JP2008504794A - 界面動電送達システム、装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明による装置、システム、及び方法は、薬物送達及び検体サンプリングを含む、様々な医療用途のための高圧流及び低圧流の生成が可能な界面動電ポンプを使用する。ＥＫポンプ及びシステムは低コスト、コンパクト、かつ精密であるように構成され製造される。

Description

（関連出願の相互参照）本出願は、参照によって全体を援用する２００２年１０月１８日出願の米国特許出願第１０／２７３，７２３号、２００２年１２月１７日出願の米国特許出願第１０／３２２，０８３号、２００２年７月１７日出願の米国特許出願第１０／１９８，２２３号、及び２００３年１０月１７日出願のＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ２００３／０３２８９５号の一部継続出願であり、米国特許法第１２０条に基づいて優先権を主張する。本出願はまた、同様に参照によって全体を援用する２００４年４月２１日出願の米国特許出願第６０／５６４，４９７号の優先権も米国特許法第１１９条に基づいて主張する。

多くの診断的及び治療的医療用途（薬物送達及び検体サンプリング／モニタリングを含む）では、薬物、血液及び／または他の生物流体の精密な輸送が重要である。しかし、多くの従来の診断的及び治療的医療システムでは、薬物及び他の生物流体の多量及び少量の水溶液を精密に輸送することは、達成が困難である。この困難は、従来のシステムでは流体の輸送及び送達を行うために機械的構成部品を使用していることから生じている。生物材料を含有する少量及び多量の水溶液の高精度な輸送を可能にするようにこれらのシステムを再構成すると、そのようなシステムは複雑であるため製造費用がかさみ、時間がかかり、労働力を要するので、実用的ではない。

現在、少量流体の高精度で制御された輸送及び移動における最新技術は、流体の界面動電（ＥＫ）または電気浸透による操作である。電気浸透は、電解液の純流量を生成するように、誘導体表面に接触する電解液に電位を印加することを含む。

電気浸透は化学分析において広範囲で幅広い用途（例えば、高速液体クロマトグラフィ及び他の化学的分離法など）があるが、薬物送達及び検体サンプリングなどの医療用途は、従来の機械的手法より優れた利点があるにも関わらず限られている。ＥＫポンプ流体でのガス発生、液圧の不十分な生成、及び印加された電界によって生じる輸送材料の化学的劣化を含む設計上の課題を克服する必要がある。非医療用途で構成される場合、これらの欠点は、医療適用とは異なりその重要性は最小限であるので、大きな問題とはならない。

したがって本発明は、限定はされないが薬物送達及び／または検体サンプリングを含む医療用途に適合された、低コスト、高精度、高信頼度かつコンパクトなＥＫポンプ及びシステムを対象とする。

一般に、本発明ではポンプ流体の効率的、高信頼度及び高精度な移動のために界面動電による流体流量を制御する技法の使用が企図されている。さらに、薬物送達及び検体サンプリングのための様々な低コスト、精密、高信頼度かつコンパクトな医療用システム及び装置が提供される。

いくつかの実施形態では、本発明は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をポンプ流体流速で第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を投与流体流速で第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程とを含み、投与流体流速がポンプ流体流速の約１倍から１０倍である、流体を給送する方法である。

他の実施形態では、本発明は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバ、投与流体の初期容量の２５０％を超えない容量を有する界面動電ポンプに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程とを含む、流体を給送する方法である。

さらに他の実施形態では、本発明は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有するシリンジに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をシリンジから患者の体内へと移動させる工程とを含む、流体を給送する方法である。この実施形態はまた、移動させる工程の前にシリンジに投与流体を追加する工程を含むこともできる。

方法のさらに他の実施形態は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を第３のリザーバから第１の界面動電ポンプのポンプ出口を通って、患者の体内へと移動させる工程と、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体の第１のリザーバ、第２のリザーバ、第３のリザーバ、及び第３のリザーバ内に配設された投与流体に接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプを提供する工程と、第２の界面動電ポンプの電極を電源に接続する工程と、第２の界面動電ポンプのポンプ流体が第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに第２の界面動電ポンプの第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を第３のリザーバから第２の界面動電ポンプ出口を通して患者の体内へと移動させる工程とを含む。投与流体を第１の界面動電ポンプから移動させる工程は第１の速度で実施することができ、投与流体を第２の界面動電ポンプから移動させる工程は第１の速度とは異なる第２の速度で実施することができる。第１の界面動電ポンプ及び第２の界面動電ポンプの投与流体は、同じ種類の流体または異なる種類の流体とすることができる。

本発明の他の実施形態は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を第３のリザーバからポンプ出口を通って患者の体内へと移動させる工程と、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体の第１のリザーバ、第２のリザーバ、第３のリザーバ、及び第３のリザーバ内に配設された投与流体に接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプを提供する工程と、第２の界面動電ポンプの電極を電源に接続する工程と、第２の界面動電ポンプのポンプ流体が第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに第２の界面動電ポンプの第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を第２の界面動電ポンプの第３のリザーバからポンプ出口を通して患者の体内へと移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。第１の界面動電ポンプ及び第２の界面動電ポンプの投与流体は、同じ種類の流体または異なる種類の流体とすることができる。

本発明のさらに他の実施形態は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を第３のリザーバからポンプ出口を通って患者の体内へと移動させる工程と、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体の第１のリザーバ、及び第２のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプを提供する工程と、第２の界面動電ポンプの電極を電源に接続する工程と、第２の界面動電ポンプのポンプ流体が第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに第２の界面動電ポンプの第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を第２の界面動電ポンプの第３のリザーバからポンプ出口を通して患者の体内へと移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。

本発明のさらに他の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、患者の投与流体の必要性を測定する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、測定された必要性に応じてポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を第３のリザーバからポンプ出口を通って患者の体内へと移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を含む。投与流体はインスリンとすることができ、測定する工程は患者の血中グルコース濃度を測定する工程を含むことができ、移動させる工程は測定された血中グルコース濃度に応じて多量のインスリンを患者の体内へと注射する工程を含む。移動させる工程はまた、測定された血中グルコース濃度に応じて多量のインスリンを患者の体内へと自動的に注射する工程を含む。測定する工程は第２の界面動電ポンプによって患者から採取された流体をサンプリングする工程を含むことができる。

本発明の他の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程と、移動させる工程中に第３のリザーバから移動した投与流体量に関するパラメータ（例えば、流速、ポンプ部品の位置）を監視する工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。監視されたパラメータは、移動させる工程のフィードバック制御をもたらすため、投与流体に関する表示をもたらすため、投与すべき投与流体の所望の量を計算するため、及び／またはポンプ出口に閉塞があることを表示するために、使用することができる。

本発明のさらに他の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて、一定の時間間隔で一定容量の投与流体を投与するように投与流体を第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。

本発明のさらに他の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程と、第３のリザーバから移動した投与流体量を調整する工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、投与流体を第３のリザーバ内へと充填する工程と、投与流体の特性を変化させるように界面動電ポンプを処理する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させる工程と、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程とを含む、流体を給送する方法である。処理する工程は、界面動電ポンプに照射する工程を含むことができる。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、約１マイクロリットル／分未満の流速で、かつ定常流速エラーが方法工程全体にわたって約５％を超えずに、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにほぼすべてのポンプ流体をリザーバから移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、約１〜約１０００ｐｓｉのポンプ流体圧力を生成する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。

本発明の別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバ、電極に接続可能な電源、及び電極、誘電体材料、リザーバ及び電源、最大約１１ｃｍ^３の容量を有する界面動電ポンプを含有するケースに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに少なくとも約０．２ミリリットルのポンプ流体をリザーバから移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。移動させる工程は、ポンプ流体を約１０ナノリットル／分未満の速度で移動させる工程を含むことができ、ポンプ流体を約３０日間ほぼ連続的に移動させる工程を含むこともできる。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、界面動電ポンプを患者に支持する工程と、電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。この方法はまた、界面動電ポンプを患者に埋め込む工程を含むこともできる。界面動電ポンプがある形状を有する実施形態では、埋め込む工程は、界面動電ポンプの形状に相補的な形状を有する患者の解剖学的特徴に隣接して界面動電ポンプを配置する工程を含む。

本発明の別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを提供する工程と、電極を電源に接続する工程と、第１のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１の速度でリザーバから患者の体内へ移動させる工程と、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプを提供する工程と、第２の界面動電ポンプの電極を電源に接続する工程と、第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第２の速度で第２の界面動電ポンプのリザーバから患者の体内へ移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。第１の界面動電ポンプ及び第２の界面動電ポンプのポンプ流体は、同じ種類の流体または異なる種類の流体とすることができる。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電極を時間変調式に電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電源をオン状態とオフ状態に交互にすることによって電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させる工程とを含む、流体を給送する方法を提供する。

本発明の別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、電源を常時オフ状態とコンピュータプログラムに応じて周期的オン状態に交互にすることによって電極を電源に接続する工程と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させる工程とを含む、流体を給送する方法である。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、第３のリザーバから一定容量の投与流体を移動させるよう電源から電極への電力の送達を制御するように適合された制御装置とを提供する。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、投与流体を一定時間だけ移動させるよう電源から電極への電力の送達を制御するように適合された制御装置である。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、一定時間間隔で第３のリザーバから投与流体を移動させるよう電源から電極への電力の送達を制御するように適合された制御装置とを提供する。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、使用者の入力に応じてある量の投与流体を第３のリザーバから移動させるよう電源から電極への電力の送達を制御するように適合された制御装置である。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及び第１のポンプ出口を含有する第３のリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を第１のポンプ出口から患者の体内へと移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、電源、第２の一対の電極間に配設された多孔性誘電体、ポンプ流体を含有する第４のリザーバ、投与流体を含有する第２のリザーバ及び第６のリザーバ、及び第２のポンプ出口に接続可能な第２の一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプであり、第２のポンプ内にファラデー過程を発生させずに第２の界面動電ポンプの電極が電源に接続されているとき、第２の界面動電の投与流体を第２のポンプ出口を通って患者の体内へと移動させるよう第２の界面動電のポンプ流体を第４のリザーバから第５のリザーバへと移動させるように、第２の界面動電ポンプの電極及び誘電体材料が適合されており、システムはさらに第１及び第２の界面動電ポンプを制御するように適合された制御装置を含む。第１の界面動電ポンプは投与流体を第１の速度で移動させるようにさらに適合させることができ、第２の界面動電ポンプは投与流体を第１の速度と異なる第２の速度で移動させるようにさらに適合させることができる。

本発明の別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から患者の体内へと移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第４のリザーバ、投与流体を含有する第５のリザーバ及び第６のリザーバに接続可能な一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプであり、第２のポンプ内にファラデー過程を発生させずに第２の界面動電ポンプの電極が電源に接続されているとき、第２の界面動電の投与流体をポンプ出口を通って患者の体内へと移動させるよう第２の界面動電のポンプ流体を第４のリザーバから第５のリザーバへと移動させるように、第２の界面動電ポンプの電極及び誘電体材料が適合されている。第１の界面動電ポンプは投与流体を第１の速度で移動させるようにさらに適合させることができ、第２の界面動電ポンプは投与流体を第１の速度と異なる第２の速度で移動させるようにさらに適合させることができる。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料を含む第１の界面動電ポンプと、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から患者の体内へと移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第４のリザーバ、第５のリザーバに接続可能な一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプであり、第２のポンプ内にファラデー過程を発生させずに第２の界面動電ポンプの電極が電源に接続されているとき、投与流体をポンプ出口を通って患者の体内へと移動させるよう第２の界面動電のポンプ流体を第４のリザーバから第５のリザーバへと移動させるように、第２の界面動電ポンプの電極及び誘電体材料が適合されている。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、第２のリザーバとポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を第３のリザーバから移動させるように動くよう適合された第３のリザーバの間に配設された液圧増幅器を含む可動部材とを提供する。

本発明の別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、患者の投与流体に対する必要性を測定するように適合されたセンサである。このシステムはまた、センサからの信号に応じて電源から電力を電極に送達することを制御するように適合された制御装置を含むこともできる。いくつかの実施形態では、センサは患者から流体をサンプリングするように適合された界面動電ポンプを含む。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、第３のリザーバと連通する外部ポートと、第２のリザーバと第３のリザーバの間に配設され、第２のリザーバの有効容量が変化するにつれて第３のリザーバの有効容量を変化させるように適合された可動部材と、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、積層されたケースと、第３のリザーバの最大有効容量の２５０％を超えない容量を有する界面動電ポンプとを提供する。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、第２のリザーバと、投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、第３のリザーバと連通する外部ポートと、第２のリザーバと第３のリザーバの間に配設され、第２のリザーバの有効容量が変化するにつれて第３のリザーバの有効容量を変化させるように適合された可動部材と、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１のリザーバから第２のリザーバへ移動させ、ポンプ流体が第１のリザーバから第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体をポンプ出口から移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、第３のリザーバからの投与された流体の量に関するパラメータ（例えば磁石及び磁歪センサを使用して、例えば流速、シリンジの位置）を監視するように適合されたセンサである。システムはまた、センサからの信号に応じて電源から電極に送達される電力を制御するように適合されたフィードバック制御要素、センサ出力信号に応じて電源から電極に印加される電力を制御するように適合された制御装置、及び／または外部ポートに閉塞があることなど第３のリザーバから投与される流体に関する表示を示すように適合された表示器を含むことができる。

本発明の別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有するリザーバと、電極に接続された電源と、約１マイクロリットル／分未満の流速で、かつ定常流速エラーが約５％を超えずに、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源を提供する。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有するリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに約１〜約１０００ｐｓｉのポンプ流体圧力でポンプ流体をリザーバから移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源を提供する。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有するリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、最大約１１ｃｍ^３の容量を有するケースとを提供し、電極、誘電体材料及び電源がリザーバから少なくとも約０．２ミリリットルのポンプ流体を移動させるようにさらに適合されている。電極、誘電体材料及び電源は、１０ナノリットル／分未満の速度でリザーバからポンプ流体を移動させるように、さらに適合させることができる。電極、誘電体材料及び電源は、約３０日間ほぼ連続的にリザーバからポンプ流体を移動させるように、さらに適合させることができる。ケースは積層されたケースとすることができる。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有するリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源を提供し、電極、誘電体材料及び電源は、患者の体内に埋め込むようにさらに適合されている。

本発明の別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有するリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源であり、表示器はリザーバ内にあるポンプ流体の量を示すように適合されている。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有するリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源を提供し、制御装置は電源から電極への電力を時間変調式に供給するように適合されている。

本発明の別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有するリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源であり、制御装置は電源をオン状態とオフ状態の交互にするように適合されている。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有するリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源であり、制御装置は電源をコンピュータプログラムに応じて常時オフ状態と周期的オン状態の交互にするように適合されている。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプシステムと、電極間に配設された多孔性誘電体材料と、ポンプ流体を含有するリザーバと、電極に接続された電源と、ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をリザーバから移動させるように適合された電極、誘電体材料及び電源と、電極、リザーバ、誘電体材料及び電源を含有するケースであり、ケースは、人間または動物の体に装着するように適合されている。

本発明の別の態様は、投与流体リザーバ、ポンプ出口、排出機構、排出機構を動作させるように適合された電源、ならびにリザーバ、ポンプ出口、電源及び排出機構を含むケースを含む排出ポンプを提供し、ケースは投与流体リザーバの容量の２５０％を超えない容量を有し、排出機構及び電源は投与流体のほぼ全部をリザーバからポンプ出口を通って、１マイクロミリリットル／分以下の流速で定常流速エラーが約５％以下で投与するようにさらに適合されている。排出機構は可動部材を含むことができ、ポンプは電源に接続可能な一対の電極、電極間に配設された多孔性誘電体材料を含む界面動電アセンブリをさらに含むことができ、ポンプ流体は二重層容量性電極などの電極に接触している。

本発明のさらに別な態様は、ポンプ流体のリザーバ、ポンプ流体に動作可能なポンプ機構、ポンプ出口、ポンプ流体をリザーバからポンプ出口を通って１マイクロミリリットル／分以下の流速で定常流速エラーが約５％以下で移動させるようにポンプ機構に接続可能な電源、及びリザーバ、電極、ポンプ出口及び電源を含有するケースを含むポンプであり、ケースはリザーバの容量の１５０％を超えない容量を有する。電極は、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極とすることができる。

（参照による援用）本明細書に記載されたすべての公報及び特許出願を参照によって、個々の公報または特許出願を参照によって具体的かつ個別に援用したのと同程度に援用する。

本発明の新規の特徴は特に添付の特許請求の範囲に述べられている。本発明の原理が使用された例示的な実施形態について述べる以下の詳細な説明及び添付の図面を参照すると、本発明の特徴及び利点がより良く理解されるであろう。

本発明は、薬物送達及び／または検体サンプリングのための、ポンプ流体の効率的、高信頼度かつ精密な移動のためのＥＫシステムを提供する。これらのシステムを説明する前に、上記のシステムで使用するのに適切ないくつかの例示的なＥＫポンプの設計及び特性を以下に述べる。

図１は小型でコンパクトなＥＫポンプ１００の断面図である。この例では、ＥＫポンプ１００は第１の流体リザーバ１０２及び第２の流体リザーバ１０４を含む。第１の流体リザーバ１０２は、貫通穴１０６、１１０及び多孔性誘電体材料１０８によって第２の流体リザーバ１０４と連結している。貫通穴１０６、１１０は多孔性誘電体材料１０８とともに、第１のリザーバ１０２と第２のリザーバ１０４の間に流体通路を形成する。この例では多孔性誘電体材料１０８は、米国特許出願第１０／１９８，２２３号にさらに詳細に記載されているように、それぞれ上側基板１１６ａと下側基板１１６ｂの間で接合材料１１４内に封入されている。

各流体リザーバは、（入口ポートまたは出口ポートとなり得る）流体ポート１１８、ならびに容量性電極１２０ａ及び１２０ｂをさらに含む。電気リード（図示せず）が電極１２０ａ、１２０ｂと接触して配置され、電源（図示せず）に接続されている。動作の際は、多孔性誘電体材料１０８と電極１２０ａ及び１２０ｂの間の空間を含むリザーバ１０２及び１０４は、電解液またはポンプ流体１２２で充填されている。流体１２２は電極１２０ａ及び１２０ｂの中または周りを流れることができる。（ポンプ１００の所望の流速及び圧力曲線と相関する）電圧が印加されると、ポンプ１００の動作中に電気分解、ガス発生、または多量の容量性脱イオン化を生じずに、ポンプ流体１２２が一方の流体リザーバから他方へと電気浸透によって移動する。当業者には明らかであるように、ポンプの構成部品（例えば、ポンプ流体及び／または電極）を変えることによるガス形成またはｐＨ変化は、システムエラーを招き、かつ流体輸送システムの精度を低下させ、またはポンプの協働を妨げることがある。

一般に、従来のＥＫポンプにおけるガス形成及びｐＨ変化の問題は、所望のＥＫ流量を発生させるのに十分な高さの電界または電圧を印加すると誘発されるポンプ構成部品の電気化学的変化によって生じる。例えば、ポンプ流体が酸化または還元され、ガスを発生及び／またはｐＨを変化させることがある。さらに、従来のＥＫポンプの電極は、電極−ポンプ流体インターフェースでの酸化−還元反応によって変化することもある。当業者には明らかであるように、これらのファラデー過程によってＥＫポンプの精度及び動作性は時間の経過とともに低下する。本発明では、ファラデー過程を回避または最小化するために、限定はされないが、ファラデー過程を制限するための駆動方法及びポンプ電極材料の慎重な選択を実施することを含む、いくつかの技法を使用することができる。

例えば、システム電圧及びシステム電圧印加時間を、所与の長さの時間にわたって所望の流体流速を支えるように電極を充電し電流を生成するのに十分であるが、ファラデー過程（酸化／還元など）を起こす電極充電電位より低くなるように維持する。ただし、ポンプ流体流を供給するためには電流が必要である。電流及び流体流を維持するための非ファラデー過程が必要とされている。この課題は、二重層の高静電容量を有する電極を使用することによって対応することができる。二重層の高静電容量電極を使用することによって、印加されるシステム電圧は、電極を充電しほとんどのポンプ流体（水、生理食塩水など）の所望の電流及び流体流を支えるのに十分な高さであるが酸化−還元を起こす電極充電電位より低くなるようにすることを確保する。したがって、ファラデー過程を発生させずにポンプ流体を移動させるＥＫポンプの構成は、少なくとも１０^−４ファラド／ｃｍ^２、より好ましくは少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２、最も好ましくは少なくとも１ファラド／ｃｍ^２の二重層の高静電容量を有する材料から作製された電極を組み込むことを含む。好ましくはこれらの二重層高静電容量の電極は、多様なポンプ流体と適合性がある。

一般に、二重層材料の高静電容量は、顕微鏡レベルの比較的大きい表面積から生じる。１つの例では、炭素エアロゲルを含浸させた炭素紙を高静電容量の二重層電極として使用することができる。炭素の他の形態も顕微鏡レベルの非常に大きい表面積を有し、二重層の高静電容量を示し、したがって本明細書に援用することができる。例えば、形成された炭素エアロゲル発泡体、炭素網、炭素繊維（例えば、加熱分解されたポリ（アクリロニトリル）またはセルロース繊維）、カーボンブラック、及びカーボンナノチューブのすべては、非常に高い二重層静電容量を有する。

二重層の容量性電極はまた炭素以外の材料から作製することもできるが、炭素はまた、流体のＥＫ輸送に不利益な反応、すなわちファラデー過程（電極またはポンプ流体の酸化還元など）を不活性化及び阻害し、または遅らせるので、好ましい電極材料である。さらに、炭素を主とする電極（例えば、炭素紙）を使用すると、これらの材料は様々な形状に形成可能かつ適合可能であり（例えば、様々な形状に容易に穿孔、鋳造、または切断することができる）、安価であることから、ＥＫポンプの設計及び構成に柔軟性をもたらし、したがって本明細書で提供されるＥＫポンプの製造コストが低減される。

ファラデー過程を最小限にする駆動方法については、ポンプをシステム電圧で動作させることができ、システム電圧は所要時間にわたって印加され、ポンプ流体の電気分解などのファラデー過程を生じる電位または閾値よりも低い。多くのポンプ流体のポンプ流体電解電位は数ボルトよりも低く、例えば、水の電解電位は約１．２ボルトであり、プロピレンカーボネートのポンプ流体の電解電位は約３．４ボルトである。ポンプの電極における電圧降下をこの電解電位より低く維持することによって、ポンプ流体の電気分解を回避または最小限に抑えることができる。二重層の高静電容量電極を使用することによって、ポンプ流体または電極にファラデー過程を生じることなく、ポンプを通るＥＫポンプ流体流を支えるために高システム電圧または低システム電圧を使用することが可能になる。電極の酸化または還元の閾値がポンプ流体のそれよりも低い場合、所与の長さの時間にわたって所望の流体流速を支えるように電極を充電し電流を生成するのに十分であるが、電極のファラデー反応（酸化／還元など）を起こす電極充電電位より低い、システム電圧及びシステム電圧印加時間を適用する駆動方法を使用することができる。

さらに、（非ファラデー過程であるが、依然としてポンプ性能に影響を与えることがある）ポンプ流体の容量性脱イオン化を回避するために、ポンプ流体の脱イオン化は時間の経過とともに起こりポンプ流体の導電率が低下することから、動作中、電気浸透流を支えるのに必要な最小限のポンプ流体イオン強度をポンプ流体のイオン強度が下回ることがないように、十分に高いイオン強度を有するポンプ流体を使用することも好ましい。ただし別の方法では、ポンプの所与の実行時間内でポンプ流体の完全脱イオン化が起きる前に輸送することのできるポンプリザーバ内のポンプ流体（または他の流体）の容量が制限されることがある。

さらに別の実施形態では、時間の経過とともにポンプの動作性を低下させる可能性のある脱イオン過程の影響を最小限にするように、ポンプの設計自体を適合させることもできる。例えば図２に示す実施形態では、第１の流体リザーバ１０２の形状は、リザーバの電極を直接取り囲む部分を先細にし、電極の上に低容量の流体通路を形成することができる。当業者には明らかなように、低容量リザーバ１２４内を通過するイオンの速度は、一般にポンプ動作時に起きるポンプ流体１２２の脱イオン化の速度にほぼ比例するので、この低容量リザーバ１２４の構成によって、電極１２０ａに隣接する定常状態のイオン濃度が形成される。このように、ポンプ動作中にポンプ流体速及び電流に対するポンプ流体１２２の脱イオン化の影響を最小限に抑え制御することができる。

図３は本発明によるさらに別の実施形態であるＥＫポンプ２００を示す。この実施形態では、ポンプ２００は間接ポンプとして構成されている。記載されているように、間接ポンプは、ポンプ流体１２２を移動させることによってポンプの別個の部分に第２の流体の流れを生じさせるポンプである。この第２の流体は以下作用流体１２６と称し、ポンプ２００によって投与される薬物または他の流体とすることができる。

この実施形態では、ＥＫポンプ２００は一般に、第１のリザーバ２０６と第２のリザーバ２０８を分離する第１の可撓性隔膜２０４を含む第１のチャンバ２０２、第３のリザーバ２１４と第４のリザーバ２１６を分離する第２の可撓性隔膜２１２を含む第２のチャンバ２１０を含む。出口１１８のどちらかを作用流体の出口、作用流体の入口、及び／または一方の作用流体リザーバへの通気穴とすることができる。好ましくは、（第２のリザーバ２０８及び第４のリザーバ２１６内に配設される）ポンプ流体１２２が作用流体１２６と混合されないように、可撓性隔膜２０４及び２１２は不浸透性である。作用流体（例えば薬物、試薬等）が界面動電流体と適合可能でない場合、作用流体がゼータ電位を支持しない場合、電解電位が低い場合、粘性が高い場合、懸濁された粒子または細胞がある、またはそれを運搬する場合、あるいは作用流体の保存または使用可能寿命を長期間にするためにポンプ流体と分離する必要がある場合、このポンプ構成を使用することができる。ポンプ２００では、流体通路は、上側基板と下側基板の間に配設された接合材料内部に封入し（図１に示す）、または１つまたは複数の管の内部に配設することのできる多孔性誘電体材料１０８を使用して、第２の流体リザーバ２０８と第４の流体リザーバ２１６の間に置かれる。電極１２０ａ及び１２０ｂは多孔性誘電体材料１０８の内外へ通じる開口を取り囲んでいる。

図４ａ〜図４ｃは、それぞれ第２の流体リザーバ２０８及び第４の流体リザーバ２１６内部に配設された電極１２０ａ及び１２０ｂに電圧が印加されるとポンプ２００の動作中に起きることを図示するために記載されている。一般に、ポンプ流体１２２が第２のリザーバ２０８から多孔性誘電体材料１０８を通して第４のリザーバ２１６へと給送されると、第１の可撓性部材２０４が収縮し、第２のチャンバ２１０に配設された第２の可撓性部材が膨張する。第２の可撓性部材２１２が膨張すると、第３のリザーバ２１４内部に配設された（薬物等とすることができる）作用流体１２６が第３のリザーバ２１４から流体ポート１１８ｂを通して排出され給送される。可撓性部材２０４が第１のリザーバ２０６を拡張し第２のリザーバ２０８を収縮するように動くと、第１のリザーバ２０６の容量をポート１１８ａを通して別の作用流体、空気等で充填することができる。

可撓性部材２０４、２１２を使用するポンプ構成では、図５ａ〜図５ｃに示すように、収縮または拡張の際に秩序の高い動きを有する可撓性部材を利用することが有利である。図５ａ〜５ｃに示すように、ポンプは、図５ａに示すように収縮（または拡張）時に単純形状に隆起する単一の湾曲接合部３００（矢印で示す）を有するフレキシブル部材、あるいは図５ｂ及び５ｃに図示するように収縮時に複数または複合形状を含むように構成することができる。当業者には明らかなように、特にポンプが液体の少量の移動、低流速または低圧力に適合されている場合、この特徴は、ポンプによって行われる流体の移動を精密かつ最大にすることを確保する。

一般に、本発明に記載されたポンプ（直接及び間接ポンプの実施形態を含む）は非常にコンパクトであり、ポンプで輸送する流体の容量よりもそれほど大きくない。したがって、本発明では流体輸送のためのポンプを組み込んだ様々なシステムを、相応に小さくすることができる。例えば、薬物送達ポンプシステム（すなわち、電源または制御電子機器を使用しない電極、誘電体管、及びリザーバ）では、間接ポンプ構成を使用する場合、上記システムの容量は薬物リザーバの最大有効容量の約２５０％よりも大きくしなくてよい。図１及び２に示すもののように直接ポンプ構成を含むポンプシステムでは、ポンプシステムの容量は薬物リザーバの最大有効容量の約１５０％よりも大きくしなくてよい。

図６はＥＫポンプからの最大かつ精密な流体送達を確保するために使用することのできる別の手法を示す。貫通穴１０６及び１１０は積層基板１１６ａ及び１１６ｂを通って延び、ポンプ流体リザーバ上部及び下部２０８ａ、２０８ｂ、２１６ａ、２１６ｂを形成する。この例では、可撓性部材２０４及び２１２はリザーバ上部２０８ａ及び２１６ａを画成し、収縮の際に可撓性部材２０４及び２１２が電極１２０ａ及び１２０ｂと接触しないように、ポンプ３００の電極１２０ａ及び１２０ｂはリザーバ下部２０８ｂ及び２１６ｂ内部に配置されている。当業者には明らかなように、リザーバ２０８及び２１４内部の電極のこの配置によって、ポンプの流体体積／容量が増加する。充填ポート１１９は、ポンプ製造中にリザーバ２０８ａ及び２０８ｂ及びリザーバ２１６ａ及び２１６ｂをポンプ流体１２２で満たすために使用され、ポンプ動作中は密封される。

図７は、ＥＫポンプからの流体流速を調整するために組み込むことができる別の特徴である液圧増幅器４００を示す。一実施形態では、液圧増幅器４００は第１の断面積Ａ１及び直径Ｄ１を有する第１のピストン４０２、及び第１のピストン４０２を第２の断面積Ａ２及び直径Ｄ２を有する第２のピストン４０６に連結する剛性の軸４０４を含む。

動作中は、ポンプからの流体（例えば、ポンプ流体）を第１のピストン４０２に向かわせることができ、第１のピストン４０２及び第２のピストン４０６を第１の方向に移動させる。あるいは、流体を第２のピストン４０６に向かわせ、その反対方向に第１のピストン４０２を移動させることができる。当業者には明らかなように、液圧増幅器４００を使用して圧力増幅または減衰、及び必要であれば流量減少または増加を行うことができる。したがって、相対的なピストンのサイズを適切に選択することによって、ポンプの圧力及び流量特性を調整することができる。

図７に示す実施形態では、ピストン４０２及び４０６の線形移動はほぼ等しい。しかし、ピストンの直径の差から生じるそれぞれのピストン断面積の差異によって、断面積比に比例する圧力増幅（または減衰）が形成される。１つの例では、液圧増幅器を使用してポンプ流体流速に対する投与流体流速を変えることができ、例えば、薬物の投与流体流速がポンプ流体流速の約１倍〜１０倍になるように、液圧増幅器を使用することができる。

薬物送達及び／または検体システムのための、コンパクトで精密かつ低コストの様々な医療用システムのさらに詳細な説明を以下に述べる。さらに詳細に述べるように、これらのＥＫシステムは類似の従来のシステムに比べてより小型、軽量、費用効果的であり、薬物送達、検体サンプリング等を行う一般流体輸送のためのＥＫポンプを組み込むことにより、設計の柔軟性及び簡略性に関して利点をもたらす。

図８は、本発明によるＥＫ送達システム５００の一実施形態の概略図である。ＥＫ送達システム５００は、好ましくは、流体入口ポート５０４及び流体出口ポート５０６を有するＥＫポンプ５０２、リザーバ５０８、ポンプ流体チャンバ５１２、プランジャ５１４、シリンジポート５１６を有するシリンジ５１０、電源５１８、及び１つまたは複数のフィードバックセンサ５２２を有するシステム制御装置５２０を含む。この実施形態では、流体入口ポート５０４はリザーバ５０８に連結され、流体出口ポート５０６は例えばインスリン、鎮痛剤、あるいは他の治療的または診断的に有用な薬剤などの薬物を含有するシリンジ５１０に連結されている。

システム５００の一実施形態では、ポンプ５０２は薬物をシリンジ５１０から患者の体内へと移動させるように構成される。リザーバ５０８はポンプ流体１２２を含有することができ、シリンジ５１０は薬物を充填することができる。動作中、（制御装置５２０の方向を通る）ＥＫポンプ５０２が、ポンプ流体１２２をシリンジ５１０のポンプ流体チャンバ５１２へと移動させ、シリンジプランジャ５１４を押圧する液圧を形成し、プランジャ５１４を移動させて薬物送達を実施する。

当業者には明らかなように、シリンジ５１０は、患者の体内への薬物の経皮的、経管的、筋肉内送達のための従来の注入セット、ポートカテーテル、静注針等など、何らかの患者アクセス装置に連結するように構成することができる。あるいは、システム５００は、何らかのシステム構成部品が漏洩しないように気密に封止され、生体適合性であり好ましくは不活性のケースに含有された小型の携帯型システムとして構成することができる。当業者には明らかなように、本発明のＥＫシステムは流体輸送及び薬物送達を行うために機械的構成部品を必要としないので、これらの装置は小型で軽量であり、患者が持ち運びまたは装着をしやすく、かつ視界から隠すことができる、どのような形状に構成することもできる。さらに、シリンジ５１０及びリザーバ５０８は再充填可能に適合することができる。さらに別の実施形態では、システム５００を、経皮的送達システムとしてシステム５００に適合するように複数の微小針を有する経皮的接着パッドと連結することができる。

当業者にはさらに明らかであるように、システム制御装置５２０は、好ましくは１つまたは複数のシステムフィードバックセンサ５２２に反応して、ポンプ５０２の動作を制御する（例えば、流体の流速、圧力等に作用する）ように働く。これらのフィードバックセンサ５２２はどのような位置に設置することもでき、システム制御装置５２０に組み込むことができる感知回路を介して、その信号を伝送することができる。これらのフィードバックセンサ５２２からの様々な信号は、薬物量の変位、経時的な流速または送達速度の測定、電池寿命、薬物及びポンプリザーバの状態、システム構成部品の異常、閉塞または他の流量障害または故障の有無、及び他のデータに関してフィードバックを行うように構成することができる。好ましくは、フィードバックデータに対応してシステム制御装置５２０が動的反応を開始することができるように、フィードバックデータは迅速に伝送される。

１つの特定の実施形態では、フィードバックセンサ５２２は、プランジャ５１４の変位を検出し監視するようにシリンジプランジャ５１４に連結することができる。１つの例示的な実施形態では、フィードバックセンサ５２２はノースカロライナ州ＣａｒｙのＭＴＳ Ｓｅｎｓｅｒｓ社から販売されている磁歪式センサとすることができ、プランジャ５１４は埋込永久磁石を含有することができる。当業者には明らかなように、これらのセンサは外部基準にゼロ合わせする必要なしに、プランジャ５１４の絶対距離測定を行うことができる。所与の時間にプランジャ５１４が移動した距離を監視することによって、システム５００によって送達された物質量を所望の物質送達量と比較することができ、精密で正確な送達を確保するように、選択された時間間隔でポンプ動作を調整することができる。ポンプ調整には、作動電圧、電流またはポンプ動作時間の調整を含むことができる。好ましくは、フィードバックセンサ５２２からのデータは制御装置５２０に中継され、プランジャ５１４の変位とシステム５００によって送達される薬剤／薬物の量を相関させることができる。所望の薬物用量処方計画に応じて、適切な薬物送達プロフィールを達成するように、制御装置５２０は、（ポンプに印加される電流及び電圧を調節することによって）ポンプ５０２の動作を調整することができる。一実施形態では、薬物送達をより少なくまたはより多くする必要であるかどうかによって、ポンプの動作パラメータを調整することができる。

例えば、プランジャ５１４に配設されたセンサ５２２からのフィードバックに基づいて、ポンプ５０２に配設された電極に印加される電圧を変化させることによって、流速を増加または減少させることができる。図９はこの概念を図式的に示し、ＥＫポンプ電圧とポンプ流速の直接関係を示す。図１０は圧力と流速の関係を示すために記載されている。図９及び１０はＥＫの性能態様も示し、本発明のＥＫポンプを使用して流体流が定常状態にあるときの精度及び安定した流速及び圧力を示す。あるいは、制御装置５２０は、コンピュータプログラム、タイマー、または他の制御装置によって予め設定されたオン及びオフ周期（例えば、通常は電力がオフでありシリンジから流体を投与するためにオンとなる）に従って、電極に電力を単純に印加することもできる。ある長さの時間だけ電力をオンにするためにタイミング回路または他のタイミング制御装置を使用することによって、シリンジから一定容量または大量瞬時投与量を送達することができる。システム制御装置はまた、ユーザインターフェースを備え、送達される大量瞬時投与量の容量またはサイズを使用者が指示または変更することができるようにすることもできる。

さらに別の実施形態では、図１１ａ及び図１１ｂに示すように、投与する薬物の量（容量）、シリンジに残っている薬剤の量、システムリザーバに残っている流体ポンプ流体の量、流速等を表示するための流量表示器６００及び流量メータ６０２を、ＥＫシステムの１つまたは複数の流体通路に配設または連結することができる。いくつかの例では、上記流量表示器６００及び流量メータ６０２は、システム使用者に視覚的表示を設け、または制御装置に機能的に連結し、必要に応じてＥＫポンプの調節を可能にするための情報を示す電子信号を供給するように適合することができる。さらに別の実施形態では、ポンプチャンバ５１２をシリンジ５１０からの薬物の流速及び／またはポンプチャンバ５１２へのポンプ流体の流速を変えるための液圧増幅器として適合させることができる。

さらに別の実施形態では、電池または電源から電極への電圧の作動を制御するように直接ＥＫポンプへのフィードバックループを形成する目的で、フィードバック機構を使用することができる。例えば、ＥＫポンプを直接作動させるように、選択された時間間隔で、例えば１〜４秒などの選択された信号期間だけ作動信号を生成するように、小型のプロセッサを設計することができる。

図１２ａ〜図１２ｂは、本発明による自立型間接ＥＫポンプ送達システム７００の展開拡大図及び概略図である。この例では、送達システム７００は、互いに接着接合することのできる第１のカバー７０４及び第２のカバー７０６を含むケース７０２内部に封入されている。第１のカバー７０４は第１のポンプ流体開口７０８及び第２のポンプ流体開口７１２を含む。開口７０８及び７１２はそれぞれ、システムにポンプ流体を追加するために針で貫通することができるシリコーン隔壁を含む。システムをポンプ流体で充填した後、開口７０８及び７１２を例えばエポキシ樹脂で覆うことなどによって密封することができる。

第２のカバー７０６は、回路基盤７１８に配設されたシステム制御装置及び電源７２０を含むシステムの内部回路をキャビティ７１５内に収容する。第２のカバー７０６はまた、貫通穴７２８ｂを通して第２のポンプ流体リザーバ７２４と連通する第１のポンプ流体リザーバ７０９、（第１のカバー７０４に位置する−図１２ａには図示せず）貫通穴７２８ａを通して第４のポンプ流体リザーバ７１３と連通する第３のポンプ流体リザーバ７２６も収容する。開口７０８及び７１２はそれぞれリザーバ７２４及び７２６と連通する。多孔質の二重層静電容量電極１２０ａ及び１２０ｂはそれぞれリザーバ７２６及び７２４に配設され、これらのリザーバ内のポンプ流体は、電気接続（図示せず）を介して電源から電極１２０ａ及び１２０ｂに電圧を印加することによって、リザーバ７２６と７２４の間を延びるチャネル７３２に配設された（シリカビーズの充填層などの）多孔性誘電体材料７３０を通ってリザーバ７２６及び７２４の間を（及びリザーバ７０９及び７１３を通って）移動することができる。

可撓性の不浸透性隔膜７３４ａ及び７３４ｂが第２のカバー７０６に配設され、第１及び第４のリザーバ７０９及び７１３にそれぞれ隣接する第５及び第６のリザーバ７１０及び７１４を形成する。通気穴７９９が第５のリザーバ７１０とポンプ外部を連通し、カニューレ７２２が第６のリザーバ７１４からの出口として働く。さらに、カバー７０６の下側でシリコーン隔壁を備えた流体開口７９８が、第６のリザーバ７１４に薬物または送達しようとする他の流体を充填するための通路を形成する。

動作時には、例えばポート７０８及び７１２を通してリザーバ７０９、７１３、７２４及び７２６をポンプ流体で、開口７９８を通して第６のリザーバ７１４を薬物で充填した後、ポンプ流体をリザーバ７０９及び７２４からリザーバ７２６及び７１３へと移動させ、それにより可撓性隔膜７３４ｂを動かして薬物をリザーバ７１４からカニューレ７２２を通して投与するように、電極１２０ａ及び１２０ｂに電力を供給することができる。

本発明のこの実施形態によれば、システム７００は全体寸法が約５．０８センチメートル×２０．３２ミリメートル×１０．１６ミリメートル（２×０．８×０．４インチ）と小型であり、約３００マイクロリットルのポンプ流体を使用して約３００マイクロリットルの薬物を送達するように構成される。この実施形態で例示されるように、システム７００の全体的なサイズまたは容量（すなわち、ポンプの容量から電源及び回路基盤の容量を引いたもの）は一般に、送達しようとする薬物の容量または薬物リザーバ７１４の容量よりそれほど大きくする必要はない。

図１３ａ及び図１３ｂは本発明によるＥＫポンプ送達システム８００のさらに別の実施形態を示す。この実施形態では、システムは一般に高速流速（約１〜１０ｍＬ／分）での流体輸送に適合され、電極間に配設、好ましくは積層された多孔質の誘電体材料を有する電極を含み、図１３ｂに最も良く示すようにポンプの表面を通ってまたはそれに垂直にポンプ流体が移動するようになっている。

図１３ａは、ＥＫポンプシステム８００の一実施形態の展開図を示す。上側ケース８１２とスペーサ８１６の間に保持された可撓性隔膜８２０が、第１の流体リザーバ８０８及び第２の流体リザーバ８１０を画成する。下側ケース８２４とスペーサ８２８の間に保持された第２の可撓性隔膜８３０が、第３の流体リザーバ８１１及び第４の流体リザーバ８２１を画成する。多孔性誘電体材料８０２が、ＥＫポンプ流体を含有する第２のリザーバと第３のリザーバを隔てている。

流体リザーバ８０８及び８２１は、リザーバ８０８及び８２１を複数の逆止弁８３４、８３６、８３８及び８４０を含む流体通路８３２（図１３ｂに最も良く示す）に連結する、流体入口及び流体出口ポートをそれぞれ有する。

図１３ｂに最も良く示すように、システム８００は、例えば流体を（例えば収縮可能な静注バッグなどの）薬物供給源８４６からシステム入口ポート８４２へ、（針、注入セット等などの患者アクセス部材８４８に連結することができる）システム出口ポート８４４へ、及び患者の体内へと移動させる、流体通路８３２に沿った高速流速の一方向輸送を行うように構成されている。当業者には明らかなように、システム８００を通る一方向の流体輸送は、流体通路８３２に連結された一方向逆止弁８３４、８３６、８３８及び８４０によって補助することができる。

この構成では、電源８５０からの電圧をリザーバ８１０及び８１１に配設された電極（図示せず）に印加して、可撓性隔膜８２０と８３０の間に配設された、すなわち流体リザーバ８１０から流体リザーバ８１１へ向かうポンプ流体（シェーディングで示す）を移動させ、印加される電圧の極性を反転することによって流れの方向を反転することができる。リザーバ８１０からリザーバ８１１へポンプ流体を移動させると可撓性部材８２０が下向きに動き、それによって流体を薬物供給源８４６からシステム入口ポート８４２へ、及び流体通路８３２を通ってリザーバ８０８へと引き込む。逆止弁８３６は、流体が出口８４４からリザーバ８０８へと引き込まれることを防ぐ。同様に、可撓性部材８３０が下向きに動くとリザーバ８２１内の流体が駆出され、逆止弁８３８は駆出された流体が薬物供給源８４６へ向かって流れることを防ぐ。次いで、印加される電圧の極性を反転することによって動作を反転させ、ポンプ流体がリザーバ８１１からリザーバ８１０へと流れ、隔膜８２０及び８３０が上向きに動くようにする。この動きによって、逆止弁８３８を通ってリザーバ８２１へと薬物が引き込まれ、逆止弁８３６を通ってリザーバ８０８から薬物が駆出される。逆止弁８４０及び８３４は流体が望まない方向へ流れることを防ぐ。

このポンプシステムの動作は、（例えば振幅及び持続期間など、ポンプ、電極等に印加された電流及び電圧を調節することによって）ポンプに連結されたポンプの動作を調整する制御装置によって制御することができる。当業者には明らかなように、システムの適切な圧力、流体流速、薬物送達の処方計画を達成することができるように、ポンプ及び電極に印加される電圧及び電流を単純または複合作動駆動方法を使用して達成することができる。持続振動によって、薬物供給源から出口へ薬物の持続的な流れを実現することができる。

一例示的な実施形態では、システム８００は、流体を約１〜２ｐｓｉで約１ｍＬ／分の流速で送達するように構成された小型の（約４．０６センチメートル×３．０５センチメートル×４．３２センチメートル（１．６×１．２×１．７インチ））携帯型システムである。システム８００を、一般に１Ｌ生理食塩水バッグに連結される、例えばＰＣＡポンプ等の従来の注入ポンプの代わりに使用することができる。また、高精度の低速流速ＥＫポンプを使用して、より高速の流速のポンプによって行われる生理食塩水の流れに薬物の濃縮物を送達し、正確な用量を与えることができる。ＥＫシステム８００を同様に使用し構成することによって、流体を連続的に送達または動作させる、または（例えば、システム８００をオン及びオフにするように連結された電池からのシステム電圧を間歇的に作動させることによって）流体を間歇的に送達することができる。ＥＫシステム８００はまた、フィードバックによって制御する（例えば、流量センサの読取りに基づいて電圧及び／または電流を変化させる）こともできる。

図１４はさらに別の実施形態の薬物送達システム９００を示し、送達システム９００は、患者または使用者の化合物への暴露を最小限に抑えるよう特別な取扱いが必要である、放射性薬物あるいは他の毒性の診断的または治療的化合物を送達するように適合されている。この例では、送達システム９００はＥＫポンプ９０４を取り囲む保護または遮断ケース９０２、電源９０６、及び制御装置９０８を含む。送達システム９００はさらに、患者への皮下、経管または他のアクセスをもたらすように適合されたカニューレまたは針とすることができる患者アクセス手段９１０、ＥＫポンプ９０４の流体通路、リザーバ等に配設されそれと連結することができ、患者／または使用者に送達された物質等に関する表示をあらわす線量計９１３を含む。好ましくは、患者アクセス手段９１０は、放射性または毒性物質を患者の体内に給送している間、それから患者または使用者を保護するように遮断される。

送達システム９００は、システム内部に含有される放射性または毒性化合物から患者または使用者を遮断するように適合された、好ましくは脱着可能な内張りである内張り９１２をさらに含む。システム９００は、動作中にシステムを扱う必要性をさらに最小限に抑えるために、流量表示器またはメータ９１４、線量計９１３（上述の通り）、または動作中にシステム９００を扱う必要性を回避または最小限にするために毒性物質の送達済み量、残留量等の信号を送る他の表示器など、他のシステム構成部品をさらに含むことができる。１つの例では、表示器９１４は使用者が簡単に視認可能であるように適合することができ、電子流量メータの使用を任意で省略または代替することができる。さらに、ポンプ９０４及びシステム９００は、線量計９１２、流量表示線量計９１４等によって行われるフィードバック制御を備え、使用者あるいは予めプログラムされた制御装置による自動制御に反応して、遠隔的に作動及び／またはプログラム可能に構成することができる。

さらに別の実施形態では、システム９００に予め充填された非放射性薬物を作動させるために、システム９００を照射に耐えるよう適合させることができる。システム９００内部に予め充填された薬物を照射すると、放射性形態に変化する。したがって、放射性薬物または物質を送達システム９００内に充填するために放射性材料を取り扱う必要がない。さらに、送達システム及びＥＫポンプは低コストであるので、システム９００全体を使用後に廃棄することもできる。システム９００のさらに別の利点は、システム９００内に多量の放射性薬物が残留しないように効率的な流体送達を行うので、システムは放射性廃棄物を最小限に抑えることができることである。

表１は、本発明のシステムを使用して送達することのできる、いくつかの放射性医薬品のリストを示す。

図１５は本発明のさらに別の態様を示し、具体的には（例えば、グルコースモニタリングのための）血液などの生理的流体、または標的の検体を含有する患者からの他の体液を抽出、分析及び／または（システム内部に）保存するよう適合することができる、ＥＫサンプリングシステム１０００である。この実施形態では、サンプリングシステム１０００は、外部流体ループ１００８を通してＥＫポンプ１００２に流体的に連結されるサンプラ１００４及び分析装置１００６に連結された、間接ＥＫポンプ１００２を含む。使用中、ポンプを動作させて、サンプラ１００４によって患者から採取した生理的流体を分析装置１００６へと輸送を行うことができ、そこで検体のために生理的流体を評価することができる。１つの例では、リンゲル溶液、生理食塩水または他の適切な流体を、流体ループ１００８を通して給送することができ、溶液をサンプラ１００４で抽出された生理的流体と混合し、分析装置１００６へ輸送することができる。

サンプラ１００４は、生理的流体を採取するための従来の既知のどのようなシステムまたは装置とすることもできる。一実施形態では、サンプラ１００４は患者から生理的流体を液圧により抽出するように適合されたＥＫポンプを含むことができる。そのような適用に適したＥＫポンプシステム及びポンプ構成の一実施形態を、図１３ａ〜図１３ｂを参照しながら説明する。さらに分析装置１００６も、採取したサンプルを試験するためのどのような従来の既知のシステムとすることもできる。例えば分析装置１００６は、米国特許第３，２９８，７８９号及び米国特許第３，６３０，９５７号にさらに詳述されているように、患者のサンプリングされた生理的流体のグルコース濃度を測定するための試薬システムとすることができ、その内容全体を参照によって援用する。

図１６は、ＥＫシステム２０００が二重検体サンプリング及び薬物送達システムである、別の実施形態のシステムのブロック図を示す。この例ではシステム２０００は、システム制御装置２００２、第１のＥＫポンプ２００６を含む検体サンプリングサブシステム２００４、及び第２のＥＫポンプ２０１０を含む薬物送達サブシステム２００８を広範に含む。システム制御装置２００２は、ＥＫポンプに印加されている電圧を制御することによって、サンプリング及び送達サブシステム２００４及び２００８の動作を制御するように働く。

好ましい実施形態では、システム２０００は２つの別個の流体通路２０１２及び２０１４を含む。流体通路２０１４は第２のＥＫポンプ２０１０に連結され、薬物リザーバ２０１６内からの薬物を電気浸透的に患者に給送するように適合されている。流体通路２０１２は、第１のＥＫポンプ２００６に連結され、サンプラ２０１８からの生理的流体を分析装置２０２０に電気浸透的に給送し、そこで評価することができるように適合されている。ただし、流体通路は好ましくは別個に構成され、薬物送達サブシステム２００８の制御はサンプリングサブシステム２００４からのフィードバックに基づいている。制御装置２００２は、サンプリングサブシステム２００４によって患者の生理的及び／または化学的状態のモニタリング及び分析に従って、薬物送達を調整し、適切な薬物送達プロフィールまたは処方計画を判断するように、サンプリング及び薬物送達サブシステム２００４及び２００８へデータを送信及び／またはそれらからデータを受信するように適合されている。

当業者には明らかなように、この実施形態では、患者の何らかの生理的、生理化学的または化学的変化に応じてＥＫシステム２０００が薬物送達を行うことができるように、特定の検体及び／または検体パラメータの変化を測定し、制御装置２００２のメモリ部品内に保存された既知の値と比較するように、サンプリングサブシステム２００４を構成することができる。１つの例では、制御装置２００２は、サンプリングサブシステム２００４からの入力に従って、送達サブシステム２００８に対してコマンド信号を実行し、動作を開始、制御及び／または終了させることができる。

例えば、システム２０００を糖尿病の治療用に構成し、インスリンを送達するように適合させることができる。サンプリングサブシステム２００４によって患者の血中グルコース濃度を測定した後、インスリン送達を開始することができる。送達サブシステム２００８は、測定された血中グルコース濃度に応じて患者の体内に多量のインスリンを送達するように構成することができる。測定された血中グルコース濃度に応じてインスリンを送達することは、インスリンの送達を自動的に行うことを含み、または使用者にインスリン送達の開始を要求するように構成し、あるいはその両方が可能である。さらに送達サブシステムは、基礎投与及び大量瞬時投与を行うために異なるインスリン送達速度で、１つまたは複数のタイプのインスリンを送達するように適合させることができる。さらにシステムは、より良いまたは効果的な糖尿病管理を行うために、患者に一定のグルコース濃度を維持する目的で、頻回に微小容量または微小瞬時投与量のインスリンを送達するように適合させることができる。

さらに別の実施形態では、提供されている様々なシステム及びポンプは、複数の薬物を送達するように複合化することができ、図１７〜図１９に概略的に示すように複数の流体通路、流速またはＥＫポンプを含む。例えば図１７は、複数ポンプ、複数リザーバの薬物送達システム３０００のシステムブロック図を示す。この実施形態では、本発明の様々なＥＫポンプを、例えば薬物カクテルを送達するため、または１つまたは複数の薬物を異なる流速ＦＲ_１．．．ＦＲ_ｎで送達するため、または１つの薬物を異なる流速で送達するため（例えば、基礎投与、大量瞬時投与）等、複数の薬物Ｄ_１．．．Ｄ_ｎの送達が可能なシステムを提供するように複合化し適合させることができる。

一実施形態では、例えばＥＫシステム３０００を、膵臓などの疾患または臓器を模倣または機能的に強化するために複数の化合物を送達するように適合することができる。この実施形態では、薬物送達サブシステムは、１つまたは複数の化合物または薬物（例えば、トリプシン、ステアプシン、澱粉酵素）を送達するように構成することができ、（例えば、診断試料血液または他の生物学的流体を通して）複数ポンプ送達サブシステム３０１２のフィードバック制御をもたらし、各物質の必要量を制御するように、サンプリングサブシステム３０１０と連結されている１つまたは複数のＥＫ送達ポンプ３００２を含むことができる。他の臓器も、このようにして模倣または強化することができる。あるいはシステム３０００を、全ポンプ３００２に共通の薬物リザーバ３０１４から異なる流速等で送達するように、単一の薬物を送達するように構成することもできる。

図１８はさらに別の実施形態の、外部制御装置４００２を含む複数リザーバ、複数ポンプ薬物送達システム４０００を示す。埋込式送達システム４０００の動作は、ユーザインターフェース４００４を有する外部制御装置４００２によって動作的に制御することができる。外部制御装置と埋込式送達システム４０００の間で信号（ＲＦ、ＩＲまたは他の電子伝送など）が生成され、制御装置、電池、電極、フィードバックセンサ等など、送達システムの１つまたは複数の構成部品４００６と連絡し、及び／または外部制御装置４００２によって制御することができる。信号伝送ライン４００８は、複数ポンプ４０１０システム４０００を制御する１つの方法を示す。この実施形態では、システム４０００の流体通路４０１２が図示されている。図に示すように、体内の標的治療部位に送達するために様々な流体（例えば薬物）を結合することができる。あるいは、患者の体外に置かれた１つまたは複数の外部ポンプを遠隔制御して、１つまたは複数の流体を患者の体内に送達することができる。

当業者には明らかなように、この実施形態は、例えば診断的画像検査や、複数の化学治療薬剤を同時あるいは特定のタイミングまたは順番で送達する必要があり、１つの薬剤が別の薬剤に望まない副作用をもたらす癌治療など、複数の薬剤の送達が必要とされる医療用途に有用となり得る。例えば、薬剤Ａは初期または末期の乳癌で使用されるタキソテールという化学療法カクテルである。望まない副作用は白血球の減少である。薬剤Ｂは白血球活性または白血球数の減少に比例して投与される抗生物質である。薬剤Ｂは、はじめに最大用量の化学療法を実施した直後はより多量に投与し、次いで白血球細胞を産生する身体能力が改善または回復するにつれて漸減させることができる。

他の例には、ＡＩＤＳを治療するための複数薬物カクテル（リザーバはＡＺＴ、逆転写酵素阻害剤、及びプロテアーゼ阻害剤を含有する）及び結核、Ｂ型肝炎、Ｃ型肝炎、及び臓器移植後の組織拒絶を治療するための複数薬物カクテルがある。

一般に、本発明のＥＫポンプは、小型であり様々な形に形成することができるので、ポンプで薬剤を送達することによって治療しようとする体内の部位付近に埋め込むことができる。例えば、ポンプは肝臓の形状に適合された形成因子を有することができ、Ｂ型肝炎を治療するために埋め込むことができる。腎臓、胆嚢等を含む他の臓器も可能である。

図１９は、１つまたは複数の埋込型の薬物送達サブシステム５００２及び外部制御装置５００４を含む、埋込型の「分配された」薬物送達システム５０００のシステムブロック図である。図示されるように、患者の体内の異なる部位で複数の治療部位に薬物送達を行うように、様々な送達サブシステム５００２を埋め込むことができる。この実施形態では、サブシステム５００２はそれぞれ外部制御装置５００４によって動作可能に構成されている。あるいは、患者の体外に置かれた１つまたは複数の外部ポンプを遠隔制御して、１つまたは複数の流体を患者の体内に送達することができる。

間接ポンプの他の実施形態を示すことができる。例えば、リザーバを隔離するために隔壁またはシリンジを使用する代わりに、送達しようとする薬物または他の流体を剛性のチャンバ内部に置かれた収縮可能なバッグ内に充填することができる。ＥＫポンプ流体を剛性チャンバ内でバッグの外部部分に送達することによって、バッグが収縮し、薬物がプラスチック管などの出口を通って外へ投与される。この方法を使用して、例えば粘性の高い薬物を送達することができる。

さらに、ポンプ及び薬物の出荷及び保存のために、薬物の乾燥（例えば凍結乾燥）物をポンプの薬物送達リザーバ内に予め充填し、使用の直前に復元することができる。

本発明のポンプシステムの実施形態は、例えば処方箋医は用量に関してより高い権限を有することができ、患者はより低い権限を有するなど、様々なレベルの制御権限を可能にするように、電子機器及び通信機器を含むことができる。この権限は、（例えば、装置が計画的麻酔薬など処方／分配に特定のライセンスが必要な規制物質を投与する場合に）権限ならびに作動を許可するための電子キー認証を含むことができる。別の例として、ある長さの時間内で１回または複数回でそれぞれ送達される量に関わらず、時間内で薬物の全量のみを送達するように、装置を構成することができる。あるいは、送達された薬物の量に関わらず、装置がある長さの時間だけ動作するように制御することもできる。装置はまた、リザーバに残っている薬物量、送達される１回または総合的な用量等を示す表示器を設けることもできる。

本発明のＥＫポンプの、他の方法による自動フィードバック制御を提供することができる。例えば、パーキンソン病による振戦または癲癇発作の際の四肢の動作などの生理学的入力によって、その状態を治療するためにＥＫポンプから薬物の放出を開始させることができる。

装置は、様々な生理学的反応または状態（例えば、心拍、血圧、ＥＫＧ、血中ガス、特定の化合物の血漿レベル）を補完することのできる、装置動作の経時的記録を作成するために電子機器及び通信機器を含むことができる。これらの記録は、治療を最適化し、かつ／または治療に対する反応を判定する際に、分析のためにダウンロードすることができる。所望であれば、様々なレベルの権限をダウンロード機能の一部または全部に含み、または含まないことができる。

図２０〜図２３は本明細書に記載されるＥＫシステム及びポンプの性能態様を図示するために記載されている。例えば、図２０は本発明による一般的なＥＫポンプの、経時的にグラフ化された急速充填及び送達流速を図示するために記載されている。図示されるように、ＥＫ流体システムからまたはそれを通って流体の輸送及び移動を行うために、ポンプ流体の急速充填及び送達を行うように様々なＥＫポンプ及びシステムを構成することが可能である。

図２１は、本発明のＥＫポンプによる流体輸送の全体的な信頼性及び精度を図示するために記載されている。この例では、ポンプ動作中に一定の流体流速を維持することができ、どのような所与の時間でも流速にエラーがほとんどまたはまったく起きない。上述したように、ある手法を使用することによって（例えば、ポンプ流体におけるイオンの制御された放出及び取込み、ポンプ流体の電圧電位より低い印加電圧の制御、電極材料の慎重な選択）、定常流の際に流速エラーを５％未満に維持することができる。図２２及び２３は、必要に応じて、数時間または数日間にわたって一定かつ精密な定常流速を維持することができることを示すために記載されている。

本発明のポンプは、多様な物理的特性の薬剤を投与するために使用できることが有利である。例えば、本発明の実施形態を使用して、１０〜１００ポアズ、１００〜１，０００ポアズ、または１，０００〜１０，０００ポアズの粘性を有する薬剤を給送することができる。これらの様々な粘性のそれぞれにおいて、本発明のポンプは、本明細書に記載された精度及び微小送達態様を維持している。例えば、本発明のポンプは、１０〜１０，０００ポアズの範囲の薬剤では１時間あたり１〜１０マイクロリットルの流速とすることができる。

本発明のＥＫポンプシステムを使用して、様々な機能不全を治療するための多くの様々な薬物または他の物質を送達することができる。例えば自律神経系及び／または体性運動神経系の機能不全を診断された患者、または治療において自律神経系及び／または体性運動神経系に対する治療効果を有する１つまたは複数の薬剤が必要な患者では、ポンプで投与される薬剤（または併用治療実施形態における薬剤）に、限定はされないが実例として、１つまたは複数のムスカリン受容体拮抗薬、抗コリンエステラーゼ薬、神経筋肉接合部及び／または自律神経節で作用する薬剤、カテコールアミン、交感神経作用薬、及びアドレナリン受容体拮抗薬、及び１つまたは複数の５−ヒドロキシトリプタミン（５−ＨＴ、セロトニン）受容体拮抗薬を含むことができる。

中枢神経系（ＣＮＳ）の機能障害を診断された患者、あるいは治療において中枢神経系に治療効果がある、及び／またはシナプス及び／または神経効果器接合部に作用する１つまたは複数の薬剤が必要な患者では、ポンプで投与される薬剤に、限定はされないが実例として、全身麻酔、局部麻酔、ベンゾジアゼピン及びバルビツール酸塩の類似体、催眠剤、鎮静剤、脂肪アルコール、エタノール、非ベンゾジアゼピン鎮静催眠薬、様々な化学構造の鎮静催眠剤（例えば、パラアルデヒド、抱水クロラール）、中枢神経鎮静薬、抗鎮静治療薬、抗精神薬及び抗躁薬、ノルエピネフリン阻害剤、モノアミンオキシダーゼ阻害剤、選択的セロトニン再摂取阻害剤、ベンゾジアゼピン鎮静抗不安薬、セロトニン５−ＨＴ_１Ａ−受容体部分拮抗薬、ブスピロン、Ｄ_２−ドーパミン受容体を遮断する薬剤、前脳部のドーパミン神経伝達を抑制する薬剤、三環系フェノチアジン、チオキサンテン、ジベンゼピン、ブチロフェノン類、複素環化合物、ベンザミド、Ｄ_１−及びＤ_４−ドーパミン作用性、５−ＨＴ_２Ａ−及び５−ＨＴ_２Ｃセロトニン作用性、及びαアドレナリン作用性受容体と相互作用する薬剤、クロザピン、オランザピン、クエチアピン、リスペリドン、フルフェナジン、ハロペリドル、クロルプロマジン、リチウム、炭酸リチウム、クエン酸リチウム、鎮静抗痙攣ベンゾジアゼピン、バルプロ酸ナトリウム、カルバマゼピン、電圧活性型Ｎａ＋チャネルの不活性状態を促進する抗発作薬、γアミノ酪酸（ＧＡＢＡ）を介したシナプス阻害を強化する抗発作薬、シナプス前作用によってγアミノ酪酸（ＧＡＢＡ）を介したシナプス阻害を強化する抗発作薬、シナプス後作用によってγアミノ酪酸（ＧＡＢＡ）を介したシナプス阻害を強化する抗発作薬、コリン作動性薬剤、レボドパ、ドーパミン受容体拮抗薬、カテコール−Ｏ−メチルトランスフェラーゼ（ＣＯＭＴ）阻害剤、アセチルコリンエステラーゼ（ＡＣｈＥ）阻害剤、ＮＭＤＡ受容体拮抗薬、及び麻薬性鎮痛薬を含むことができる。

障害または炎症などの症状を有し症状に生理学的または病態生理学的反応を生じる患者、または治療において障害または炎症に対する生理学的または病態生理学的反応に治療効果を有する１つまたは複数の薬剤が必要な患者では、ポンプで投与される薬剤（併用治療実施形態における薬剤）に、限定はされないが実例として、ヒスタミン及びヒスタミン拮抗薬、ブラジキニン及びブラジキニン拮抗薬、５−ヒドロキシトリプタミン（セロトニン）、膜リン脂質の選択的加水分解による生成物の生体内変化によって生成される脂質物質、エイコサノイド、プロスタグランジン、スロンボキサン、ロイコトリエン、アスピリン、非ステロイド抗炎症薬、鎮痛解熱薬、プロスタグランジン及びスロンボキサンの合成を阻害する薬剤、誘導性シクロオキシゲナーゼの選択的阻害剤、誘導性シクロオキシゲナーゼ−２の選択的阻害剤、オータコイド、パラ分泌ホルモン、ソマトスタチン、ガストリン、体液性及び細胞性免疫反応に関わる相互作用を仲介するサイトカイン、脂質由来オータコイド、エイコサノイド、β−アドレナリン作用性拮抗薬、イプラトロピウム、グルココルチコイド、メチルキサンチン、及びロイコトリエン阻害剤を含むことができる。

腎臓及び／または心血管機能に関わる機能不全を診断された患者、または治療において腎臓及び／または心血管機能に対する治療効果を有する１つまたは複数の薬剤が必要な患者では、ポンプで投与される薬剤（または併用治療実施形態における薬剤）に、限定はされないが実例として、利尿剤、バソプレシン、腎臓による水分、レンニン、アンギオテンシンの保持に作用する薬剤、心筋虚血の治療に有用な薬剤、抗高血圧薬、アンギオテンシン転換酵素阻害剤、β−アドレナリン作用性受容体拮抗薬、高コレステロール血症の治療用薬剤、及び異常脂質血症の治療用薬剤を含むことができる。

消化器系及び／または機能の機能不全を診断された患者、または治療において消化器系または機能に対する治療効果を有する１つまたは複数の薬剤が必要な患者では、ポンプで投与される薬剤（または併用治療実施形態における薬剤）に、限定はされないが実例として、胃酸の制御に使用される薬剤、消化性潰瘍の治療のための薬剤、胃食道逆流疾患の治療のための薬剤、胃運動促進薬、鎮吐薬、過敏性大腸症候群に使用される薬剤、下痢に使用される薬剤、便秘に使用される薬剤、炎症性腸疾患に使用される薬剤、胆管疾患に使用される薬剤、膵臓疾患に使用される薬剤を含むことができる。

寄生虫感染の化学療法が必要な機能不全を診断された患者、または治療において患者の感染に対して化学療法効果を有する１つまたは複数の薬剤が必要な患者では、ポンプで投与される薬剤（または併用治療実施形態における薬剤）に、限定はされないが実例として、原虫感染症を治療するために使用される薬物、マラリア、アメーバ症、ジアルジア症、トリコモナス症、トリマノソーマ症、及び／またはリーシュマニア症の治療に使用される薬物、及び／または蠕虫病の化学療法で使用される薬物を含むことができる。

新生物疾患の化学療法が必要な機能不全を診断された患者、または治療において患者の新生物疾患または感染に対して化学療法効果を有する１つまたは複数の薬剤が必要な患者では、ポンプで投与される薬剤（または併用治療実施形態における薬剤）に、限定はされないが実例として、抗新生物薬を含むことができる。

微生物疾患の化学療法が必要な機能不全を診断された患者、または治療において患者の微生物疾患または感染に対して化学療法効果を有する１つまたは複数の薬剤が必要な患者では、ポンプで投与される薬剤（または併用治療実施形態における薬剤）に、限定はされないが実例として、抗微生物薬、サルファ薬、トリメトプリム−スルファメトキサゾール、キノロン、及び尿路感染症のための薬剤、ペニシリン、セファロスポリン、その他、β−ラクタム抗生物質、アミノグリコシドを含む薬剤、タンパク質合成阻害剤、結核、マイコバクテリウム・アビウム複合疾患、及びライの化学療法で使用される薬物、抗真菌薬、非レトロウイルス薬及び抗レトロウイルス薬を含む抗ウイルス薬を含むことができる化学療法を必要とし、または治療において患者に化学療法効果を有する１つまたは複数の薬剤が必要な他の機能不全は、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ（Ｓｉｘｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ）、Ｒｏｌａｎｄ Ｔ．Ｓｋｅｅｌ，Ｍ．Ｄ．Ｅｄｉｔｏｒ、Ｐｈｙｓｉｃｉａｎｓ Ｃａｎｃｅｒ Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ Ｄｒｕｇ Ｍａｎｕａｌ ２００３ ｂｙ Ｅｄｗａｒｄ Ｃｈｕ，Ｖｉｎｃｅｎｔ Ｔ．ＤｅＶｉｔａ、Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ’ｓ Ｃａｎｃｅｒ Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｂｙ Ｄｅｌｉａ Ｃ．Ｂａｑｕｉｒａｎ，Ｊｅａｎ Ｇａｌｌａｇｈｅｒに記載されており、それぞれを参照によってその全体及びすべての目的を本明細書に援用する。

さらに、薬剤は免疫調節剤、免疫抑制剤、免疫寛容剤、及び免疫刺激剤など免疫調節のために使用される薬物を含むことができる。

さらに、薬剤は血液及び造血器に作用する薬物、造血剤、成長因子、ミネラル、及びビタミン、抗凝固、血栓溶解、及び抗血小板薬を含むことができる。

さらに、薬剤はホルモン及びホルモン拮抗剤、脳下垂体ホルモン及びその視床下部放出因子、甲状腺及び抗甲状腺薬、エストロゲン及びプロゲスチン、アンドロゲン、副腎皮質ホルモン、副腎皮質ステロイド及びその合成類似体、副腎皮質ホルモンの合成及び作用の阻害剤、インスリン、経口血糖降下薬、及び膵島の薬物、石灰化及び骨代謝に影響する薬剤、カルシウム、ホスフォレート、副甲状腺ホルモン、ビタミンＤ、カルシトニン、及び他の化合物を含むことができる。

さらに、薬剤は可溶性ビタミン、ビタミンＢ複合体、アスコルビン酸、脂溶性ビタミン、ビタミンＡ、Ｋ、及びＥなどのビタミンを含むことができる。さらに、薬剤は皮膚科薬及び眼科薬に適した薬物を含むことができる。

他の機能不全及びその治療法は、Ｇｏｏｄｍａｎ ａｎｄ Ｇｉｌｍａｎ’ｓ“Ｔｈｅ Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂａｓｉｓ ｏｆ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ”Ｔｅｎｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｈａｒｄｍａｎ，Ｌｉｍｂｉｒｄ ａｎｄ ＧｉｌｍａｎまたはＴｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｉａｎ’ｓ Ｄｅｓｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅに記載されており、参照によってそれらの全体を援用する。したがって、本発明の実施形態は単に上記の薬剤または機能不全に限定されるのではなく、本発明の実施形態は、上記の機能不全ならびにＧｏｏｄｍａｎ ａｎｄ Ｇｉｌｍａｎ’ｓ“Ｔｈｅ Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂａｓｉｓ ｏｆ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ”Ｔｅｎｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｈａｒｄｍａｎ，Ｌｉｍｂｉｒｄ ａｎｄ Ｇｉｌｍａｎに記載され、またはＴｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｉａｎ’ｓ Ｄｅｓｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅに述べられたあらゆる機能不全の検出、治療、管理、または診断を目的とする診断及び検査薬を含む薬剤の送達に使用されることが有利である。

薬剤は単独または薬理学的に受容可能な担体を含む製剤で使用することができる。製剤はまた溶液を含むこともできる。薬剤は生物学的分子または薬理学的薬物、ＤＮＡ、ＲＮＡまたはタンパク質とすることもできる。

本発明のポンプのＥＫ機能は何らかの知覚可能な動作表示を備えていないことを理解されたい。本明細書で使用されているように、知覚可能な動作表示とはポンプが動作中であるという何らかの対外信号のことである。例えば、従来の圧電ポンプは圧電要素の振動から生じる明確な振動音を有する。従来の機械及び蠕動ポンプは、ポンプが動作中であることを示す明確な機械音を有する。そのような知覚可能な表示、特に音は、ポンプシステムを例えば食事前または食事中にインスリンを投薬するために患者が装着する、または人前で動作させるのに望ましくない。本発明の実施形態は、ポンプ動作の知覚可能表示なしに薬剤を投与または投薬することが可能である。例えば、本発明の実施形態はノイズレベルを２０ｄｂ未満、または一部の実施形態では１０ｄｂ未満で動作及び生成することができ、あるいは、さらに他の実施形態では人に聞き取れないまたはわずかに聞き取れるノイズを生成する。

本明細書に記載されたポンプ及びポンプシステムは動物患者の治療方法に有用である。本明細書に使用されている「動物患者」という用語は人間及び他の哺乳類を含む。方法は一般に、１つまたは複数の疾患の治療のための１つまたは複数の薬剤の投薬を含む。薬剤の組合せは、１つの疾患または複数の疾患を治療し、あるいは１つまたは複数の組み合わせた薬剤の副作用を調整するために使用することができる。

本明細書で使用される「治療」という用語及び文法的等価物は、治療的効果及び／または予防的効果を達成することを含む。治療的効果とは治療される原因疾患の根治または改善を意味する。例えば、ガン患者では、治療的効果には原因となるガンの根治または改善を含む。また治療的効果は、患者がまだ原因疾患に罹患しているかどうかにかかわらず、患者に改善が見られるなど、原因となる機能不全に関連する１つまたは複数の生理的症状の根治または改善によって達成される。例えば、ガンを患う患者に化学療法薬を投薬することによって、患者の腫瘍マーカーレベルが低下するときだけでなく、疼痛及び精神的機能不全などのガンに伴う他の合併症に関して患者に改善が見られるときも、治療的効果が得られる。予防的効果では、リン吸着剤と胃ｐＨ調整剤の組合せをガンなどの特定疾患を発症する危険のある患者、または疾患の診断がまだ行われていなくても疾患の１つまたは複数の症状を有する患者に投薬することができる。

本発明の実施形態の一部では、薬剤は薬物である。薬物は、既知または未知のメカニズムによって、治療的に使用されているかどうかにかかわらず、生物学的状態を撹乱する何らかの複合程度による何らかの化合物である。したがって薬物には、研究または治療対象の一般的な低分子、内分泌、パラ分泌、または自己分泌因子あるいはあらゆるタイプの細胞受容体と相互作用する因子などの自然発生因子、細胞内信号経路の要素などの細胞内因子、他の天然由来から隔離される因子、抗病虫害剤、除草剤、殺虫剤がある。薬物の生物学的効果は、特に１つまたは複数のＲＮＡ種の転写または分解の速度、１つまたは複数のポリペプチドの翻訳または翻訳後プロセッシングの速度または範囲、１つまたは複数のタンパク質の分解の速度または範囲、１つまたは複数のタンパク質の作用または活性の阻害または刺激における薬物を介した変化等とすることができる。実際、ほとんどの薬物はタンパク質と相互作用することによって効果を発揮する。細胞成分の速度を早め、あるいは活性またはレベルを刺激する薬物は「活性薬」と呼ばれ、細胞成分の速度を遅らせ、あるいは活性またはレベルを阻害する薬物は「阻害薬」と呼ばれる。

本明細書で記載されるポンプで使用される薬剤は、単独あるいは１つまたは複数の薬理学的に受容可能な担体と組み合わせて使用することができる。適切な担体の例は当技術分野では既知であり、例えばＲｅｍｉｎｇｔｏｎ：Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｙ ｂｙ Ａ．Ｒ．Ｇｅｎｎａｒｏ（Ｅｄｉｔｏｒ），２０ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，２０００を参照されたい。好ましくは担体は薬剤の患者への送達を改善する。担体は薬剤の送達を妨げないことも好ましい。いくつかの実施形態では、担体はポンプの電気浸透機能に十分なイオン特性を有する。

いくつかの実施形態では、ポンプは１つまたは複数の疾患のマーカーの存在を検出するために使用される。疾患のマーカーが存在することが検出された場合、ポンプは疾患を治療するための１つまたは複数の薬剤を送達するために使用される。本明細書で使用されるマーカーという用語は生物学的マーカー、及び温度、圧力等のような測定可能な表現型特性を包含するものである。生物学的マーカーの例には、限定はされないが、ＤＮＡ、ＲＮＡ、タンパク質、酵素、ホルモン、細胞、細胞の一部、組織、または器官、ミトコンドリア、核、ゴルジ複合体、リソソーム、小胞体、及びリボソームなどの細胞内小器官、Ｈ＋、超酸化物、及びＡＴＰなどの化学反応分子がある。マーカーの例には、限定はされないが、前立腺ガンのための前立腺特異抗原、糖尿病のためのグルコース及び／またはインスリンレベル、高血圧のための血圧測定がある。

以上、本発明の好ましい実施形態を示し説明したが、そのような実施形態は例示であるに過ぎないことが当業者には明らかであろう。当業者には、本発明から逸脱することなく数多くの変形、変化、及び代替が想起されるであろう。例えば、本発明のシステムは、例えば薬物送達が完了したときに使用者に知らせるためのアラームまたは他の表示を含む、例えば従来の薬物送達または検体モニタリング装置の何らかの特徴を含むことができる。さらに別の例では、様々な装置及びシステムの携帯性を補助するために、様々な維持部材等を様々な装置及びシステムに連結することができる。さらに、本発明により意図される使用は、様々な医療用途ならびに流体輸送のための高精度でコンパクトな装置が必要とされる他の用途を含む。本発明の実施には、記載された本発明の実施形態に様々な改変を行うことができることを理解されたい。添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲を規定し、それにより特許請求の範囲内の方法及び構造ならびにその等価物を対象とするものである。

直接ＥＫポンプの一実施形態の断面図である。 スプリットリザーバ設計を含む直接ＥＫポンプの断面図である。 間接ＥＫポンプの断面図である。 図３に示すＥＫポンプの動作を概略的に示す図である。 図３に示すＥＫポンプの動作を概略的に示す図である。 図３に示すＥＫポンプの動作を概略的に示す図である。 図３及び図４に示すＥＫポンプの動作中の、不浸透膜の制御された収縮を概略的に示す図である。 図３及び図４に示すＥＫポンプの動作中の、不浸透膜の制御された収縮を概略的に示す図である。 図３及び図４に示すＥＫポンプの動作中の、不浸透膜の制御された収縮を概略的に示す図である。 別の間接ＥＫポンプの実施形態の断面図である。 液圧増幅器の一実施形態の断面図である。 シリンジを含むＥＫ送達システム一実施形態を示す図である。 ＥＫポンプの電圧に対する流体流速の依存関係を示す図である。 ＥＫポンプの圧力と流体流速の関係を示す図である。 流量表示器の一実施形態を示す図である。 流量メータの一実施形態を示す図である。 ＥＫ送達システムの一実施形態の展開、拡大図である。 図１２ａに示すＥＫ送達システムの概略図である。 別のＥＫ送達システムの実施形態の展開図である。 図１３ａに示すＥＫ送達システムの概略図である。 遮断された送達システムの一実施形態の概略図である。 ＥＫサンプリングシステムの一実施形態の概略図である。 二重薬物送達及びサンプリングシステムのシステムブロック図である。 複数薬物送達及びサンプリングシステムのシステムブロック図である。 複数薬物、複数ポンプ外部制御式送達システムのシステムブロック図である。 分配された複数薬物、複数ポンプ外部制御式送達システムのシステムブロック図である。 ポンプ性能を示し、ＥＫポンプの急速充填及び送達流速をグラフ化した図である。 ポンプ性能を示し、ＥＫポンプの動作中の任意の瞬間における一定定常流速をグラフ化した図である。 ポンプ性能を示し、数時間にわたって動作するように構成されたＥＫポンプの動作中の一定定常流速をグラフ化した図である。 ポンプ性能を示し、数日間にわたって動作するように構成されたＥＫポンプの動作中の一定定常流速をグラフ化した図である。

Claims (82)

1. 流体を給送する方法であって、
   少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
   前記電極を電源に接続する工程と、
   前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体をポンプ流体流速で前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
   前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を投与流体流速で前記第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程とを含み、
   前記投与流体流速が前記ポンプ流体流速の約１倍〜１０倍である、方法。
2. 流体を給送する方法であって、
   少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバ、投与流体の初期容量の２５０％を超えない容量を有する界面動電ポンプに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
   前記電極を電源に接続する工程と、
   前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
   前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を前記第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程とを含む、方法。
3. 流体を給送する方法であって、
   少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有するシリンジに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
   前記電極を電源に接続する工程と、
   前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
   前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を前記シリンジから患者の体内へと移動させる工程とを含む、方法。
4. 前記移動させる工程の前に前記シリンジに投与流体を追加する工程をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 流体を給送する方法であって、
   少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを提供する工程と、
   前記電極を電源に接続する工程と、
   前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
   前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を前記第３のリザーバから第１の界面動電ポンプのポンプ出口を通って、患者の体内へと移動させる工程と、
   電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体の第１のリザーバ、第２のリザーバ、第３のリザーバ、及び前記第３のリザーバ内に配設された投与流体に接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプを提供する工程と、
   前記第２の界面動電ポンプの前記電極を電源に接続する工程と、
   前記第２の界面動電ポンプのポンプ流体が前記第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記第２の界面動電ポンプの前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を前記第３のリザーバから第２の界面動電ポンプ出口を通して患者の体内へと移動させる工程とを含む、方法。
6. 投与流体を前記第１の界面動電ポンプから移動させる工程を第１の速度で実施し、投与流体を前記第２の界面動電ポンプから移動させる工程を前記第１の速度とは異なる第２の速度で実施する、請求項５に記載の方法。
7. 前記第１の界面動電ポンプの前記投与流体及び前記第２の界面動電ポンプの前記投与流体は、同じ種類の流体である、請求項５に記載の方法。
8. 前記第１の界面動電ポンプの前記投与流体及び前記第２の界面動電ポンプの前記投与流体は、違う種類の流体である、請求項５に記載の方法。
9. 流体を給送する方法であって、
   少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを提供する工程と、
   前記電極を電源に接続する工程と、
   前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
   前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を前記第３のリザーバからポンプ出口を通って患者の体内へと移動させる工程と、
   電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体の第１のリザーバ、第２のリザーバ、第３のリザーバ、及び前記第３のリザーバ内に配設された投与流体に接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプを提供する工程と、
   前記第２の界面動電ポンプの前記電極を電源に接続する工程と、
   前記第２の界面動電ポンプのポンプ流体が前記第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記第２の界面動電ポンプの前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を前記第２の界面動電ポンプの前記第３のリザーバから前記ポンプ出口を通って患者の体内へと移動させる工程とを含む、方法。
10. 投与流体を前記第１の界面動電ポンプから移動させる工程を第１の速度で実施し、投与流体を前記第２の界面動電ポンプから移動させる工程を前記第１の速度とは異なる第２の速度で実施する、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１の界面動電ポンプの前記投与流体及び前記第２の界面動電ポンプの前記投与流体は同じ種類の流体である、請求項９に記載の方法。
12. 前記第１の界面動電ポンプの前記投与流体及び前記第２の界面動電ポンプの前記投与流体は違う種類の流体である、請求項９に記載の方法。
13. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
    前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を前記第３のリザーバからポンプ出口を通って患者の体内へと移動させる工程と、
    電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体の第１のリザーバ及び第２のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記第２の界面動電ポンプの前記電極を電源に接続する工程と、
    前記第２の界面動電ポンプのポンプ流体が前記第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記第２の界面動電ポンプの前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を前記第３のリザーバから前記出口を通って患者の体内へと移動させる工程とを含む、方法。
14. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    患者の投与流体に対する必要性を測定する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
    前記測定された必要性に応じて、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を前記第３のリザーバからポンプ出口を通って患者の体内へと移動させる工程とを含む、方法。
15. 前記投与流体はインスリンを含み、前記測定する工程は患者の血中グルコース濃度を測定する工程を含み、前記移動させる工程は前記測定された血中グルコース濃度に応じて多量のインスリンを患者の体内へと注射する工程を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記移動させる工程が前記測定された血中グルコース濃度に応じて多量のインスリンを患者の体内へと自動的に注射する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記測定する工程が第２の界面動電ポンプによって患者から採取された流体をサンプリングする工程を含む、請求項１４に記載の方法。
18. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
    前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を前記第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程と、
    前記移動させる工程中に前記第３のリザーバから移動した投与流体量に関するパラメータを監視する工程とを含む、方法。
19. 前記監視されたパラメータを前記移動させる工程のフィードバック制御をもたらすために使用する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記監視されたパラメータが流速である、請求項１９に記載の方法。
21. 前記監視されたパラメータが第３のリザーバのポンプ要素の位置である、請求項１９に記載の方法。
22. 前記監視されたパラメータを前記投与流体に関する表示をもたらすために使用する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
23. 前記監視されたパラメータを投与すべき所望の投与流体量を計算するために使用する工程をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
24. 前記監視されたパラメータを使用する工程が、前記監視されたパラメータを前記ポンプ出口に閉塞があることを表示するために使用することを含む、請求項２２に記載の方法。
25. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
    前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて、投与流体を一定の時間間隔で一定容量の投与流体を投与するように前記第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程とを含む、方法。
26. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
    前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を前記第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程と、
    前記第３のリザーバから移動した投与流体量を調整する工程とを含む、方法。
27. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第１のリザーバ、第２のリザーバ、及び投与流体を含有する第３のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    投与流体を前記第３のリザーバ内へと充填する工程と、
    前記投与流体の特性を変化させるように前記界面動電ポンプを処理する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させる工程と、
    前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて投与流体を前記第３のリザーバからポンプ出口を通って移動させる工程とを含む、方法。
28. 前記処理する工程が前記界面動電ポンプに照射する工程を含む、請求項２７に記載の方法。
29. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    ほぼすべての前記ポンプ流体を、約１マイクロリットル／分未満の流速で、かつ定常流速エラーが方法工程全体にわたって約５％を超えずに、前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにリザーバから移動させる工程とを含む、方法。
30. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    約１〜約１００ｐｓｉのポンプ流体圧力を生成する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記リザーバから移動させる工程とを含む、方法。
31. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバ、電極に接続可能な電源、及び電極、誘電体材料、リザーバ及び電源を含有するハウジング、最大約１１ｃｍ^３の容量を有する界面動電ポンプを含有するケースに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに約０．２ミリリットルのポンプ流体を前記リザーバから少なくとも移動させる工程とを含む、方法。
32. 前記移動させる工程が前記ポンプ流体を約１０ナノリットル／分未満の速度で移動させる工程を含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記移動させる工程が前記ポンプ流体を約３０日間ほぼ連続的に移動させる工程を含む、請求項３２に記載の方法。
34. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記界面動電ポンプを患者に支持する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記リザーバから移動させる工程とを含む、方法。
35. 前記界面動電ポンプを患者に埋め込む工程をさらに含む、請求項３４に記載の方法。
36. 前記界面動電ポンプがある形状を有し、前記埋め込む工程が前記界面動電ポンプの形状に相補的な形状を有する患者の解剖学的特徴に隣接して前記界面動電ポンプを配置する工程を含む、請求項３４に記載の方法。
37. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を電源に接続する工程と、
    前記第１のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第１の速度で前記リザーバから患者の体内へ移動させる工程と、
    電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記第２の界面動電ポンプの前記電極を電源に接続する工程と、
    前記第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を第２の速度で前記第２の界面動電ポンプのリザーバから患者の体内へ移動させる工程とを含む、方法。
38. 前記第１の界面動電ポンプの前記投与流体及び前記第２の界面動電ポンプの前記投与流体は同じ種類の流体である、請求項３７に記載の方法。
39. 前記第１の界面動電ポンプの前記投与流体及び前記第２の界面動電ポンプの前記投与流体は違う種類の流体である、請求項３７に記載の方法。
40. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    前記電極を時間変調式に電源に接続する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記リザーバから移動させる工程とを含む、方法。
41. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    電源をオン状態とオフ状態に交互にすることによって前記電極を電源に接続する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記リザーバから移動させる工程とを含む、方法。
42. 流体を給送する方法であって、
    少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有し、電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有するリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む界面動電ポンプを提供する工程と、
    コンピュータプログラムに応じて電源を常時オフ状態と周期的オン状態に交互にすることによって前記電極を電源に接続する工程と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずにポンプ流体を前記リザーバから移動させる工程とを含む、方法。
43. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    一定容量の前記投与流体を前記第３のリザーバから移動させるよう前記電源から前記電極へと電力の送達を制御するように適合された制御装置を含む、界面動電ポンプシステム。
44. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    投与流体を一定時間だけ移動させるよう前記電源から前記電極へと電力の送達を制御するように適合された制御装置を含む、界面動電ポンプシステム。
45. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    投与流体を前記第３のリザーバから一定時間間隔で移動させるよう前記電源から前記電極へと電力の送達を制御するように適合された制御装置を含む、界面動電ポンプシステム。
46. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    使用者の入力に応じてある量の投与流体を前記第３のリザーバから移動させるよう前記電源から前記電極へと電力の送達を制御するように適合された制御装置とを含む、界面動電ポンプシステム。
47. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプと、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及び第１のポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記第１のポンプ出口から患者の体内へと移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    電源、第２の一対の電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第４のリザーバ、投与流体を含有する第２のリザーバ及び第６のリザーバ、及び第２のポンプ出口に接続可能な第２の一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプとを含み、
    前記第２のポンプ内にファラデー過程を発生させずに前記第２の界面動電ポンプの電極が電源に接続されているとき、前記第２の界面動電の投与流体を前記第２のポンプ出口を通って患者の体内へと移動させるよう前記第２の界面動電のポンプ流体を前記第４のリザーバから前記第５のリザーバへと移動させるように、前記第２の界面動電ポンプの電極及び誘電体材料が適合されており、
    前記システムがさらに前記第１及び第２の界面動電ポンプを制御するように適合された制御装置を含む、界面動電ポンプシステム。
48. 前記第１の界面動電ポンプが投与流体を第１の速度で移動させるようにさらに適合させ、前記第２の界面動電ポンプが投与流体を前記第１の速度と異なる第２の速度で移動させるようにさらに適合させる、請求項４７に記載の界面動電ポンプシステム。
49. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む第１の界面動電ポンプと、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から患者の体内へと移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    電源、電極間に配設された多孔性誘電体材料、ポンプ流体を含有する第４のリザーバ、投与流体を含有する第５のリザーバ及び第６のリザーバに接続可能な一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプとを含み、
    前記第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記第２の界面動電ポンプの電極が電源に接続されているとき、前記第２の界面動電の投与流体を前記ポンプ出口を通って患者の体内へと移動させるよう前記第２の界面動電のポンプ流体を前記第４のリザーバから前記第５のリザーバへと移動させるように、前記第２の界面動電ポンプの電極及び誘電体材料が適合されている、界面動電ポンプシステム。
50. 前記第１の界面動電ポンプは投与流体を第１の速度で移動させるようにさらに適合させ、前記第２の界面動電ポンプは投与流体を前記第１の速度と異なる第２の速度で移動させるようにさらに適合させる、請求項４９に記載の界面動電ポンプシステム。
51. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料を含む第１の界面動電ポンプと、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から患者の体内へと移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    電源、電極間に配設された多孔性誘電体、ポンプ流体を含有する第４のリザーバ及び第５のリザーバに接続可能である一対の二重層容量性電極を含む第２の界面動電ポンプとを含み、
    前記第２のポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記第２の界面動電ポンプの電極が電源に接続されているとき、前記投与流体を前記ポンプ出口を通って患者の体内へと移動させるよう前記第２の界面動電のポンプ流体を前記第４のリザーバから前記第５のリザーバへと移動させるように、前記第２の界面動電ポンプの電極及び誘電体材料が適合されている、界面動電ポンプシステム。
52. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    前記第２のリザーバとポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記第３のリザーバから移動させるように動くよう適合された前記第２のリザーバと前記第３のリザーバの間に配設された液圧増幅器を含む可動部材とを含む、界面動電ポンプシステム。
53. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    患者の投与流体に対する必要性を測定するように適合されたセンサとを含む、界面動電ポンプシステム。
54. 前記センサからの信号に応じて前記電源から電力を前記電極に送達することを制御するように適合された制御装置をさらに含む、請求項５３に記載の界面動電ポンプシステム。
55. 前記センサが患者から流体をサンプリングするように適合された界面動電ポンプを含む、請求項５３に記載の界面動電ポンプシステム。
56. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記第３のリザーバと連通する外部ポートと、
    前記第２のリザーバと前記第３のリザーバの間に配設され、前記第２のリザーバの有効容量が変化するにつれて前記第３のリザーバの有効容量を変化させるように適合された可動部材と、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    積層されたケースとを含み、
    前記界面動電ポンプシステムが前記第３のリザーバの最大有効容量の２５０％を超えない容量を有する、界面動電ポンプシステム。
57. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有する第１のリザーバと、
    第２のリザーバと、
    投与流体及びポンプ出口を含有する第３のリザーバと、
    前記第３のリザーバと連通する外部ポートと、
    前記第２のリザーバと前記第３のリザーバの間に配設され、前記第２のリザーバの有効容量が変化するにつれて前記第３のリザーバの有効容量を変化させるように適合された可動部材と、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動させ、前記ポンプ流体が前記第１のリザーバから前記第２のリザーバへ移動するにつれて前記投与流体を前記ポンプ出口から移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    前記第３のリザーバから投与された流体の量に関するパラメータを監視するように適合されたセンサとを含む、界面動電ポンプシステム。
58. 前記センサからの信号に応じて前記電源から前記電極に送達される電力を制御するように制御するように適合されたフィードバック制御要素をさらに含む、請求項５７に記載の界面動電ポンプシステム。
59. 前記パラメータが前記第３のリザーバから投与された流体の流速である、請求項５７に記載の界面動電ポンプシステム。
60. 前記第３のリザーバが、シリンジ、前記シリンジの位置を監視するように適合された前記センサを含む、請求項５７に記載の界面動電ポンプシステム。
61. 前記シリンジがプランジャ及び磁石を含み、前記センサが前記磁石の位置を検出するように適合された磁歪式センサを含む、請求項６０に記載の界面動電ポンプシステム。
62. センサ出力信号に応じて前記電源から電力を前記電極に印加することを制御するように適合された制御装置をさらに含む、請求項６０に記載の界面動電ポンプシステム。
63. 前記第３のリザーバから投与された流体に関する表示を示すように適合された表示器をさらに含む、請求項５７に記載の界面動電ポンプシステム。
64. 前記表示が前記外部ポートの閉塞を含む、請求項６３に記載の界面動電ポンプシステム。
65. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有するリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    約１マイクロリットル／分未満の流速で、かつ定常流速エラーが約５％を超えずに、前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記リザーバから移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源を含む、界面動電ポンプシステム。
66. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有するリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに約１〜約１０００ｐｓｉのポンプ流体圧力で前記ポンプ流体を前記リザーバから移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源とを含む、界面動電ポンプシステム。
67. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有するリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記リザーバから移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    最大約１１ｃｍ^３の容量を有するケースとを含み、
    前記電極、誘電体材料及び電源が前記リザーバから少なくとも約０．２ミリリットルのポンプ流体を移動させるようにさらに適合されている、界面動電ポンプシステム。
68. 前記電極、誘電体材料及び電源が、１０ナノリットル／分未満の速度で前記リザーバからポンプ流体を移動させるように、さらに適合されている、請求項６７に記載の界面動電ポンプシステム。
69. 前記電極、誘電体材料及び電源が、約３０日間ほぼ連続的に前記リザーバからポンプ流体を移動させるようにさらに適合されている、請求項６８に記載の界面動電ポンプシステム。
70. 前記ケースが積層されたケースを含む、請求項６７に記載の界面動電ポンプシステム。
71. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有するリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記リザーバから移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源とを含み、
    電極、誘電体材料及び電源が、患者の体内に埋め込むようにさらに適合されている、界面動電ポンプシステム。
72. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有するリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記リザーバから移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    前記リザーバ内にあるポンプ流体の量を表示するように適合されている表示器とを含む、界面動電ポンプシステム。
73. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有するリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記リザーバから移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    前記電源から前記電極への電力を時間変調式に供給するように適合されている制御装置とを含む、界面動電ポンプシステム。
74. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有するリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記リザーバから移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    前記電源をオン状態とオフ状態に交互にするように適合されている制御装置とを含む、界面動電ポンプシステム。
75. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有するリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記リザーバから移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    前記電源をコンピュータプログラムに応じて常時オフ状態と周期的オン状態の交互にするように適合されている制御装置とを含む、界面動電ポンプシステム。
76. 少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極と、
    前記電極間に配設された多孔性誘電体材料と、
    ポンプ流体を含有するリザーバと、
    前記電極に接続された電源と、
    前記ポンプ内にファラデー過程をほとんど発生させずに前記ポンプ流体を前記リザーバから移動させるように適合された前記電極、誘電体材料及び電源と、
    前記電極、リザーバ、誘電体材料及び電源を含有するケースとを含み、
    前記ケースが人間または動物の体に装着するように適合されている、界面動電ポンプシステム。
77. 投与流体リザーバと、
    ポンプ出口と、
    排出機構と、
    排出機構を動作させるように適合された電源と、
    前記リザーバ、前記ポンプ出口、前記電源及び前記排出機構を含有するケースとを含み、
    前記ケースが前記投与流体リザーバの容量の２５０％を超えない容量を有し、
    前記排出機構及び前記電源が、前記投与流体のほぼ全部を１マイクロミリリットル／分以下の流速で定常流速エラーが約５％以下で、前記リザーバから前記ポンプ出口を通って投与するようにさらに適合されている、排出ポンプ。
78. 前記排出機構が可動部材を含む、請求項７７に記載のポンプ。
79. 前記排出機構が前記電源に接続可能な一対の電極、前記電極間に配設された多孔性誘電体材料を含む界面動電アセンブリをさらに含み、前記ポンプ流体が前記電極に接触している、請求項７８に記載のポンプ。
80. 前記電極が二重層容量性電極を含む、請求項７９に記載のポンプ。
81. ポンプ流体のリザーバと、
    ポンプ流体に動作可能なポンプ機構と、
    ポンプ出口と、
    ポンプ流体を前記リザーバから前記ポンプ出口を通って１マイクロミリリットル／分以下の流速で定常流速エラーが約５％以下で移動させるように前記ポンプ機構に接続可能な電源と、
    前記リザーバ、前記電極、前記ポンプ出口及び前記電源を含有するケースとを含み、
    前記ケースが前記リザーバの容量の１５０％を超えない容量を有する、ポンプ。
82. 前記ポンプ機構が、少なくとも１０^−２ファラド／ｃｍ^２の静電容量を有する一対の二重層容量性電極を含む、請求項８１に記載のポンプ。

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