の可動部分同士の間の空間の７０％から８０％など約５０％から９５％を占めることができ、一方、空隙１６３は、５〜５０％または２０〜３０％などの残りの空間を占めることができる。空隙１６３は、ゲル状材料１５０は、それが横方向に圧縮および膨張されるとき、内部に膨張する場所を有するので有利である。さらに、空隙１６３は、ダイアフラム１５２／２５４の一方に漏れがある場合、空隙１６３は、流体が流れる場所を与え、それによってゲル状材料１５０を濡らし、それがダイアフラム１５２／１５４の一方または両方が分離してポンプがポンプするのを停止することを可能するので有利である。一実施形態では、システムは、スペーサ１６５などを通じて空隙１６３に接続された水抜き穴を備え、流体の漏れがシステムから流れることができるようになっている。
【００３４】
[00050]図５Ｄに示される一実施形態では、ポンプ室１２２は、扁平ドーム構造に前もって成形されており、ゲル状材料１５０は、扁平部分の約幅ｗだけ延びる。別の実施形態では、ダイアフラム１５２、１５４は、扁平ドーム構造に前もって成形されており、ゲルは、扁平部分の幅に同様に合致する。これらの実施形態では、ゲル状材料１５０は、ダイアフラムに対して圧縮されるとき、図２Ａに示されるように傾斜部分の中に広がるように構成されてもよい。したがって、ゲル状材料１５０は、ダイアフラム１５４の露出範囲のほぼ全部を埋め、支持するように膨張することができる。
【００３５】
[00051]図５Ｄを参照すると、チャンバ１２２は、その高さｈに比べて大きい直径ｄを有することができる。例えば、直径と高さの比は、３／１より大きくてもよく、例えば５／１より大きくてもよく、例えば６／１から２０／１の間、例えば約１５／１などであり得る。高さに比べて大きい直径を有することによって、ダイアフラム１５２、１５４は、少ない支持されていない範囲を有することが有利である。結果として、ほぼ同じ容積であるが、直径／高さの比がより大きいチャンバは、ダイアフラムの各々のより多くの範囲が流体の引き出しおよびポンピングを伴うので、より多くの流体を送出できるので有利であり得る。例えば、直径が５．０８ｍｍ（０．２インチ）×高さ０．７６２ｍｍ（０．０３インチ）で、壁の角度が約４５度の扁平ドーム状チャンバは、約３０μｌの流体を送出することができ、これは、チャンバの計算した容量の約９０％である。対照的に、直径が６．９９ｍｍ（０．２７５インチ）×高さが０．５０８ｍｍ（０．０２インチで、壁の角度が約４５度の扁平ドーム状チャンバは、計算した容量の約９９％である約４５μｌの流体を送出することができる。高さに比べて大きい直径を有するポンプ室を有することは、システム「自吸」させる、すなわち、システムが不要な空気を取り除くために使用する前に流す必要がない十分に低い「死容積」を作らせることが有利であり得る。
【００３６】
[00052]有利には、ポンプシステム内にゲル結合部を有することは、ポンプ内の送出流体からＥＫポンプ内の電解質などのエンジン内の任意の流体を分離するのに役立ち得る。流体を分離することは、例えば、ポンプしている流体が、誤って患者へ送出されないことを確実にする。
【００３７】
[00053]また、亀裂また穴が、ゲル結合部のどちらかのダイアフラムに形成される場合、ゲル状材料は、ダイアフラムから分離することになる。ゲル状材料は、ファンデルワールス力などによってゲル材料の接着特性によってダイアフラムに軽く接着されるので、ゲル状材料は、湿ったときにダイアフラムから容易に分離することができる。したがって、ダイアフラムが破れるまたはピンホールを有する場合、ポンプしている液体または送出液体は、ゲルが位置する範囲に染み込むことができる。次いで、液体は、ゲルおよびダイアフラムが分離するようにさせ、したがってポンプシステムに運転を停止させる。湿潤剤は、ポンプシステムが運転し続けるように空隙を埋めることができるので、この侵入は、ダイアフラム同士の間に空気で満たされた空隙を有することによって強化することができる。ポンプシステムに全て共に運転を停止させることは、不正確な量の流体を送出する間は、ポンプが使用されないことを確実にし、多重安全機能が備わった機構を提供するので有利である。
【００３８】
[00054]低デュロメータのゲル状材料は、ゲル結合部の２つのダイアフラムの間の強い結合部を可能にするので有利である。すなわち、ゲル状材料は、低デュロメータおよび低い剛性を有するので、ダイアフラムの形状の任意の変化は、ゲル状材料によって真似ることができ、したがって他方のダイアフラムに平行移動することができる。低デュロメータは、ゲル材料の接着特性と組み合わせて、ポンプエンジンによって発生する出力の５０％より多く、例えば８０％または９０％より多く、例えば約９５％送出流体へ伝達されることを可能にする。この高い割合は、一般的にピストンによって生成される出力の４０〜４５％だけを伝達する機械式ピストンと対照的である。さらに、ゲル結合部は、この出力の高い割合を伝達できるので、ゲル結合部は非常に効率的である。例えば、動電学的ポンプシステム中のゲル結合部は、２８００ｍＡｈのエネルギーを用いる２個のＡＡアルカリ電池によって出力が供給されるとき、少なくとも１２００ｍｌの送出流体をポンプすることができる。動電学的ポンプ中のゲル結合部は、電源によって供給されるエネルギー１ｍＡｈ当たり、送出流体を約０．１７ｍｌなど少なくとも０．１５ｍｌさらにポンプすることができる。したがって、動電学的ポンプなどの油圧駆動のポンプについては、ポンプ作動液がエンジンを通じて移動させられ、ポンプから送出される同じ量の流体に伝達されるものはなんでも、ゲル結合部は、ほぼ一対一の結合を実現することができる。
【００３９】
[00055]さらに、有利には、ゲル結合部は、動電学的ポンプシステムと共に使用されるとき、ポンプがフルスロークより少ない一貫性のある正確な送出を与えることを可能にする。すなわち、ＥＫエンジンは、電流が存在するときにだけ流体を送出するとともに、ゲル結合部の移動量は、運動量よりもポンプ作動液によってそこにかけられる圧力量にだけ依存するので、ゲル結合部は、ポンプ段階の特定の時点の間に「中間ストローク」を停止することができる。ポンプ段階における特定の時点の間のゲル結合部の中間ストロークの停止は、正確であるが少量の流体がストロークごとに送出されることを可能にする。ポンプ室の容積の例えば、５０％未満、例えば２５％未満、例えば約１０％が、正確に送出することができる。有利には、ＥＫポンプシステムから正確な少量の流体を送出する能力は、ポンプシステムが利用可能な流量の動的な範囲を増大させる。
【００４０】
[00056]有利には、ゲル結合部は、機械式ピストンより小さく、システム全体がより小さくよりコンパクトになることを可能にする。
【００４１】
[00057]有利には、ゲル結合部においてエンジンおよびポンプを一緒に結合することは、ＥＫエンジンなどのエンジンおよびポンプ機構が、別個に構築され、および後で一緒に組み立てられることを可能にする。例えば、図６に示されるように、ポンプ３９１は、エンジン３９３から別個であってもよい。ポンプ３９１およびエンジン３９３が別個に組み立てられた後（例えば、ポンプ３９１が、ポンプ作動液で事前充填され得る）、システム３００全体は、ポンプ３９１とエンジン３９３の間にゲル状材料１５０を配置することによって組み立てることができる。システム全体は、一組のねじで接続することができる。有利には、結合部は、複数のポンプを用いて同じエンジンが使用されることを可能にもすることができる。さらに、有利には、結合部は、ポンプ機構が事前充填され、次いでＥＫポンプに取り付けられることを可能にすることができる。
【００４２】
[00058]ゲル結合部に加えて、システム全体のモジュール性は、別個の制御装置およびポンプシステムを有することによって増大し得る。例えば、図７を参照すると、制御モジュール１２００は、（上述のＥＫポンプとＥＫエンジンの両方を含む）ＥＫポンプモジュールを通じて液体をポンプするのに必要な電圧を印加するよう構成することができる。制御モジュール１２００は、電圧を供給するための電池１２０３などの電源と、ポンプモジュールへの電圧の印加を制御する回路を含む回路基板１２０１とを含むことができる。制御モジュールは、流量、電池レベル、動作状態、および／またはシステムのエラーの指示などの使用者への指示および／または情報を与える表示装置１２０５をさらに含んでもよい。オンオフスイッチ１２０７が、制御モジュールに設けられて、使用者が、制御モジュールのオンオフを切り替えることを可能にしてもよい。
【００４３】
[00059]図８を参照すると、制御モジュール１２００中の回路基板は、電圧レギュレータ１３０１と、Ｈブリッジ１３０３と、マイクロプロセッサ１３０５と、増幅器１３０７と、スイッチ１３０９と、通信手段１３１１とを備える。制御モジュール１２００の構成要素とポンプモジュール１１００の構成要素との間の電気的接続１３１０は、制御モジュール１２００がポンプモジュール１１００を実行することを可能にする。制御モジュールは、ポンプモジュール１１００に１から２０ボルトの間、例えば２から１５ボルトの間、例えば２．６から１１ボルト、特に３から３．５ボルト、および１５０ｍＡまで、例えば１００ｍＡまで与えることができる。
【００４４】
[00060]使用時、電地１２０３は、電圧を電圧レギュレータ１３０１に供給する。電圧レギュレータ１３０１は、マイクロプロセッサ１３０５の指図の下で、必要な量の電圧をＨブリッジ１３０３へ供給する。Ｈブリッジ１３０３は、次いで電圧をＥＫエンジン１１０３へ供給し、ポンプを通じての流体の流れを開始する。ポンプを通じて流れる流体の量は、圧力センサ１１５２、１１５４によって監視および制御することができる。センサ１１５２、１１５４から制御モジュール中の増幅器１３０７への信号は、増幅され、次いで分析のためにマイクロプロセッサ１３０５へ伝達することができる。圧力フィードバック情報を用いて、マイクロプロセッサ１３０５は、Ｈブリッジへ適切な信号を送って、電圧がエンジン１１０３に印加される時間量を制御することができる。スイッチ１３０９を使用してエンジン１１０３を開始および停止することができると共に、例えばボーラスモードから基本モードへポンプモジュールの動作のモード間で切り替えることができる。通信手段１３１１を使用して、診断目的に使用できるおよび／またはイクロプロセッサ１３０５をプログラムするために使用できるコンピュータ（図示せず）と通信することができる。
【００４５】
[00061]図８に示されるように、ポンプモジュール１１００および制御モジュール１２００は、それらの間に延びる少なくとも８個の電気的接続を有し得る。正の電圧の電気的接続１３１０ａおよび負の電圧の電気的接続１３１０ｂは、適切な電圧を供給するためにＨブリッジ１３０３からエンジン１１０３へ延びていてもよい。さらに、ｓ＋電気的接続１３１０ｃ、１３１０ｇおよびｓ−電気的接続１３１０ｄ、１３１０ｈは、それぞれセンサ１１５２、１１５４から延びることができ、それによってｓ＋接続とｓ−接続の間の電圧差を使用して加えた圧力を計算することができる。また、電力の電気的接続１３１０ｅは、増幅器１３０７から両センサ１１５２、１１５４へ延びて、センサに電力を供給することができ、接地の電気的接続１３１０ｆは、増幅器１３０７から両センサ１１５２、１１５４へ延びて、センサを接地することができる。
【００４６】
[00062]図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、ポンプモジュール１１００および制御モジュール１２００は、必要な電気的接続が行われることを確実にするように共に機械的に接続するように構成され得る。したがって、ポンプモジュール１１００は、ポンプコネクタ１１９２を含んでもよく、制御モジュール１２００は、ポンプコネクタ１１９２に接続する、またはポンプコネクタ１１９２に組み合うモジュールコネクタ１２９２を備えてもよい。ポンプモジュール１１００と制御モジュール１２００の間の機械的接続は、例えば、ばねおよびレバーロック、ばねおよびピンロック、ねじなどのねじ山付きコネクタであり得る。
【００４７】
[00063]コネクタ１１９２は、ポンプモジュール１１００と制御モジュール１２００の間の機械的接続だけでなく、必要な電気的接続も与えることができる。例えば、図１０に示されるように、９ピンコネクタ１５００は、必要な機械的接続および電気的接続１３１０ａ〜１３１０ｈを与えるために使用できる。最小８個の接続である他の許容できるコネクタは、モレックス、カードエッジ、円形、ミニｄ−ｓｕｂ、接点、または端子台である。
【００４８】
[00064]ポンプモジュール１１００と制御モジュール１２００の間の電気的接続および機械的接続は、使用されるポンプモジュール１１００のタイプにかかわらず、適切に機能するように構成される。したがって、同じ制御モジュール１２００は、異なるポンプモジュール１１００に連続的に接続することができる。例えば、制御モジュール１２００は、流量範囲０．１〜５ｍｌ／時間などの第１の流量範囲をもたらす第１のポンプモジュールに取り付けることができる。次いで、制御モジュール１２００は、第１のポンプモジュールから切断され、同一の流量範囲、または１ｍｌ〜１５ｍｌ／時間などの第２の異なる流量範囲で実行する第２のポンプモジュールに接続することができる。制御モジュール１２００が２つ以上のポンプに接続されることを可能にすることによって、ポンプモジュールを制御モジュールから分離して梱包および販売することを可能にし、現在入手できるものより低価格および低重量のポンプシステムになる。また、単一の制御モジュール１２００を繰り返して使用することによって、使用者がこのシステムになじむことを可能にし、それによってポンプシステムを使用するときにもたらされる人為的ミスの量を減らす。さらに、有利には、別個の制御モジュールおよびポンプモジュールを有することは、例えば、病室ごとにいずれかの患者に必要な任意のポンプに接続できる単一のコントローラを有することを可能にすることができる。
【００４９】
[00065]また、制御モジュール１２００およびポンプモジュールは、個々の梱包および販売できるので、ポンプモジュールは、薬物などの送出流体が前もって詰め込むことができる。したがって、タンク１３４２および流体経路は、制御モジュール１２００の取り付け前に送出流体で満たされる。ポンプモジュール１１００が前もって詰め込まれるとき、ほぼ全部の空気が、タンクおよび流体経路から取り除かれている。ポンプモジュール１１００は、例えば、ポンプ製造業者、製薬会社などの送出流体会社、または薬剤師によって前もって詰め込むことができる。有利には、前もって詰め込まれたポンプモジュール１１００を有することによって、流体を患者に送出する看護師または人は、使用前にポンプを充填する必要がない。そのような回避は、時間を節約し、薬物送達に関する増強された安全検査の提供を可能にする。
【００５０】
[00066]図１１をさらに参照すると、ポンプモジュール１１００は、モジュールアイデンティファイア１７７２を備えてもよい。モジュールアイデンティファイア１７７２は、例えば、別個のマイクロプロセッサ、一組の抵抗器、ＲＦＩＤタグ、ＲＯＭ、ＮＡＮＤフラッシュ、または電池スタティック型ＲＡＭであり得る。モジュールアイデンティファイア１７７２は、例えば、ポンプモジュール中の送出流体のタイプ、ポンプモジュールの送出流体の総量、ポンプモジュールの構成された流量範囲、患者情報、ポンプの較正係数、必要なポンプの動作電圧、処方箋、急速投与量、基本流量、ボーラス容量、またはボーラス間隔に関する情報を記憶することができる。モジュールアイデンティファイア１７７２に記憶された情報は、製造業者、製薬会社などの流体製造業者、および／または薬剤師によってモジュールアイデンティファイアにプログラムすることができる。
【００５１】
[00067]モジュールアイデンティファイア１７７２と同じように、マイクロプロセッサ１３０５は、ポンプモジュール中の送出流体のタイプ、ポンプモジュールの送出流体の総量、ポンプモジュールの構成された流量範囲、患者情報、ポンプの較正係数、必要なポンプの動作電圧、処方箋、急速投与量、基本流量、ボーラス容量、またはボーラス間隔に関する情報を記憶することができる。マイクロプロセッサに記憶された情報は、流体を患者に送出する人によってモジュールアイデンティファイアにプログラムされてもよい。
【００５２】
[00068]モジュールアイデンティファイアおよびマイクロプロセッサ１３０５は、通信信号１３１０ｉ、１３１０ｊを通信するように構成することができる。信号１３１０ｉ、１３１０ｊを使用して、ポンプモジュール１１００が適切に実行する（例えば、正しいプログラムサイクルで実行する）ことを確実にすることができる。本実施形態における追加のセンサにかかわらず、単純な機械的および電気的接続は、ＤＢ９、モレックス、カードエッジ、円形、接点、ミニｄ−ｓｕｂ、ＵＳＢ、またはマイクロＵＳＢを用いるなどしてポンプモジュール１１００と制御モジュール１２００の間でさらに形成されてもよい。
【００５３】
[00069]いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサ１３０５は、プログラムされた情報の大部分を含み、モジュールアイデンティファイア１７７２は、特定のポンプ中の薬物の種類および量、ならびに必要な電圧レベルなどのポンプを特定するのに必要な最小限の量の情報だけを含む。本例では、マイクロプロセッサ１３０５ｊは、ポンプモジュール１１００を適切に実行するための必要な送出プログラムを検出することができる。他の実施形態では、モジュールアイデンティファイア１７７２は、プログラムされた情報の大部分を含み、マイクロプロセッサ１３０５は、ポンプを適切に実行するのに必要な最小限の量の情報だけを含む。本例では、制御モジュール１２００は、必要な送出プログラムに関しては基本的にモジュールアイデンティファイア１７７２によって命令される。さらに別の実施形態では、マイクロプロセッサ１３０５およびモジュールアイデンティファイア１７７２の各々は、必要な情報の一部または全部を含み、ポンプを適切に実行するように調整することができる。
【００５４】
[00070]モジュールアイデンティファイア１７７２およびマイクロプロセッサ１３０５に記憶された情報は、ポンプモジュールが誤った流体を患者に送出することを防ぐためにさらに使用されてもよい。例えば、ポンプモジュール１７７２とマイクロプロセッサ１３０５の両方は、患者情報または処方箋情報がプログラムされたものであり、２組の情報が適合しないとすれば、マイクロプロセッサ１３０５は、ポンプモジュールが流体を送出するのを禁止するように構成されてもよい。そのような例では、聴覚的または視覚的な警報を起動してポンプシステムが不適切に構成されたことを使用者に警告することができる。そのような「ハンドシェイク」の特徴は、薬物送達に関する増強された安全検査の提供を可能にすることが有利である。
【００５５】
[00071]ゲル結合部は、動電学的ポンプシステム共に使用されるものとして本明細書に記載されているが、ゲル結合部は、油圧ポンプ、浸透圧ポンプ、または空気ポンプなどの種々のポンプシステムにおいて使用されてもよい。または、いくつかの実施形態では、本明細書に記載されたゲルは、すなわちピストンとメンブレンの間でピストンに加えて使用されてもよく、上記のようなゲルの圧縮性により、メンブレンの支持されていない範囲が少なくなっていることを可能にすることによって高い効率をもたらす。
【００５６】
[00072]さらに、別個のポンプモジュールおよび制御モジュールを有するような本明細書に記載のシステムのモジュール方式の態様は、ＥＫシステムに限定される必要はなく、またはゲル結合部を有するシステムに限定される必要もない。むしろモジュール方式の態様は、種々のポンプシステムおよび／または機械式ピストンなどの種々の可動部材に適用可能であり、ポンプからエンジンを分離することができる。
【００５７】
[00073]本発明に関する追加の詳細に関しては、材料および製造技法は、当業者のレベル内として用いられ得る。同じことが、一般的または論理的に用いられる追加の行為の観点で本発明の方法に基づいた態様に関しても当てはまり得る。また、記載した本発明の変形例の任意の適宜の特徴は、独立してまたは本明細書に記載の特徴の１つまたは複数の任意の組み合わせで説明およびクレームされ得ると考えられる。同様に、単数形の事項の参照は、同じ事項の存在が複数ある可能性を含む。より詳細には、本明細書および添付の特許請求の範囲に記載されるときは、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｓａｉｄ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに他のことが示されていない限り複数の概念を包含する。特許請求の範囲は、任意の適宜の要素を除外するように起草される場合があることにさらに留意されたい。したがって、この表明は、請求項の要素の列挙、または「消極的な」限定の使用と共に、「単独で（ｓｏｌｅｌｙ）」、「単一の（ｏｎｌｙ）」などようにそのような排他的な術語の使用に関しての先行詞として働くことが意図される。明細書中に他に定めがない限り、本明細書中に用いられる全ての科学技術用語は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本発明の範囲は、主題の明細書によって限定されるのではなく、むしろいられた請求項の用語の明白な意味によってのみ限定される。
【００５８】
[00074]以下の特許請求の範囲が、本発明の範囲を定めるものであり、これらの特許請求の範囲内の方法および構造ならびにそれらの均等物が本発明の範囲によって含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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