JP4592425B2 - 電気化学送出システムの電圧調整 - Google Patents
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Description
1.発明の分野
本発明は一般に電気化学流体送出装置に関するものであり、特に改善された電気浸透流体送出装置に関するものである。
流体送出装置は現在技術において既知であり、加圧流体送出装置から機械的流体送出装置、電気化学流体送出装置まで、及びそれ以外の範囲に及ぶ。特に興味深い流体送出システムの1つは、送出ポンプに結合された電気浸透セルであり、電気浸透ポンプを形成する。これらの単純なポンプは、電気化学セルとイオン選択膜との組み合わせによって流体送出用の駆動力を発生する。
本明細書に開示する本発明は、動作電流がなくなった後にセル動作を停止させるための改善されたメカニズムを有する電気浸透セルを教示している。この電気浸透セルは、イオン交換膜によって分離された第1半セル及び第2半セルを有するセル筐体を具えている。各セル内には電極が存在し、即ち第1半セル内に第1電極、第2半セル内に第2電極が存在する。この電気浸透セルは、これらの第1電極及び第2電極と通電する電解液、及びこれらの第1電極と第2電極とを電気的に接続する配線装置も具えている。これらの要素のすべてによって電気浸透セルの通常の動作が保証される。しかし、これに加えて、前記電気浸透セルは、前記配線装置に結合された電気浸透セル内の塩濃度増加の効果の少なくとも一部に対抗する手段も具えている。この対抗手段は、セルの動作が停止した後に、従来の電気浸透セルに見られるゼロ電流輸送を最小化できることを保証する。
本発明は多くの異なる形の実施例が可能であるが、いくつかの特定実施例を図示して詳細に説明し、本明細書の開示は本発明の原理の好適例として考えるべきものであり、本発明を例示した実施例に限定することを意図したものではない。
(登録商標)、CMI7000(登録商標)、Membranes International C/R(登録商標)、Ameridia社のCMB及びCCG-F、Ameridia社のAM-1(登録商標)、AM-3(登録商標)、及びAM-X、及びPCA GmBH社のPC-200Dを含む。
Claims (57)
- 第1半セル及び第2半セルを有し、これらの半セル間にイオン選択膜を有するセル筐体と;
前記第1半セル内に配置された第1電極と;
前記第2半セル内に配置された第2電極と;
前記第1電極及び前記第2電極と通電する電解液と;
前記第1電極と前記第2電極とを電気接続する配線装置とを具えて、
前記配線装置が、電気浸透セル内のゼロ電流輸送を防止する手段を具えていることを特徴とする電気浸透セル。 - 前記配線装置が順方向配線ループ及び逆方向配線ループを具え、前記順方向配線ループ及び前記逆方向配線ループが共に当該ループに関連するスイッチを具えて、前記順方向配線ループに関連する前記スイッチが閉じられると、少なくとも1つの前記第1電極から少なくとも1つの前記第2電極へ電流が流れることを特徴とする請求項1に記載の電気浸透セル。
- 前記防止する手段が、前記逆方向配線ループに関連する電源を具えて、前記逆方向配線ループに関連する前記スイッチが閉じられると、少なくとも1つの前記第2電極から少なくとも1つの前記第1電極へ電流が流れることを特徴とする請求項2に記載の電気浸透セル。
- 前記逆方向配線ループが、前記逆方向配線ループを流れる電流の大きさ及び時間的挙動の少なくとも一方を制御する制御素子を追加的に具えていることを特徴とする請求項3に記載の電気浸透セル。
- 少なくとも1つの前記第1電極及び少なくとも1つの前記第2電極の少なくとも一方が、順方向及び逆方向の電極を具えていることを特徴とする請求項3に記載の電気浸透セル。
- 少なくとも1つの前記第1電極及び少なくとも1つの前記第2電極が共に、順方向及び逆方向の電極を具え、順方向の前記第1電極である順方向第1電極と順方向の前記第2電極である順方向第2電極とが前記順方向配線ループによって接続され、逆方向の前記第1電極である逆方向第1電極と逆方向の前記第2電極である逆方向第2電極とが前記逆方向配線ループによって接続されていることを特徴とする請求項5に記載の電気浸透セル。
- さらにセンシング手段を具えて、該センシング手段が、前記順方向第1電極、前記逆方向第1電極、前記順方向第2電極、及び前記逆方向第2電極のうちの2つ以上の間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項6に記載の電気浸透セル。
- 前記センシング手段が、前記順方向第2電極と前記逆方向第2電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項7に記載の電気浸透セル。
- 前記センシング手段が、前記順方向第1電極と前記逆方向第1電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項7に記載の電気浸透セル。
- 前記センシング手段が、前記順方向第1電極と前記順方向第2電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項7に記載の電気浸透セル。
- 前記センシング手段が、前記逆方向第1電極と前記逆方向第2電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項7に記載の電気浸透セル。
- 前記電気浸透セルが、前記第1半セル内及び前記第2半セル内の少なくとも一方の、少なくとも一種類のイオンの濃度を検出する手段を追加的に具えていることを特徴とする請求項1に記載の電気浸透セル。
- 前記イオンの濃度を検出する手段が、前記第1半セル及び前記第2半セルの少なくとも一方の導電率を検出して、少なくとも一種類のイオンの濃度を測定することができることを特徴とする請求項12に記載の電気浸透セル。
- 少なくとも1つの前記第1電極が陽極を構成し、少なくとも1つの前記第2電極が陰極を構成することを特徴とする請求項1に記載の電気浸透セル。
- 前記陽極が、炭素、プラチナ、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、銀、及び銀/塩化銀から成るグループから選択した材料を具えていることを特徴とする請求項14に記載の電気浸透セル。
- 前記陰極が、炭素、プラチナ、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、銀、及び銀/塩化銀から成るグループから選択した材料を具えていることを特徴とする請求項14に記載の電気浸透セル。
- 少なくとも1つの前記第1電極が陰極を構成し、少なくとも1つの前記第2電極が陽極を構成することを特徴とする請求項1に記載の電気浸透セル。
- 前記電気浸透セルが、前記第1半セル内及び前記第2半セル内の少なくとも一方の、少なくとも一種類のイオンの濃度を検出する手段を追加的に具えていることを特徴とする請求項1に記載の電気浸透セル。
- 前記イオンの濃度を検出する手段が、前記第1半セル及び前記第2半セルの少なくとも一方の導電率を検出して、少なくとも一種類のイオンの濃度を測定することができることを特徴とする請求項18に記載の電気浸透セル。
- 前記イオンの濃度を検出する手段が、少なくとも1つの前記第1電極と少なくとも1つの前記第2電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項18に記載の電気浸透セル。
- 前記電解液が水から成ることを特徴とする請求項1に記載の電気浸透セル。
- 前記電解液が、体液を模擬した合成溶液から成ることを特徴とする請求項1に記載の電気浸透セル。
- 前記電解液が等張の生理的食塩水から成ることを特徴とする請求項1に記載の電気浸透セル。
- 流体入口と;
前記流体入口と流体が通じる電気浸透セルと;
前記電気浸透セルに隣接した可動壁と;
前記可動壁に隣接し、出口ポートを有する密封区画を具えた薬剤貯蔵器とを具えて、
前記電気浸透セルが、
第1半セル及び第2半セルを有し、これらの半セル間にイオン選択膜を有するセル筐体と;
前記第1半セル内に配置された第1電極と;
前記第2半セル内に配置された第2電極と;
前記第1電極及び前記第2電極と通電する電解液と;
前記第1電極と前記第2電極とを電気接続する配線装置とを具えて、
前記配線装置が、前記電気浸透セル内のゼロ電流輸送を防止する手段を具えている
ことを特徴とする電気浸透流体送出装置。 - 前記配線装置が順方向配線ループ及び逆方向配線ループを具え、前記順方向配線ループ及び前記逆方向配線ループが共に当該ループに関連するスイッチを具えて、前記順方向配線ループに関連する前記スイッチが閉じられると、少なくとも1つの前記第1電極から少なくとも1つの前記第2電極へ電流が流れることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記防止する手段が、前記逆方向配線ループに関連する電源を具えて、前記逆方向配線ループに関連する前記スイッチが閉じられると、少なくとも1つの前記第2電極から少なくとも1つの前記第1電極へ電流が流れることを特徴とする請求項25に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記逆方向配線ループが、前記逆方向配線ループを流れる電流の大きさ及び時間的挙動の少なくとも一方を制御する制御素子を追加的に具えていることを特徴とする請求項26に記載の電気浸透流体送出装置。
- 少なくとも1つの前記第1電極及び少なくとも1つの前記第2電極の少なくとも一方が、順方向及び逆方向の電極を具えていることを特徴とする請求項26に記載の電気浸透流体送出装置。
- 少なくとも1つの前記第1電極及び少なくとも1つの前記第2電極が共に、順方向及び逆方向の電極を具え、順方向の前記第1電極である順方向第1電極と順方向の前記第2電極である順方向第2電極とが前記順方向配線ループによって接続され、逆方向の前記第1電極である逆方向第1電極と逆方向の前記第2電極である逆方向第2電極とが前記逆方向配線ループによって接続されていることを特徴とする請求項28に記載の電気浸透流体送出装置。
- さらにセンシング手段を具えて、該センシング手段が、前記順方向第1電極、前記逆方向第1電極、前記順方向第2電極、及び前記逆方向第2電極のうちの2つ以上の間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項29に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記センシング手段が、前記順方向第2電極と前記逆方向第2電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項30に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記センシング手段が、前記順方向第1電極と前記逆方向第1電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項30に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記センシング手段が、前記順方向第1電極と前記順方向第2電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項30に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記センシング手段が、前記逆方向第1電極と前記逆方向第2電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項30に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記電気浸透セルが、前記第1半セル内及び前記第2半セル内の少なくとも一方の、少なくとも一種類のイオンの濃度を検出する手段を追加的に具えていることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記イオンの濃度を検出する手段が、前記第1半セル及び前記第2半セルの少なくとも一方の導電率を検出して、少なくとも一種類のイオンの濃度を測定することができることを特徴とする請求項35に記載の電気浸透流体送出装置。
- 少なくとも1つの前記第1電極が陽極を構成し、少なくとも1つの前記第2電極が陰極を構成することを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記陽極が、炭素、プラチナ、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、銀、及び銀/塩化銀から成るグループから選択した材料を具えていることを特徴とする請求項37に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記陰極が、炭素、プラチナ、亜鉛、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、銀、及び銀/塩化銀から成るグループから選択した材料を具えていることを特徴とする請求項37に記載の電気浸透流体送出装置。
- 少なくとも1つの前記第1電極が陰極を構成し、少なくとも1つの前記第2電極が陽極を構成することを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記電気浸透セルが、前記第1半セル内及び前記第2半セル内の少なくとも一方の、少なくとも一種類のイオンの濃度を検出する手段を追加的に具えていることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記イオンの濃度を検出する手段が、前記第1半セル及び前記第2半セルの少なくとも一方の導電率を検出して、少なくとも一種類のイオンの濃度を測定することができることを特徴とする請求項41に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記イオンの濃度を検出する手段が、少なくとも1つの前記第1電極と少なくとも1つの前記第2電極との間にセンシング回路を具えていることを特徴とする請求項41に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記電解液が水から成ることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記電解液が、体液を模擬した合成溶液から成ることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記電解液が等張の生理的食塩水から成ることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記流体入口が膜から成ることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記流体入口が多孔質材料から成ることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記流体入口が流体導管から成ることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記可動壁がピストンから成ることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記ピストンが摺動可能なピストンから成ることを特徴とする請求項50に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記可動壁が可撓性ダイアフラムから成ることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 前記可動壁が可動仕切から成ることを特徴とする請求項24に記載の電気浸透流体送出装置。
- 流体入口と;
前記流体入口と流体が通じる電気浸透セルと;
前記電気浸透セルに隣接した可動壁と;
前記可動壁に隣接し、出口ポートを有する密封区画を具えた薬剤貯蔵器とを具えて、
前記電気浸透セルが、
第1半セル及び第2半セルを有し、これらの半セル間にイオン選択膜を有するセル筐体と;
前記第1半セル内に配置された第1電極と;
前記第2半セル内に配置された第2電極と;
前記第1電極及び前記第2電極と通電する電解液と;
前記第1電極と前記第2電極とを電気接続する配線装置とを具えて、
前記配線装置が、セルの動作が停止した後に所定期間だけ、前記第1電極と前記第2電極との間の電流を所定の大きさで逆流させる手段を具えている
ことを特徴とする使い切りの電気浸透流体送出装置。 - 電気浸透流体送出装置における不所望な流体の流れを制御する方法において、この方法が、
内部に電気浸透セルを有する電気浸透流体送出装置を用いて流体を送出するステップを具えて、前記送出するステップが、前記電気浸透セル内の塩濃度を増加させるステップを具えて;
前記方法がさらに、
前記電気浸透セル内の塩濃度を検出するステップと;
前記送出するステップを停止するステップと;
前記検出した塩濃度に比例して電流を逆流させて前記流体送出装置からの不所望な流体送出を大幅に低減することによって、増加した塩濃度によるゼロ電流輸送を防止するステップと
を具えていることを特徴とする液流制御方法。 - 前記塩濃度を検出するステップが、順方向の第1電極、順方向の第2電極、逆方向の第1電極、及び逆方向の第2電極のうち少なくとも2つの間の導電率の差を検出するステップを具えて、前記順方向及び逆方向の第1電極が前記電気浸透セルの第1半セル内に配置され、前記順方向及び逆方向の第2電極が前記電気浸透セルの第2半セル内に配置されていることを特徴とする請求項55に記載の方法。
- 電気浸透流体送出装置における不所望な流体の流れを制御する方法において、この方法が、
内部に電気浸透セルを有する電気浸透流体送出装置を用いて所定量の流体を送出するステップを具えて、前記送出するステップが、前記電気浸透セル内の塩濃度をほぼ所定レベルまで増加させるステップを具えて;
前記方法がさらに、
前記送出するステップを停止するステップと;
所定期間だけ所定量の電流を逆流させて前記流体送出装置からの不所望な流体送出を大幅に低減することによって、増加した塩濃度によるゼロ電流輸送を防止するステップと
を具えていることを特徴とする液流制御方法。
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