CN103813814A

CN103813814A - 用于电动输送系统的凝胶联接

Info

Publication number: CN103813814A
Application number: CN201280030851.XA
Authority: CN
Inventors: D·S·阿尼克斯; K·K-H·尼普
Original assignee: Eksigent Technologies LLC
Current assignee: Eksigent Technologies LLC
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2014-05-21
Also published as: US20130292746A1; EP2704759A4; US20120282113A1; JP2014519570A; CA2834708A1; EP2704759A1; US8979511B2; WO2012151586A1

Abstract

一种流体输送系统包括第一室、第二室、第三室、一对电极、多孔电介质材料、电动流体以及包括两个隔膜之间的凝胶的挠性构件。电极对在第一室和第二室之间。多孔电介质材料在电极之间。当电压被施加在电极对上时，电动流体能够流经第一室和第二室之间的多孔电介质材料。挠性构件流体地分开第二室与第三室并且能够在电动流体从第一室流入第二室时变形到第三室中。

Description

用于电动输送系统的凝胶联接

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月5日提交的题为“GEL COUPLING FORELECTROKINETIC DELIVERY SYSTEMS”的美国临时申请No.61/482889和2011年5月5日提交的题为“MODULAR DESIGNOF ELECTROKINETIC PUMPS”的美国临时申请No.61/482918的优先权，这两个美国临时申请通过引用整体结合于此。

引用结合

在本说明书中提及的所有公开文献和专利申请通过引用结合于此，其程度与每个单独的公开文献或专利申请被具体地且单独地指明通过引用结合的程度相同。

背景技术

泵送系统对于化学分析、药物输送和分析物取样是重要的。但是，传统泵送系统由于机械活塞的运动引发功率损失而效率低下。例如，如图2B和3B中所示，当活塞203在两个隔膜254、252之间使用时，活塞203典型地在隔膜254、252的部分上进行推动和拉动，由此扩张和收缩进出泵送室122。这种收缩和扩张泵送流体。但是，由于机械活塞203仅能够致动隔膜252、254的与机械活塞203接触的区域，因此出现效率低下。隔膜252、254的不受活塞203作用的其它部分255随着活塞203运动自由地挠曲。结果，与隔膜的这些区域接触或在这些区域附近的流体不能运动，因此降低泵的效率。

一些隔膜设计试图通过使用更硬的材料以避免隔膜自由地挠曲来补偿这种效率低下。但是，这种方法使隔膜更难以致动并趋向于更低的效率。其它常规隔膜设计（诸如滚动隔膜）易于致动，但具有较大死体积。

传统系统还是不利的，因为它们不能精确地输送少量输送流体，部分地由于机械活塞不能准确地在中间行程停止。

此外，传统泵送系统是不利的，因为它们通常大、笨重且昂贵。部分的支出和尺寸是由当前泵送系统要求发动机、泵和控制器集成在一起的事实导致的。

因此，需要一种高效、精确并且/或者模块化的泵送系统。

发明内容

一般而言，一方面，一种流体输送系统包括第一室、第二室、第三室、一对电极、多孔电介质材料、电动流体以及包括两个隔膜之间的凝胶的挠性构件。所述对电极在第一室和第二室之间。多孔电介质材料在电极之间。当电压被施加在所述对电极上时，电动流体能够流经第一室和第二室之间的多孔电介质材料。挠性构件流体地分开第二室与第三室并且能够在电动流体从第一室流入第二室时变形到第三室中。

这种和其它实施方式能够包括以下特征中的一个或多个。挠性构件能够被构造成在电动流体从第二室运动到第一室时变形到第二室中。一空隙能够占据第一隔膜和第二隔膜的可变形部分之间的空间的5%-50%。凝胶材料能够粘附到第一隔膜和第二隔膜。当第一隔膜或第二隔膜中形成泄漏时，凝胶材料能够与第一隔膜或第二隔膜分开。凝胶材料能够包括硅树脂、丙烯酸PSA、硅树脂PSA或聚氨酯。隔膜材料能够包括薄膜聚合物。第三室的直径与第三室的高度之比能够大于5/1。凝胶在中立泵送位置的厚度能够大于第三室的高度。当电压被施加在第一电极和第二电极上时，挠性构件能够被构造成从第三室泵送输送流体。挠性构件能够被构造成当电动流体停止在第一室和第二室之间流动时基本上瞬时地停止变形。挠性构件能够被构造成至少部分地符合第三室的内部形状。凝胶能够被构造成当挠性构件从第三室泵送流体时在第一隔膜和第二隔膜之间压缩。

一般而言，一方面，一种流体输送系统包括：其中具有泵送室的泵模块；泵发动机，其能够产生功率以从泵送室泵送输送流体；和挠性构件。挠性构件流体地分开泵模块与泵发动机并且被构造成在从泵发动机向挠性构件施加压力时偏转到泵送室中。挠性构件被构造成传递由泵发动机产生的功率量的大于80%，以从泵送室泵送输送流体。

这种和其它实施方式能够包括以下特征中的一个或多个。泵发动机能够是电动发动机。挠性构件能够包括两个隔膜之间的凝胶。

一般而言，一方面，一种泵送流体的方法包括：向电动发动机施加第一电压以使挠性构件在第一方向偏转，从而抽吸流体到电动泵的泵送室中，挠性构件包括两个隔膜之间的凝胶；并且向电动发动机施加与第一电压相反的第二电压以使挠性构件偏转到泵送室中，从而从泵送室泵出流体。

这种和其它实施方式能够包括以下特征中的一个或多个。该方法还能够包括停止施加第二电压和与停止施加第二电压基本上瞬时地停止从泵送室泵出流体。该方法还能够包括当挠性构件偏转到泵送室中时，压缩第一隔膜和第二隔膜之间的凝胶。该方法还能够包括施加第二电压，直到挠性构件基本上符合泵送室的内部表面。

附图说明

本发明的新颖特征特别地在所附权利要求中记载。参照以下记载利用本发明原理的示例性实施方式的详细说明和附图将能够更好地理解本发明的特征和优点，在附图中：

图1是具有在中立位置的凝胶联接的泵系统的示意图；

图2A是在输送流体的排出位置的凝胶联接的示意图；

图2B是在输送流体的排出位置的传统活塞的运动的示意图；

图3A是在将流体抽吸到泵中的吸入位置的凝胶联接的示意图；

图3B是在将流体抽吸到泵中的吸入位置的传统活塞的运动的示意图；

图4是凝胶联接的部分行程的示意图；

图5A是具有在中立位置的凝胶联接的电动（“EK”）系统的示意图；

图5B是凝胶联接在吸入位置的图5A的EK系统的示意图；

图5C是凝胶联接可动构件在排出位置的图5A的EK系统的示意图；

图5D是图5A的可动构件的近视图；

图6显示具有凝胶联接可动构件的泵的组件的模块化；

图7是用于EK泵模块的控制模块的分解图；

图8是EK泵模块的部件和控制模块的部件之间的电气连接的示意图示；

图9A是模块化EK泵的顶视图，图9B是图9A的模块化EK泵的分解图；

图10显示控制模块和EK泵模块之间的示例性连接；

图11是EK泵模块的部件和控制模块之间的电气连接的示意图示，其中，电气连接包括模块标识和控制模块之间的连接。

具体实施方式

一些具体细节在以下说明和附图中记载，以提供对本发明的各种实施方式的理解。与电子设备和装置相关的一些熟知的细节未在以下公开中记载，以避免不必要地模糊本发明的各种实施方式。另外，相关领域的普通技术人员将理解他们能够在不具有下述细节中的一项或多项的情况下实践本发明的其它实施方式。最终，虽然参照以下公开中的步骤和顺序说明各种过程，该说明是为了提供本发明的特定实施方式的清楚执行，并且步骤和步骤的顺序不应被认为是实践本发明必需的。

图1是泵系统100的示意图。泵系统100包括能够从流体容器输送流体的流体泵191和能够供应运行流体泵191所需功率的泵发动机193。凝胶联接112位于流体泵191和泵发动机193之间。凝胶联接112能够将功率从泵发动机193传递到流体泵191，即，类似于活塞的运动。凝胶联接112能够包括由前隔膜154和后隔膜152界定的凝胶状材料150。另外，隔膜152、154能够沿着外边缘钉在泵191和发动机193之间，使得凝胶联接的中间部分在泵191和发动机193之间自由挠曲，以将功率从发动机193传递到泵191。

凝胶联接112的隔膜152、154能够在处于图1中所示的中立位置时基本上彼此平行地对准，并且能够具有大约彼此相同的尺寸，诸如相同的长度或直径。提供对准且具有大约相同尺寸的隔膜允许隔膜适当地联接，使得从一个隔膜传递的所有功率能够由另一隔膜接收。隔膜152、154能够由薄材料制成，例如，小于10ml厚，诸如小于5ml厚。另外，隔膜152能够由弹性和/或挠性材料制成。在一些实施方式中，隔膜由薄膜聚合物制成，诸如聚乙烯、硅树脂、聚氨酯、LDPE、HDPE或层压制件。在一种实施方式中，隔膜中的至少一个由具有粘附到尼龙层的聚乙烯层的层压材料制成，诸如WinPak Deli*1^TM。薄膜聚合物能够有利地改进凝胶联接112的挠性以及改进隔膜到凝胶状材料150的粘附。在具体实施方式中，隔膜152、154由大约4ml厚的聚乙烯膜制成。在另一具体实施方式中，隔膜152、154由大约3ml厚的WinPak Deli*1^TM制成。隔膜152、154除了从发动机193到泵191地传递能量外，还能够具有低水分传输率并由此用以防止流体（例如，来自EK发动机的泵流体或输送流体）从对应部件泄漏。

凝胶状材料150能够包括凝胶，即，液体在交联固体内分散，其在稳态时呈现非流动。凝胶中的液体有利地使凝胶柔软且可压缩，同时交联固体有利地使凝胶具有粘附性能，使得其既粘到其自身（即，保持形状），又粘到隔膜材料。凝胶状材料150能够具有5至60之间的计示硬度，诸如10至20之间的计示硬度，例如15计示硬度。另外，凝胶状材料150能够具有粘附性能，使得其被吸引到隔膜152、154的材料，这能够有利地有助于同步两个隔膜152、154。在一些实施方式中，凝胶状材料150是硅树脂凝胶，诸如来自McMaster-Carr^TM或

X8的蓝色硅树脂垫片材料。替代地，凝胶状材料150能够包括压敏粘附剂（PSA），诸如3M^TM丙烯酸PSA或3M^TM硅树脂PSA。在其它实施方式中，凝胶状材料能够是低硬度聚氨酯。

凝胶状材料150能够具有足够低以保持相对不可压缩、但足够高以提供适当的粘附性能的厚度。例如，凝胶状材料150能够是0.01至0.1英寸之间厚，诸如0.01至0.06英寸之间厚。在一种实施方式中，包括凝胶的挠性构件的厚度大于泵送室122的高度。例如，凝胶联接112的厚度能够是泵送室122的高度的大约1.5至2倍。凝胶状材料能够具有大约0.5的泊松比，使得当在一个方向被压缩时，其在第二方向以几乎或基本上相同的量扩张。另外，凝胶状材料150在与隔膜152、154接触时能够是化学稳定的，并且能够不溶解于水、泵流体或输送流体。

参照图2A，凝胶联接112能够是挠性的，以便当通过泵发动机193在构件112上施加正压时朝向泵191变形或偏转。因此，随着通过泵发动机193向凝胶联接施加正压，凝胶联接112的至少一部分将运动到流体泵191的室122内并且至少部分地符合室122的形状，由此将流体145从室122泵出。凝胶联接112的挠性能够有利地减小在泵送过程中导致的死体积144（即，不通过凝胶联接112移位的泵流体145的体积）的量，由此改进泵相对于机械活塞的效率。即，参照图2B，在两个隔膜252、254之间具有机械活塞203的系统200在活塞通过发动机293泵送时会由于隔膜252、254的不能随着活塞运动推动流体而是自由挠曲的未支承部分255形成显著量的死体积244。相比之下，具有凝胶状材料150的凝胶联接112具有显著小的死体积144，因为凝胶150能够在隔膜152、154之间压缩，减小隔膜之间的距离并且侧向扩张。这种侧向扩张致使隔膜154的未通过活塞203支承（图2B）的区域能通过扩张的凝胶状材料150支承（图2A），允许更多的流体从泵191流出。

参照图3A，在反向行程过程中，当通过泵发动机193在挠性构件上施加负压时，挠性构件112能够再次为挠性的以便变形。因此，随着隔膜154在凝胶状材料150上拉回，凝胶状材料150的粘附性能将拉力传递到隔膜152并将泵流体145拉入室122中。凝胶状材料150有利地在机械活塞不拉动的区域中拉动。即，参照图3B，被反向驱动的活塞203将泵送等于如虚线333所示的活塞尺寸的体积的泵流体245。但是，膜片254、252的未由活塞203支承的区域255不会运动同样多，并由此形成停滞或死体积244，其将导致较少的流体245被泵入室122中。相比之下，凝胶联接式凝胶联接112将在侧向扩张状态保持粘附到隔膜152、154。因此，如图3A中所示，随着隔膜152在凝胶状材料150上拉动，凝胶状材料的中心将是薄的，同时边缘保持粘附到隔膜152、154。因此，相对于通过活塞203拉入的（在图3B中由虚线示出），隔膜154的更多部分将流体145拉入泵送室（在图3A中由虚线示出）。

在一些实施方式中，凝胶联接112能够位于固定的体积空间内，诸如室122，使得凝胶联接112的运动通过固定的体积限制。在一些实施方式中，隔膜152、154的扩张形状限制凝胶联接112的运动量。例如，隔膜152、154能够包括具有低弯曲刚性但高膜片刚性的薄聚合物，使得凝胶联接112仅能够运动设定距离。具有成形的隔膜能够是有利的，因为成形的隔膜经历小的拉伸，并且拉伸能够有问题地导致凝胶状材料在若干拉伸循环之后与隔膜脱离。

凝胶联接112能够被构造成仅基于由发动机193供应的功率量运动。即，由于凝胶联接112是柔韧的并且要克服的惯性和机械刚性很小，其能够当发动机193停止产生功率时基本上瞬时地停止。凝胶联接112将仅需要克服小的局部压力，以便致动驱动体积并且/或者停止泵送。结果，参照图4，凝胶联接112能够在中间行程停止，即，在到达室122的边缘之前，以仅使少量流体145移位。例如，小于总行程体积的20%能够被移位，诸如小于10%，诸如大约5%。

在一种实施方式中，参照图5A，凝胶联接112能够用在电动（“EK”）泵系统300中。EK泵系统300包括泵391和EK发动机393。发动机393包括由多孔电介质材料106分开的第一室102和第二室104，多孔电介质材料106提供在第一室102和第二室104之间的流体路径。电容式电极108a和108b分别设置在第一室102和第二室104内，并且邻近或靠近多孔电介质材料106的每侧定位。电极108a、108b能够包括具有至少10^-4F/cm²、诸如至少10^-2F/cm²的双层电容的材料。EK发动机393还包括与电极108a相对的可动构件110，例如挠性不可渗透隔膜。第一室102和第二室104，包括多孔电介质材料106和电容式电极108a和108b之间的空间，被填充有电解液或EK泵流体。泵流体可以流过或围绕电极108a和108b。电容式电极108a和108b通过导线或其它传导介质连接到外部电压源。

泵391还包括第三室122。第三室122能够包括诸如药物（例如胰岛素）的输送流体。供应仓142能够连接到第三室122，用于向第三室122供应输送流体，同时输送仓144能够连接到第三室122，用于将输送流体从第三室122输送到诸如患者。凝胶联接112能够将第三室122中的输送流体与第二室104中的泵流体分开。

泵系统300能够用于以设定间隔将流体从供应仓142输送到输送仓144。为了开始流体的输送，与EK泵的期望的流速和压力分布相关的电压能够被从电源施加给电容式电极108a和108b。控制器能够控制电压的施加。例如，施加给EK发动机393的电压能够是方波电压。在一种实施方式中，电压能够被脉冲式地施加，其中，脉冲持续时间和频率能够被调节以改变EK泵系统300的流速。控制器结合止回阀562和564和压力传感器552和554能够用于监控并调节流体的输送。在同本申请一起提交的题为“SYSTEM AND METHODOF DIFFERENTIAL PRESSURE CONTROL OF A RECIPROCATINGELECTROKINETIC PUMP”的美国专利申请No.xx/xxxxxx中进一步描述了用于监控流体流动的机构。

参照图5A，EK系统300中的凝胶联接112能够在室112中处于中立位置。参照图5B，随着诸如正向电压的电压被施加给电极108a、108b，来自第二室104的泵流体通过电渗经过多孔电解质材料106运动到第一室102内。泵流体从第二室104到第一室102的运动导致可动构件110从图5A中所示的中立位置扩张到图5B中所示的扩张位置，以补偿第一室102中泵流体的额外体积。另外，由于凝胶联接112与泵流体流体连通，如图5B所示，凝胶联接112将被朝向EK发动机393拉动。当凝胶联接112已被完全拉动时，固定体积的输送流体能够被从供应仓142拉入第三室122（称为“吸入行程”）。

参照图5C，通过切换向电容式电极108a和108b施加的电压的极性能够使泵流体的流动方向反向。因此，向EK发动机393施加反向电压（即，切换正向电压的极性）导致泵流体从第一室102流至第二室104。结果，可动构件110被从图5B中所示的扩张位置拉至图5C中所示的收缩位置。另外，凝胶联接112通过泵流体从图5B的吸入位置推动到图5C的输送位置。在该位置，凝胶状材料150充分压缩，导致凝胶联接112基本上符合第三室122和否则将未被支承的隔膜的支承区域的形状。结果，位于第三室122中的输送流体的体积被推入输送仓144，例如用于输送到患者（称为“排出行程”）。

EK泵系统300能够通过交替施加给电容式电极108a和108b的电压的极性以往复方式使用，以使凝胶联接112在两个室102、104之间来回反复地运动。这样做允许诸如药品的流体以限定或设定剂量输送。

当电动泵系统300用作给药设置时，供应室142能够连接到流体容器141且输送室144能够连接到患者，并且能够包括例如像配管、空气过滤器、滑动夹和回止回阀的所有临床相关的辅助用具。

电动泵系统300能够被构造成在液体中出现法拉第过程之前即以负电流或正电流停止在特定方向上的泵送。相应地，电极将有利地不产生气体或者显著地改变泵流体的pH。各种EK泵系统的组建和使用在美国专利No.7235164和7517440中进一步描述，所述美国专利的内容通过引用合并在此。

参照图5D和6，凝胶联接112能够被钉或附接在系统300内处于泵391和发动机393之间。例如，诸如隔离圈的间隔件165能够将上部隔膜154夹持到泵391且将下部隔膜152夹持到发动机393。粘合剂551能够将隔膜152、154附接到间隔件165。凝胶状材料150能够位于间隔件165的内侧且在两个隔膜152、154之间。隔膜152、154仅在外直径处的附接允许凝胶联接112在压力施加到联接112的任一侧上时在中心区域中挠曲或变形。

如图5D中所示，凝胶150能够仅在隔膜152、154的直径或长度的一部分延伸。填充有空气的空隙163能够位于两个隔膜之间，诸如在间隔件165和凝胶状材料150之间。如所示，凝胶状材料150能够占据两个隔膜152、154的可动部分之间的空间的大约50%至95%、诸如70%至80%，而空隙163能够占据空间的剩余部分，诸如5-50%或20-30%。空隙163是有利的，因为凝胶状材料150在其压缩和侧向扩张时具有扩张进入的位置。另外，空隙163是有利的，因为如果隔膜152/254之一有泄漏，空隙163提供流体流动的位置，由此使凝胶状材料150变湿并允许其与隔膜152/154中的一者或两者分开，进而使泵停止泵送。在一种实施方式中，系统包括连接到空隙163、诸如经过间隔件165的泄水孔，使得泄漏的流体能够从系统流出。

在一种实施方式中，图5D中所示，泵送室122被预成形为扁平穹状结构，并且凝胶状材料150基本上在扁平部分的宽度w上延伸。在另一种实施方式中，隔膜152、154被预成形为扁平穹状结构，并且凝胶类似地与扁平部分的宽度对准。在这些实施方式中，凝胶状材料150当被抵靠隔膜压缩时能够被构造成展开到倾斜部分内，诸如图2A中所示。因此，凝胶状材料150能够扩张以填充并基本上支承隔膜154的所有暴露区域。

参照图5D，室122能够具有相对于其高度h较大的直径d。例如，直径与高度的比率能够大于3/1，诸如大于5/1，诸如在6/1和20/1之间，诸如大约15/1。通过具有相对于高度大的直径，隔膜152、154将有利地具有较小的未支承区域。结果，具有基本上相同体积但具有较大直径/高度比的室能够有利地输送更多流体，因为每个隔膜的更多区域将被涉及到拉动和泵送流体中。例如，直径0.2英寸、高0.03英寸且壁角大约45度的扁平穹状室能够输送大约30μl的流体，其为室的计算体积的大约90%。相比之下，直径0.275英寸、高0.02英寸且壁角大约45度的扁平穹状室能够输送大约45μl的流体，其为计算体积的大约99%。具有直径相对于高度大的泵送室还能够有利地使得系统“自吸”，即，形成足够低的“死体积”，使得系统不必在使用之前被冲洗以去除不需要的空气。

有利地，在泵系统中具有凝胶联接能够用于将发动机中的任何流体（诸如EK泵中的电解液）与泵中的输送流体分开。使流体分开例如确保泵送流体不会意外地被输送给患者。

此外，如果在凝胶联接的任一隔膜中形成了裂缝或孔，凝胶状材料将与隔膜分开。由于凝胶状材料因凝胶材料的粘附性能（诸如通过范德瓦尔力）而轻轻地粘附到隔膜，其能够在变湿时容易地与隔膜分开。因此，如果隔膜破裂或具有针孔，泵送流体或者输送流体能够渗入凝胶所处的区域中。液体随后将导致凝胶和隔膜分开，由此致使泵系统停止工作。这种渗透会由于隔膜之间的空隙填充空气而增强，因为湿润剂能够填充空隙以阻止泵系统工作。使泵系统停止工作总体有利地确保泵在输送不正确的流体量时不能使用，提供失效保护机构。

凝胶状材料的低硬度有利地允许凝胶联接的两个隔膜之间的强联接。即，由于凝胶状材料具有低计示硬度和低刚度，一个隔膜的形状的任何变化能够通过凝胶状材料模仿并由此转移到另一隔膜。低硬度结合凝胶材料的粘附性能允许由泵发动机产生的功率的大于50%、诸如大于80%或90%、例如大约95%传递到输送流体。这种高百分比与通常仅传递由活塞形成的功率的40-45%的机械活塞形成对照。另外，由于凝胶联接能够传递高百分比的功率，凝胶联接是高度有效的。例如，电动泵系统中的凝胶联接能够在由2AA碱性电池供电时使用2800mAh能量泵送至少1200ml输送流体。电动泵中的凝胶联接还能够用每1mAh由电源提供的能量泵送至少0.15mL、诸如大约0.17mL的输送流体。因此，对于诸如电动泵的液压致动的泵，凝胶联接能够实现几乎一对一的联接，使得无论什么泵流体运动经过发动机都被传递到正从泵输送的相同量的流体。

另外，凝胶联接在与电动泵系统一起使用时有利地允许泵提供小于全行程的一致且精确的输送。即，由于EK发动机仅在有电流时输送流体，并且由于凝胶联接的运动量仅依赖于由泵流体施加在其上的压力的量而非动量，凝胶联接能够在泵送阶段中的特定点过程中的“中间行程”停止。凝胶联接在泵送阶段中的特定点过程中的中间行程停止允许在每个行程中输送精确但较少量的流体。例如，泵送室的体积的小于50%、诸如小于25%、例如大约10%能够被精确地输送。从EK泵送系统输送精确的较少量的流体的能力有利地增大了泵系统可用的流速的动态范围。

凝胶联接有利地比机械活塞小，允许总的系统较小且更紧凑。

发动机和泵在凝胶联接中联接在一起有利地允许诸如EK发动机的发动机和泵送机构分开地构建并且之后组装在一起。例如，如图6中所示，泵391能够与发动机393分开。在泵391和发动机393已被分开地组装之后（例如，泵391可以被预填充有泵流体），接着总的系统300能够通过将凝胶状材料150置于泵391和发动机393之间来组装。整个系统能够利用一组螺钉连接。联接还能够有利地允许同一发动机与多个泵一起使用。另外，联接能够有利地允许泵送机构被预填充并随后附接到EK泵。

除了凝胶联接之外，总的系统的模块性能够通过具有可分开的控制器和泵系统来增强。例如，参照图7，控制模块1200能够被构造成施加将流体泵送经过EK泵模块（其包括上述EK泵和EK发动机）所需的电压。控制模块1200能够包括用于供应电压的诸如电池1203的电源，和包括电路以控制向泵模块的电压施加的电路板1201。控制模块还能够包括显示器1205，用以向使用者提供指令和/或信息，诸如流速、电池水平、操作状态和/或系统中的误差的指示。通断开关1207能够位于控制模块上，以允许使用者接通和断开控制模块。

参照图8，控制模块1200中的电路板包括调压器1301、H桥1303、微处理器1305、放大器1307、开关1309和通信装置1311。控制模块1200的部件和泵模块1100的部件之间的电气连接1310使控制模块1200能够运行泵模块1100。控制模块能够向泵模块1100提供1和20伏之间、诸如2和15伏之间、例如2.6至11伏、特别地3至3.5伏，并且高达150mA、诸如高达100mA。

在使用中，电池1203向调压器1301供应电压。调压器1301在微处理器1305的指导下向H桥1303供应所需量的电压。H桥1303又向EK发动机1103供应电压以使流体开始流过泵。流过泵的流体的量能够通过压力传感器1152、1154监视并控制。从传感器1152、1154到控制模块中的放大器1307的信号能够被放大并随后传送到微处理器1305用于分析。利用压力反馈信息，微处理器1305能够向H桥发送适当的信号以控制电压被施加到发动机1103的时间量。开关1309能够用以起动和停止发动机1103以及用以在泵模块操作的模式之间转换，例如从推注模式到基本模式。通信装置1311能够用以与计算机（未示出）通信，计算机能够用于诊断目的和/或使微处理器1305程序化。

如图8中所示，泵模块1100和控制模块1200能够具有在其间延伸的至少八处电气连接。正电压电气连接1310a和负电压电气连接1310b能够从H桥1303延伸到发动机1103以供应合适的电压。另外，s+电气连接1310c、1310g和s-电气连接1310d、1310h能够分别从传感器1152、1154延伸，使得s+和s-连接之间的电压差能够用以计算所施加的压力。此外，功率电气连接1310e能够从放大器1307延伸到两个传感器1152、1154以向传感器供以功率，并且地面电气连接1310f能够从放大器1307延伸到两个传感器1152、1154以使传感器接地。

参照图9A和9B，泵模块1100和控制模块1200能够被构造成机械地连接在一起，以便确保制成要求的电气连接。因此，泵模块1100能够包括泵连接器1192，并且控制模块1200能够包括附接到泵连接器1192或者与泵连接器1192互锁的模块连接器1292。泵模块1100和控制模块1200之间的机械连接能够是例如弹簧和杆锁定、弹簧和销锁定、诸如螺钉的螺纹连接器。

连接器1192不仅能够提供泵模块1100和控制模块1200之间的机械连接，还提供要求的电气连接。例如，如图10中所示，九针连接器1500能够用以提供要求的机械和电气连接1310a-1310h。具有最少8处连接的其它可接受的连接器是莫仕连接器、插件边缘型连接器、圆形连接器、微型sub-d连接器、接触式连接器或接线盒。

泵模块1100和控制模块1200之间的电气和机械连接被构造成不管所使用的泵模块1100的类型如何都适当地起作用。相应地，同一控制模块1200能够连续地连接到不同的泵模块1100。例如，控制模块1200可以附接到产生第一流速范围、诸如流速范围0.1-5ml/hr的第一泵模块。控制模块1200接着可以与第一泵模块分离并且附接到以相同流速范围或者以诸如1ml-15ml/hr的不同的第二流速范围运行的第二泵模块。将控制模块1200连接到多于一个泵允许泵模块与控制模块分开地包装和出售，产生比当前可得到的泵系统价格低且重量轻的泵系统。此外，反复地使用单个控制模块1200允许使用者更加熟悉该系统，由此减小当使用泵系统时引发的人为误差的数量。另外，具有分开的控制模块和泵模块能够有利地允许例如每个医院病房具有能够连接到任何患者需要的任何泵的单个控制器。

此外，由于控制模块1200和泵模块能够单独地包装和出售，泵模块能够被预充满诸如药物的输送流体。因此，容器1342和流体路径能够在附接到控制模块1200之前填充输送流体。当泵模块1100被预充满时，基本上所有的空气已从容器和流体路径去除。泵模块1100能够例如由泵制造商、由输送流体公司（诸如制药公司）或者由药剂师预充满。有利地，通过具有预充满的泵模块1100，将流体输送给患者的护士或人员不必在使用之前填充泵。这种避免能够节省时间并且提供对药物输送的增强的安全检查。

另外，参照图11，泵模块1100能够包括模块识别器1772。模块识别器1772能够是例如分离的微处理器、一组电阻器、RFID标签、ROM、NandFlash或电池静态RAM。模块识别器1772能够存储有关例如泵模块中的输送流体的类型、泵模块中的输送流体的总量、泵模块的流速构造范围、患者信息、用于泵的校准系数、用于泵的所需操作电压、药方、推注率、基本率、推注体积或推注间隔的信息。存储在模块识别器1772中的信息能够由制造商、流体制造商（诸如制药公司）和/或药剂师程序化到模块识别器中。

如同模块识别器1772，微处理器1305能够存储有关泵模块中的输送流体的类型、泵模块中的输送流体的总量、泵模块的流速构造范围、患者信息、用于泵的校准系数、用于泵的所需操作电压、药方、推注率、基本率、推注体积或推注间隔的信息。存储在微处理器中的信息能够由向患者输送流体的人员程序化到模块识别器中。

模块识别器和微处理器1305能够被构造成通讯通信信号1310i、1310j。信号1310i、1310j能够用以确保泵模块1100适当地运行（例如，以正确的程序循环运行）。不管本实施方式中的附加传感器，在泵模块1100和控制模块1200之间仍然能够诸如使用DB9、莫仕连接器、插件边缘型连接器、圆形连接器、接触式连接器、微型sub-d连接器、usb或微型usb进行简单的机械和电气连接。

在一些实施方式中，微处理器1305包括大多数程序化的信息，并且模块识别器1772仅包括识别泵所需的最少量的信息，诸如特定泵中的药物类型和量以及所需的电压水平。在这种情况中，微处理器1305能够检测所需的输送程序以适当地运行泵模块1100。在其它实施方式中，模块识别器1772包括大多数程序化的信息，并且微处理器1305仅包括适当地运行泵所需的最少量的信息。在这种情况中，控制模块1200基本上通过模块识别器1772指示有关所需的输送程序。在又一种实施方式中，微处理器1305和模块识别器1772中的每个包括所需信息中的一些或全部并且能够协调以适当地运行泵。

存储在模块识别器1772和微处理器1305中的信息还能够用以防止泵模块将错误的流体输送至患者。例如，如果泵模块1772和微处理器1305均被程序化有患者信息或药方信息，并且两组信息不匹配，那么微处理器1305能够被构造成禁止泵模块输送流体。在这种情况中，声音或可视警报会被触发以警示使用者泵系统已被不适当地构造。这种“信号交换”特征有利地提供对输送系统的增强的安全检查。

虽然凝胶联接在这里被描述为与电动泵系统一起使用，其可以用在各种泵送系统中，包括液压泵、渗透泵或气动泵。此外，在一些实施方式中，除了活塞外可以也使用如这里描述的凝胶，即，在活塞和膜片之间，以通过如上所述由于凝胶的可压缩性使膜片的未支承区域较小来提供增强的效率。

另外，这里描述的系统的模块化方面（诸如具有分开的泵模块和控制模块）不必限制为EK系统，也不必限制为具有凝胶联接的系统。而是，模块化方面可以应用到各种泵送系统和/或将发动机与泵分开的各种可动构件，诸如机械活塞。

对于与本发明有关的额外细节，材料和制造技术可以采用相关领域技术人员水平内的。同样也适用于本发明的有关一般地或逻辑地采用的额外动作的基于方法的方面。同样，可以设想所描述的本发明的变型的任何可选特征可以被独立地或者与这里描述的特征中的任意一个或多个结合地被提及和请求保护。类似地，提到单数个物品，包括有复数个相同物品存在的可能性。更具体地，如在这里和在所附权利要求中使用的，单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”包括复数个指示物，除非上下文另外清楚地指出。还注意到权利要求可以被撰写成排除任何可选元件。这样，这种表述意于用作与权利要求元件的记载相关的这种排除式技术术语“唯一”、“仅”等的使用或“负”限定的使用的引用基础。除非在这里另外限定，这里使用的所有技术和科学术语具有本发明所属技术领域普通技术人员通常理解的相同意思。本发明的宽度不是由本说明书限定的，而是仅通过所采用的权利要求术语的普通意义限定。

以下权利要求意于限定本发明的范围，并且这些权利要求和其等效的范围内的方法和结构由此被覆盖。

Claims

1.一种流体输送系统，包括：

第一室、第二室和第三室；

在第一室和第二室之间的一对电极；

在电极之间的多孔电介质材料；

电动流体，当电压被施加在一对电极上时，电动流体能够流经第一室和第二室之间的多孔电介质材料；以及

包括两个隔膜之间的凝胶的挠性构件，挠性构件流体地分开第二室与第三室并且能够在电动流体从第一室流入第二室时变形到第三室中。

2.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，挠性构件能够在电动流体从第二室运动到第一室时变形到第二室中。

3.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，存在占据第一隔膜和第二隔膜的可变形部分之间的空间的5%-50%的空隙。

4.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，凝胶材料粘附到第一隔膜和第二隔膜。

5.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，当第一隔膜或第二隔膜中形成泄漏时，凝胶材料能够与第一隔膜或第二隔膜分开。

6.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，凝胶材料包括硅树脂、丙烯酸PSA、硅树脂PSA或聚氨酯。

7.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，隔膜材料包括薄膜聚合物。

8.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，第三室的直径与第三室的高度之比大于5/1。

9.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，凝胶在中立泵送位置的厚度大于第三室的高度。

10.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，当电压被施加在第一电极和第二电极上时，挠性构件能够从第三室泵送输送流体。

11.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，当电动流体停止在第一室和第二室之间流动时，挠性构件能够基本上瞬时地停止变形。

12.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，挠性构件能够至少部分地符合第三室的内部形状。

13.根据权利要求1所述的流体输送系统，其中，当挠性构件从第三室泵送流体时，凝胶能够在第一隔膜和第二隔膜之间压缩。

14.一种流体输送系统，包括：

泵模块，泵模块中具有泵送室；

泵发动机，其能够产生功率以从泵送室泵送输送流体；和

挠性构件，其流体地分开泵模块与泵发动机并且能够在从泵发动机向挠性构件施加压力时偏转到泵送室中，其中，挠性构件能够传递由泵发动机产生的功率量的大于80%，以从泵送室泵送输送流体。

15.根据权利要求14所述的流体输送系统，其中，泵发动机是电动发动机。

16.根据权利要求14所述的流体输送系统，其中，挠性构件包括两个隔膜之间的凝胶。

17.一种泵送流体的方法，包括：

向电动发动机施加第一电压以使挠性构件在第一方向偏转，从而抽吸流体到电动泵的泵送室中，挠性构件包括两个隔膜之间的凝胶；并且

向电动发动机施加与第一电压相反的第二电压以使挠性构件偏转到泵送室中，从而从泵送室泵出流体。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括停止施加第二电压和与停止施加第二电压基本上瞬时地停止从泵送室泵出流体。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括当挠性构件偏转到泵送室中时，压缩第一隔膜和第二隔膜之间的凝胶。

20.根据权利要求17所述的方法，还包括施加第二电压，直到挠性构件基本上符合泵送室的内部表面。