CN109715233A - 电渗透泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种药物传递用电渗透泵，其能应用于贴在身体上的贴片式药物传递器或可穿戴(wearable)医疗设备。本发明的电渗透泵包括：连接器，提供有药物流入口和药物流出口；止回阀组件，结合在所述连接器的一侧；及驱动部，结合在所述连接器的另一侧，与通过所述止回阀组件的药物隔离，并对所述药物施加压力以使所述药物移动至所述药物流出口侧。

Description

电渗透泵
技术领域
本发明涉及一种能够应用于贴在人体上的贴片式药物传递器或可穿戴(wearable)医疗设备的药物传递用电渗透泵。
背景技术
电渗透泵是利用了在毛细管或多孔分离膜的两端上施加电压时发生的流体移动现象的泵。与普通机械泵相比，电渗泵可以制造得非常小，且无噪音，耗电少。
作为一例，在专利国际申请公开WO2011/112723号中公开有一种包括位于多孔银/氧化银阳极(anode，氧化电极)和多孔银/氧化银阴极(cathode，还原电极)之间的陶瓷膜的电渗透泵。
上述专利公开了一种药物传递装置，该装置在由陶瓷制造的多孔分离膜的两端上设置有电极，并且利用施加规定的电位时产生与该电位成比例的压力的原理，该装置附加采用两个传递流体室及用于注射药物的针。
但是，在上述专利的药物传递装置中所使用的电渗透泵为所要传递的药物和作为在泵的驱动中所使用的工作流体的水通过油来分离的结构，因此在药物和水的界面上随时会产生意想不到的混合(mixing)。
在电渗透泵中需要分离作为传递对象的药物和作为工作流体的水。药物是多种物质混合而成的混合物，在组成成分中显示生理活性的物质能够在用于驱动电渗透泵的电位上被氧化或还原。此外，当药物直接接触到电极时，蛋白质等高分子物质被吸附于电极而导致泵性能下降，因此优选为电极与药物彼此分离的结构。
但是，以往的技术存在着不能充分满足这些条件的问题。
此外，在泵的驱动中所需的耗电量是在作为贴在人体上的贴片式药物传递器或可穿戴(wearable)医疗设备应用时决定实际可实用性的因素，因此要求一种在低功率下驱动的小型泵。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的是提供一种电渗透泵，该电渗透泵使工作流体和作为传递对象的药物彼此分离，从而防止混合在一起，因此通过稳定的工作增大商品性，且防止副作用而最大限度地提高患者的治疗效果。
此外，本发明的另一目的是提供一种电渗透泵，该电渗透泵能够最大限度地提高相对于耗电量的流体传递效率。
为了实现如上所述的本发明的目的，本发明提供一种电渗透泵，所述电渗透泵包括：连接器，提供有药物流入口和药物流出口；止回阀组件，结合在所述连接器的一侧；及驱动部，结合在所述连接器的另一侧，与通过所述止回阀组件的药物隔离，并对所述药物施加压力以使所述药物移动至所述药物流出口侧。
所述止回阀组件可包括：流入用止回阀，配置在所述药物流入口，用于使所述药物单向移动；及排出用止回阀，配置在所述药物流出口，用于排出通过所述流入用止回阀传递的所述药物。
所述止回阀组件优选包括阀壳，所述阀壳结合在所述连接器上且提供有药物流入延伸管道和药物排出延伸管道，所述药物流入延伸管道连接在所述药物流入口上，所述药物排出延伸管道连接在所述药物流出口上，在所述药物流入延伸管道上配置有流入用止回阀，在所述药物排出延伸管道上配置有排出用止回阀。
优选在所述药物流入延伸管道上设置有用于固定所述流入用止回阀的第一固定夹具，在所述药物排出延伸管道上设置有用于固定所述排出用止回阀的第二固定夹具。
所述驱动部优选包括：第一膈膜，结合在所述连接器上，用于阻断所述止回阀组件的药液；第一泵壳，结合在所述第一膈膜上且在内部提供有用于收容工作流体的空间；第一电源供给线，结合在所述第一泵壳上，用于接收电源；第一电极，连接在所述第一供给线上；膜，所述膜的一侧结合在所述第一电极；第二电极，结合在所述膜的另一侧上；第二电源供给线，用于向所述第二电极供给电源；第二泵壳，结合在所述第二电极的一侧上且在内部提供有用于收容工作流体的空间；及第二膈膜，结合在所述第二泵壳上。
优选所述第一泵壳提供有沿轴向贯通的空间，所述第一泵壳的空间通过所述第一膈膜和所述第一电极来封闭，所述第二泵壳提供有另外的沿轴向贯通的空间，所述第二泵壳的空间通过所述第二电极和所述第二膈膜来封闭。
优选在所述连接器和所述第一膈膜之间提供有空间部，所述空间部用于使药物通过所述药物流入口向所述药物流出口排出。
优选所述膜由供工作流体和离子移动的多孔材质来构造。
优选所述膜由非导体来构造。
优选在所述第一膈膜或所述第二膈膜中提供有由凹凸构造的皱纹部。
如上所述的本发明由具有柔性的膈膜来分离泵工作流体和如药物等传递对象流体，因此具有能够防止因对电极施加的电压而在传递对象流体中包含的有效成分通过电化学反应变质的效果。
此外，本发明能够防止在泵工作流体中包含的成分传递到药物，因此在设计贴片式药物传递器时可采用多种传递流体，从而能够提高设计自由度。即，本发明能够设计如下的贴片式药物传递器，所述贴片式药物传递器能够向如糖尿病等特定疾病患者选择供给最佳药物，或者能够适用于患有多种疾病的患者。
此外，本发明采用开放压力极低的止回阀来加快止回阀的反应速度，从而具有使得电渗透泵在低功率下高效工作以提高电渗透泵的商品性的效果。
附图说明
图1是为了说明本发明实施例而表示电渗透泵外形的立体图。
图2为从另一角度上观察图1所示电渗透泵的立体图。
图3为图1的分解立体图。
图4为切开图1的Ⅳ-Ⅳ部后观察的剖视图。
图5为切开图1的Ⅴ-Ⅴ部后观察的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施例，以使本发明所属技术领域的技术人员能够容易实施。但本发明并不局限于在此说明的实施例，可用多种形式实现本发明。为了清楚地说明本发明，在附图中省略了与说明无关的部分，而且在通篇说明书中对相似的部分使用了相同的附图标记。
图1和图2为用于说明本发明实施例的立体图，图3为图1的分解立体图，图4为切开图1的Ⅳ-Ⅳ部后观察的剖视图，图5为切开图1的Ⅴ-Ⅴ部后观察的剖视图，这些附图表示电渗透泵。
本发明实施例的电渗透泵包括连接器1、止回阀组件3及驱动部5。
可在连接器1的一侧上结合有止回阀组件3，在另一侧上结合有驱动部5。连接器1提供有用于划分止回阀组件3和驱动部5的隔壁1a。隔壁1a提供有药物流入口1b和药物流出口1c。
药物流入口1b和药物流出口1c配置为彼此相隔的同时贯通隔壁1a。
药物流入口1b可为引入待向人体投入的药液的通道，药物流出口1c可为引入到药物流入口1b的药物在循环后排出的通道，以便该药物能够重新投入人体。
止回阀组件3可包括阀壳7、流入用止回阀9、排出用止回阀11、第一固定夹具13及第二固定夹具15。
在阀壳7中提供有药物流入延伸管道7a和药物排出延伸管道7b。阀壳7可结合在连接器1的一侧上。此外，药物流入延伸管道7a连接在药物流入口1b上，药物排出延伸管道7b连接在药物流出口1c上。
流入用止回阀9配置在药物流入延伸管道7a上。流入用止回阀9能够使向人体投入的药液向药物流入口1b侧通过，且阻断其反向移动。
排出用止回阀11配置在药物排出延伸管道7b上。排出用止回阀11能够使通过药物流入口1b的药物向人体注入的方向通过，且阻断其反向移动。
流入用止回阀9和排出用止回阀11可使用柔软且开放压力较低的鸭嘴阀(Duckbill valve)。这种流入用止回阀9和排出用止回阀11增加相对于耗电量的流体传递效率，因此能够长时间工作，能够增加商品性。
第一固定夹具13可夹设在药物流入延伸管道7a中，以便起到固定流入用止回阀9的作用。第二固定夹具15可夹设在药物排出延伸管道7b中，以便起到固定排出用止回阀11的作用。
此外，优选所述第一固定夹具13和第二固定夹具15具备能够使药物通过的管道。
虽然在本发明的实施例中图示说明了在阀壳7上结合有流入用止回阀9和排出用止回阀11的例，但并不局限于此，也可在提供于连接器1的药物流入口1b和药物流出口1c上分别结合流入用止回阀9和排出用止回阀11。这种另一例将阀壳7与连接器1一体构造，因此能够以更加简单的结构制作。这种本发明实施例的另一例减少了部件的数量，因此能够降低制造成本，且能够制造得更加紧凑。
驱动部5结合在接器1上。优选驱动部5配置在结合有止回阀组件3的相反侧上。优选驱动部5配置为与通过止回阀组件3的药物彼此隔离。驱动部5起到对通过止回阀组件3的药物施加压力，从而使药物通过药物流出口1c的作用。
驱动部5可包括第一膈膜17、第一泵壳19、第一电源供给线21、第一电极23、膜25、第二电极27、第二电源供给线29、第二泵壳31及第二膈膜33。
第一膈膜17结合在连接器1的一侧上。在第一膈膜17和连接器1之间提供有空间。即，第一膈膜17与连接器1保持规定的空间的同时结合在连接器1上。因此，在止回阀组件3侧的药物因第一膈膜17不会向驱动部5侧移动，而是保持隔离的状态。
在驱动部5中产生的压力下，构造第一膈膜17的表面能够沿轴向反复移动规定的区间。根据情况，在这种第一膈膜17中可提供有皱纹部，该皱纹部使得所述第一膈膜17的表面能够沿轴向(以图1为基准时为x轴向)顺畅地移动。
在第一泵壳19的一侧上结合有上述第一膈膜17。第一泵壳19提供有沿轴向贯通的空间19a。因此，第一泵壳19可通过第一膈膜17封闭空间19a的一侧。
在第一泵壳19的另一侧结合有第一电极23，从而可封闭由第一泵壳19所构造的空间19a。此外，在第一泵壳19的内部所提供的空间19a中可收容如水的工作流体。
在第一泵壳19的外周可提供有流体注入用的孔部19b。这种孔部19b可在第一泵壳19中注入工作流体后密封。因此，驱动部5的工作流体能够与止回阀组件3侧的药液隔离。
第一电源供给线21可向第一电极23供给电源。第一电源供给线21可沿第一泵壳19的边缘配置，且与第一电极23接触并固定。优选第一电源供给线21配置在第一泵壳19和第一电极23之间。但在本发明实施例的另一例中，第一电源供给线21只要能向第一电极23供给电源，则也可配置在第一电极23和膜25之间。
第一电极23被构造为板状，用于可封闭第一泵壳19的空间19a。即，第一泵壳19可通过第一膈膜17和第一电极23来形成空间19a。此外，在第一泵壳19的空间19a中收容如水的工作流体。
膜25可由供工作流体和离子移动的多孔材质来构造。优选膜25由如陶瓷等非导体来构造。当膜25由非导体来构造时，即使在长时间运行本发明的电渗透泵而导致使用在第一电极23和第二电极27的电化学反应物质被消耗或脱嵌从而暴露多孔性的膜25，不会产生在以往技术中采用碳纸或碳布时因碳纸或碳布的暴露而产生的水的电解等副反应。因此，能够防止因副反应导致的不必要的耗电。因此，本发明具有安全的运行特性，且能够提高耐久性。
膜25可将如不显示导电性的高分子树脂、橡胶、聚氨酯或塑料薄膜等柔性材质加工成薄膜的形式来使用。
第二电极27配置在膜25的另一侧上。即，膜25优选配置在第一电极23和第二电极27之间。第二电源供给线29能够向第二电极27供给外部电源。第二电源供给线29可结合在第二泵壳31的边缘上。但是，作为第二电源供给线29只要能够向第二电极27供给电源的结构，任何配置结构都能使用。
第二泵壳31具有与第一泵壳19相同或相似的形状和模样。在第二泵壳31的内部提供有另外的沿轴向贯通的空间31a。与第一泵壳19同样地，在第二泵壳31中可提供有贯通内部空间31a的孔部31b。第二泵壳31的孔部31b在注入工作流体后可通过密封剂来密封或通过熔接等来填埋。
第二膈膜33结合在第二泵壳31的一侧上，可用于封闭提供于第二泵壳31的空间31a。
即，第二泵壳31可通过以板状构造的第二电极27和第二膈膜33来封闭空间31a。
在第二膈膜33的表面上可形成有皱纹部33a。形成在第二膈膜33上的波纹部33a当以剖面为基准观察时可由在轴向上突出的凹凸来构造。这种第二膈膜33的皱纹部33a能够起到使第二膈膜33的表面在轴向上充分地移动以增大泵性能的作用。
虽然在本发明的实施例中图示说明了在第二膈膜33上形成有皱纹部33a的例，但根据情况也可在第一膈膜17上形成有皱纹部。此外，可形成在第一膈膜17或第二膈膜33上的皱纹部起到即便是较少的能量也能够最大限度地提高第一膈膜17和第二膈膜33的变形的作用，从而能够降低能量的消耗。即，具有即便是外部的较小电源也能够长时间驱动驱动部5的优点。
如图4和图5所示，如上所述的第一泵壳19、第一电源供给线21、第一电极23、膜25、第二电极27、第二电源供给线29及第二泵壳31可通过密封剂S来与外部保持气密。即，第一电源供给线21、第一电极23、膜25、第二电极27及第二电源供给线29构造为小于第一泵壳19及第二泵壳31的大小，在将其组装的状态下，在位于第一泵壳19和第二泵壳31之间部分的周围上(暴露于外部的部分，以剖面为基准构造槽或空间的部分)可配置有密封剂S。这种密封剂S可形成与外部保持气密的气密层。
这种密封剂可使用热熔类、环氧类、聚氨酯类或氰基丙烯酸酯类等的粘合剂。但密封剂并不局限于这种例，只要是能够坚固地固化从而防止工作流体流失且能防止构件的外形变形的材质，任何材质都能使用。
将如此构造的本发明实施例的工作过程详细说明如下。
首先，向第一电源供给线21和第二电源供给线29供给不同极性电压的电源时，在第一电极23和第二电极27之间产生电压差。由于这种电压差，在氧化电极上产生电极反应，结果生成阳离子。在上述反应中生成的阳离子移动到还原电极的同时带动工作流体通过膜25，并产生压力(泵吸力)。
即，这种电化学反应能够使离子和工作流体通过膜25并移动至第一泵壳19的空间19a或第二泵壳31的空间31a。
当通过第一电源供给线21和第二电源供给线29以电压极性交替的方式向第一电极23和第二电极27供给电源时，工作流体可通过上述电化学反应反复移动至第一泵壳19的空间19a和第二泵壳31的空间31a。
即，当执行氧化电极作用的电极因电压极性的交替而改变为执行还原电极的作用时，在用作氧化电极时被消耗的电化学反应物质可在用作还原电极时恢复，在与其相反的情况下也同样构造，从而能够持续地运行电渗透泵。
由此，第一膈膜17和第二膈膜33变形的同时产生压力。这种压力作用于连接器1和第一膈膜17之间的空间。
由此，药物在上面所产生的压力下通过药物流入延伸管道7a流入到药物流入口1b。此外，如此移动的药物可通过药物流出口1c和药物排出延伸管道7b排出并注入人体中。
此时，流入用止回阀9和排出用止回阀11起到使药物只向一个方向移动的作用。因此，本发明实施例的电渗透泵在采用低功率的情况下也能将药物稳定地注入人体中。
尤其在本发明中，驱动部5的工作流体和药物彼此分离，因此能够防止在药物中所含的有效成分因电化学反应而变质。
此外，本发明阻断了在驱动部5的工作流体中所含的成分传递到药物中，因此能够应用更为广泛的药物或工作流体。
本发明使用开放压力很低的止回阀，其止回阀的反应速度非常快，因此总体上泵能够在低功率下高效运行。
以上说明了本发明的优选实施例，但本发明并不限于此，在权利要求书和发明的详细说明以及附图的范围内可用多种形式变形实施，当然这也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电渗透泵，包括：
连接器，提供有药物流入口和药物流出口；
止回阀组件，结合在所述连接器的一侧；及
驱动部，结合在所述连接器的另一侧，与通过所述止回阀组件的药物隔离，并对所述药物施加压力以使所述药物移动至所述药物流出口侧。
2.根据权利要求1所述的电渗透泵，其中，
所述止回阀组件包括：
流入用止回阀，配置在所述药物流入口，用于使所述药物单向移动；及
排出用止回阀，配置在所述药物流出口，用于排出通过所述流入用止回阀传递的所述药物。
3.根据权利要求1所述的电渗透泵，其中，
所述止回阀组件包括阀壳，所述阀壳结合在所述连接器上且提供有药物流入延伸管道和药物排出延伸管道，
所述药物流入延伸管道连接在所述药物流入口上，所述药物排出延伸管道连接在所述药物流出口上，
在所述药物流入延伸管道上配置有流入用止回阀，在所述药物排出延伸管道上配置有排出用止回阀。
4.根据权利要求3所述的电渗透泵，其中，
在所述药物流入延伸管道上设置有用于固定所述流入用止回阀的第一固定夹具，
在所述药物排出延伸管道上设置有用于固定所述排出用止回阀的第二固定夹具。
5.根据权利要求1所述的电渗透泵，其中，
所述驱动部包括：
第一膈膜，结合在所述连接器上，用于阻断所述止回阀组件的药液；
第一泵壳，结合在所述第一膈膜上且在内部提供有用于收容工作流体的空间；
第一电源供给线，结合在所述第一泵壳上，用于接收电源；
第一电极，连接在所述第一供给线上；
膜，所述膜的一侧结合在所述第一电极；
第二电极，结合在所述膜的另一侧上；
第二电源供给线，用于向所述第二电极供给电源；
第二泵壳，结合在所述第二电极的一侧上且在内部提供有用于收容工作流体的空间；及
第二膈膜，结合在所述第二泵壳上。
6.根据权利要求5所述的电渗透泵，其中，
所述第一泵壳提供有沿轴向贯通的空间，
所述第一泵壳的空间通过所述第一膈膜和所述第一电极来封闭，
所述第二泵壳提供有另外的沿轴向贯通的空间，
所述第二泵壳的空间通过所述第二电极和所述第二膈膜来封闭。
7.根据权利要求5所述的电渗透泵，其中，
在所述连接器和所述第一膈膜之间提供有空间部，所述空间部用于使药物通过所述药物流入口向所述药物流出口排出。
8.根据权利要求5所述的电渗透泵，其中，
所述膜由供工作流体和离子移动的多孔材质来构造。
9.根据权利要求5所述的电渗透泵，其中，
所述膜由非导体来构造。
10.根据权利要求5所述的电渗透泵，其中，
在所述第一膈膜或所述第二膈膜中提供有由凹凸构造的皱纹部。
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