(57)【要約】流体輸送装置（１０）であって、該流体輸送装置は、水を輸送することが可能な電気化学ポンプ（１８）と、該ポンプから生じた水を保持することが可能な電気化学ポンプ生成物室（１６）と、該電気化学ポンプからの水の生成により制御して移動させることができる、該ポンプ生成物室とリザーバー（１２）の間に位置する移動可能な部材（１４）と、該移動可能な部材の移動により輸送される流体（２２）を収容できるリザーバー（１２）と、該電気化学ポンプと、該電気化学ポンプ生成物室と、該移動可能な部材と、該リザーバーを収容するハウジング（２０）を備えることを特徴とする。
2006506215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を輸送することが可能な電気化学ポンプと、
該電気化学ポンプによって輸送された水を保持することが可能な電気化学ポンプ生成物室と、
該電気化学ポンプからの水の輸送により制御して移動させることができる、該電気化学ポンプ生成物室とリザーバーの間に位置する移動可能な部材と、
該移動可能な部材の移動により輸送される流体を収容できるリザーバーと、
該電気化学ポンプと、該電気化学ポンプ生成物室と、該移動可能な部材と、該リザーバーを収容するハウジングを備えることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項２】
前記電気化学ポンプは、保護用多孔性分離器と、第１電極と、第２電極と、イオン交換膜と、電気抵抗器を備えることを特徴とする請求項１記載の流体輸送装置。
【請求項３】
前記電気化学ポンプは、さらに、活性化スイッチと支持部材を備えることを特徴とする請求項２記載の流体輸送装置。
【請求項４】
前記保護用多孔性分離器は、概して水分子を通すことを特徴とする請求項２記載の流体輸送装置。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極は、ガルバニ対（galvanic couple）を形成することを特徴とする請求項２記載の流体輸送装置。
【請求項６】
前記イオン交換膜は、陰イオン交換タイプの膜であることを特徴とする請求項２記載の流体輸送装置。
【請求項７】
前記移動可能な部材は、ピストン、ブラダー、ダイアフラム、プランジャー、及びそれらを混合したものからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載の流体輸送装置。
【請求項８】
前記リザーバーは、薬剤、滑剤、芳香液、化学物質、及びそれらの混合物からなる群から選択された流体を収容することを特徴とする請求項１記載の流体輸送装置。
【請求項９】
前記リザーバーは、１又はそれ以上の孔を備えることを特徴とする請求項１記載の流体輸送装置。
【請求項１０】
水を輸送することが可能であり、かつ保護用多孔性分離器と、第１電極と、第２電極と、イオン交換膜と、電気抵抗器を備えることを特徴とする電気化学ポンプと、
該電気化学ポンプから輸送された水を保持することが可能な電気化学ポンプ生成物室と、
該電気化学ポンプからの水の輸送により制御して移動させることができる、該電気化学ポンプ生成物室とリザーバーの間に位置する移動可能な部材と、
該移動可能な部材の移動により輸送される流体を収容できるリザーバーと；
該電気化学ポンプと、該電気化学ポンプ生成物室と、該移動可能な部材と、該リザーバーを収容するハウジングを備えることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項１１】
前記電気化学ポンプは、さらに、活性化スイッチと支持部材を備えることを特徴とする請求項１０記載の流体輸送装置。
【請求項１２】
前記保護用多孔性分離器は、概して水分子を通すことを特徴とする請求項１０記載の流体輸送装置。
【請求項１３】
前記第１電極と前記第２電極は、ガルバニ対（galvanic couple）を形成することを特徴とする請求項１０記載の流体輸送装置。
【請求項１４】
前記イオン交換膜は、陰イオン交換タイプの膜であることを特徴とする請求項１０記載の流体輸送装置。
【請求項１５】
前記移動可能な部材は、ピストン、ブラダー、ダイアフラム、プランジャー、及びそれらを混合したものからなる群から選択されることを特徴とする請求項１０記載の流体輸送装置。
【請求項１６】
前記リザーバーは、薬剤、滑剤、芳香液、化学物質、及びそれらの混合物からなる群から選択された流体を収容することを特徴とする請求項１０記載の流体輸送装置。
【請求項１７】
前記リザーバーは、１又はそれ以上の孔を備えることを特徴とする請求項１０記載の流体輸送装置。
【請求項１８】
水を輸送することが可能であり、かつ
流体輸送装置の端に位置する保護用多孔性分離器と、
該保護用多孔性分離器に隣接して広がる第１電極区画と、
該第１電極区画に隣接して広がる第１電極と、
該第１電極に隣接して広がるイオン交換膜と、
該イオン交換膜に隣接して広がる第２電極と、
該第１電極及び該第２電極と電気通信をする電気抵抗器を備えることを特徴とする電気化学ポンプと、
該電気化学ポンプから輸送された水を保持することが可能な電気化学ポンプ生成物室と、
該電気化学ポンプからの水の輸送により制御して移動させることができる、該電気化学ポンプ生成物室とリザーバーの間に位置する移動可能な部材と、
該移動可能な部材の移動により輸送される流体を収容できるリザーバーと、
該電気化学ポンプと、該電気化学ポンプ生成物室と、該移動可能な部材と、該リザーバーを収容するハウジングを備える流体輸送装置。
【請求項１９】
前記電気化学ポンプは、さらに、活性化スイッチと支持部材を備えることを特徴とする請求項１８記載の流体輸送装置。
【請求項２０】
前記保護用多孔性分離器は、概して水分子を通すことができることを特徴とする請求項１８記載の流体輸送装置。
【請求項２１】
前記第１電極と前記第２電極は、ガルバニ対（galvanic couple）を形成することを特徴とする請求項１８記載の流体輸送装置。
【請求項２２】
前記イオン交換膜は、陰イオン交換タイプの膜であることを特徴とする請求項１８記載の流体輸送装置。
【請求項２３】
前記移動可能な部材は、ピストン、ブラダー、ダイアフラム、プランジャー、及びそれらを混合したものからなる群から選択されることを特徴とする請求項１８記載の流体輸送装置。
【請求項２４】
前記リザーバーは、薬剤、滑剤、芳香液、化学物質、及びそれらの混合物からなる群から選択された流体を収容することを特徴とする請求項１８記載の流体輸送装置。
【請求項２５】
前記リザーバーは、１又はそれ以上の孔を備えることを特徴とする請求項１８記載の流体輸送装置。
【請求項２６】
流体を輸送する方法であって、
電気化学的な水輸送ポンプを有する流体輸送装置を用意する工程と、
電気化学的な水輸送ポンプから水を輸送し、それによって電気化学ポンプ生成物室の容積を拡大させる工程と、
拡大した電気化学ポンプ生成物室から圧力を発生させる工程と；
移動可能な部材を移動させ、次に、前記流体輸送装置から流体を制御して排出する工程からなることを特徴とする、前記流体を輸送する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、流体輸送装置に関し、より詳細には、高い精度と正確さで少量の流体を制御して輸送できる電気化学ポンプを含む流体輸送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの状況において、比較的長期間にわたって少量の流体及び／又は化学物質を輸送する必要があるか、又はそのようにすることが少なくとも望ましい。そのような流体として、特に、薬剤、滑剤、芳香液、及び化学物質が挙げられる。流体を人体内に徐々に投与するための大変よく普及している従来の装置は、重力によって生じる静水力学的な注入によって、患者の上に一般に懸架されている瓶又は袋から流体が分配される静脈内投与セットである。
【０００３】
患者の上に流体を懸架する必要をなくし、それによって患者がより多く移動できるようにするために、流体を徐々に投与する他の方法が考案されている。機械的なポンプ・ディスペンサーは、様々なタイプの機械的なポンプを使用して、流体をリザーバーから排出するものである。充填されたリザーバー・ディスペンサーは、柔軟なリザーバー内に加圧下で流体を貯蔵し、次に、リザーバーの内圧の力によって該流体を選択的に排出し、放出速度は、多くの場合複数の複雑なバルブ・システムによって制御されている。加圧ガス・ディスペンサーは、加圧ガスを使用して流体を排出するものである。浸透圧ディスペンサーは、水に対して浸透圧勾配を示す溶質を基にして流体を分配するものである。
【０００４】
上述した流体投与装置のタイプ又は技術は利用可能となっているが、それらの改良が引き続き望まれている。少量の流体を長期間にわたって連続的に投与する場合、正確性と信頼性が高く、持ち運びが可能であるほど十分に小さく軽量であり、使用するのに便利で、取り扱いが簡単である流体ディスペンサーが望ましい。持ち運び可能で、かつ小さい容積を分配するために正確であるガス生成装置が開発されている。これらのガスを生成する方法には、ガルバニ電池と電解槽がある。
【０００５】
ガス生成ガルバニ電池においては、金属又は金属酸化物と電解質水溶液との反応の結果、水素ガス又は酸素ガスが陰極又は陽極においてそれぞれ形成される。ガルバニ電池は、定義によれば、電気化学反応を駆動するために電圧を外部から印加する必要がない電気化学セルである。典型的には、電池を通過した電流を制御し、言い換えると、ダイアフラム又はピストンに力を及ぼし、それによって薬剤を排出するガスの生成を制御する抵抗器を介してガルバニ電池の陽極と陰極を連結する。水素を生成するガルバニ電池の使用に基づいた多くの輸送システムがJoshiらによって開示されている。当該装置の例が、米国特許第5,951,538号、米国特許第5,707,499号及び米国特許第5,785,688号に開示されている。これらの特許文献に開示された電池では、亜鉛陽極がアルカリ性の電解質と反応し酸化亜鉛が生じ、水分子が多孔性の炭素電極上で還元され水素ガスが生じる。
【０００６】
米国特許第5,242,565号及び米国特許第5,925,030号には、亜鉛／空気ボタン電池のように構成され、還元可能な酸化物が陰極で還元される一方で水酸化物イオンが形成される、酸素を生成するガルバニ電池が開示されている。水酸化物イオンが陽極で酸化し、酸素が放出される。
【０００７】
ガルバニ電池と対照的に、電解槽は、電気化学反応を駆動するために外部の直流電源を必要とする。電圧を電極に印加する際に、電解質が、ダイアフラム又はピストンに力を及ぼし、それによって薬剤を排出するガスを放出する。３つのタイプのガスを生成する電解槽が薬剤輸送装置に使用するために提案されている。第１のタイプは、1.23Vを越える動作電圧を必要とする水の電解に基づいている。第２のタイプは、酸素ガスと水素ガスのポンプとしても知られており、水の電解システムより低い直流電圧を必要とする。これらの第１と第２の電解槽のタイプは両方ともイオン交換高分子膜を利用する。第３のタイプのガスを生成する電解槽は、陰極では還元された金属を生じ、陽極では水の酸化によって酸素ガスを生成する電解で分解可能な化合物の使用に基づいている。
【０００８】
米国特許第5,891,097号には、水の電解に基づく電解で駆動される薬剤ディスペンサーが開示されている。このディスペンサーでは、水が電気化学セル内にあり、該電気化学セル内では、多孔性の金属電極が固体の高分子陽イオン交換膜の両側に連結されており、電流の伝導により陽極又は陰極からそれぞれ生じた酸素又は水素を使用するために２個の電極の両方が水と接触している。したがって、直流電流が電極間に流れる際に水の電解によって生じた、水素、酸素、又は水素と酸素のガス混合物を薬剤ディスペンサーの加圧源として用いている。
【０００９】
電気化学的な酸素と水素のポンプは、上述した水電解槽と同様に構成されており、米国特許第5,938,640号、米国特許第4,902,278号、米国特許第4,886,514号、及び米国特許第4,522,698号を含むいくつかの米国特許文献に記載されている。これらの特許文献に開示されている電気化学的に駆動される流体ディスペンサーは、多孔性のガス拡散電極がそれぞれ電解質として機能する水を含むイオン交換膜の向かい合った表面に連結されている電気化学セルを有している。電気化学的に駆動される流体ディスペンサーは、水素が電気化学セルの陽極に供給され、直流電流が陽極と陰極の間に流れる際に、水素が陽極で水素イオンになるという現象を使用する。生じた水素イオンが、イオン交換膜を通って陰極に到達する際に、電気化学反応が生じて、そこで水素ガスを生成する。これらの過程の正味の効果は、膜の片側から他の側への水素の輸送であるので、このセルは、また水素ポンプとも呼ばれている。陰極で生じ、加圧された水素は、ピストン、ダイアフラムなどを押す駆動源として用いられる。
【００１０】
別の方法として、酸素を、このタイプの電気化学セルにおいて水素の代わりに反応物質として用い、該セルは酸素ポンプとして働く。したがって、酸素は、水を入れた電解槽の片側で還元され、その反対側で水が酸化されて酸素分子を生成し、そのように生成された酸素分子は、液体を隣接したリザーバーから押し出す高圧ガスとして用いられる。様々な異なるタイプの装置が開発され、特許されている。
【００１１】
還元された金属を陰極で生成し、水の酸化によって酸素ガスを陽極で生成する電解で分解可能な化合物の使用に基づくガスを生成する電解槽が、米国特許第5,744,014号に開示されている。前記電解槽は、概して、グラファイトの陽極、電解質水溶液、及び水酸化銅の陰極を備える。電流が、電解層を接続する回路を通過するとき、銅が陰極内でプレートアウトし（plated out）、酸素が陽極で放出される。貯蔵安定性を確保するために、活性陰極材料を、電解層が電気化学反応を進めるために電圧の印加を必要とするように選択する。ガス生成電解層を介して電流を駆動するために電池が回路内に設置される。陽極で生成した酸素の速度は電流に直接比例し、加圧物質として働いて、ガスが生成されたときに作動する可動壁を有する流体を入れたブラダー又は他のリザーバーから流体を排出する動作を行う。
【００１２】
上述した電気化学的に駆動される流体輸送装置は特定の用途に実施可能であるが、他の用途に最適ではない。特に、上記の流体輸送装置は、ガスの生成に基づき、一日当たり約20マイクロリットル以上の速度での流体輸送に適している。しかしながら、長期間に渡って約100マイクロリットルなどの非常に小さい容積の薬剤を輸送することに関して、特に移植可能な装置に関して、ガスの生成は薬剤輸送に適した方法ではない。別の問題は、ガス生成ポンプは、温度と大気圧に敏感であることである。このため、浸透圧ポンプ及び電気浸透ポンプがより適している。
【００１３】
浸透圧ポンプは、流体を駆動する水又は別のものを吸収することを伴う。ポンプは、塩室、水室及び薬剤室の３室からなる。塩室と水室は半透膜によって区切られている。この膜は、水を通すが、塩を通さない。薬剤室は、柔軟なダイアフラムによって他の２層から切り離されている。水は、浸透圧で塩室内に吸収され、静水圧が生じ、次に該静水圧がダイアフラムに力を及ぼし、それによって流体が排出される。浸透圧ポンプの使用は、典型的には恒常的な流体輸送を必要とする用途に限られる。流量を変化させるためには、典型的には、排出量が異なる多数の浸透圧ポンプを備える必要がある。これらの制限によって、患者にとって当該装置を使用し、制御するのが不都合なものとなる。浸透圧ポンプは、充電（液体が半透膜を通って拡散し、安定した状態で浸透物質（osmagent）を溶解し始めるのに必要な時間）を必要とし、該充電によって、薬剤の輸送が遅延し、さらに瞬時の使用又は緊急の使用にそれらが適さなくなる。
【００１４】
電気浸透ポンプは、電気浸透の輸送に影響されやすい流体を送り出すものである。電気浸透ポンプは、選択透過性イオン交換膜を有する電解槽であり、したがって電極反応を駆動するのに外部の直流電源を必要とする。米国特許第3,923,426号には、電気浸透の流体輸送に基づいた電気化学的に駆動される流体ディスペンサーが開示されている。前記ポンプは、流体の注入口と排出口を有するプラスチックのハウジング、ハウジング内に配置され、かつ直流電源に接続されている一対の間隔をあけた銀と塩化銀の電極、流体と比較して高いゼータ電位を有する多孔性のセラミック・プラグ、セラミック・プラグのそれぞれの側に位置し、セラミック・プラグとそれに面する電極との間に位置する陽イオン交換膜、及び流体注入口からプラグの片側まで、プラグの片側から排出口まで達するハウジング内の通路を備える。陽極と陰極を通して電位差を印加した際に、輸送流体が多孔性プラグを通じて陽極から陰極の方向に流れる。このポンプは、１日当たり約20マイクロリットルを超える速度で流体を輸送するのに適している。多孔性プラグを備える当該電気浸透ポンプの大きな利点は、輸送圧力が非常に低く、0.5atmをはるかに下回っていることである。さらに、駆動する流体内のどのイオンも十分にゼータ電位をもたらし、電気浸透の流れを減少させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、輸送機構が装置全体の一部を占め、携帯可能であり、小型化が可能であるので移植可能であり、容積が小さい流体を精密かつ正確に輸送する点で非常に正確であり、任意に放出速度を変更するようにプログラムを作成することができる容積効率がよい流体ディスペンサーが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、流体輸送装置を対象とし、該装置は、（ａ）水を輸送することが可能な電気化学ポンプと、（ｂ）該ポンプから生じた水を保持することが可能なポンプ生成物室と、（ｃ）該電気化学ポンプからの水の生成により制御して移動させる、該ポンプ生成物室とリザーバーの間に位置する移動可能な部材と、（ｄ）該移動可能な部材の移動により輸送される流体を収容できるリザーバーと、（ｅ）該ポンプと、該ポンプ生成物室と、該移動可能な部材と、該リザーバーを収容するハウジングとを備えるものである。
【００１７】
本発明の好ましい実施態様において、ポンプのエンジンは、保護用の多孔性分離器と、第１電極と、第２電極と、イオン交換膜と、電気抵抗器を備える。本実施態様において、ポンプは、さらに、活性化スイッチと支持部材を備える。
【００１８】
好ましくは、移動可能な部材は、ピストン、ブラダー、ダイアフラム、プランジャー、及びそれらを混合したものからなる群から選択される。
【００１９】
本発明の別の実施態様において、リザーバーは、１又はそれ以上の孔を有し、薬剤、滑剤、芳香液、化学物質及びそれらの混合物からなる群から選択された流体を収容する。
【００２０】
本発明は、また、流体を輸送する方法も対象とし、該方法は、（ａ）電気化学的な水輸送ポンプを有する流体輸送装置を用意する工程と、（ｂ）該水輸送ポンプによって水を輸送し、それによってポンプ生成物室の容積を拡大させる工程と、（ｃ）拡大したポンプ生成物室から圧力を発生させる工程と、（ｄ）移動可能な部材を移動させ、次に、前記流体輸送装置から流体を制御して排出する工程からなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、多くの異なる形態の実施態様が可能であり、本明細書では図面に示し、いくつかの特定の実施態様を詳細に説明するが、これらは、本発明の本質を例示したものであって、説明した実施態様に本発明が限定されることを意図したものではない。
【００２２】
本明細書及び図面において類似する要素及び／又は構成要素は同一符号をもって示してある。
【００２３】
図１を参照して詳細に説明する。図１には、流体輸送装置１０の第１の実施態様が示されており、該装置は、概して、リザーバー１２と、移動可能な部材１４と、電気化学ポンプ生成物室１６と、電気化学ポンプ１８と、ハウジング２０とを備える。本明細書において、「流体」という用語は、リザーバーから輸送することが可能な液体、ゲル、ペースト又は半固体状態の物質と定義する。当然のことながら、図１は、流体輸送装置１０の単なる略図である。したがって、構成要素のいくつかを、絵を明瞭にするためにその実際の大きさから変形してある。
【００２４】
リザーバー１２は、移動可能な部材１４の移動により輸送される薬剤、滑剤、芳香液、化学物質、又はそれらの混合物などの流体２２を収容することが可能である。リザーバー１２は、流体輸送装置１０から流体２２の輸送を導く１又はそれ以上の孔２４を備える。リザーバー１２は、２〜３例を挙げると、金属、ガラス、天然及び合成プラスチック、複合物などの多くの材料のうちいずれかから製造してもよい。
【００２５】
移動可能な部材１４は、リザーバー１２と電気化学ポンプ生成物室１６の間に位置する。移動可能な部材１４は、説明のためだけに、ピストンを備えるものとして図１に示されているが、当業者に既知である他の移動可能な部材も同様に使用することが考えられ、ブラダー、ダイアフラム、プランジャーなどがある。
【００２６】
電気化学ポンプ生成物室１６は、移動可能な部材１４と電気化学ポンプ１８の間に位置し、以下に詳細に説明するように、電気化学ポンプ１８が動作している間に制御して生成される水２６を収容することができる。リザーバー１２と同様に、電気化学ポンプ生成物室１６は、２〜３例を挙げると、金属、ガラス、天然及び合成プラスチック、複合物などの多くの材料のうちいずれかから製造してもよい。
【００２７】
ここで開示するために、電気化学ポンプ１８は、保護用多孔性分離器２８と、補助電極区画３０と、補助電極３２と、陰イオン交換膜３４と、活性電極３６と、電気抵抗器３８と、活性化スイッチ４０と、支持部材４２とを備えるものとして図１に示されている。
【００２８】
保護用多孔性分離器２８は、リザーバー１２から遠位の流体輸送装置の端に位置する。保護用多孔性分離器２８は、概して水分子を通し、補助電極区画３０からの塩溶液（例えば、NaClなどの金属ハロゲン化物）と連携して、外部源４６（例えば、生物の体内）からの水が補助電極区画３０内に拡散するか、または移動することができるようにする。保護用多孔性分離器２８は、２〜３例を挙げると、金属、ガラス、天然及び合成プラスチック、複合物などの多くの材料のうちいずれかから製造してもよい。当然のことながら、分離器の使用は、必ずしも必要ではなく、したがって、使用しない場合、望ましいのであれば、補助電極３２を直接流体にさらすことができる。
【００２９】
補助電極３２、陰イオン交換膜３４、及び活性電極３６は、それぞれ、保護用多孔性分離器２８に隣接して位置する。補助電極３２は、活性金属陽極３６と連結した際に直ちに還元することができる多孔性の陰極のペレットである。補助電極３２は、活性金属陽極と連結した際に容易に還元されるか、又は還元反応（例えば、酸素の還元、もしくは水からの水素ガスの放出）を触媒する多孔性の塩化銀、二酸化マンガン又はその他の材料から製造してもよい。活性金属陽極３６は、例えば、亜鉛、鉄、マグネシウム、アルミニウム又は他の腐食に対して安定した金属及び合金から製造される固体のペレット、メッシュ又は金属粉のタイプの電極である。図示していないが、補助電極３２は、例えば、銀、チタン、白金、又は他の腐食に対して安定した金属から製造されたスクリーン、メッシュ、又はワイヤーのカレント・コレクタなどの従来のカレント・コレクタを備えてもよい。活性金属陽極３６も、活性陽極の金属と同じ金属から製造されたスクリーン、メッシュ、又はワイヤーのカレント・コレクタなどの従来のカレント・コレクタを備えるか、又は該カレント・コレクタは、例えば、該活性陽極の金属と同じ金属で被覆されている真鍮などの他の金属から製造されていてもよい。説明のために、電極材料及びカレント・コレクタの特定の例を開示するが、当然のことながら、当業者に既知である他の電極材料も同様に使用することが考えられる。
【００３０】
イオン交換膜３４は、第１電極３２と第２電極３６の間に位置し、陰イオン交換膜である。膜３４を構成する陰イオン交換材料は本技術分野でよく知られており、広範囲にわたって詳しく述べる必要はない。要約すると、これらの材料は、強塩基のタイプの架橋高分子樹脂である。好ましい樹脂は、塩化物イオンへの選択性が高く、かつ有機付着物への耐性が高い第４級アンモニウムイオンを電荷基として有するスチレンとジビニルベンゼンの共重合体である。当該陰イオン膜は、例えば、AMERIDIA（www.amerdia.com）から市販されているNeoseptaタイプの膜である。
【００３１】
電気抵抗器３８は、従来の電線用導管を介して電極に接続されており、以下にさらに詳細に述べるように、外部源４６から電気ポンプ生成物室１６への水の移動速度を直接制御する。
【００３２】
支持部材４２は、機械的な剛性をイオン交換膜に与える非常に多孔性である固体のディスク材料であり、それを介して水を輸送することができる。この支持部材４２は、硬質のプラスチック、セラミック、ガラスもしくは腐食に対して安定である金属（例えばチタン）、又はそれらを組み合わせたものから作成することができる。
【００３３】
作動中、流体輸送装置１０は、流体２２を以下の過程に従って輸送することができる。最初に、活性化スイッチ４０を作動させると電気回路が完成し、それによって、電極反応が電極３２と３６で発生し、水が外部環境４６から抽出され、最終的に、イオン交換膜３４を超えて電気ポンプ生成物室１６へ動く。したがって、人体などの外部環境からの水が保護用多孔性分離器２８を通じて第１電極区画３０内に拡散する（当然、分離器を用いない場合には、流体は第１電極と直接接触する）。第１電極３２が塩化銀製であり、第２電極３６が亜鉛製である場合、以下の反応が発生する。下記式（１）：
2AgCl＋2e- → 2Ag＋2Cl-      （１）
にしたがって、第１電極の塩化銀は還元されて金属の銀となり、塩化物イオンが溶液中に放出される。
【００３４】
このようにして形成された塩化物イオンは水に溶解し、電界の影響下、イオン交換膜３４を通って電気ポンプ生成物室１６内の第２電極３６の方へ移動する。第２電極では、下記式（２）：
Zn → Zn2+ ＋ 2e-      （２）
にしたがって亜鉛が溶解する。
【００３５】
このようにして形成された亜鉛イオンは、下記式（３）：
Zn2+ ＋ 2Cl- → ZnCl2      （３）
にしたがって、流入して来た塩化物イオンと反応し、塩化亜鉛を形成する。
【００３６】
上記式（３）に従う塩化亜鉛の電気化学的な形成に加えて、塩化物イオンが膜を通過している際に、水が塩化物イオンと共に引っ張って行かれ、膜の反対側において、さらに水が生じる。この水の輸送は、電気浸透輸送として本技術分野で既知である。陰イオン膜は、陰イオンに対して選択的であるので、このことは、陰イオンのみ膜を通過することができることを意味する。したがって、水は、一方向にのみ膜を通じて輸送される。形成された塩化亜鉛と水分子は、電気化学ポンプ生成物室１６内で圧力を発生させる。次に、生じた圧力は、唯一の可動構成要素である、移動可能な部材１４に力を与える。移動可能な部材１４は、電気化学ポンプ生成物室１６から離れて、側面にそって移動し、リザーバー１２から流体を制御して排出する。上述した装置及び過程は、輸送された水は電流に比例し、すなわち、抵抗器３８の値に依存するので、長期間にわたって、比較的精密かつ正確な速度で流体を制御して輸送できるようにする。したがって、当然のことながら、流体の輸送速度は、抵抗器の選択によって制御され、保護用多孔性分離器２８の対流作用によって水がハウジングに流入することが可能となる速度によって制御されるのではない。
【００３７】
図面に図示された実施態様などの実施態様において、体積流束と電流密度との直線関係が、あらゆる体積流束において得られた。このことを、2.0〜10.0μL 時間-1 cm-2の範囲内の体積流束については図２に、0.1〜2.5μL 時間-1 cm-2の範囲内の体積流束については図３に図示する。そのような体積流束を生じるのに必要とされる電流密度は、使用した膜のタイプに深く依存し、0.5μL 時間-1 cm-2の体積流束を生じさせるためには、図４に示すように、該電流密度は20μA cm-2と同じくらい低いものである。図１に示した実施態様の別の特徴は、1000時間以上の運転にわたって動作が極めて安定していることである。
【００３８】
前述した本発明の記載は、本発明を説明及び図示するためのものに過ぎず、本発明はこれらによって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。当業者であれば、本発明の範囲から離れることなく、いかなる変更も実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明に従って製造された、陰イオン交換膜を有する流体輸送装置の断面略図である。
【図２】図２は、本発明に従って製造された、陰イオン交換膜を有する流体輸送装置について、2.0〜10.0μL 時間-1 cm-2の範囲内の体積流束における電流密度に対する体積流束のグラフである。電解槽のパラメータ：AMI 7001イオン交換膜、粉末亜鉛陽極、ニッケル・メッシュ陰極、0.9％NaCl電解液。
【図３】図３は、本発明に従って製造された、陰イオン交換膜を有する流体輸送装置について、0〜2.5μL 時間-1 cm-2の範囲内の体積流束における電流密度に対する体積流束のグラフである。電解槽のパラメータ：Neosepta（登録商標）AFNイオン交換膜、固体亜鉛陽極、塩化銀陰極、0.9％NaCl電解液）。
【図４】図４は、本発明に従って製造された、陰イオン交換膜を有する流体輸送装置について、0.5〜2.5μL 時間-1 cm-2の範囲内の体積流束における電流密度に対する体積流束のグラフである。電解槽のパラメータ：Neosepta（登録商標）AMXイオン交換膜、固体亜鉛陽極、塩化銀陰極、0.9％NaCl電解液。
【符号の説明】
【００４０】
１０  流体輸送装置
１２  リザーバー
１４  移動可能な部材
１６  電気化学ポンプ生成物室
１８  電気化学ポンプ
２０  ハウジング
２２  流体
２４  孔
２６  水
２８  保護用多孔性分離器
３０  補助電極区画
３２  補助電極
３４  陰イオン交換膜
３６  活性電極
３８  電気抵抗器
４０  活性化スイッチ
４２  支持部材
４６  外部源
【図１】
2006506215.tif 000003
【図２】
2006506215.tif 000004
【図３】
2006506215.tif 000005
【図４】
2006506215.tif 000006
【国際調査報告】
2006506215.tif 000007