KR101329181B1 - 삼투압 발생이 원격으로 제어되는 삼투압 펌프 - Google Patents

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클래런스 티 테그리니
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Abstract

원격 제어식 삼투압 펌프 장치 및 관련 제어기를 포함하는 시스템의 실시예를 설명한다. 상기 삼투압 펌프 장치의 이용 방법 및 제어 방법이 또한 개시된다. 일부 실시예에 따르면, 삼투압 펌프 장치는 소정 재료를 주위 환경 또는 삼투압 펌프 장치 내의 추가적인 유체 처리 구조로 펌핑하기 위해 주위 환경에 배치된다. 예시적인 주위 환경은 유기체, 수중(body of water), 또는 밀폐된 체적의 유체를 포함한다. 선택된 실시예에 있어서, 자기장, 전기장, 또는 전자기적 제어 신호가 사용될 수 있다.

Description

삼투압 발생이 원격으로 제어되는 삼투압 펌프{OSMOTIC PUMP WITH REMOTELY CONTROLLED OSMOTIC PRESSURE GENERATION}
본 출원은 대체로 삼투압 펌프 장치 및 시스템 분야, 및/또는 삼투압 펌프 장치의 작동을 원격으로 제어하는 방법에 관한 것이다.
약품 전달을 위해 주입 가능한 제어식 방출 장치가 개발되었다. 어떤 장치들은 시간의 경과에 따라 폴리머 캐리어로부터 약품이 서서히 방출되는 것에 의존하며, 이는 캐리어의 열화에 따른 것이다. 외부에서 인가되는 자기장에 의해 가열될 수 있으며 이에 따라 약품 방출에 영향을 미치는 페로폴리머(ferropolymer) 내에 약품을 포함하는 폴리머 기반의 약품 방출 장치가 개발되고 있다. 집적 전기 회로를 포함하는 MEMS 기반의 약품 방출 장치도 또한 개발중이며, 화학 반응을 수행하기 위한 MEMS 기반의 시스템도 개발되고 있다. 주입 가능한 삼투압 펌프 장치는 약품 전달 목적으로 개발되었다. 다양한 주파수의 전자기 신호의 무선 송신은 선택된 생물 의학(biomedical) 용례에서 뿐만 아니라 통신 및 데이터 송신 분야에서 널리 공지되어 있다.
본 출원은 대체로 삼투압 펌프 장치 및 시스템 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 출원은 원격 제어기와 소정 환경에 있는 삼투압 펌프 장치 사이에서 전기장, 자기장, 전자기장 또는 복사에 의해 전달되는 제어 신호를 이용하는 원격 제어식 삼투압 펌프 장치에 관한 것이다. 원격 제어식 삼투압 펌프 장치 및 관련 제어기를 포함하는 시스템의 실시예를 설명한다. 상기 삼투압 펌프 장치의 이용 방법 및 제어 방법도 또한 개시된다. 다양한 실시예에 따르면, 삼투압 펌프 장치는 소정 재료를 소정 환경에 배출하기 위해 상기 환경에 배치된다. 예시적인 환경은 유기체, 수중(body of water), 또는 다른 유체 혹은 밀폐된 체적의 유체를 포함한다.
도 1은 원격 제어식 삼투압 펌프 장치를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 2a 및 도 2b는 삼투압 펌프 장치의 작동을 도시하고 있다.
도 3은 복수 개의 전자기적 작동 요소를 포함하는 원격 작동 요소(remotely activatable element)를 도시하고 있다.
도 4는 삼투압 펌프 장치의 실시예의 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 삼투압 펌프 장치의 실시예를 도시하고 있다.
도 6a 및 도 6b는 삼투압 펌프 장치의 또 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 7a 및 도 7b는 삼투압 펌프 장치의 다른 실시예를 도시하고 있다.
도 8a는 예시적인 상호작용 영역을 도시하고 있다.
도 8b는 도 8a의 상호작용 영역의 제1 방향으로의 팽창을 도시하고 있다.
도 8c는 도 8a의 상호작용 영역의 제2 방향으로의 팽창을 도시하고 있다.
도 8d는 도 8a의 상호작용 영역의 제1 방향 및 제2 방향으로의 팽창을 도시하고 있다.
도 9a 및 도 9b는 상호작용 영역의 신장(stretching) 효과의 예를 도시하고 있다.
도 10a 및 도 10b는 상호작용 영역의 신장 효과의 또 다른 예를 도시하고 있다.
도 11a 및 도 11b는 주름진 상호작용 영역의 전개(unfolding)를 도시하고 있다.
도 12a 및 도 12b는 상호작용 영역의 예시적인 실시예를 도시하고 있다.
도 13a 및 도 13b는 상호작용 영역의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다.
도 14a 및 도 14b는 상호작용 영역의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다.
도 15a 및 도 15b는 삼투압 챔버의 체적 증가를 도시하고 있다.
도 16은 하류 유체 처리 구조를 갖는 삼투압 펌프 장치를 도시하고 있다.
도 17은 원격 제어기를 포함하는 삼투압 펌프 시스템의 개략도이다.
도 18은 원격 제어식 삼투압 펌프 장치를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 19는 원격 제어식 삼투압 펌프 장치를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 20은 원격 제어식 삼투압 펌프 장치를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 21은 원격 제어 장치, 삼투압 펌프 장치, 및 센서를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 22는 원격 제어 장치와, 센서를 포함하는 삼투압 펌프 장치를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 23은 원격 제어 장치 및 삼투압 펌프 장치를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 24는 삼투압 펌프 장치의 제어 방법의 실시예의 순서도이다.
도 25는 삼투압 펌프 장치의 제어 방법의 실시예의 순서도이다.
도 26은 삼투압 펌프 장치의 제어 방법의 실시예의 순서도이다.
도 27은 삼투압 펌프 장치의 제어 방법의 실시예의 순서도이다.
도 28은 삼투압 펌프 장치의 제어 방법의 실시예의 순서도이다.
도 29는 저장된 패턴 데이터로부터 발생되는 제어 신호를 도시하고 있다.
도 30은 저장된 파라메타에 기초한 모델로부터 계산된 제어 신호를 도시하고 있다.
도 31은 예시적인 제어 신호를 도시하고 있다.
도 32는 또 다른 예시적인 제어 신호를 도시하고 있다.
도 33은 또 다른 예시적인 제어 신호를 도시하고 있다.
도 34는 제어 신호 발생 및 송신을 제어하기 위한 소프트웨어를 포함하는 원 격 제어 장치의 실시예를 도시하고 있다.
도 35는 입구에 밸브를 구비한 삼투압 펌프 장치의 단면도이다.
도 36은 출구에 밸브를 구비한 삼투압 펌프 장치의 단면도이다.
도 37은 삼투압 펌프 장치의 실시예를 도시하고 있다.
도 38은 원격 작동 밸브 요소(remotely activatable valve element)를 포함하는 밸브의 실시예의 단면도이다.
도 39는 원격 작동 밸브 요소를 포함하는 밸브의 실시예의 단면도이다.
도 40은 하류 유체 처리 구조를 포함하는 삼투압 펌프 장치의 실시예를 도시하고 있다.
도 41은 원격 제어기를 포함하는 삼투압 펌프 시스템의 개략도이다.
도 42는 원격 제어 장치, 삼투압 펌프 장치, 및 센서를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 43은 원격 제어 장치와, 센서를 포함하는 삼투압 펌프 장치를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 44는 원격 제어 장치 및 삼투압 펌프 장치를 포함하는 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 45는 삼투압 펌프 장치의 제어 방법의 실시예의 순서도이다.
도 46은 삼투압 펌프 장치의 제어 방법의 실시예의 순서도이다.
도 47은 삼투압 펌프 장치의 제어 방법의 실시예의 순서도이다.
도 48은 삼투압 펌프 장치의 제어 방법의 실시예의 순서도이다.
도 49는 병렬로 작동하는 2개의 삼투압 펌프를 포함하는 삼투압 펌프 장치의 실시예를 도시하고 있다.
도 50은 직렬로 작동하는 2개의 삼투압 펌프를 포함하는 삼투압 펌프 장치의 실시예를 도시하고 있다.
도 51은 다수의 삼투압 펌프 장치를 포함하는 삼투압 펌프 시스템의 실시예를 도시하고 있다.
도 1은 삼투압 펌프 시스템(10)의 예시적인 제1 실시예를 도시하고 있다. 도 1의 실시예에 있어서, 삼투압 펌프 시스템(10)은 소정 환경(14)(구체적으로, 예를 들면 인간의 몸)에 위치하는 삼투압 펌프 장치(12) 및 원격 제어기(16)를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "원격"이라는 용어는 원격 제어기와 삼투압 펌프 시스템을 연결하는 도선 또는 케이블 연결과 같은 연결용 요소가 없는 원격 제어기 또는 상기 삼투압 펌프 시스템과 같이 공간적으로 분리된 장치들 또는 장비들 사이에서의 정보(예컨대, 데이터 또는 제어 신호) 또는 파워 신호 혹은 기타 인터랙션의 전송을 가리키며, 다수의 실시예에서 비교적 장거리(예컨대, 수 마일 또는 수 킬로미터) 또는 비교적 단거리(예컨대, 수 인치 또는 수 밀리미터) 정도 떨어져 있을 수 있는 원격 제어기와 삼투압 펌프 장치 사이의 특수한 공간적 관계를 의미하지는 않는다. 삼투압 펌프 장치(12)는 원격 제어기(16)에 의해 발생되는 전자기적 제어 신호에 반응하는 원격 작동 제어 요소(18)를 포함한다.
삼투압 펌프 장치의 예시적인 일 실시예에 따르면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 삼투압 펌프 시스템은 소정 환경(54)에 배치하기 위해 구성된 본체 구조(52), 예컨대, 출구(60)를 통해 상기 환경(54) 내로 전달될 전달용 유체(58)를 수용할 수 있는 전달용 저장소(56), 삼투압 챔버(62), 전달용 저장소(56)와 삼투압 챔버(62)를 분리하는 압력 반응식 가동 배리어(64), 및 삼투압 유체 소스와 삼투압 챔버(62)를 분리하는 반투과성 멤브레인(66)을 포함할 수 있으며, 삼투압 유체 소스는 본 실시예에서는 상기 환경(54)이다. 삼투압 발생용 재료(70)는 삼투압 챔버(62) 내에 수용될 수 있으며, 삼투압 발생용 재료(70)에 의한 삼투압의 발생은 전자기장 제어 신호에 의해 제어 가능하다. 압력 반응식 가동 배리어(64)는 삼투압 발생용 재료(70)에 대해 실질적으로 불투과성일 수 있으며, 삼투압 챔버(62) 내의 압력 변화에 반응하여 이동하도록 구성되어 전달용 저장소(56) 내의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화를 유발하고, 삼투압 유체 소스(68)와 삼투압 챔버(62)를 분리시키는 상기 반투과성 멤브레인(66)은 삼투압 유체 소스(68)로부터의 유체(71)에 대해서는 실질적으로 투과성일 수 있지만 삼투압 발생용 재료(70)에 대해서는 실질적으로 불투과성일 수 있다. 압력 반응식 가동 배리어(64)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 가요성 멤브레인(64), 또는 예컨대 도 5a 및 도 5b에 도면부호 206으로 도시된 바와 같은 피스톤을 포함할 수 있다.
삼투압 펌프 장치의 본체 구조[예컨대, 도 2a의 본체 구조(52)]는 특수한 환경에 대해 개작될 수 있다. 본체 구조의 크기, 형상, 및 재료는 구체적인 환경에 대한 적합성에 영향을 미친다. 예를 들면, 인간의 몸 또는 다른 유기체에서 사용하도록 의도된 장치는 일반적으로 적절한 생체 적합성 특성을 갖는다. 임의의 환 경에서 사용하기 위해, 본체 구조(그리고 전반적인 장치)는 온도, 화학적 노출, 및 기계적 응력과 같은 환경 조건에 견디도록 구성될 수 있다. 또한, 본체 구조는, 본체 구조가 상기 환경에서 요구되는 위치에 배치되거나 위치 설정될 수 있도록 하는 특징 또는 상기 환경에서 요구되는 위치를 지향할 수 있도록 해주는 특징을 포함할 수 있다. 이러한 특징은, 크기 및 형상 특징, 또는 상기 환경에서 본체 구조의 이동을 방지하는 사슬(tethers) 또는 그리핑 구조(gripping structure)(이 경우 상기 삼투압 펌프 장치는 요구되는 위치에 배치됨), 또는 상기 삼투압 펌프 장치가 요구되는 위치로 향하도록 해주거나 혹은 요구되는 위치에 자리잡을 수 있도록 해주는 지향 특성(targeting features)(표면 화학, 형상 등)을 포함할 수 있다. 소형 장치(예컨대, 유기체에 배치하기 위해 사용될 수 있는 장치)는 마이크로제조 분야의 당업자에게 공지된 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 크기에 제약이 없는 용례에서는, 광범위한 제조 방법이 사용될 수 있다. 삼투압 펌프 장치의 본체 구조는 플라스틱 및 다른 폴리머, 세라믹, 금속, 및 유리를 포함하지만 이들로써 한정되는 것은 아닌 다양한 재료 또는 이들 재료의 조합으로부터, 그리고 다양한 제조 기법에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 삼투압 유체 소스는 상기 환경일 수 있지만, 다른 실시예에서 삼투압 펌프 시스템은 삼투압 유체 소스로서의 역할을 하는 유체 수용 저장소를 포함할 수 있다.
다양하고 상이한 삼투압 발생용 재료가 본 명세서에서 설명하는 바와 같은 삼투압 펌프 시스템에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 삼투압 발생용 재료는 이온성 및 비이온성 흡습성 재료(water-attracting material) 또는 수분 흡수성 재 료(water absorbing material), 비휘발성이고 수용성인 화학종, 염, 설탕, 다당류, 폴리머, 히드로겔, 삼투성 중합체, 친수성 폴리머, 및 흡수성 폴리머, 다른 재료 중 하나를 포함할 수 있다. 흡습성 재료는, 황산 마그네슘, 염화 마그네슘, 황산 칼륨, 염화나트륨, 황산나트륨, 황산 리튬, 인산나트륨, 인산칼륨, 디-만니톨, 소르비톨, 이노시톨, 요소(urea), 숙신산 마그네슘, 타르타르산, 라피노오스와, 수크로오스, 글루코오스, 락토오스, 과당, 덱스트란(dextran) 및 이들의 혼합물과 같은 다양한 단당류, 올리고당, 및 다당류 등의 비휘발성이고 수용성인 화학종을 포함할 수 있다. 수분 흡수성 재료는 삼투압 폴리머, 예컨대 물과 접촉하면 부풀어오르는 친수성 폴리머를 포함한다. 수분 흡수성 재료의 예에는 분자량이 30,000 내지 5,000,000인 폴리(히드록실 알킬 메타크릴산), 분자량이 10,000 내지 360,000인 폴리비닐피롤리돈, 음이온 및 양이온 히드로겔, 고분자전해질 착물과, 적은 아세트산 잔류물을 가지며 글리옥살, 포름알데히드, 또는 글루타르알데히드와 선택적으로 가교 결합되고 200 내지 30,000의 중합도를 갖는 폴리(비닐 알코올), 예컨대 메틸셀룰로오스, 가교 결합된 한천(agar) 및 카르복시메틸셀룰로오스의 혼합물과, 또는 히드록시프로필 메티셀룰로오스 및 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스와, N-비닐락탐, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 겔, 폴리옥시부틸렌-폴리옥스에틸렌 블록 공중합체 겔, 캐러브 검, 폴리아크릴 겔, 폴리에스테르 겔, 폴리우리아 겔, 폴레에테르 겔, 폴리아미드 겔, 폴리펩티드 겔, 폴리아미노산 겔, 폴리셀룰로오스 겔, 분자량이 250,000 내지 4,000,000인 보폴산 카르복시 폴리머, 시안아미드 폴리아크릴아미드, 가교 결합된 인덴-무수말레인산 폴리머, 전분 그라프트 공중합체, 아크릴레이 트 폴리머 고분자 다당체의 폴리머가 포함된다. 다른 흡습성 재료 및/또는 수분 흡수성 재료는 폴리(아크릴산) 칼륨 염, 폴리(아크릴산) 나트륨 염, 폴리(아크릴산-코-아크릴아미드) 칼륨 염, 폴리(아크릴산) 나트륨 염-그라프트-폴리(에틸렌 옥시드), 폴리(2-히드록에틸 메타크릴산) 및/또는 폴리(2-히드로프로필 메타크릴산) 및 폴리(이소부틸렌-코-말레인산)을 포함한다. 다양한 삼투압 발생용 재료 및/또는 수분 흡수성 재료는 미국 특허 공개 제2004/0106914호 및 미국 특허 공개 제2004/0015154호에 설명되어 있으며, 이들 특허는 인용함으로써 그 전체 내용이 본 명세서에 포함된다.
삼투압 발생용 재료의 삼투압 발생 능력은 삼투압 유체(osmotic fluid)에서의 삼투압 발생용 재료의 용해도 및/또는 삼투압 유체에서의 삼투압 발생용 재료의 농도에 따라 좌우될 수 있으며, 농도 또는 용해도를 바꾸면 삼투압 발생용 재료의 삼투압 발생 능력을 변경시킬 수 있다. 삼투압 유체에서의 삼투압 발생용 재료의 농도는 전자기장 제어 신호에 응답하여 삼투압 발생용 재료의 용해도 변화에 의해 변경될 수 있거나 또는 전자기장 제어 신호에 응답하여 삼투압 유체의 변화에 의해 변경될 수 있다.
도 2a 및 도 2b의 삼투압 펌프 시스템은, 삼투압 발생용 재료(70)에 의한 삼투압의 발생을 제어하기 위한 전자기장 제어 신호에 반응하는 원격 작동 제어 요소(72)를 포함할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 삼투압 발생용 재료(70)의 일부(74)는 용해되어 있지 않다. 원격 작동 제어 요소(72)의 작동 이후에, 도 2b에 도시된 바와 같이 더 많은 양의 삼투압 발생용 재료(70)가 용해되어 더 큰 농도의 삼투압 발생용 재료(70)를 형성하며, 이에 따라 삼투압 챔버(62) 내에서 삼투압 유체(71)의 유동이 더 커지고, 전달용 저장소(56) 외부로의 전달용 유체(58)의 펌핑 속도가 증가한다.
삼투압 펌프 장치 및 시스템의 다양한 실시예에서 사용되는 원격 작동 제어 요소는 하나 이상의 전자기적 활성 재료, 즉 예컨대 영구적으로 자화가능한 재료, 강자성 재료, 페리자성 재료, 제1철 재료, 제2철 재료, 유전체, 강유전성 재료, 압전 재료, 반자성 재료, 상자성 재료, 반강자성 재료와 같은 자기적 활성 재료, 또는 영구적인 '극성' 유전체, 강유전체, 유전체 또는 압전 재료와 같은 전기적 활성 재료를 포함할 수 있다.
원격 작동 제어 요소는 일부 실시예에 있어서 복합 구조일 수 있다. 도 3은 폴리머(102) 여기저기에 분포된 다수의 입자(104)의 형태인 다수의 전기적 활성 성분 또는 자기적 활성 성분 및 폴리머(102)로 형성되는 복합 구조를 포함하는 원격 작동 제어 요소(100)의 예를 도시하고 있다. 일부 실시예에 있어서, 전기적 활성 성분 또는 자기적 활성 성분은 전자기적 제어 신호에 의해 가열될 수 있으며, 전기적 활성 성분 또는 자기적 활성 성분의 가열은 폴리머가 구조상의 변화를 겪도록 유도할 수 있다. 자기적으로 반응하는 폴리머(magnetically responsive polymer)의 일례는 예컨대 네토(Neto) 등의 "자성 콜로이드로 도핑된 비액체 결정 엘라스토머의 광학 특성, 자기적 특성, 및 유전 특성(Optical, Magnetic, and Dielectric Properties of Non-Liquid Crystalline Elastomers Doped with Magnetic Colloids)"(브라질 물리학 저널, 베어링 데이트 : 2005년 3월, 184 내지 189쪽, 35권, 제1호 참조)에 설명되어 있으며, 이 문헌의 내용은 인용함으로써 본 명세서 에 포함된다. 다른 예시적인 재료 및 구조는 아가왈(Agarwal) 등의 "자기적으로 구동된 온도 제어식 미세유체 엑츄에이터(Magnetically-driven temperature-controlled microfluidic actuators)"(http://www.unl.im.dendai.ac.jp/INSS2004/ INSS2004_papers/OralPresentations/C2.pdf, 1 내지 5 쪽 참조) 또는 미국 특허 제6,607,553호에 설명되어 있으며, 이들은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다.
일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 형상 기억 폴리머 또는 형상 기억 금속과 같은 형상 기억 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 원격 작동 요소는 바이메탈 구조를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 원격 작동 요소는 폴리머, 세라믹, 유전체 또는 금속을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 히드로겔, 페로겔(ferrogel), 또는 강유전체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 폴리머와 같은 복합 재료 또는 구조, 및 자기적 활성 성분 또는 전기적 활성 성분을 포함할 수 있다.
원격 작동 제어 요소의 전자기장에 대한 반응은, 전자기 신호로부터의 에너지 흡수 때문일 수 있거나, 또는 원격 작동 제어 요소의 전부 또는 일부에서의 전자기장에 의한 토크 또는 인력 때문일 수 있다. 이러한 반응은 전자기장의 강도, 상대적인 배향, 및 주파수에 따라 좌우되며, 원격 작동 제어 요소의 재료의 기하학적 형상, 조성 및 조제(preparation)에 따라 좌우된다. 반응은 매크로 레벨, 마이크로 레벨, 또는 나노 레벨 혹은 분자 레벨에서 발생할 수 있다.
원격 작동 제어 요소는 다양한 기능적 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 가열 요소(예컨대, 저항 요소) 또는 냉각 요소(예 컨대, 열전기 장치일 수 있음)를 포함하거나 이들 요소를 형성할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 팽창성 요소일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 원격 제어 신호 발생기로부터 송신되는 전자기적 제어 신호의 수신을 향상시키기 위해 안테나 또는 다른 기하학적 게인 구조와 같은 수신용 소자를 포함할 수 있다.
도 4는 작동 부분(154) 및 수신용 소자(156)로 이루어진 원격 작동 제어 요소(152)를 포함하는 삼투압 펌프 장치(150)의 실시예를 개략적인 형태로 도시하고 있다. 삼투압 펌프 장치(150)는 또한 삼투압 챔버(158) 및 전달용 저장소(160)를 포함한다. 수신용 소자(156)는, 특정 주파수 또는 주파수 대역의 전자기적 에너지를 수신하고 변환하기에 적합한 크기, 형상, 및 재료를 갖는 임의의 구조일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 수신용 소자(156)는 매우 주파수 선택적(frequency selective)일 수 있는 반면, 다른 실시예에 있어서 수신용 소자는 넓은 주파수 대역 또는 다수의 주파수 대역에 걸쳐 유용하게 반응할 수 있다. 수신용 소자(156)는 다양한 금속성 재료 또는 전기적 활성 재료 혹은 자기적 활성 재료로 형성될 수 있다. 작동 부분(154)은 수신용 소자에 의해 수신되고 변환된 전자기적 에너지에 대해 기계적으로, 열적으로, 또는 화학적으로 반응하는 다양한 재료를 포함할 수 있으므로, 삼투압 챔버(158)에서의 삼투압의 발생, 또는 삼투압 챔버(158)로의 유체 유동 또는 전달용 저장소(160) 외부로의 유체 유동에 영향을 주고, 결과적으로는 전달용 저장소(160)로부터의 유체의 펌핑 속도를 변경시킨다.
원격 작동 제어 요소가 제어 신호에 반응할 수 있는 한 가지 방법은, 열을 발생시키거나 또는 열을 흡수하는 것이다. 일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소의 온도 변화는 삼투압의 발생을 직접적으로 변경시킬 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 삼투압 펌프 시스템은, 삼투압 유체에서 온도를 높일 수 있는 전자기장 작동식 가열 요소인 원격 작동 제어 요소(202)로 이루어진 삼투압 펌프 장치(200)를 포함할 수 있으며, 삼투압 발생용 재료(70)는 삼투압 유체(71)의 온도 상승에 반응하여 삼투압 유체 내에서의 용해도가 변한다. 삼투압 펌프 장치(200)는 전달용 유체(58)를 수용하는 전달용 저장소(56) 및 삼투압 챔버(62)를 포함할 수 있으며, 전달용 유체는 출구(60)를 통해 배출될 수 있다. 삼투압 펌프 시스템(200)은 앞서 도 2a 및 도 2b와 관련하여 설명한 바와 같이 반투과성 배리어(66) 및 삼투압 유체 소스[예컨대, 환경(54)]를 포함한다. 압력 반응식 가동 배리어(206)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 가요성 멤브레인보다는 피스톤 또는 활주 가능한 벽으로서 도시되어 있지만, 실질적으로 기능면에서는 동일하다. 삼투압 발생용 재료(70)는 삼투압 챔버(62) 내에 수용된다. 원격 작동 제어 요소(202)는 삼투압 챔버(62)의 벽에 위치할 수 있다. 원격 작동 제어 요소(202)의 초기 온도는 T1이다. 전자기적 제어 신호에 반응하는 원격 작동 제어 요소(202)의 가열 이후에, 원격 작동 제어 요소(202)의 다음 온도는 도 5b에 도시된 바와 같이 T2이다. 원격 작동 제어 요소(202)의 이러한 온도 변화는 삼투압 챔버(62) 내에서의 삼투압 발생용 재료(70)의 농도를 변경시킬 수 있다. 도 5a에서, 삼투압 발생용 재료(70)의 일부(204)는 용해되지 않는 반면, 도 5b에서는 모든 삼투압 발생용 재료(70)가 용해되는데, 이는 삼투압 유체(71)의 온도 변화 때문이다. 전자기장 작동식 가열 요소(202)는 제1철 재료, 제2철 재료, 또는 강자성 재료를 포함할 수 있거나 또는 현저한 전자기적 "손실 탄젠트(loss tangent)" 또는 저항성을 갖는 다른 재료를 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 삼투압 유체(71)에서의 삼투압 발생용 재료(70)의 용해도는 온도 상승에 따라 증가하는 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예에 있어서 상기 용해도는 온도 상승에 따라 감소할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 삼투압 펌프 시스템은 삼투압 유체에서 온도를 낮출 수 있는 전자기장 작동식 냉각 요소를 포함할 수 있으며, 삼투압 발생용 재료는 삼투압 유체의 온도 저하에 반응하여 삼투압 유체의 용해도가 변한다. 예를 들면, 전자기장 작동식 냉각 장치는 열전기 요소를 포함할 수 있다. 삼투압 발생용 재료의 용해도는 온도 저하에 따라 증가할 수 있거나, 또는 온도 저하에 따라 감소할 수 있다. 삼투압 유체에서의 삼투압 발생용 재료의 농도는 전자기장 제어 신호에 반응하여 삼투압 챔버의 체적을 변화시킴으로써 변경될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는, 원격 작동 제어 요소(252)가 전자기적 제어 신호에 반응하여 냉각을 유발하는 삼투압 펌프 장치(250)를 도시하고 있다. 냉각을 유발하는 방법 및/또는 메커니즘은 열전기적(펠티어 효과) 장치 및 액체-기체-기화(줄-톰슨) 장치, 또는 상당한 엔탈피 변화를 수반하는 "상변화(phase-changing)" 재료를 이용한 장치를 포함할 수 있지만 이들로 한정되지는 않는다. 예를 들면, 도 6a에서, 냉각 요소(252)는 온도 T1까지의 냉각을 유발하도록 작동될 수 있으며, 이에 따라 삼투압 챔버(62) 내의 삼투압은 더 낮아진다. 도 6b에 있어서, 전자기적 제어 신호는 냉각 요소(252)가 더 이상 냉각을 유발하지 못하도록 변경될 수 있으며 온도는 더 높은 온도인 T2까지 증가한다. 이후에 삼투압 챔버(62) 내의 압력은 증가하여 삼투압 챔버(62) 내부로의 삼투압 유체(71)의 유동을 증가시키며, 전달용 저장소(56)로부터 출구(60)를 통해 소정 환경(54)까지의 전달용 유체(58)의 펌핑 속도는 이에 상응하게 증가된다.
일부 실시예에 있어서, 삼투압 펌프 장치의 원격 작동 제어 요소의 온도 변화는, 예컨대 구조(예컨대, 도 3에 도시된 원격 작동 제어 요소와 유사할 수 있음)에 있어서의 치수 변화를 유발함으로써 간접적으로 삼투압의 발생 및 이에 따른 펌핑 속도를 변경시킬 수 있다. 도 7a는 이미 설명한 바와 같이 전달용 유체(58)를 수용하는 전달용 저장소(56) 및 삼투압 발생용 재료(70)를 수용하는 삼투압 챔버(62), 압력 반응식 가동 배리어(64), 및 반투과성 멤브레인(66)을 포함하는 삼투압 펌프 시스템(300)을 도시하고 있다. 삼투압 펌프 시스템(300)은 원격 작동 제어 요소(302)를 포함할 수 있으며, 원격 작동 제어 요소는 전자기적 제어 신호에 반응하여 치수를 변화시킬 수 있다. 이러한 치수 변화는 가열, 열의 제거 또는 열손실에 의한 것일 수 있다. 원격 작동 제어 요소(302)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 삼투압 챔버(62)의 벽에 위치할 수 있다. 상호작용 사이트(interaction site)(306)를 포함하는 상호작용 영역(304)은 원격 작동 제어 요소(302)에 위치할 수 있거나 또는 원격 작동 제어 요소에 이웃할 수 있으므로, 상호작용 영역(304)의 치수는 원격 작동 제어 요소(302)의 치수 변화에 의해 변할 수 있다. 상호작용 사이트(306)는 삼투압 발생용 재료(70)와 결합할 수 있으므로, 삼투압 발생용 재료를 용해되지 않은 상태로 유지하고 삼투압 챔버(62) 내에서 더 낮은 삼투압을 유지하며, 상호작용 사이트(306)의 간격 변화 또는 노출 변화는 삼투압 발생용 재료(70)와 상호작용 사이트(306)의 상호작용을 변경시킬 수 있으며, 이에 따라 삼투압 챔버(62) 내의 삼투압을 변경시킨다. 예를 들면, 도 7b에서, 원격 작동 제어 요소는 적어도 하나의 치수가 줄어들어 이에 대응하는 상호작용 영역(304)의 크기 감소 및 상호작용 사이트(306) 사이의 간격 축소를 유발한다. 도 7b에 도시된 예에 있어서, 상호작용 사이트 간격의 축소는 삼투압 발생용 재료(70)와의 상호작용을 감소시키며, 삼투압 발생용 재료가 더 높은 농도로 유체(71) 내에 용해되도록 한다.
상호작용 사이트는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 상호작용 영역에 국한될 수 있거나, 또는 삼투압 챔버 내의 다양한 위치에 분포될 수 있다. 삼투압 펌프는 삼투압 챔버 내에 삼투압 발생용 재료에 대한 복수 개의 상호작용 사이트를 포함할 수 있으며, 상호작용 사이트와 삼투압 발생용 재료의 상호작용의 가능성은 전자기장 제어 신호에 의해 제어 가능하고, 상호작용 사이트와 삼투압 발생용 재료의 상호작용은 삼투압 챔버 내의 삼투압의 변화를 유발한다. 상호작용 사이트는 삼투압 발생용 재료와의 결합, 반응, 상호작용, 또는 착물 형성 중 하나 이상에 의해 삼투압 발생용 재료와 상호작용할 수 있다. 상호작용 사이트는 하나 이상의 특성 변화에 의해 전자기장 제어 신호에 반응할 수 있으며, 이러한 하나 이상의 특성 변화는 상호작용 사이트와 삼투압 발생용 재료 사이의 상호작용을 변경시킨다. 상 기 하나 이상의 특성은, 예컨대 용해도, 반응도, 삼투압 챔버 내의 분포, 밀도, 온도, 형태(conformation), 배향, 정렬 또는 화학 포텐셜 중 하나 이상을 포함할 수 있지만, 이들로 한정되지는 않는다.
상호반응 사이트를 수용하는 삼투압 챔버의 적어도 일부는 삼투압 챔버의 일부[예컨대, 도 7a 및 도 7b의 상호작용 영역(304)]의 표면적 변화에 의해 전자기장 제어 신호에 반응할 수 있으며, 이러한 표면적의 변화는 상호작용 사이트의 개수 또는 상호작용 사이트와 삼투압 발생용 재료의 상호작용의 가능성 중 적어도 하나를 변경시킨다. 표면적의 변화는, 도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이 삼투압 챔버의 일부를 신장시킴으로써 이루어질 수 있거나, 또는 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 삼투압 챔버의 일부를 전개함으로써, 또는 삼투압 챔버의 적어도 일부의 형태(conformation)를 어느 정도 변화시킴으로써 이루어질 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 1차원 또는 2차원의 변화가 상호작용 영역(340)에 미치는 영향을 도시하고 있다. 예를 들면, 상호작용 영역은 제어 신호에 반응하여 팽창하는 원격 작동 제어 요소 상에 형성될 수 있다. 상호작용 영역(340)은 복수 개의 반응 사이트(342)를 포함할 수 있으며, 제1 치수의 초기 길이는 x1이고 제2 치수는 y1이다. 도 8b는 제1 치수가 소정 길이 x2로 변한 후의 상호작용 영역(340)을 도시하고 있다. 도 8c는 제2 치수가 소정 길이 y2로 변한 후의 상호작용 영역(340)을 도시하고 있으며, 도 8d는 제1 치수 및 제2 치수가 소정 크기 x2 및 y2로 모두 변한 후의 상호작용 영역(340)을 도시하고 있다. 각각의 경우에 있어서, 치수 변 화는 반응 사이트(342) 사이의 거리 변화를 초래한다. 도 8a 내지 도 8d에 도시된 치수 변화는 상호작용 영역의 '신장' 또는 '팽창'으로 볼 수 있다. 상호작용 영역의 표면적이 증가하면 반응 속도가 증가할 수 있다. 상호작용 영역의 표면적이 증가하면(예컨대, 표면을 신장시킴으로써), 상호작용 영역 상의 반응 사이트들 사이의 거리가 증가할 수 있다. 반응 사이트들 사이의 거리 증가는 반응 속도의 증가를 초래할 수 있다[예컨대, 반응 사이트들 사이의 간격이 더 좁아서 반응 사이트에 대한 반응물의 접근을 방해하는 입체적인(steric) 방해를 초래하는 경우임].
상호작용 영역의 표면적 변화의 영향은 도 9a, 도 9b, 도 10a, 및 도 10b와 관련하여 더 상세하게 설명된다. 도 9a 및 도 9b는 신장 또는 팽창에 의한 상호작용 영역의 표면적 증가가 상호작용 영역에서 발생하는 상호작용의 속도를 어떻게 증가시킬 수 있는가를 도시하고 있다. 다수의 상호작용 사이트(352)는 상호작용 영역(350)에 위치한다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 신장 또는 팽창 이전에, 상호작용 사이트(352)는 서로 가깝게 위치하며, 상호작용 사이트(352)와 결합하는 반응물(354)은 충분히 커서 반응물(354)이 각각의 상호작용 사이트(352)와 결합할 수 없다. 도 9b에 도시된 바와 같이 상호작용 영역(350)이 팽창된 형태(350')로 신장되거나 팽창되어 상호작용 사이트들(352)이 더 멀리 떨어지게 되는 경우, 반응물(354)은 더 많은 비율의 상호작용 사이트와 결합할 수 있으며, 이에 따라 상호작용의 속도가 증가한다.
일부 실시예에 있어서, 신장 또는 팽창에 의한 상호작용 영역의 표면적 증가는 상호작용 속도를 저하시킬 수 있다(예컨대, 동시에 수 개의 상호작용 사이트와 반응물의 결합 또는 연결을 허용하기 위해서는 특정 간격이 요구되는 경우임). 도 10a 및 도 10b는 신장 또는 팽창에 의한 상호작용 영역(400)의 표면적 증가가 어떻게 상호작용 영역에서 발생하는 상호작용의 속도를 저하시킬 수 있는가를 도시하고 있다. 역시, 다수의 상호작용 사이트(402 및 404)는 도 10a에 도시된 바와 같이 상호작용 영역(400)에 위치한다. 이러한 예에 있어서, 상호작용 영역(400)에 대한 반응물(406)의 결합은 2개의 상호작용 사이트(402 및 404)에 대한 반응물의 결합을 필요로 한다. 상호작용 영역(400)이 도 10b에 도시된 바와 같이 팽창된 형태(400')로 신장 또는 팽창되는 경우, 2개의 상호작용 사이트(402 및 404)의 간격이 변하여 반응물(406)은 팽창된 형태(400')에서 상호작용 영역과 용이하게 결합될 수 없으므로 상호작용의 속도는 저하된다.
열 에너지가 가해지면 많은 재료가 팽창한다. 재료들을 폴리머 겔에서와 같이 결합시킴으로써, 전체에 영향을 미치는 개별적인 성분의 상이한 특성을 이용할 수 있다. 열 반응성 재료는, 열감응성 N-알킬 아크릴아미드 폴리머, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(PNIPAAm), 바이오폴리머, 가교결합된 엘라스틴 계열의 네트워크, 열적으로 유발되는 히드로겔화(hydrogelation)를 겪는 재료, 메모리 폼, 수지 복합물, 서모크로믹(thermochromic) 재료, 단백질, 형상 기억 합금, 플라스틱, 열가소성 플라스틱과 같은 열 반응성 겔(히드로겔)을 포함한다. 가열에 반응하여 수축하거나 오므라드는 재료는, 열적으로 유발되는 히드로겔화를 겪는 열 반응성 겔(히드로겔)(예컨대, 폴락사머, 가교결합되지 않은 PNIPAAm 유도체, 키토산/글리세롤 조합, 엘라스틴 계열의 폴리머), 열경화성 수지(예컨대, 페놀 수지, 멜라민 수 지, 요소 수지 및 폴리에스테르 수지), 치과용 복합물(예컨대, 모노메틸아크릴산), 및 열가소성 플라스틱을 포함할 수 있다.
반응 사이트 사이의 거리 변화에 의해 가속될 수 있는 반응의 몇 가지 예에는, 이중 기능 분자(dual function molecules), 패슈케(Paschke) 등의 "전이 금속 복합체와 연결된 생체 분자 - 화학 요법에 대한 새로운 기회(Biomolecules linked to transition metal complexes - new chances for chemotherapy)"[현대 의학 화학(Current Medicinal Chemistry), 2003년 10월 및 2005년 10월 18일(bearing date), 2005년 10월 24일자로 출간, 2033 내지 2044 쪽(1 및 2 쪽), 제10권, 제19호, 퍼브메드사, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve& db=PubMed&list_uids=12871101&dopt=Abstract에서 있음]에서 설명한 바와 같은 전이 금속 복합체에 연결된 생체 분자(biomolecule), 및 푸세티(Puccetti) 등의 "탄산 무수화 효소 반응 억제제(Carbonic anhydrase inhibitors)"[Bioorg. Med. Chem. Lett., 2005년 6월 15일, 제15권, 제12호, 3096-101(요약문만 게재됨)]에서 설명한 바와 같은 시프염(Schiff bases)과 같은 스페이서를 이용하여 구성된 약품과 관련된 반응이 포함되며, 2개의 상기 문헌은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 다른 반응에는, 알로스테릭한 변조기에 의한 조절을 포함하는 형태상의(알로스테릭) 변화에 반응하는 반응, 및 다중 사이트 단백질에서의 기판 또는 리간드 협동성(cooperativity)과 관련된 반응이 포함되고, 이때 결합은 후속 결합의 친화력에 영향을 미치는데, 예컨대 로스 등의 "미세소관에 대한 타우 유도 협동성 택솔 결합(Tau induces cooperative Taxol binding to microtubules)"[PNAS, 2004년 8월 31일 및 2004년(bearing dates), 12910 내지 12915 쪽, 101권, 35호, The National Academy of Sciences of the USA, http://gabriel.physics.ucsb.edu/~deborah /pub/RossPNASv101p12910y04.pdf에 있음]에서 설명된 바와 같이, 환원 헤타민에 대한 제1 O2 분자의 결합은 이웃한 분자의 결합 친화력 또는 택솔에 대한 타우의 영향을 증가시키며, 이 문헌은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 반응 사이트 간격의 증가에 따라 느려질 수 있는 반응은 형태상의(알로스테릭) 변화, 영향, 또는 pH 혹은 교차 결합에 반응하는 반응을 포함한다. 예컨대, 역시 인용함으로써 본 명세서에 포함되는 보니페이스 등의 "항원 결합이 향상된 경우에 동일한 pH 범위에서 발생하는 복합물 분자의 클래스 II 주요 조직 접합상의 변화에 대한 증거[Evidence for a Conformational Change in a Class II Major Histocompatibility Complex Molecule Occuring in the Same pH Range Where Antigen Binding Is Enhanced)"(J. Exp. Med, 1996년 1월 및 2005년 6월 26일(bearing date), 119 내지 126 쪽, 183권, The Rockefeller University Press, http://www.jem.org에 있음] 및 인용함으로써 본 명세서에 포함되는 스리드하 등의 "탄소 스페이서에 의해 결합된 신규 2가 PKC 리간드 : 결합 친화성의 향상(New bivalent PKC ligands linked by a carbon spacer: enhancement in binding affinity)"[J Med Chem; 2003년 9월 11일 및 2005년 10월 18일(bearing date), 2005년 10월 24일 출판, 4196 내지 204 쪽(1 내지 2 쪽), 46권, 19호, PubMed(요약), http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query. fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&li st_uids= 12954072&dopt=Abstract에 있음]을 참고 하라.
표면적 또는 반응 체적의 증가 이외에도, 원격 작동 제어 요소의 팽창은 또한 상호작용 영역의 추가적인 부분을 노출시키는 효과 또는 반응 조건에 영향을 주는 추가적인 작용기(functional group)를 노출시키는 효과를 가질 수 있다. 반응 영역의 적어도 일부의 상호작용 영역 구조의 전개 또는 다른 형태의 '개방'에 의해 상호작용 영역의 표면적이 증가하면(예컨대, 상호작용 영역이 접힌 구조였을 때에는 완전히 또는 부분적으로 감춰져 있거나 방해를 받았던 반응 사이트를 추가적으로 노출시킴으로써) 상호작용 영역 상의 상호작용 사이트의 개수를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 반응영역의 추가적인 부분을 노출시키기 위해 반응 영역의 적어도 일부를 전개함으로써 상호작용 영역의 면적을 증가시킬 수 있다. 도 11a에 있어서, 원격 작동 제어 요소를 포함하거나 원격 작동 제어 요소로 구성되는 상호작용 영역(450)은 도 11b에 도시된 형태로 전개됨으로써 팽창될 수 있다. 상호작용 영역(450)은 릿지(452a 내지 452e) 및 밸리(454a 내지 454d)를 포함하는 주름진 구조를 갖는다. 반응 사이트(456, 458)는 릿지(452a 내지 452e) 및 밸리(454a 내지 454d) 내부에 또는 릿지 및 밸리 위에 위치할 수 있다. 도 11에 도시된 접힌 형태에 있어서, 밸리(454a 내지 454d)에 위치한 반응 사이트(458)는 반응물이 이들 반응 사이트에 접근할 수 있도록 좁은 밸리 내부로 끼워넣어질 수 없다는 관점에서 '감추어져' 있는 반면, 리지(452a 내지 452e) 상의 반응 사이트는 노출된 상태로 남아 있다. 상호작용 영역(450)이 도 11b에 도시된 형태로 전개될 때, 밸리(454a 내지 454d)에 있는 반응 사이트(458)는 노출되는데, 이는 밸리가 개방됨에 따라 밸리에 있는 반응 사이트에 대한 반응물의 접근이 허용되기 때문이다. 전자기장에 반응하여 전개되는 재료의 예에는 샤힌푸어 등의 "인공 근육 연구 기관, 논문, 생체 모방 센서, 액츄에이터 및 인공 근육으로서의 이온성 폴리머-금속 복합물(IPMC)에 대한 개관(Artificial Muscle Research Institute: Paper: Inonic Polymer-Metal Composites(IPMC) As Biomimetic Sensors, Actuators and Artificial Muscles-A Review)"[http://www.unm. edu/~amri/paper.html에 있으며, 1 내지 28 쪽, 2005년 10월 21일 출판, 뉴 멕시코 대학]에 기술된 바와 같은 이온 폴리머-금속 복합물(IPMC)이 포함된다.
상호작용 영역의 표면적을 증가시키면 어떤 상황에서는 상호작용의 속도가 느려질 수 있고 다른 상황에서는 상호작용의 속도가 빨라질 수 있다. 상호작용 영역의 추가적인 부분의 노출은, 반응 사이트는 아니지만 이후에 반응의 속도 또는 반응 역학을 변화시키는 상호작용 영역의 표면 특성에 약간의 국부적인 변화를 유발할 수 있는 추가적인 작용기를 노출시킬 수 있다. 예를 들면, 노출된 작용기는 적어도 pH, 표면 에너지, 또는 표면 전하의 국부적인 변화를 유발할 수 있다. 예컨대, 인용함으로써 본 명세서에 포함되는 미국 특허 공개 제2003/0142901 A1호를 참고하라.
이와 관련된 상호작용 영역의 변형은 원격 작동 제어 요소의 공극율 증가 또는 밀도 감소를 포함할 수 있다. 공극률의 증가는 반응 사이트, 작용기 등의 간격 또는 노출을 변경하는 것과 관련하여 도 11a 및 도 11b에 도시된 전개와 동일한 효과를 가질 수 있다. 예컨대, 인용함으로써 전체 내용이 본 명세서에 포함되는 미 국 특허 제5,643,246호, 제5,830,207호 및 제6,755,621호를 참고하라.
상호작용 사이트의 간격 변화는 상호작용의 속도를 빠르게 할 수 있거나 느리게 할 수 있거나, 또는 특정 반응 및 반응물에 따라 좌우되는 방식으로 상호작용의 다른 파라메터를 변경시킬 수 있다. 반응 체적의 가열 또는 냉각은 또한 반응 공간 내부의 압력, pH, 삼투질농도(osmolality), 또는 반응과 관련된 다른 화학적 변수들을 변경함으로써 화학 반응을 변경시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 삼투압 펌프 장치는 삼투압 챔버 내부의 2차 재료를 포함할 수 있으며, 2차 재료는 전자기장 제어 신호에 의해 변경 가능한 하나 이상의 특징을 가지고, 삼투압 발생용 재료의 농도는 2차 재료의 하나 이상의 특징을 바꿈으로써 변경 가능하다. 2차 재료는, 예컨대 삼투압 발생용 재료와의 결합, 반응, 상호작용, 또는 착물 형성이 가능한 재료를 포함할 수 있다. 이러한 하나 이상의 특징에는 용해도, 반응성, 삼투압 챔버 내의 분포, 밀도, 온도, 형태, 배향, 정렬 또는 화학 포텐셜 변경 메커니즘 중 하나 이상이 포함될 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 바와 같은 다양한 실시예에 있어서, 상호작용 영역은 상호작용 사이트를 포함할 수 있으며, 상기 상호작용 사이트는 삼투압 발생용 재료와 상호작용할 수 있거나 삼투압 발생용 재료의 거동에 영향을 줄 수 있는 2차 재료를 포함할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 2차 재료의 영향을 바꿀 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 2차 재료는 상호작용 영역에 국한되지 않고 삼투압 챔버 내에 분포될 수 있지만, 전자기적 제어 신호에 반응한다.
2차 재료는 다양한 방식으로 삼투압 발생용 재료와 상호작용할 수 있거나 삼 투압 발생용 재료에 영향을 줄 수 있다. 제1 예로서, 2차 재료는 화학종에 따라 또는 화학종에 상관없이 용액에서 삼투압 발생용 재료를 추출하기 위해 삼투압 발생용 재료와 결합하거나 삼투압 발생용 재료를 분리시킬 수 있는 리셉터 또는 다른 결합 위치(location)일 수 있다. 도 12a 및 도 12b는 상호작용 영역(504)에서의 삼투압 발생용 재료(500)와 2차 재료(502) 사이의 상호작용을 도시하고 있다. 도 12a에서, 원격 작동 제어 요소(506)의 작동에 앞서, 삼투압 발생용 재료(500)는 상호작용 영역(504)에서 2차 재료(502)와 결합하지 않는다. 원격 작동 제어 요소(506)의 작동 이후에, 2차 재료(502)는 도 12b에 도시된 바와 같은 변형된 형태(502')로의 변화를 겪게 되며, 이러한 변형된 형태는 삼투압 발생용 재료(500)가 상호작용 영역과 결합하고 용액에서 추출되도록 해주며, 이에 따라 삼투압이 감소한다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 예에 있어서, 2차 재료(550)는 그 자체로는 삼투압 발생용 재료(552)에 대한 리셉터 또는 결합 사이트가 아니지만, 상호작용 영역(556)에서 삼투압 발생용 재료(552)와 상호작용 사이트(554)(예컨대, 결합 사이트 또는 리셉터 사이트일 수 있음) 사이의 상호작용을 변경시킨다. 도 13a에서, 2차 재료(550)는 상호작용 사이트(554)에 대한 삼투압 발생용 재료(552)의 접근을 막는 제1 구조를 갖는다. 도 13b에서는 원격 작동 제어 요소(558)의 영향 하에서, 2차 재료(550)는 상호작용 사이트(554)에 대한 삼투압 발생용 재료(552)의 접근을 허용하는 제2 구조(550')를 나타낸다. 2차 재료(550)는 스테릭 효과(steric effect)에 의해, 예컨대 소수성기 또는 친수성기와 같은 상호작용 영역의 적어도 일부의 극성을 변경함으로써, 산 또는 산미제(예컨대, 염화 암모늄), 염기 또는 알칼리성분제(중탄산나트륨, 아세트산나트륨), 또는 버퍼링 약품(예컨대, 모노- 또는 디-하이드로젠 인산염)을 이용하여 상호작용 영역의 적어도 일부의 pH를 변경함으로써, 전자기적 제어 신호에 반응하여 삼투압 발생용 재료(552)와 상호작용 사이트(554) 사이의 상호작용 속도 또는 상호작용 특성을 변경시키는 재료일 수 있거나, 또는 다양한 효소, 뉴라미니다아제, 전이효소, 산화방지제, 및 전하 도너(charge doner)를 포함하는 것과 같이 상호작용 영역의 적어도 일부의 전하를 변경시키는 재료일 수 있다.
도 14a 및 도 14b의 예에 있어서, 2차 재료(600)는 삼투압 발생용 재료(602)와 반응하여 반응 생성물(604)을 생성하는 반응물이다. 삼투압 발생용 재료(602)는 도 14a에서의 상호작용 영역(606)에서 2차 재료(600)에 접근하며, 반응 생성물(604)은 도 14b의 상호작용 영역(606)에서 멀어진다. 2차 재료(600)와 삼투압 발생용 재료(602) 사이의 반응은 원격 작동 제어 요소(608)의 작용(예컨대, 가열, 냉각, 그리고 표면 전하, 형태 등의 변화를 일으킴)에 의해 유발되고 생성되며 촉진되거나, 또는 다른 방식으로 증가되거나 강화된다. 반응 생성물(604)은, 상이한 용해도 때문에 또는 상기 반응이 반응 챔버 내의 삼투압 발생 분자의 개수를 증가시키거나 또는 감소시키기 때문에, 삼투압 발생용 재료(602)와는 상이한 삼투압 발생 능력을 가질 수 있다. 반응 부산물(610)은 도 14b에 도시된 바와 같이 상호작용 영역에 남아있을 수 있으며, 또는 2차 재료(600)는 반응에 의해 완전히 소진될 수 있다.
도 12a 내지 도 14b에 도시된 예에서의 원격 작동 제어 요소의 영향은, 본 명세서에서 설명되는 것들, 예컨대 상호작용 영역의 온도를 변경시키거나 또는 반응 사이트 혹은 작용기를 노출시키는 것을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 임의의 다양한 영향일 수 있다. 상호작용 영역에서 발생하는 상호작용은, 반응물과 상이한 양, 상이한 용해도 또는 화학적 활성도를 갖는 반응 생성물을 생성함으로써 삼투압 챔버 내부의 삼투압 발생용 재료의 농도를 변화시켜 반응 챔버 내부의 삼투압을 변화시킬 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 상호작용 영역은 화학 반응을 촉진하면서도 화학반응에 의해 변질되지 않는 촉매, 예컨대 백금과 같은 금속, 산-염기 촉매, 리보자임 혹은 DNA자임과 같은 촉매 핵산을 포함할 수 있다. 상호작용 영역은, 산화 환원 효소(예컨대, 글루코오스산화효소), 전이 효소(당전이효소, 키나아제/포스포릴라아제 포함), 가수분해효소, 리아제, 이소메라아제, 리가아제, 및 효소 착물 및/또는 공동인자(cofactor)와 같은 효소를 포함할 수 있다. 촉매의 다양한 예는 코즈헤프니코프의 "정교한 화학적 합성을 위한 촉매, 2부, 폴리옥소메탈레이트에 의한 촉매 작용(Catalysts for Fine Chemical Synthesis, Volume 2, Catalysis by Polyoxometalates)"[chipsbooks.com, 2002년 및 1998 내지 2006년(bearing date), 2005년 10월 21일자로 출간, 1 내지 3 쪽(201 페이지), 2권, 조리 및 접대 산업 출판 서비스, http://www.chipsbooks.com/catcem2.htm에 있음]에 제시되어 있으며, 이 문헌은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다.
또한, 상호작용 영역에서 반응 조건을 변경하는 것은, 상호작용 영역의 적어도 일부를 가열하거나 냉각함으로써, 또는 상호작용 영역의 적어도 일부의 삼투질 농도, 또는 pH, 표면 전하, 또는 표면 에너지를 변경함으로써 달성될 수 있다. 유사하게, 상호작용 영역에서 반응 조건을 변경하는 것은, 예컨대 반응 공간의 체적을 바꾸거나, 반응 공간의 적어도 일부를 가열하거나 냉각하거나, 또는 반응 공간의 적어도 일부의 삼투질농도, pH, 압력, 온도, 화학 조성, 또는 화학적 활성도를 바꿈으로써, 삼투압 펌프 장치 내부의 반응 공간, 즉 상호작용 영역을 포함하는 반응 공간의 파라메타를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소의 팽창 또는 다른 형태(conformation)상의 변화는 화학 반응에 대한 다른 변화를 초래할 수 있다. 예를 들면, 상호작용 영역을 포함하는 반응 공간의 체적은 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이 원격 작동 제어 요소의 팽창에 의해 늘어날 수 있다. 삼투압 펌프 장치(650)는, 삼투압 발생용 재료(70)를 수용하고 도 15a에 도시된 바와 같은 제1 체적을 갖는 삼투압 챔버(652)를 포함한다. 또한, 삼투압 펌프 장치(650)는 전달용 유체(656)를 수용하는 전달용 저장소(654)를 포함한다. 전자기적 제어 신호에 반응하여 치수를 변화시키는 원격 작동 제어 요소(658)는 삼투압 챔버(652)의 벽 중 팽창 가능한 부분을 형성한다. 원격 작동 제어 요소가 도 15b에 도시된 팽창된 형태(658')로 팽창하면, 삼투압 챔버(652) 내의 반응 공간의 체적은 증가한다. 따라서, 삼투압 챔버(652)에서의 삼투압 발생용 재료(70)의 농도는 작아지며, 이는 삼투압 펌핑 속도에 상응하는 영향을 줄 수 있다.
도 8a 내지 도 8d, 도 11a 및 도 11b, 그리고 도 15a 및 도 15b에 도시되어 있는 효과는 제어 신호에 대한 적절한 조절에 의해 역전될 수 있으며, 상호작용 영 역의 표면적, 반응 공간의 체적, 또는 노출된 반응 사이트의 개수의 상응하는 감소를 초래한다.
예컨대, 도 2a 및 도 2b, 도 5a 및 도 5b, 도 6a 및 도 6b, 도 7a 및 도 7b, 그리고 도 15a 및 도 15b에 제시된 바와 같은 다양한 실시예에 도시된 바와 같이, 전달용 저장소는 출구를 포함할 수 있으며, 이 출구를 통해 전달용 유체가 전달용 저장소에서의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화에 반응하여 소정 환경으로 이동한다. 대안으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 삼투암 펌프 시스템(700)은, 전달용 저장소(56)와 유체 연통되며 전달용 저장소(56)에서의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화에 반응하여 전달용 저장소(56)로부터 배출되는 유체(58)를 수용하도록 구성된 하류 유체 처리 구조(702)를 포함할 수 있다. 하류 유체 처리 구조(702)는 도 16에 도시된 바와 같은 챔버, 채널, 또는 하나 이상의 채널, 챔버의 조합, 또는 다른 유체 처리 구조를 포함할 수 있다. 선택된 실시예에서 사용하기에 적절한 유체 처리 구조의 예는, 미국 특허 제6,146,103호, 제6,802,489호, 및 크라우쓰 등의 "자기적 응력에 의해 펌핑된 유체(Fluid pumped by magnetic stress)"[2004년 7월 1일(bearing date), 1 내지 3 쪽, http://arxiv.org/PS_cac he/physics/pdf/0405/ 0405025.pdf에 있음]에 설명되어 있으며, 이들 문헌은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 유체 처리 구조는 채널, 챔버, 밸브, 믹서, 스플리터, 어큐뮬레이터, 펄스 유동 발생기, 및 서지 억제기(surge-suppressors), 다른 구조물 중 하나를 포함할 수 있지만 이들로 한정되지는 않는다.
도 17은 삼투압 펌프 시스템(750)의 실시예의 개략도이며, 삼투압 펌프 시스템은 삼투압 펌프 장치(752)와, 삼투압 펌프 장치(752)의 삼투압 챔버(62)에서의 삼투압 발생용 재료(70)에 의한 삼투압의 발생을 제어하기에 충분한 전자기장 제어 신호(756)를 발생시킬 수 있는 원격 제어 신호 소스(754)를 포함할 수 있다. 삼투압 펌프 장치(752)는 소정 환경(54)에 배치하기 위해 구성된 본체 구조(52)와, 상기 환경(54) 내로 전달될 전달용 유체(58)를 수용할 수 있는 전달용 저장소(56)와, 삼투압 챔버(62)와, 삼투압 챔버 내부에 수용되는 삼투압 발생용 재료(70)와, 삼투압 챔버(62)를 전달용 저장소(56)와 분리하는 압력 반응식 가동 배리어(758)와, 삼투압 챔버(62)를 삼투압 유체 소스와 분리하는 반투과성 멤브레인(66)을 포함할 수 있으며, 삼투압 발생용 재료(70)에 의한 삼투압의 발생은 전자기장 제어 신호(756)에 의해 제어 가능하고, 압력 반응식 배리어(758)는 삼투압 발생용 재료(70)에 대해 실질적으로 불투과성이며 삼투압 챔버(62) 내의 압력 변화에 반응하여 이동함으로써 전달용 저장소(56) 내의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화를 유발하도록 구성되고, 반투과성 멤브레인(66)은 삼투압 유체 소스로부터의 유체에 대해 실질적으로 투과성이지만 삼투압 발생용 재료에 대해서는 실질적으로 불투과성이다.
원격 제어 신호 소스(754)는 전기 회로(760), 신호 발생기(762) 및 신호 송신기(764)를 포함할 수 있으며, 시스템의 의도된 용례에 따라 다양한 특성을 갖는 전자기적 제어 신호(756)를 생성하도록 구성될 수 있다. 전기 회로(760), 신호 발생기(762), 및 신호 송신기(764)의 구조 특성은 전자기적 제어 신호(756)의 유형에 따라 좌우된다. 전자기 신호의 생성과 송신을 위한 회로 및 관련 구조의 구성은 전기 분야 당업자에게 공지된 수단 및 기법을 이용하여 실시될 수 있다. 예컨대, 전기 신호, 자기 신호 및 전자기 신호의 발생 및 전파에 기초가 되는 이론의 논의를 위해서는, 엘. 디. 랜다우, 이. 엠. 리프쉬츠, 및 엘. 피. 피태프스키이의 '연속적인 매질의 전기 역학, 2판'(편저)(엘스비어 버터워스 하이네만, 옥스포드, 특히 1 내지 13 쪽 및 199 내지 222 쪽을 참고하나 한정하려는 의도는 아님)을 참고하고, 이 문헌은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 전기 회로는 아날로그 회로, 디지털 회로, 하나 이상의 마이크로프로세서, 연산 장치, 기억 장치 등 중에서 어떤 것 또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 원격 제어 신호 소스(754)는 전자기장 제어 신호의 발생을 제어하도록 구성되는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
삼투압 펌프 시스템의 삼투압 펌프 장치(752)는, 유기체, 수중 또는 다른 유체, 또는 유체 수용 체적(contained fluid volume)으로부터 선택된 소정 환경에서 위치를 설정하도록 되어 있는 본체 구조(52)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 본체 구조는 산업용 유체 체적, 농업용 유체 체적, 수영장, 수족관, 음용수 공급원, 및 HVAC 시스템 냉각수 공급원으로부터 선택된 유체 수용 체적에서 위치를 설정하도록 되어 있을 수 있다. 다양한 실시예는 선택된 생물의학 용례와 함께(예컨대, 사람 또는 다른 동물의 몸에 배치되도록 되어 있는 삼투압 펌프 장치와 함께) 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 삼투압 펌프 시스템은 사람 또는 다른 동물의 몸에 한정되지 않고 다양한 환경에서 사용될 수 있음을 예상할 수 있다. 삼투압 펌프 장치는 다른 유형의 살아있는 유기체(예컨대, 식물)에 배치될 수 있다. 삼투압 펌프 장치는 또한 수중에, 또는 다양한 폐쇄된 유 체 체적, 산업적 유형의 용례, 농업적 유형의 용례, 및 다양한 다른 유형의 용례에 배치될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예의 사용을 위한 환경은 단지 예시적인 것이며, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 삼투압 펌프 시스템은 예시적인 용례에서 사용되는 것으로 한정되지 않는다.
도 18은, 삼투압 펌프 장치(12)가 폐쇄된 작은 유체 체적(802)(예컨대, 수족관)에 위치하는 것인, 삼투압 펌프 시스템(800)의 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 원격 제어기 또는 원격 제어 신호 발생기(16)는 폐쇄된 유체 체적(802) 외부에 위치한다.
도 19는, 삼투압 펌프 장치(12)가 보다 큰 폐쇄된 유체 체적(806)(예컨대, 물 저장 탱크, HVAC 시스템 냉각수 탱크, 산업용 유체 또는 농업용 유체를 수용하고 있는 탱크일 수 있음)에 위치하는 것인, 삼투압 펌프 시스템의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 원격 제어기 또는 원격 제어 신호 발생기(16)는 폐쇄된 유체 체적(806) 외부에 위치한다.
도 20은, 삼투압 펌프 장치(12)가 수중(810)(도 20에는 호수 또는 연못이 도시되지 있지만 전술한 삼투압 펌프 시스템은 또한 강, 개울 또는 바다에서 사용하도록 구성될 수 있음)에 위치하는 것인, 삼투압 펌프 시스템(808)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하고 있다. 원격 제어기 또는 원격 제어 신호 발생기(16)는 수중(810)의 외부에 위치한 것으로 도시되어 있지만, 일부 실시예에서는 수중(810)의 소정 위치에 원격 제어기(16)를 배치하는 것이 이로울 수 있다.
광범위한 재료가 본 명세서에서 설명하는 바와 같은 삼투압 펌프 장치의 전달용 저장소에 저장될 수 있으며, 재료의 선택은 삼투압 펌프 장치의 사용 환경 및 의도된 용례에 따라 결정된다. 삼투압 펌프 장치에 의해 소정 환경 내로 전달될 수 있는 재료는 비료, 영양제, 치료용 약품, 항생제/미생물, 제초제, 살균제, 소독제, 그리고 완충제, 산, 염기, 킬레이트 제제, 및 계면활성제 등과 같이 화학 조성 또는 pH를 조절하기 위한 재료를 포함할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 유기체로 전달될 수 있는 재료의 예에는 영양제, 호르몬, 성장 인자, 의약품, 치료용 화합물, 효소, 유전 물질(genetic material), 백신, 비타민, 조영제(imaging agents), 세포 신호전달 재료(cell-signaling materials), 사멸 촉진제(pro-apoptotic agents) 또는 항사멸제(anti-apoptotic agents), 또는 신경전달물질이 포함되지만 이들로 한정되지는 않는다. 또한, 재료는 전구체 또는 유전 물질, 백신, 영양제, 비타민, 조영제, 치료용 화합물, 호르몬, 성장 인자, 사멸 촉진제 또는 항사멸제, 또는 신경전달물질과 같은 특정 재료의 성분을 포함할 수 있다. 상기 전구체는 예를 들어 프로드러그[예컨대, 에리온 등의 '헵다이렉트1(Hepdirect1) 프로드러그를 이용한 간을 목표로 한 약품 전달'(JPET(Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics Fast Forward), 312호, 554 내지 560 쪽, 2005년(2004년 8월 31일자로 최초로 펴냄)) 및 로빈슨 등의 "LEAPT(Lectin-directed enzyme-activated prodrug therapy)"(PNAS, 2004년 10월 5일, 101권, 40호, 14527 내지 14532 쪽, 2004년 9월 24일 출간 이전에 온라인에 공개됨(http:// www.pnas.org/cgi/content/full/101/40/14527)를 참조, 이들 문헌은 인용함으로써 본 명세서에 포함됨]를 포함할 수 있다. 유용한 재료는, 예컨대 약품에 대한 프로드러그의 변환, 혈류 내에서의 재료의 효소 반응(CYP450, 예컨대, 콜레스테롤 단일산화제, 콜레스테롤 환원 효소, 콜레스테롤 산화 효소와의 콜레스테롤 물질대사)에 의해 생성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "전달용 유체"라는 용어는, 액체, 기체, 분말 또는 액체 혹은 기체 캐리어에 있는 다른 고체 입자를 비롯하여 유체 거동 또는 유체와 유사한 거동을 나타내는 임의의 형태를 갖는 재료를 포괄하려는 의도이다. 전달용 유체는 용액, 현탁액, 또는 유제(emulsion)일 수 있다. 소정 환경 내로 전달될 재료는 일부 경우에는 적절한 유체 특성을 가질 수 있지만, 다른 경우에는 대상 재료가 전술한 바와 같은 유체 용매 또는 캐리어에서, 용액, 현탁액, 또는 용제에서, 또는 기체 혹은 고체 캐리어 재료에서 전달될 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같은 삼투압 펌프 장치는, 삼투압 발생용 재료에 의한 삼투압의 발생을 제어하도록 전자기장 제어 신호에 반응하는 원격 작동 제어 요소를 포함할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는, 영구적으로 자화가능한 재료, 강자성 재료, 페리자성 재료, 제1철 재료, 제2철 재료, 유전체, 강유전성 재료, 압전 재료, 반자성 재료, 상자성 재료, 및 반강자성 재료 중 적어도 하나를 포함하는 자기적 또는 전기적 활성 재료를 포함할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 폴리머, 세라믹, 유전체, 또는 금속을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 삼투압 펌프 시스템은 형상 기억 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 폴리머 및 자기적 또는 전기적 활성 성분을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 형상을 변화시킴으로써 제어 신호에 반응할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 적어도 한 가지 치수를 바꿈으로써 제어 신호에 반응할 수 있다. 원격 작동 제어 요소의 반응은 가열, 냉각, 진동, 팽창, 신장, 전개, 수축, 변형, 연화, 또는 전체적으로 혹은 국지적으로 접히는 것 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 폴리머, 세라믹, 플라스틱, 유전체, 또는 금속, 혹은 이들의 조합과 같은 다양한 재료를 포함할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 형상 기억 폴리머 또는 형상 기억 금속과 같은 형상 기억 재료를 포함할 수 있거나, 또는 바이메탈 구조와 같은 복합 구조를 포함할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 자기적 또는 전기적 활성 재료를 포함할 수 있다. 자기적 활성 재료의 예에는, 영구적으로 자화가능한 재료와, 철, 니켈, 코발트 및 이들의 합금과 같은 강자성 재료와, 자철석, 제1철 재료, 제2철 재료와 같은 페리자성 재료와, 수정과 같은 반자성 재료와, 규산염 또는 황화물과 같은 상자성 재료와, 강자성 재료와 유사하게 거동하는 유사 반강자성 재료(canted antiferromagnetic materials)와 같은 반강자성 재료가 포함될 수 있으며, 전기적 활성 재료의 예로는 강유전체, 압전체, 및 양의 실제 유전율(permittivity) 및 음의 실제 유전율을 모두 갖는 유전체가 포함된다. 일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 히드로겔 또는 페로겔을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 원격 작동 제어 요소는 폴리머 및 전기적 활성 성분(고도로 성극가능한 유전체를 포함) 또는 자기적 활성 성분(페로폴리머 등을 포함)뿐만 아니라 하나의(또는 그 이상일 수 있음) 큰 자기적 또는 전기적 활성 성분으로 이루어진 원격 작동 제어 요소를 포함할 수 있다. 원격 작동 제어 요소가 하나 이상의 전기적 또는 자기적 활성 성분을 포함하는 것인 일부 실시예에 있어서, 전기적 또는 자기적 활성 성분은 제1 방식(예컨대, 가열)으로 전자기적 제어 신호에 반응할 수 있고, 원격 작동 제어 요소의 반응은 전기적 또는 자기적 활성 성분에 반응하여 생성될 수 있다(예컨대, 전기적 또는 자기적 활성 성분의 가열에 반응하여 팽창하거나 형상이 변함).
다양한 유형 및 주파수의 전자기적 제어 신호는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 삼투압 펌프 시스템에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에 있어서, 삼투압 펌프 시스템은, 요구되는 방식으로 삼투압의 발생을 제어하도록 원격 작동 제어 요소를 작동시키기에 충분한 정적 또는 준정적 전기장 제어 신호 혹은 정적 또는 준정적 자기장 제어 신호를 발생시키도록 구성된 원격 제어 신호 소스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 원격 제어 신호 소스는, 요구되는 방식으로 삼투압의 발생을 제어하도록 원격 작동 제어 요소를 작동시키기에 충분한 고주파, 마이크로파, 적외선, 밀리미터파, 자외선 또는 광학 전자기장 제어 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다.
삼투압 펌프 장치의 원격 제어기는, 삼투압 펌프 장치의 삼투압 챔버 내에서의 삼투압 발생용 재료의 농도를 변화시키도록 소정 환경에 위치한 삼투압 펌프 장치의 원격 작동 제어 요소를 작동시키기에 충분한 전자기 신호를 생성시킬 수 있는 전자기 신호 발생기, 및 원격 작동 제어 요소에 전자기 신호를 무선으로 송신할 수 있는 전자기 신호 송신기를 포함할 수 있다.
다시 도 17를 참조하면, 신호 송신기(764)는, 예컨대 전자기 신호와 함께 사 용하기에 적절한 안테나 또는 도파관일 수 있는 송신 장치를 포함할 수 있다. 정적 전기장 및 준정적 전기장은, 예컨대 하전된 금속 표면에 의해 생성될 수 있는 반면, 정적 자기장 및 준정적 자기장은 예컨대 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이 하나 이상의 와이어 또는 코일에 전류를 통과시키거나 하나 이상의 영구 자석을 이용함으로써 생성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, '송신하다', '송신기', 및 '송신'이라는 용어는 전파 송신 및 전자기 신호의 수신의 관점에서의 송신으로 한정되지 않을 뿐만 아니라 하나 이상의 초기 위치로부터 하나 이상의 원격 위치까지의 자기 신호의 무선 연결 및/또는 전달에 적용된다.
도 17에 대체로 도시되어 있는 바와 같은 원격 제어 신호 소스(754)는 시스템의 의도된 용례에 따라 다양한 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 특정 원격 제어 신호 소스는 특정 유형의 신호(예컨대, 특정 주파수 또는 주파수 대역의 신호)만을 생성하도록 구성될 수 있는 반면, 다른 실시예에서는 특정 원격 제어 신호 소스가 가변적인 주파수 범위를 포함하는 신호를 생성하도록 조절 가능할 수 있다. 신호는 AC 주파수 성분뿐만 아니라 일부 경우에는 DC 바이어스 혹은 오프셋에 기여하는 성분을 포함할 수 있다. 삼투압 펌프 시스템(750)의 원격 제어 신호 소스(754)는, 요구되는 삼투압 또는 펌핑 속도를 구현하기 위해 원격 작동 제어 요소(18)를 작동시키기에 충분한 정적 또는 준정적 전기장 제어 신호 혹은 정적 또는 준정적 자기장 제어 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 원격 제어 신호 소스(754)는 요구되는 속도 또는 반응역학의 화학 반응을 구현하기 위해 원격 작동 제어 요소(18)를 작동시키기에 충분한 전자기적 제어 신호를 다양하고 상이한 주파수로 발생시키도록 구성될 수 있다. 전자기적 제어 신호는, 예컨대 고주파에 해당하는 주파수, 마이크로파의 주파수, 적외선의 주파수, 밀리미터파의 주파수, 자외선의 주파수 혹은 광학 주파수를 가질 수 있다. 고주파 전자기 신호의 발생은, 예컨대 미국 코네티컷주 뉴잉턴에 소재하는 ARRL이 펴낸 알 딘 스트로 편저의 '무선 통신을 위한 ARRL 핸드북 ( 2006년판 )'에 설명되어 있으며, 이는 인용함으로써 본 명세서에 포함된다.
원격 제어기/원격 제어 신호 소스(예컨대, 도 17에서의 754)는 의도된 용례를 위해 적절하게 변형될 수 있다. 예를 들면, 원격 제어기/원격 제어 신호 소스는 삼투압 펌프 장치가 배치된 사람의 몸(또는 다른 유기체)에, 즉 예컨대 벨트, 팔찌, 또는 펜던트 상에 착용 가능할 수 있도록 또는 테이프에 의해 혹은 다른 방식으로 사람의 몸에 부착되도록 구성될 수 있다. 대안으로, 원격 제어기/원격 제어 신호 소스는, 예컨대 가정이나 병원 환경에서 사용하기 위한 탁상용 장치로서 유기체의 주위에 배치되도록 구성될 수 있다.
다양한 유형의 전자기장 제어 신호가 원격 작동 제어 요소를 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 정적 또는 준정적 전기장 혹은 정적 또는 준정적 자기장에 반응할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 다양한 유형의 비이온화 전자기 복사(non-ionizing electromagnetic radiation) 또는 일부 경우에는 이온화 전자기 복사에 반응할 수 있다. 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 전자기장 제어 신호는 고주파 전자기 복사, 마이크로파 전자기 복사, 적외선 전자기 복사, 밀리미터파 전자기 복사, 광학 전자기 복사, 혹은 자외선 전자기 복사를 포함 한다.
전자기 신호 발생기는 전기 회로 및/또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자기 신호는 적어도 부분적으로 사전에 결정된 작동 패턴에 따라 생성될 수 있다. 원격 제어기는 사전에 결정된 작동 패턴을 저장할 수 있는 메모리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자기 신호는 모델 기반의 계산에 기초하여 생성될 수 있으며, 원격 제어기는 모델 기반의 계산에서 사용된 모델 파라메타를 저장할 수 있는 메모리를 포함할 수 있다.
도 21은, 소정 환경(1056)에 있는 삼투압 펌프 장치(1054)에 송신되는 전자기적 제어 신호(1052)를 생성하는 원격 제어기(1050)를 포함하는 삼투압 펌프 시스템을 도시하고 있다. 전자기적 제어 신호(1052)는 삼투압 펌프 장치(1054) 내의 원격 작동 제어 요소(1058)에 의해 수신된다. 원격 제어기(1050)는 센서(1062)에 의해 소정 환경(1056)으로부터 감지된 피드백 신호(1060)를 수신하도록 되어 있는 신호 입력부(1051)를 포함할 수 있으며, 전자기 신호(1052)는 적어도 부분적으로 상기 환경으로부터 감지된 피드백 신호(1060)에 기초하여 생성된다. 예를 들면, 피드백 신호(1060)는 상기 환경의 삼투질농도 또는 pH, 상기 환경 내의 화학물질의 농도 또는 화학적 활성도, 상기 환경의 온도 또는 압력, 혹은 일부 다른 감지된 신호에 대응할 수 있다. 원격 제어기(1050)는 전기 회로(1064), 신호 발생기(1066), 신호 송신기(1068), 및 메모리(1070)를 포함할 수 있다. 센서(1062)로부터의 피드백은 유선 연결을 통해 전송될 수 있거나 또는 일부 실시예에 있어서는 무선으로 송신될 수 있다.
도 22는 원격 제어기(1100)를 포함하는 삼투압 펌프 시스템의 또 다른 실시예를 도시하고 있으며, 원격 제어기는 소정 환경(1106) 내의 삼투압 펌프 장치(1104)에 전자기적 제어 신호(1102)를 송신한다. 원격 제어기(1100)는 삼투압 펌프 장치(1104) 내의 센서(1110)로부터 피드백 신호(1112)를 수신하도록 되어 있는 신호 입력부(1108)를 포함할 수 있다. 전자기 신호(1102)는 적어도 부분적으로 피드백 신호(1112)에 기초하여 결정될 수 있다. 센서의 예는 미국 특허 제6,935,165호 및 미국 특허 공개 제2004/0007051호에 설명되어 있으며, 이들 특허는 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 삼투압 펌프 장치(1104)는 원격 작동 제어 요소(1058)를 포함한다. 피드백 신호(1112)는 무선으로 원격 제어기(1100)에 다시 송신될 수 있다. 원격 제어기(1100)는 프로세서(1114), 신호 발생기(1116), 신호 송신기(1118), 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 원격 제어기(1100)는 삼투압 펌프 장치로부터 피드백 신호를 수신하도록 되어 있는 신호 입력부(1108)를 포함할 수 있으며, 전자기 신호는 적어도 부분적으로 삼투압 펌프 장치로부터 감지된 피드백 신호에 기초하여 생성된다. 삼투압 펌프 장치로부터의 피드백 신호는, 삼투압 펌프 장치 내부 또는 주위의 삼투질농도 또는 pH, 삼투압 펌프 장치 내부 또는 주위의 화학물질의 농도 또는 화학적 활성도, 삼투압 펌프 장치 내부 또는 주위의 온도나 압력, 삼투압 펌프 장치의 펌핑 속도, 또는 삼투압 펌프 장치로부터 감지된 일부 다른 파라메타에 대응할 수 있다.
도 23에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 원격 제어기는 제어 파라메타의 사용자 입력을 받아들이도록 구성될 수 있다. 원격 제어기(1150)는, 예컨 대 명령, 변수, 지속 기간, 진폭, 주파수, 파형, 데이터 저장, 또는 검색 지시, 환자 데이터 등과 같은 사용자로부터의 정보 또는 지시의 입력을 받아들이기 위한 입력부(1160)를 포함한다. 다른 실시예에서와 같이, 원격 제어기(1150)는 소정 환경(1156) 내의 삼투압 펌프 장치(1154)에 전자기적 제어 신호(1152)를 송신하며, 전자기적 제어 신호는 원격 작동 제어 요소(1158)를 작동시킨다. 입력부(1160)는 사용자로부터의 정보의 직접 입력을 위해 키보드, 키패드, 마이크로폰, 마우스 등과 같은 하나 이상의 입력 장치를 포함할 수 있거나, 디지털 또는 전기 형태의 정보나 데이터를 받아들이기 위해 디스크 드라이브, 메모리 장치 리더 등과 같은 데이터 판독 장치를 비롯한 다양한 유형의 아날로그 혹은 디지털 입력부 또는 포트 중 임의의 것일 수 있다. 입력부(1160)를 매개로 하여 입력된 데이터 또는 명령은, 신호 발생기(1164)에 의한 전자기적 제어 신호(1152)의 발생 및 송신기(1166)에 의한 제어 신호(1152)의 송신을 조절하도록 원격 제어기(1150)의 작동을 변화시키기 위해 전기 회로(1162)에 의해 사용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 이러한 실시예 및 다른 실시예에 있어서, 원격 제어기는, 예컨대 전자기적 제어 신호의 발생을 제어하기 위한 명령 및 전자기적으로 반응하는 제어 요소에 대한 전자기적 제어 신호의 송신을 제어하기 위한 명령을 포함할 수 있는 소프트웨어를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 삼투압 펌프 장치는 도 24에 도시된 바와 같은 방법에 의해 제어될 수 있으며, 이 방법은 단계(1202)에서 소정 환경 내의 삼투압 펌프 장치의 자기적 혹은 전기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있으며, 단계(1204)에서 삼투압 펌프 장치에서의 삼투압 발생용 재료의 농도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치 내의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소를 작동시키기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하는 것을 포함할 수 있다.
도 24에 대체로 도시된 바와 같은 방법은, 원격 제어 신호 소스를 이용하여 삼투압 펌프 장치에 대한 전자기적 제어 신호를 발생시키고 송신하는 것을 포함할 수 있다. 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것은, 모델 기반의 계산으로부터 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것, 또는 저장된 패턴에 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 도 25에 도시된 바와 같이, 1222에서 소정 환경 내의 삼투압 펌프 장치의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 단계에 더하여, 1224에서 삼투압 펌프 장치에서의 삼투압 발생용 재료의 농도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치 내의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소를 작동시키기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신한다. 상기 방법은 또한 단계(1226)에서 상기 환경으로부터 피드백 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 피드백 신호에 기초하여 단계(1228)에서 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 결정 지점(1230)에서 중단 결정이 내려질 때까지 반복될 수 있다. 상기 환경으로부터의 피드백 신호를 수신하 는 것은 상기 환경의 적어도 일부에서의 삼투질농도, pH, 온도, 압력, 또는 화학물질의 농도 또는 화학적 활성도의 측정값을 수신하는 것을 포함할 수 있다.
도 26에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 단계(1302)에서 소정 환경 내의 삼투압 펌프 장치의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것, 1304에서 삼투압 펌프 장치에서의 삼투압 발생용 재료의 농도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치 내의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소를 작동시키기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하는 것, 단계(1306)에서 삼투압 펌프 장치로부터 피드백 신호를 수신하는 것, 그리고 이러한 피드백 신호에 기초하여 단계(1308)에서 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 다른 관련 실시예와 함께 언급된 바와 같이, 상기 방법의 단계들은 결정 지점(1310)에서 중단 결정이 내려질 때까지 반복될 수 있다. 삼투압 펌프 장치로부터의 피드백 신호를 수신하는 것은, 삼투압 펌프 장치 내의 삼투압 발생용 재료의 농도, 삼투압 펌프 장치 내부 또는 주위의 화학물질의 농도 또는 화학적 활성도, 혹은 삼투압 펌프 장치 내부 또는 주위의 삼투질농도, pH, 온도, 또는 압력를 나타내는 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 도 27에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 단계(1352)에서 하나 이상의 제어 파라메타의 사용자 입력을 받아들이는 것과, 이러한 하나 이상의 제어 파라메타에 기초하여 소정 환경 내의 삼투압 펌프 장치의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있으며, 상기 전자기적 제어 신호는 단계(1354)에서 삼투압 펌프 장치 내의 삼투압 발생용 재료의 요구되는 농도를 생성할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는다. 또한, 상기 방법은 단계(1356)를 포함할 수 있으며, 이 단계는 삼투압 펌프 장치에서의 삼투압 발생용 재료의 농도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치 내에서 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소를 작동시키기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하는 것을 포함한다. 삼투압 펌프 장치 내의 삼투압 발생용 재료의 요구되는 농도는, 삼투압 펌프 장치에 의해 요구되는 펌핑 속도를 구현하기에 충분한 농도일 수 있다. 상기 방법은, 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소를 가열하거나, 냉각하거나 또는 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소의 구조에 변화를 유발하도록 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소를 작동시키는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 전자기적 제어 신호를 발생시키는 단계 및 삼투압 펌프 장치에 상기 전자기적 제어 신호를 원격으로 송신하는 단계는, 소프트웨어, 하드웨어, 또는 펌웨어 형태로 제공되는 명령에 따라 수행될 수 있다. 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것은, 정적 또는 준정적 자기장, 정적 또는 준정적 전기장 또는 고주파 파장, 마이크로파 파장, 적외선 파장, 자외선 파장 또는 광학 파장의 전자기 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 소프트웨어 제어 하에서 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은, 삼 투압 챔버 내의 상호작용 영역의 면적을 변경시킴으로써 삼투압 펌프 장치의 삼투압 챔버 내의 삼투압 발생용 재료의 농도를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 상호작용 영역의 면적을 변경하는 것은 상호작용 영역의 면적을 증가시키는 것을 포함할 수 있으며, 이는 상호작용 영역 내의 상호작용 사이트들 사이의 거리를 증가시키는 것과 반응 영역 내의 가용한 상호작용 사이트들의 개수를 증가시키는 것 중 어느 하나 또는 양자 모두를 포함할 수 있다. 역으로, 상호작용 영역의 면적을 변경하는 것은 상호작용 영역의 면적을 줄이는 것을 포함할 수 있으며, 이는 상호작용 영역 내의 상호작용 사이트들 사이의 거리를 줄이는 것 및/또는 반응 영역 내의 가용한 상호작용 사이트의 개수를 줄이는 것을 포함할 수 있다.
삼투압 펌프 장치의 삼투압 챔버에서의 삼투압 발생용 재료의 농도를 변경하는 것은, 삼투압 챔버 내의 상호작용 영역에서의 상태를 변경하는 것을 포함할 수 있으며, 이는 예컨대 상호작용 영역의 적어도 일부를 가열하거나 냉각하는 것을 포함할 수 있다. 대안으로, 또는 추가적으로, 상호작용 영역에서의 상태를 변경하는 것은, 상호작용 영역의 적어도 일부의 삼투질농도 또는 pH를 변경하는 것, 또는 상호작용 영역의 적어도 일부의 표면 전하 또는 표면 에너지를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 상호작용 영역에서의 상태를 변경하는 것은, 삼투압 챔버의 체적을 변경하는 것, 삼투압 챔버의 적어도 일부를 가열하거나 냉각하는 것, 또는 삼투압 챔버의 적어도 일부의 삼투질농도 또는 pH를 변경하는 것과 같이 삼투압 챔버 내의 상태를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
삼투압 펌프 장치를 제어하는 또 다른 방법은 도 28에 도시되어 있으며, 이 방법은 단계(1372)에서 소정 환경 내의 삼투압 펌프 장치의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것과, 단계(1374)에서 삼투압 펌프 장치의 펌핑 속도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치 내의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소를 기계적으로, 열적으로 또는 화학적으로 작동시키기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 상기 환경 내의 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하는 것을 포함한다. 상기 방법은, 원격 제어 신호 소스를 이용하여 전자기적 제어 신호를 발생시키고 송신하는 것을 포함할 수 있다. 설명한 다른 실시예에서와 같이, 상기 방법은 모델 기반의 계산 또는 저장된 패턴으로부터 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 환경으로부터 피드백 신호를 수신하는 것과, 적어도 부분적으로 이러한 피드백 신호에 기초하여 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 환경으로부터의 피드백 신호를 수신하는 것은, 상기 환경의 적어도 일부에서의 삼투질농도, pH, 온도, 압력 또는 화학물질의 농도 혹은 화학적 활성도의 측정값을 수신하는 것을 포함할 수 있다.
대안으로, 또는 추가적으로, 상기 방법은 삼투압 펌프 장치로부터 피드백 신호를 수신하는 것, 그리고 적어도 부분적으로 이러한 피드백 신호에 기초하여, 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 삼투압 펌프 장치로부터의 피드백 신호를 수신하는 것은, 삼투압 펌프 장치의 삼투압 챔버 내의 상호작용 영역에서의 재료의 농도 또는 화학적 활성도를 나타내는 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있다. 상기 신호는, 예컨대 삼투압 발생용 재료의 농도 또는 화학적 활성도를 나타낼 수 있다. 상기 방법은, 하나 이상의 제어 파라메타의 사용자 입력을 수신하는 것과, 적어도 부분적으로 상기 하나 이상의 제어 파라메타에 기초하여, 삼투압 펌프 장치의 요구되는 펌핑 속도를 구현할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 가열 또는 냉각을 구현하도록 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소를 작동시키는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 가열 또는 냉각은 삼투압 펌프 장치의 상호작용 영역에서의 상호작용을 변경시키고, 이러한 상호작용은 삼투압 펌프 장치에서의 삼투압을 변경시키며, 또는 상기 방법은 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소의 구조의 변화를 유발하도록 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소를 작동시키는 것을 포함하며, 이러한 구조의 변화는 삼투압 펌프 장치의 상호작용 영역에서의 상호작용을 변경시키고, 이러한 상호작용은 삼투압 펌프 장치 내의 삼투압을 변화시킨다. 전술한 구조의 변화는 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소의 팽창 또는 수축을 포함할 수 있다. 팽창은 상호작용 영역에서의 상호작용 사이트의 노출을 초래할 수 있거나 또는 상호작용 영역에서의 상호작용 사이트의 밀도를 변화시킬 수 있다. 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소가 폴리머를 포함하는 경우에 있어서, 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소의 팽창은 폴리머 내의 기공의 개방을 초래할 수 있다. 구조에 있어서의 변화는 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소의 형상의 변화를 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 전자기적 제어 신호를 발생시키는 단계 및 삼투압 펌프에 대한 전자기적 제어 신호를 원격으로 송신하는 단계는, 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어의 형태로 제공되는 명령에 따라 수행될 수 있다. 삼투압 펌프 장치를 제어하기 위한 소프트웨어는, 예컨대 소정 환경 내의 삼투압 펌프 장치의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령, 및 삼투압 펌프 장치의 펌핑 속도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치 내의 자기적 또는 전기적으로 반응하는 제어 요소의 기계적, 열적 또는 화학적 작동 중 적어도 하나를 구현하기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 상기 환경 내의 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하기 위한 명령을 포함할 수 있다. 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령은, 모델에 기초하여 전자기적 제어 신호를 계산하기 위한 명령 및/또는 데이터 저장 위치에 저장된 패턴에 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령을 포함할 수 있다.
또한, 상기 소프트웨어는 상기 환경으로부터 피드백 신호를 수신하기 위한 명령과, 적어도 부분적으로 수신된 피드백 신호에 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령을 포함할 수 있으며, 상기 전자기적 제어 신호는 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는다. 일부 소프트웨어 실시예에 있어서, 상기 소프트웨어는 또한 삼투압 펌프 장치로부터 피드백 신호를 수신하기 위한 명령과, 적어도 부분적으로 수신된 피드백 신호에 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령을 포함할 수 있으며, 상기 전자기적 제어 신호 는 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 주파수 구성 및 진폭을 갖는다. 상기 소프트웨어는 하나 이상의 제어 파라메타의 사용자 입력을 수신하기 위한 명령과, 적어도 부분적으로 이러한 하나 이상의 제어 파라메타에 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령을 포함할 수 있다.
원격 제어기는, 정해진 자기장 세기 또는 정해진 전기장 세기 중 적어도 하나를 갖는 전자기 신호를 생성할 수 있다. 일반적으로, '장(場)의 세기'라는 용어는, 자기장 또는 전기장에 적용될 때 장의 진폭, 진폭의 제곱, 또는 시간 평균된 진폭의 제곱을 지칭할 수 있다. 전자기 신호는 원격 작동 제어 요소의 치수 변화, 원격 작동 제어 요소의 온도 변화, 원격 작동 제어 요소의 형태(conformation) 변화, 또는 원격 작동 제어 요소의 배향 혹은 위치 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자기 신호 발생기는 전자석 혹은 전기적으로 성극가능한(polarizable) 요소, 또는 하나 이상의 영구 자석 또는 일렉트릿(electret)을 포함할 수 있다. 전자기 신호는 적어도 부분적으로 사전에 프로그래밍된 패턴에 따라 생성될 수 있다. 전자기 신호는 원격 작동 제어 요소의 치수 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 가질 수 있으며, 이러한 치수 변화는 삼투압 펌프 장치의 삼투압 챔버 내의 삼투압 발생용 재료의 농도 변화를 초래한다. 전자기 신호는 원격 작동 제어 요소의 온도 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 가질 수 있으며, 이러한 온도 변화는 삼투압 펌프 장치의 삼투압 챔버 내의 삼투압 발생용 재료의 농도 변화를 초래한다. 일부 실시예에 있어서, 전자기 신호는 원격 작동 제어 요소의 형상, 체적, 표면적, 또는 구조 중 적어도 하나의 변화를 유발하 기에 충분한 신호 특성을 가질 수 있으며, 전술한 원격 작동 제어 요소의 형상, 체적, 표면적 또는 구조 중 적어도 하나의 치수 변화는 삼투압 펌프 장치의 삼투압 챔버에서의 삼투압 발생용 재료의 농도 변화를 초래한다. 전자기 신호는, 형상 기억 재료, 바이메탈 구조, 또는 폴리머 재료를 포함하는 원격 작동 제어 요소에서의 형상 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 가질 수 있다. 전자기 신호는 정해진 자기장 세기 혹은 공간적 배향, 또는 정해진 전기장 세기 혹은 공간적 배향을 가질 수 있다.
전자기적 제어 신호는 적어도 부분적으로 사전에 결정된 작동 패턴에 기초하여 생성될 수 있다. 도 29에 도시된 바와 같이, 사전에 결정된 작동 패턴은 메모리 위치(1400)에 저장된 값[f(t1), f(t2), f(t3), f(t4),…,f(tN)]을 갖는 저장된 데이터(1402a, 1402b, 1402c, 1402d,…, 1402e)의 세트를 포함할 수 있다. 전자기 신호의 기초가 되는 이러한 작동 패턴은 도 29에서 플롯(1404)으로 도시되어 있다. 플롯(1404)에 있어서, 시간(tn)은 축(1406) 상에 표시되며, tn의 함수인 신호 진폭[f(tn)]은 축(1408) 상에 표시된다. 시간에 따른 전자기 신호의 값은 궤적(1410)으로 표시된다. 데이터(1402a, 1402b, 1402c, 1402d,…, 1402e)에 의해 나타낸 사전에 결정된 작동 패턴은, 원격 작동 제어 요소를 작동시키기에 적절한 작동 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있는 계산, 측정 또는 임의의 다른 방법에 기초할 수 있다. 메모리(1400)는 원격 제어기에서의 메모리 위치일 수 있다. 예로서, 간단한 원격 제어기는 메모리에 저장된 작동 패턴을 포함할 수 있으며, 피드백 정보 또 는 사용자 데이터의 추가적인 입력 없이도 사전 설정된 지속 시간 또는 사전 설정된 간격 동안 상기 패턴에 따라 전자기적 제어 신호를 발생시키도록 구성된 전기 회로를 포함할 수 있다. 보다 복잡한 실시예에 있어서, 사전 결정된 작동 패턴은 특정 피드백 조건 또는 사용자 입력 조건에 반응하여 생성될 수 있다.
전자기 신호는 또한 모델 기반의 계산에 기초하여 생성될 수 있다. 도 30에 도시된 바와 같이, 작동 패턴[f(tn)]은 시간(tn)의 함수일 뿐만 아니라 수식(1450)에 표시된 바와 같은 모델 파라메타(P1, P2,…, Pk)의 함수일 수 있다. 소정의 값(P1, P2,…, Pk)을 갖는 데이터(1452a, 1452b,…,1452c)는 메모리(1454)에 저장될 수 있다. 전자기적 제어 신호는 저장된 모델 파라메타 및 시간 정보로부터 계산될 수 있다. 예를 들면, 플롯(1456)에 표시된 바와 같이, 시간은 축(1458) 상에 표시되며, 전자기적 제어 신호의 세기 또는 진폭은 축(1460) 상에 표시되고, 이에 따라 궤적(1461)은 작동 패턴[f(tn)]을 나타낸다. 메모리(1454)는 원격 제어기 내의 메모리 위치일 수 있다. 원격 제어기는 저장된 함수 및 대응하는 파라메타에 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자기적 제어 신호는 또한 하나 이상의 피드백 신호(예컨대, 삼투압 펌프 장치 또는 소정 환경으로부터의 피드백 신호) 또는 데이터 혹은 명령의 일부 사용자 입력의 함수일 수 있다.
도 31은 전자기적 파형의 예를 도시하고 있다. 플롯(1550)에 있어서, 시간은 축(1552) 상에 표시되고 전자기장 세기는 축(1554) 상에 표시된다. 궤적(1556) 은 0인 진폭과 0이 아닌 진폭(A) 사이에서 바뀌는 사각파의 형태를 갖는다.
도 32는 전자기적 파형의 또 다른 예를 도시하고 있다. 플롯(1600)에 있어서, 시간은 축(1602) 상에 표시되고, 전자기장 세기는 축(1604) 상에 표시된다. 궤적(1606)은 버스트(burst)(1608 및 1610) 및 구간(1612)을 포함하며, 버스트 동안에 전자기장 세기는 선택된 주파수로 A와 -A 사이에서 변하고, 구간(1612) 동안 전자기장 세기는 0이다.
도 33은 전자기적 파형의 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 플롯(1650)에 있어서, 시간은 축(1652) 상에 표시되고 전자기장 세기는 축(1654) 상에 표시된다. 궤적(1656)은 버스트(1658 및 1662) 및 버스트(1660)을 포함하며, 버스트(1658 및 1662) 동안에 전자기장 세기는 제1 주파수로 A와 -A 사이에서 변하고, 버스트(1660) 동안에는 전자기장 세기가 (더 낮은) 제2 주파수로 B와 -B 사이에서 변한다. 상이한 주파수들은, 다수의 원격 작동 제어 요소를 포함하는 장치 또는 시스템 내의 특정한 개별 원격 작동 제어 요소들 또는 특정 부류의 원격 작동 제어 요소에 의해 선택적으로 받아들여질 수 있다. 전자기적 제어 신호는 하나 이상의 주파수, 위상, 진폭, 또는 극성에 의해 특징이 결정될 수 있다. 전자기적 제어 신호는 특징적인 시간적 프로파일 및 배향, 그리고 특징적인 공간 의존도를 갖는다.
원격 제어기에 의해 생성되는 자기장 또는 전기장 제어 신호는 정해진 자기장 세기 또는 정해진 전기장 세기 중 하나 또는 양자를 가질 수 있다. 저주파수에서, 전자기장의 전기적 성분 및 자기적 성분은 전자기장이 매질에 인가될 때 분리 가능하다. 따라서, 정적 및 준정적 전자기장 용례에 있어서, 전자기장 제어 신호 는 전기장 또는 자기장으로서 간주될 수 있다. 준정적 전자기장은 느리게 변화하는 전자기장, 즉 파장이 대상의 물리적 스케일에 비해 길거나 또는 주파수가 대상물 또는 매질의 특성 반응 주파수에 비해 낮은 전자기장이며, 이에 따라 소정 주파수를 초과하면 전자기장이 더 이상 '준정적'으로 간주될 수 없는 것인 상기 주파수는 전자기장에 의해 영향을 받는 매질 혹은 구조(들)의 치수 또는 전기 역학적 특성에 따라 결정된다.
도 34는, 도 29 및 도 30과 함께 설명한 바와 같이, 모델 기반의 계산에서 사용되는 사전에 결정된 데이터 값 또는 파라메타를 저장할 수 있는 메모리(1704)를 구비한 원격 제어기(1700)를 도시하고 있다. 원격 제어기(1700)는 또한 이미 설명한 바와 같이 일반적으로 전기 회로(1702), 신호 발생기(1712), 및 전자기적 제어 신호(1716)를 송신하기 위한 신호 송신기(1714)를 포함할 수 있다. 메모리(1704)는 저장된 작동 패턴 또는 모델 파라메타를 저장하기 위한 메모리 위치(1706)를 포함할 수 있으며, 메모리(1704)의 일부는 또한 프로세서(1702)에 의해 사용되는 오퍼레이팅 시스템, 프로그램 코드 등을 저장하기 위해 사용될 수 있다. 제어기(1700)는 또한 안테나, 광학 요소, 미러, 변환기 또는 전자기 신호전달의 제어에 영향을 줄 수 있는 다른 구조와 같은 빔 디렉터(beam director)(1718)를 포함할 수 있다.
원격 제어기는 다양한 유형의 제어 신호를 생성시킬 수 있는 전자기 신호 발생기를 포함할 수 있다. 원격 제어기는, 요구되는 방식으로 삼투압 챔버에서의 삼투압 발생용 재료의 농도를 제어하도록 원격 작동 제어 요소를 작동시키기에 충분 한 정적 또는 준정적 전기장 제어 신호 혹은 정적 또는 준정적 자기장 제어 신호를 발생시키도록 구성된 전자기 신호 발생기를 포함할 수 있다. 대안으로, 원격 제어기는, 요구되는 방식으로 삼투압 챔버에서의 삼투압 발생용 재료의 농도를 제어하도록 원격 작동 제어 요소를 작동시키기에 충분한 고주파, 마이크로파, 적외선, 밀리미터파, 자외선 또는 광학 전자기 신호들을 발생시키도록 구성된 전자기 신호 발생기를 포함할 수 있다.
도 35에 예시된 바와 같은 추가적인 실시예에 있어서, 삼투압 펌프 장치(1750)는 소정 환경(1754) 내에 배치하기 위해 구성된 하우징(1752)과, 전달용 유체(1758)를 수용할 수 있는 전달용 저장소(1756)와, 삼투압 챔버(1760)와, 삼투압 챔버(1760) 내에 수용된 삼투압 발생용 재료(1762)와, 삼투압 챔버(1760)를 전달용 저장소(1756)와 분리하는 압력 반응식 가동 배리어(1764)로서, 삼투압 발생용 재료(1762)에 대해 실질적으로 불투과성이며 전달용 저장소(1756)의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화를 유발하기 위해 삼투압 챔버(1760) 내의 압력 변화에 반응하여 이동하도록 구성된 압력 반응식 가동 배리어(1764)와, 삼투압 챔버(1760)를 삼투압 유체 소스[본 예에서는 환경(1754)]와 분리하는 반투과성 멤브레인(1766)으로서, 삼투압 유체 소스로부터의 유체에 의해서는 실질적으로 투과 가능하지만 삼투압 발생용 재료(1762)에 대해서는 실질적으로 불투과성인 반투과성 멤브레인과, 연속적인 방식으로 시간에 따라 변화하는 전자기장 제어 신호에 반응하는 전달용 저장소로부터의 재료의 펌핑을 조절하도록 구성된 적어도 하나의 원격 제어 밸브(1768)를 포함할 수 있다. 도 35에 도시된 바와 같이, 원격 제어 밸브(1768)는, 삼투압 챔버(1760) 내부로의 삼투압 유체의 유동을 조절하기 위해 삼투압 유체 소스[주위 환경(1754), 대기실(1770)을 매개로 함]와 삼투압 챔버(1760) 사이에 위치할 수 있다. 대안으로, 도 36에 도시된 바와 같이, 원격 제어 밸브(1772)는 전달용 저장소 외부로의 전달용 유체(1758)의 유동을 조절하기 위해 전달용 저장소(1756)의 하류에 위치할 수 있다. 전달용 저장소는 출구를 포함할 수 있으며, 이 출구를 통해 전달용 유체는 전달용 저장소에서의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화에 반응하여 상기 환경으로 이동한다.
원격 제어 밸브(예컨대, 도 35 및 도 36에서 각각 1728 또는 1772)는 전자기적으로 반응하는 제어 요소를 포함할 수 있으며, 이러한 제어 요소는 예컨대 영구적으로 자화가능한 재료, 강자성 재료, 페리자성 재료, 제1철 재료, 제2철 재료, 유전체 또는 강유전성 재료 또는 압전 재료, 반자성 재료, 상자성 재료, 및 반강자성 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자기적으로 반응하는 제어 요소는 형상 기억 재료, 예컨대 형상 기억 폴리머 또는 형상 기억 금속을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자기적으로 반응하는 제어 요소는 바이메탈 구조, 폴리머, 세라믹, 유전체 또는 금속, 히드로겔, 페로겔 또는 강유전체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자기적으로 반응하는 제어 요소는 복합체 구조일 수 있으며, 예컨대 폴리머, 및 자기적 또는 전기적 활성 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자기적으로 반응하는 제어 요소는 팽창성 요소를 포함할 수 있다.
삼투압 펌프 장치는 원격 작동 제어 요소의 적어도 하나의 치수 변화에 반응 하는 밸브를 포함할 수 있다. 이러한 밸브는 전체적으로 원격 작동 제어 요소에 의해 형성될 수 있거나, 또는 원격 작동 제어 요소가 밸브 또는 밸브 구동 메커니즘의 단지 일부만을 형성할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 적어도 하나의 치수 변화에 의해 제어 신호에 반응할 수 있으며, 다양한 재료, 예컨대 폴리머, 세라믹, 유전체 또는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 원격 작동 제어 요소는 형상 기억 폴리머, 메모리 폼, 또는 니티놀(티타늄과 니켈의 합금) 또는 강자성 형상 기억 재료(예컨대, Ni2MnGa 합금)와 같은 형상 기억 합금 등의 형상 기억 재료를 포함할 수 있다. 원격 작동 제어 요소는 바이메탈 구조를 포함할 수 있다.
도 35에 도시된 삼투압 펌프 장치의 실시예에 있어서, 원격 작동 밸브/제어 요소(1768)는 형상 기억 재료로 형성된다. 원격 작동 제어 요소(1768)에 의해 형성된 밸브의 개방 위치는 실선으로 표시되는 반면, 폐쇄 위치는 점선으로 표시되어 있다.
도 36의 실시예에 있어서, 밸브(1772)는, 히드로겔 또는 페로겔과 같은 팽창 가능한 겔 구조를 포함할 수 있는 원격 작동 제어 요소이다. 원격 작동 제어 요소는, 삼투압 펌프 장치(1750) 내부로의 유체 유동을 제어하기 위한 밸브(1772)를 형성하며, 이 밸브의 개방 형태(수축된 형태)는 실선에 의해 도시되어 있고 폐쇄 형태(팽창된 형태)는 점선에 의해 도시되어 있다. 발생되는 삼투압은 삼투압 펌프 장치 밖으로의 유체 유동을 제어하기 위해 밸브(1772)를 조절함으로써 변경될 수 있다. 자기적으로 제어되는 히드로겔 밸브의 예는 에이치 제이 반 데르 린덴, 디 제이 비베, 및 피 베르그벨트의 "온도 감응성 히드로겔을 사용한 생물의학에 있어서의 온도 제어식 마이크로 밸브(A temperature controlled micro valve for biomedical applications using a temperature sensitive hydrogel)"[마이크로 종합분석 시스템 심포지움, 일본 나라, 11월 3일부터 7일까지, 1권, 142 내지 144쪽, (2002년)]에 설명되어 있으며, 이 문헌은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 밸브에 대한 다른 가능한 재료 및 구조는 미국 특허 제6,682,521호, 미국 특허 제6,755,621호, 미국 특허 제6,720,402호 및 미국 특허 제6,607,553호에 설명된 바와 같을 수 있으며, 이들 미국 특허는 인용함으로써 본 명세서에 포함된다.
일부 실시예에 있어서, 삼투압 유체 소스는 소정 환경일 수 있는 반면, 다른 실시예에 있어서는 삼투압 유체 소스가 삼투압 펌프 장치상의 저장소일 수 있다. 도 37은, 전달용 유체(1954)를 수용하는 전달용 저장소(1952), 삼투압 발생용 재료(1958)를 수용하는 삼투압 챔버(1956), 압력 반응식 가동 배리어(1960) 및 반투과성 배리어(1962)를 포함하는 삼투압 펌프 장치(1950)를 도시하고 있으며, 이들 모두는 이미 설명한 바와 같이 기능한다. 삼투압 펌프 장치(1950)는 또한 삼투압 유체(1966)를 수용하는 접이식 저장소(1964)를 포함한다. 접이식 저장소(1964)는, 삼투압 유체(1966)가 반투과성 배리어(1962)를 통해 유출될 때 접히도록 구성된다. 전달용 저장소(1952)의 유체 유동은 원격 작동 밸브(1968)에 의해 조절될 수 있다.
도 38은 밸브(2000)의 실시예의 단면도이며, 채널(2002)은 벽(2004)에 의해 형성되고, 이 밸브는 채널(2002) 내에 위치하는 원격 작동 밸브 요소(2006)를 포함한다. 밸브 요소(2006)는, 예컨대 페로폴리머 또는 인가된 자기장, 전기장, 전자 기장 또는 복사에 반응하는 다른 재료로 형성되는 자기적 또는 전기적으로 반응하는 요소일 수 있다. 밸브 요소는, 제1 자기장 세기 또는 전기장 세기에 노출될 때 실선인 외곽선으로 표시되는 제1 형태(2006) 및 제2 자기장 세기 또는 전기장 세기에 노출될 때 점선인 외곽선으로 표시되는 제2 형태(2006')를 가질 수 있다. 이러한 유형의 밸브는 예컨대, 에이치 제이 반 데르 린덴, 디 제이 비베, 및 피 베르그벨트의 "온도 감응성 히드로겔을 사용한 생물의학에 있어서의 온도 제어식 마이크로 밸브(A temperature controlled micro valve for biomedical applications using a temperature sensitive hydrogel)"[마이크로 종합분석 시스템 심포지움, 일본 나라, 11월 3일부터 7일까지, 1권, 142 내지 144쪽, (2002년)]에 설명되어 있으며, 이 문헌은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 또한, 미국 특허 제5,643,246호, 미국 특허 제5,830,207호, 및 미국 특허 제6,755,621호를 참조하고, 이들 미국 특허는 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 제1 형태(2006)에 있어서, 밸브 요소(2006)는 채널(2002)을 차단하여 밸브(2000)를 통한 유체 유동을 방지한다. 제2 형태(2006')에 있어서, 밸브 요소(2006)는 채널(2002)을 차단하지 않으며 밸브(2000)를 통한 유체 유동은 방해받지 않는다.
도 39는 또 다른 유형의 밸브(2020)의 실시예의 단면도이며, 이 밸브에 있어서 벽(2024)에 의해 형성되는 유체 채널(2022)은 원격 작동 밸브 요소(2026)를 포함한다. 원격 작동 밸브 요소(2026)는, 예컨대 자기장, 전기장, 전자기장 또는 복사 제어 신호에 노출됨으로써 구현되는 가열 중에 제1 구조로부터 제2 구조로 변하는 바이메탈 스트립으로 형성된다. 원격 작동 밸브 요소(2026)의 개방 구조는 도 면부호 2026'로 표시되어 있다.
일부 밸브 실시예에 있어서, 밸브의 개방 또는 폐쇄는 자기적, 전기적, 또는 전자기적 제어 신호의 일시적인 인가에 의해 구현될 수 있으며, 상기 제어 신호는 제1 구조로부터 제2 구조로의 밸브 요소의 전환을 유발하는 기능을 하는 반면, 제어 신호를 제거하면 밸브 요소가 다른 구조로 돌아오는 상태에서는 2가지 구조 중 하나로 밸브 요소를 유지하기 위해 제어 신호의 다른 연속적인 인가가 필요할 수 있다. 이러한 밸브 요소는, 예컨대 형상 기억 금속, 형상 기억 폴리머, 또는 상이한 열팽창계수를 갖는 금속의 박판층(laminated layer)으로 형성되는 바이메탈 스트립으로 형성될 수 있다. 이러한 밸브 요소의 구조는 예컨대 당업자에게 공지되어 있다.
일부 실시예에 있어서, 도 40에 도시된 바와 같이, 삼투압 펌프 시스템(2050)은, 전달용 저장소(1756)와 유체 연통되고 전달용 저장소(1756) 내부의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화에 반응하여 전달용 저장소(1756)로부터 배출되는 전달용 유체(1758)를 수용하도록 구성된 하류 유체 처리 구조(2052)를 포함할 수 있다. 하류 유체 처리 구조(2052)는 하나 이상의 채널 또는 챔버를 포함할 수 있다. 압력 반응식 가동 배리어(1764)는, 예컨대 도 40에 도시된 바와 같은 가요성 멤브레인, 또는 예컨대 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 피스톤을 포함할 수 있다. 삼투압 펌프 시스템(2050)은 또한, 예컨대 도 35 및 도 36과 함께 설명한 바와 같은 삼투압 발생용 재료(1762), 삼투압 챔버(1760), 및 반투과성 멤브레인(1766)을 포함한다. 삼투압 발생용 재료는 이온성 및 비이온성 흡습성 재료 또는 수분 흡수성 재료, 비휘발성이고 수용성인 화학종, 염, 설탕, 다당류, 폴리머, 히드로겔, 삼투중합체(osmopolymers), 친수성 폴리머 및 흡수성 폴리머를 포함할 수 있으며, 이들 예는 본 명세서에 개시된다.
도 35 내지 도 37 또는 도 40에 도시된 유형의 삼투압 펌프 장치는 도 41에 도시된 바와 같은 삼투압 펌프 시스템(2100)의 일부를 형성할 수 있으며, 이러한 삼투압 펌프 시스템은 삼투압 펌프 장치(2102)와, 삼투압 펌프(2102)의 삼투압 챔버(2110)에서의 삼투압 발생용 재료(2108)의 농도를 바꾸기에 충분하며 시간에 따라 변하는 전자기장 제어 신호(2106)를 발생시킬 수 있는 원격 제어 신호 소스(2104)를 포함한다. 이미 설명한 바와 같이, 삼투압 펌프 장치는 소정 환경 내에 배치하기 위해 구성된 하우징(2112)과, 전달용 유체를 수용할 수 있는 전달용 저장소(2114)와, 삼투압 챔버(2110)와, 삼투압 챔버(2110) 내에 수용된 삼투압 발생용 재료(2108)와, 전달용 저장소(2114)와 삼투압 챔버를 분리하는 압력 반응식 가동 배리어(2118)로서 삼투압 발생용 재료(2108)에 대해서는 실질적으로 불투과성이며 삼투압 챔버(2110) 내의 압력 변화에 반응하여 이동하도록 구성되어 전달용 저장소의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화를 유발하는 것인 압력 반응식 가동 배리어와, 삼투압 유체 소스로부터 삼투압 챔버를 분리하는 반투과성 멤브레인(2120)으로서 삼투압 유체 소스[예컨대, 환경(2122)]로부터의 유체에 대해서는 실질적으로 투과성이지만 삼투압 발생용 재료(2108)에 대해서는 실질적으로 불투과성인 반투과성 멤브레인(2120)과, 연속적인 방식으로 시간에 따라 변하는 전자기장 제어 신호에 반응하여 전달용 저장소(2114)로부터의 재료의 펌핑을 조절하도록 구성된 하나 이상의 원격 제어 밸브(2124)를 포함할 수 있다. 원격 제어 신호 소스(2104)는, 예컨대 도 17에서의 원격 제어 신호 소스(754)의 구성요소와 동일한 방식으로 작동할 수 있는 전기 회로(2125)와, 신호 발생기(2126)와, 신호 송신기(2128)를 포함할 수 있다. 상기 환경(2122)은, 예컨대 유기체, 수중, 또는 유체 수용 체적으로부터 선택될 수 있다.
원격 제어 신호 소스(2104)는 전자기장 제어 신호의 발생을 제어하도록 구성된 하드웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 원격 제어 밸브(2124)는 전자기적으로 반응하는 제어 요소를 포함할 수 있으며, 이러한 제어 요소는 영구적으로 자화가능한 재료, 강자성 재료, 페리자성 재료, 제1철 재료, 제2철 재료, 유전체, 강유전성 재료, 또는 압전 재료, 반자성 재료, 상자성 재료 및 반강자성 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자기적으로 반응하는 제어 요소는 형상 기억 폴리머, 형상 기억 금속과 같은 형상 기억 재료, 또는 바이메탈 구조를 포함할 수 있다. 전자기적으로 반응하는 제어 요소는 폴리머, 세라믹, 유전체, 또는 금속을 포함한다. 전자기적으로 반응하는 제어 요소는 히드로겔, 페로겔, 또는 강유전체, 또는 폴리머와 자기적 혹은 전기적 활성 성분의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전자기적으로 반응하는 제어 요소는 팽창성 요소를 포함한다.
원격 제어 신호 소스(2104)는, 요구되는 방식으로 전달용 저장소로부터의 재료의 펌핑을 제어하도록 원격 제어 밸브를 작동시키기에 충분한 정적 또는 준정적 전기장 제어 신호, 혹은 요구되는 방식으로 전달용 저장소로부터의 재료의 펌핑을 제어하도록 원격 제어 밸브를 작동시키기에 충분한 정적 또는 준정적 자기장 제어 신호를 발생시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 원격 제어 신호 소스는, 요구되는 방식으로 전달용 저장소로부터의 재료의 펌핑을 제어하도록 원격 제어 밸브를 작동시키기에 충분한 고주파, 마이크로파, 적외선, 밀리미터파, 자외선 또는 광학 전자기장 제어 신호들을 발생시키도록 구성될 수 있다.
삼투압 펌프 장치용 원격 제어기는, 펌프의 전달용 저장소로부터 상기 환경까지의 전달용 유체의 펌핑에 있어서 시간에 따라 변하는 펌핑 요구 속도를 구현하기 위해 상기 환경 내에 위치하는 삼투압 펌프 장치 내부의 원격 제어 밸브를 조절하기에 충분하고 시간에 따라 변하는 전자기장 제어 신호를 생성시킬 수 있는 전자기 신호 발생기를 포함할 수 있으며, 펌핑 속도는 밸브를 통과하는 유체의 유동 속도에 따라 결정되고, 전자기 신호 송신기는 원격 제어 밸브의 전자기적으로 반응하는 제어 요소에 전자기 신호를 송신할 수 있다.
전자기 신호 발생기는 전기 회로 및/또는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 전자기 신호는 적어도 부분적으로 사전에 결정된 작동 패턴에 따라 생성될 수 있으며, 원격 제어기는 사전에 결정된 작동 패턴을 저장할 수 있는 메모리를 포함할 수 있다. 이외에도, 또는 대안으로서, 전자기 신호는 모델 기반의 계산에 따라 생성될 수 있으며, 원격 제어기는 모델 기반의 계산에서 사용되는 모델 파라메타를 저장할 수 있는 메모리를 포함할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자기 신호는 적어도 부분적으로 상기 환경으로부터 감지된 피드백 신호에 기초하여 생성될 수 있다.
전자기 신호는 정해진 자기장 세기 또는 정해진 전기장 세기를 가질 수 있다. 원격 제어기의 일부 실시예에 있어서, 전자기 신호는 원격 제어 밸브의 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 치수 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 가질 수 있다. 예로서, 전자기 신호는 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 적어도 하나의 치수상의 수축, 혹은 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 적어도 하나의 치수상의 팽창을 유발하기에 충분한 신호 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 전자기 신호는 전자기적으로 반응하는 제어 요소에서의 온도, 형상, 체적, 표면적, 또는 배향의 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 가질 수 있다. 전자기 신호는, 형상 기억 재료를 포함하는 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 형상 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 가질 수 있으며, 상기 형상 기억 재료는 형상 기억 금속 또는 형상 기억 폴리머일 수 있다. 대안으로, 전자기 신호는, 바이메탈 구조를 포함하는 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 형상 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는다. 전자기 신호는, 폴리머 재료를 포함하는 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 형상 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는다.
도 42에 도시된 바와 같이, 삼투압 펌프 시스템의 일부 실시예에 있어서, 원격 제어기(2150)는 소정 환경(2122) 내의 센서(2162)로부터 피드백 신호(2160)를 수신하도록 되어 있는 신호 입력부(2151)를 포함할 수 있으며, 전자기 신호(2152)는 적어도 부분적으로 이러한 피드백 신호(2160)에 기초하여 결정된다. 피드백 신호(2160)는 상기 환경 내의 화학물질의 농도 또는 화학적 활성도에 대응될 수 있거나, 또는 상기 환경의 삼투질농도, pH, 온도, 혹은 압력에 대응할 수 있다. 원격 제어기(2150)는, 예컨대 전기 회로(2164), 신호 발생기(2166), 신호 송신기(2168), 및 메모리(2170)를 포함할 수 있다. 센서(2162)로부터의 피드백은 유선 연결을 통해 전달될 수 있거나 또는 일부 실시예에 있어서 무선으로 송신될 수 있다.
도 43에 도시된 바와 같은 일부 실시예에 있어서, 원격 제어기(2200)는 삼투압 펌프 장치(2204) 내의 센서(2210)로부터의 피드백 신호(2212)를 수신하도록 되어 있는 신호 입력부(2208)를 포함할 수 있다. 도 43에서의 삼투압 펌프 시스템(2201)은 원격 제어기(2200)를 포함하며, 이러한 원격 제어기는 소정 환경(2122) 내의 삼투압 펌프 장치(2204)에 전자기적 제어 신호(2202)를 송신한다. 삼투압 펌프 장치로부터의 피드백 신호(2212)는 삼투압 펌프 장치 내부 또는 주위의 삼투질농도, 또는 pH, 삼투압 펌프 장치 내부 또는 주위의 화학물질의 농도 또는 화학적 활성도, 삼투압 펌프 장치 내부 또는 주위의 온도 혹은 압력, 삼투압 펌프 장치의 펌핑 속도, 또는 삼투압 펌프 장치로부터 감지된 일부 다른 파라메타에 대응할 수 있다. 전자기 신호(2202)는 적어도 부분적으로 피드백 신호(2212)에 기초하여 결정될 수 있다. 센서의 예는 미국 특허 제6,935,165호, 및 미국 특허 공개 제2004/0007051호에 설명되며, 이들 미국 특허는 모두 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 삼투압 펌프 장치(2204)는 원격 작동 제어 요소(2124)를 포함한다. 피드백 신호(2212)는 무선으로 다시 원격 제어기(2200)에 송신될 수 있다. 원격 제어기(2200)는 전기 회로(2214), 신호 발생기(2216), 신호 송신기(2218), 및 메모리(2220)를 포함할 수 있다. 신호 발생기(2216)는 정적 또는 준정적 자기장, 정적 또는 준정적 전기장, 비이온화 전자기 복사, 고주파 전자기 복사, 마이크로파 전자 기 복사, 밀리미터파 전자기 복사, 광학 전자기 복사, 또는 자외선 전자기 복사를 포함하는 전자기 신호를 생성할 수 있다.
도 44에 도시된 바와 같이, 삼투압 펌프 시스템의 일부 실시예에 있어서, 원격 제어기는 제어 파라메타의 사용자 입력을 받아들이도록 구성될 수 있다. 원격 제어기(2250)는 예컨대 명령, 변수, 지속 시간, 진폭, 주파수, 파형, 데이터 저장 또는 복구 지시, 환자 데이터 등과 같은 사용자로부터의 정보 혹은 명령의 입력을 받아들이기 위한 입력부(2260)를 포함한다. 다른 실시예에서와 같이, 원격 제어기(2250)는 소정 환경(2122) 내의 삼투압 펌프 장치(2254)에 전자기적 제어 신호(2252)를 송신하며, 이러한 제어 신호는 원격 작동 제어 요소(2124)를 작동시킨다. 입력부(2260)는 사용자로부터의 정보의 직접 입력을 위해 키보드, 키패드, 마이크로폰, 마우스 등과 같은 하나 이상의 입력 장치를 포함할 수 있거나, 디지털 형태 또는 전기 형태의 정보나 데이터를 받아들이기 위해 디스크 드라이브, 메모리 장치 리더 등과 같은 데이터 판독 장치를 비롯하여 다양한 유형의 아날로그 또는 디지털 데이터 입력부 혹은 포트 중 임의의 것일 수 있다. 입력부(2260)를 매개로 하여 입력된 데이터 또는 명령은, 신호 발생기(2264)에 의한 전자기적 제어 신호(2252)의 발생 및 송신기(2266)에 의한 제어 신호(2252)의 송신을 조절하도록 원격 제어기(2250)의 작동을 변경하기 위해 전기 회로(2262)에 의해 사용될 수 있다.
삼투압 펌프 장치의 제어 방법은 도 45에 도시되어 있다. 삼투압 펌프 장치의 제어 방법은, 원격 제어 밸브의 전자기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함하며, 이때 상기 밸브는 단계(2302)에서 삼투압 펌프 장치 안팎으로의 유체 유동을 조절하도록 구성되고, 단계(2304)에서 삼투압 펌프 장치의 펌핑 속도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치의 원격 제어 밸브 내의 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 기계적, 열적 또는 화학적 작동을 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 상기 환경 내의 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하는 것을 포함한다. 상기 방법은 원격 제어 신호 소스를 이용하여 전자기적 제어 신호를 발생시키고 송신하는 것을 포함할 수 있다. 전자기적 제어 신호는 모델 기반의 계산 또는 저장된 패턴으로부터 생성될 수 있다.
도 46에 도시된 바와 같이, 삼투압 펌프 장치의 제어 방법은, 원격 제어 밸브의 전자기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함하며, 이때 상기 밸브는 단계(2322)에서 삼투압 펌프 장치 안팎으로의 유체 유동을 조절하도록 구성되고, 단계(2324)에서 삼투압 펌프 장치의 펌핑 속도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치의 원격 제어 밸브 내의 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 기계적, 열적, 또는 화학적 작동을 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 상기 환경 내의 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하는 것을 포함하며, 단계(2326)에서 상기 환경으로부터 피드백 신호를 받아들이는 것을 포함하고, 적어도 부분적으로 이러한 피드백 신호에 기초하여, 단계(2328)에서 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함한다. 이러한 과정은 결정 지점(2330)에서 중단 결정이 내려질 때까지 반복될 수 있다. 상기 환경으로 부터 피드백 신호를 받아들이는 것은, 각각 단계(2334)에 나타낸 바와 같은 삼투질농도의 측정값, 단계(2336)에 나타낸 바와 같은 pH의 측정값, 단계(2338)에 나타낸 바와 같은 온도의 측정값, 단계(2340)에 나타낸 바와 같은 압력의 측정값, 또는 단계(2342 및 2344)에 나타낸 바와 같은 상기 환경의 적어도 일부에 있는 화학물질의 농도 혹은 화학적 활성도의 측정값을 받아들이는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 도 47에 도시된 바와 같이, 삼투압 펌프 장치의 제어 방법은 원격 제어 밸브의 전자기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함할 수 있고, 이때 상기 밸브는 단계(2352)에서 삼투압 펌프 장치 안팎으로의 유체 유동을 조절하도록 구성되며, 단계(2354)에서 삼투압 펌프 장치의 펌핑 속도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치의 원격 제어 밸브 내의 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 기계적, 열적, 또는 화학적 작동을 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 상기 환경 내의 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 단계(2356)에서 삼투압 펌프 장치로부터 피드백 신호를 받아들이는 것을 포함할 수 있으며, 적어도 부분적으로 상기 피드백 신호에 기초하여, 단계(2358)에서 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함한다. 이러한 과정은 결정 지점(2360)에서 중단 결정이 내려질 때까지 반복될 수 있다. 삼투압 펌프 장치로부터의 피드백 신호를 받아들이는 것은 삼투압 펌프 장치 내의 삼투압 유체에서의 삼투압 발생용 재료의 농도를 나타내는 신호를 받아들이는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 도 48에 도시된 바와 같이, 삼투압 펌프 장치의 제어 방법은, 단계(2372)에서 하나 이상의 제어 파라메타의 사용자 입력을 받아들이는 것을 포함할 수 있다. 단계(2374)는, 적어도 부분적으로 이러한 하나 이상의 제어 파라메타에 기초하여 원격 제어 밸브의 전자기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키는 것을 포함하며, 이때 상기 밸브는 삼투압 펌프 장치 안팎으로의 유체 유동을 조절하도록 구성되고, 전자기적 제어 신호는 삼투압 펌프 장치에 의해 요구되는 펌핑 속도를 구현할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는다. 단계(2376)는, 삼투압 펌프 장치의 펌핑 속도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치의 원격 제어 밸브에 있는 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 기계적, 열적, 또는 화학적 작동을 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 상기 환경 내의 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하는 것을 포함한다.
임의의 실시예 또는 모든 실시예에 있어서, 상기 제어 방법은 가열 또는 냉각을 유발하도록 전자기적으로 반응하는 제어 요소를 작동시키는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 가열 또는 냉각은 원격 제어 밸브를 통한 유체의 유동 속도를 변경시키고, 또는 상기 제어 방법은 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 구성 변화를 유발하도록 전자기적으로 반응하는 제어 요소를 작동시키는 것을 포함할 수 있으며, 이러한 구성상의 변화는 원격 제어 밸브를 통한 유체의 유동 속도를 변경시킨다.
전자기적 제어 신호를 발생시키는 단계 및 삼투압 펌프 장치에 대해 전자기 적 제어 신호를 원격으로 송신하는 단계는, 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어의 형태로 제공되는 명령에 따라 수행될 수 있다. 삼투압 펌프 장치를 제어하기 위한 소프트웨어는, 원격 제어 밸브의 전자기적으로 반응하는 제어 요소에 의해 흡수 가능한 주파수 성분을 포함하는 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령을 포함할 수 있으며, 이때 상기 밸브는 삼투압 펌프 장치 안팎으로의 유체의 유동을 조절하도록 구성되고, 상기 소프트웨어는 삼투압 펌프 장치의 펌핑 속도를 제어하도록 삼투압 펌프 장치의 원격 제어 밸브에 있는 전자기적으로 반응하는 제어 요소의 기계적, 열적, 또는 화학적 작동을 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호를 상기 환경 내의 삼투압 펌프 장치에 원격으로 송신하기 위한 명령을 포함할 수 있다.
전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 소프트웨어 명령은, 모델에 기초하여 전자기적 제어 신호를 계산하기 위한 명령을 포함할 수 있거나, 또는 데이터 저장 위치에 저장된 패턴에 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령을 포함할 수 있다. 상기 소프트웨어는, 주위 환경으로부터 피드백 신호를 받아들이기 위한 명령 및 받아들인 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령을 포함할 수 있으며, 상기 전자기적 제어 신호는 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 신호 특성을 갖는다. 대안으로, 또는 추가적으로, 상기 소프트웨어는 삼투압 펌프 장치로부터 피드백 신호를 받아들이기 위한 명령 및 받아들인 피드백 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령을 포함할 수 있으며, 상기 전자기적 제어 신호 는 요구되는 피드백 신호를 생성할 것으로 예상되는 주파수 구성 및 진폭을 갖는다. 일부 실시예에 있어서, 상기 소프트웨어는 하나 이상의 제어 파라메타의 사용자 입력을 받아들이기 위한 명령 및 적어도 부분적으로 이러한 하나 이상의 제어 파라메타에 기초하여 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 명령을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 바와 같은 삼투압 펌프 장치는 하나 또는 다수의 원격 작동 제어 요소를 포함할 수 있다. 다수의 원격 작동 제어 요소를 포함하는 장치에 있어서, 다수의 원격 작동 제어 요소는 모두 동일한 유형일 수 있거나 또는 상이한 유형일 수 있다. 다수의 원격 작동 제어 요소는 도 49에 예시된 바와 같이 병렬로 또는 도 50에 예시된 바와 같이 직렬로 작동되거나 제어될 수 있다. 도 49에 있어서, 삼투압 펌프 장치(2400)는 제1 삼투압 펌프(2402) 및 제2 삼투압 펌프(2404)를 포함한다. 삼투압 펌프(2402) 및 삼투압 펌프(2404)는 각각 원격 작동 제어 요소(2406) 및 원격 작동 제어 요소(2408)에 의해 조절된다. 삼투압 펌프(2402 및 2404)는 챔버(2410) 내로 2가지 반응물 유체를 펌핑하기 위해 병렬로 작동될 수 있으며, 상기 챔버는 상기 환경으로 방출하기 이전에 반응 유체가 반응하는 반응 챔버일 수 있다.
도 50에 있어서, 삼투압 펌프 장치(2450)는 제1 원격 작동 제어 요소(2454)에 의해 제어되는 제1 삼투압 펌프(2452) 및 제2 원격 작동 제어 요소(2458)에 의해 제어되는 제2 삼투압 펌프(2456)를 포함한다. 제1 삼투압 펌프(2452)는, 예컨대 반응 챔버(2460)에 이미 존재하는 반응물과 반응하도록 반응 챔버(2460) 내부로 유체를 펌핑할 수 있으며, 후속하여 챔버(2462) 내부로 펌핑할 수 있고, 이때 상기 유체는 제2 삼투압 펌프(2456)에 의해 챔버(2462) 내부로 펌핑된 유체와 반응할 수 있다. 도 49 및 도 50에 도시된 삼투압 펌프 시스템은 고안할 수 있는 매우 다양한 시스템의 예일 뿐이며, 원격 작동 삼투압 펌프를 포함한다.
원격 작동 제어 요소의 선택적 작동 또는 제어는, 구체적인 신호 특성을 갖는 전자기적 제어 신호에 의해 작동될 원격 작동 제어 요소를 구성함으로써 달성될 수 있고, 구체적인 신호 특성은, 예컨대 구체적인 주파수, 위상, 진폭, 시간에 따른 프로파일, 성극, 및/또는 배향 특성 및 신호 특성의 공간적 변동을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상이한 제어 요소는 제어 신호의 상이한 주파수 성분에 반응할 수 있으며, 이에 따라 상이한 제어 요소의 선택적 작동이 가능하도록 해준다. 삼투압 펌프 장치는 다수의 선택적으로 작동 가능한 제어 요소를 포함할 수 있고, 각각의 제어 요소는 구체적인 유체 처리 요소와 결합되며, 이에 따라 특정 순서로 다수의 유체 처리 단계 또는 반응 단계를 수행하도록 제어될 수 있다. 또한, 삼투압 펌프 시스템은 동일한 유형 또는 상이한 유형일 수 있는 다수의 삼투압 펌프 장치를 포함할 수 있다는 점이 고려될 수 있다. 도 51에 도시된 바와 같이, 삼투압 펌프 시스템(2500)은, 소정 환경 내의 다수의 위치에서 구체적인 화학 반응 또는 공정을 수행하도록 소정 환경(2504) 전체에 걸쳐 분포되고 원격 제어기(2506)에 의해 제어되는 다수의 동일한 삼투압 펌프 장치(2502)를 포함할 수 있다. 대안으로, 삼투압 펌프 시스템은 소정 환경 내부의 상이한 위치에 다수의 상이한 삼투압 펌프 장치를 포함할 수 있으며, 각각의 삼투압 펌프 장치는 구체적인 위치에 대해 적합 한 반응을 수행하거나 또는 제어한다. 본 명세서에서 설명된 바와 같은 발명은, 삼투압 펌프 장치 내에 임의의 특정 개수 또는 구조의 원격 작동 제어 요소를 포함하는 장치 또는 시스템, 혹은 삼투압 펌프 시스템 내에 특정 개수 또는 구조의 삼투압 펌프 장치 또는 원격 제어기를 포함하는 장치 또는 시스템으로 한정되지 않는다. 시스템의 구체적인 용례에 따라, 원격 작동 제어 요소 및/또는 삼투압 펌프 장치는 소정 환경 내의 전달용 재료의 요구되는 분포를 구현하도록 특정 패턴으로 제어될 수 있다. 이러한 시스템의 제어는 하나 또는 다수의 원격 제어기를 통해 적절한 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어를 사용함으로써 행해질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 삼투압 펌프 장치 및 시스템의 제어에 사용되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어와 관련하여, 그리고 특히 이러한 시스템의 감지, 분석 및 제어 양태와 관련하여, 당업자라면, 최신 기술은 시스템의 양태의 하드웨어 실시와 소프트웨어 실시 사이에 구분이 거의 없을 정도까지 발전되었다는 점과 하드웨어 또는 소프트웨어의 사용은 일반적으로 비용 대 효율, 또는 실시 편의의 타협을 의미하는 설계상의 선택임을 인식할 것이다(그러나, 특정 상황에서 있어서는 하드웨어와 소프트웨어 사이의 선택이 중요해질 수도 있다는 점에서 항상 그러한 것은 아님). 당업자라면, 본 명세서에서 설명한 과정 및/또는 시스템에 영향을 줄 수 있는 다양한 수단(예컨대, 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어)이 존재하고 선호되는 수단은 과정이 전개되는 상황에 따라 변한다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 실시자가 속도 및 정확도가 중요하다고 결정하면 실시자는 하드웨어 및/또는 펌웨어 수단을 선택할 것이며, 대안으로서 융통성이 중요하다면 실시자는 오 직 소프트웨어 실시만을 선택할 것이고, 또는 역시 다른 대안으로, 실시자는 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어의 어떤 조합을 선택할 것이다. 따라서, 본 명세서에 설명된 과정에 영향을 줄 수 있는 몇 가지 가능한 수단이 있으며, 사용될 임의의 수단은 해당 수단이 배치될 상황 및 실시자의 특정 관심사(예컨대, 속도, 융통성, 또는 예측 가능성)에 따른 선택이라는 점에서 이들 수단 중 어느 것도 본질적으로 다른 수단에 비해 우수하지는 않고, 사용될 임의의 수단은 바뀔 수 있다.
전술한 상세한 설명은, 블록 다이어그램, 순서도 및/또는 예를 사용함으로써 상기 장치 및/또는 과정의 다양한 실시예를 설명하였다. 이러한 블록 다이어그램, 순서도, 및/또는 예가 하나 이상의 기능 및/또는 작업을 포함하고 있는 한, 당업자라면 상기 블록 다이어그램, 순서도, 또는 예에서의 각각의 기능 및/또는 작업이 개별적으로 및/또는 통합적으로, 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 실질적인 임의의 조합에 의해 실시될 수 있음을 암묵적으로 이해할 것이다. 일 실시예에 있어서, 본 명세서에서 설명한 대상의 몇몇 부분은 주문형 반도체(ASICs), FPGA(Field-Programmable Gate Array), 디지털 신호 프로세서(DSPs), 또는 다른 집적 형태를 매개로 하여 실시될 수 있다. 그러나, 당업자라면, 하나 이상의 컴퓨터에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서(예컨대, 하나 이상의 컴퓨터 시스템에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서), 또는 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서(예컨대, 하나 이상의 마이크로프로세서에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서), 펌웨어로서, 혹은 사실상 이들의 임의의 조합으로서, 본 명세서에 개시된 실시예의 일부 양태가 전체 적으로 또는 부분적으로 표준 집적 회로에서 동등하게 실시될 수 있음을 인식할 것이며, 소프트웨어 및/또는 펌웨어에 대한 회로를 구성하고/구성하거나 코드를 작성하는 것은 본 개시내용의 관점에서 당업자의 능력에 해당한다는 점을 인식할 것이다. 또한, 당업자라면, 본 명세서에서 설명하는 대상의 특정 메커니즘이 다양한 형태의 프로그램 제품으로서 배포될 수 있다는 점과, 본 명세서에서 설명한 대상의 예시적인 실시예는 실제로 배포를 실행하기 위해 사용되는 신호 포함 매체(signal bearing media)의 구체적인 유형에 상관없이 동등하게 적용된다는 점을 이해할 것이다. 신호 포함 매체의 예에는 다음의 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, CD-ROM, 디지털 테이프, 및 컴퓨터 메모리와 같은 판독 가능한 유형의 매체와, TDM 또는 IP 기반의 통신 링크(예컨대, 패킷형태의 데이터를 전달하는 링크)를 사용하는 디지털 및 아날로그 통신 링크와 같은 전송 유형의 매체가 포함되지만 이들로 한정되지는 않는다.
일반적인 관점에서, 당업자라면, 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합에 의해 개별적으로 또는 통합적으로 실시될 수 있는 본 명세서에서 설명한 다양한 양태는 다양한 유형의 "전기 회로"를 포함하는 것으로 간주될 수 있음을 인식할 것이다. 결과적으로, 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "전기 회로"는 하나 이상의 독립된 전기 회로를 구비한 전기 회로, 하나 이상의 집적 회로를 구비하는 전기 회로, 하나 이상의 주문형 반도체를 구비하는 전기 회로, 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 범용 연산 장치를 형성하는 전기 회로(예컨대, 적어도 부분적으로 본 명세서에 설명된 과정 및/또는 장치를 실행하는 컴퓨터 프로그램 에 의해 구성된 범용 컴퓨터, 또는 적어도 부분적으로 본 명세서에 설명된 과정 및/또는 장치를 실행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 마이크로프로세서), 기억 장치를 형성하는 전기 회로(예컨대, 랜덤 억세스 메모리의 형태임), 및/또는 통신 장치를 형성하는 전기 회로(예컨대, 모뎀, 통신 스위치, 또는 광학-전기적 장치)를 포함하지만 이들로 한정되지는 않는다.
당업자라면, 본 명세서에서 설명된 방식으로 검출 또는 감지, 신호 처리, 및 장치 제어를 위한 장치를 설명하고, 이에 따라 전술한 장치 및/또는 공정을 본 명세서에서 예시된 바와 같은 삼투압 펌프 시스템에 통합하도록 표준적인 공학 기법을 사용하는 것이 당업계에서 일반적이라는 점을 인식할 것이다. 다시 말하면, 본 명세서에서 설명한 장치 및/또는 과정의 적어도 일부는 적절한 정도의 실험을 통해 삼투압 펌프 시스템에 통합될 수 있다.
당업자라면, 본 명세서에서 설명한 바와 같은 시스템은 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리와 같은 하나 이상의 메모리와, 마이크로프로세서 및 디지털 신호 프로세서와 같은 프로세서와, 운영 시스템, 사용자 인터페이스, 드라이버, 센서, 엑츄에이터, 응용 프로그램과 같은 연산 지원용 또는 연산 관련 물품과, 데이터 포트, 피드백 루프 및 제어 실시용 엑츄에이터(예컨대, 삼투질농도, pH, 압력, 온도, 또는 화학적 농도를 감지하기 위한 장치, 전자기적 제어 신호를 발생시키기 위한 발생기)를 포함하는 제어 시스템과 같은 하나 이상의 상호작용 장치를 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 소정의 시스템은 임의의 적절한 가용 구성요소를 표준적인 공학 기법과 함께 이용하여 실시될 수 있다.
전술한 양태는, 상이한 다른 구성요소 내부에 수용된 상이한 구성요소, 또는 상이한 다른 구성요소와 연결된 상이한 구성요소를 설명한다. 이렇게 설명된 구조는 단지 예시적일 뿐이며, 동일한 기능을 달성하는 다수의 다른 구조가 실제로 실시될 수 있음을 이해해야 한다. 개념적인 관점에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 구성요소의 임의의 배치는 효과적으로 "결합되어", 이에 따라 요구되는 기능이 달성된다. 따라서, 본 명세서에서 구체적인 기능을 달성하기 위해 결합된 임의의 2개의 구성요소는 서로 "결합된" 것으로 간주할 수 있으며, 이에 따라 구조 또는 매개가 되는 구성요소에 상관없이 요구되는 기능이 달성된다. 유사하게, 이렇게 결합된 임의의 2개의 구성요소는 또한 요구되는 기능을 달성하기 위해 서로 "작동 가능하게 연결된" 것으로 또는 "작동 가능하게 결합된" 것으로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 본 발명의 대상의 구체적인 양태를 도시하고 설명하였지만, 본 명세서의 교시에 기초하여 본 명세서에서 설명한 대상 및 보다 광범위한 양태로부터 벗어나지 않고도 변화 및 변형이 행해질 수 있음은 당업자에게 명확할 것이며, 이에 따라 첨부된 청구범위는 본 명세서에서 설명한 이러한 대상의 진정한 사상 및 범위에 속하는 한 상기 대상의 범위 내에 이러한 모든 변화 및 변형을 포함하여야 한다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 한정됨을 이해하여야 한다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 용어 및 특히 청구범위(예컨대, 청구범위의 본문)에서 사용된 용어는 대체로 "광범위한" 용어로서 당업자에 의해 이해되어야 한다(예컨대, "포함하는"이라는 용어는 "포함하지만 한정하지는 않는"으로 해석되어야 하며, "구비하는"이라는 용어는 "적어도 구비하는"으로 해석되어야 하고, "포함한다"라는 용어는 "포함하지만 한정하지는 않는다" 등으로 해석되어야 함). 또한, 특정 개수의 도입된 청구항의 구문을 의도하는 경우에는 이러한 의도는 해당 청구항에 명시적으로 기재되고 이렇게 기재하지 않는 경우에는 그러한 의도가 없다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들면, 이해를 돕기 위하여, 첨부된 다음의 청구범위는 청구항 기재를 도입하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상의"라는 도입 구문의 용례를 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 구문의 사용은, 단수명사에 의한 청구항 기재의 도입이 이렇게 도입된 청구항 기재를 포함하는 임의의 구체적인 청구항을 단지 하나의 그러한 기재를 포함하는 발명으로 한정하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 심지어는 동일한 청구항이 "하나 이상", 또는 "적어도 하나" 및 단수(예컨대, 단수 명사는 보통 "적어도 하나" 및/또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함)를 나타내는 도입 구문을 포함하는 경우에도 그러하고, 이는 청구항의 기재를 도입하기 위해 사용되는 '상기'의 사용에 있어서도 동일하게 적용된다. 또한, 특정 개수의 인용된 청구항의 기재가 명시적으로 재인용되더라도, 당업자라면 그러한 기재가 보통 적어도 재인용된 개수(예컨대, 다른 수식어구 없이 단지 "2개의 기재"로 인용된 것은 보통 적어도 2개의 기재, 또는 2개 이상의 기재를 의미함)를 의미하는 것으로 해석되어야 함을 인식할 것이다. 또한, "A, B 및 C 등 중 적어도 하나"에 대해 동일한 규칙이 사용되는 경우에 있어서는, 일반적으로 전술한 규칙(예컨대, "A, B, 및 C 중에서 적어도 하나를 구비하는 시스템"은 A만을 구비하는 시스템, B만을 구비하는 시스템, C만을 구비하는 시스템, A와 B를 함께 구비하는 시스템, A와 C를 함께 구비하는 시스템, B와 C를 함께 구비하는 시스템, 및/또는 A, B, C 모두를 함께 구비하는 시스템을 포함하지만 이들로 한정되지는 않음)을 이해하는 당업자의 관점에서 그러한 구문을 이해해야 한다. "A, B, 또는 C 등 중에서 적어도 하나"에 동일한 규칙이 사용되는 경우에 있어서는, 일반적으로 전술한 규칙("A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 구비하는 시스템"은 A만을 구비하는 시스템, B만을 구비하는 시스템, C만을 구비하는 시스템, A와 B를 함께 구비하는 시스템, A와 C를 함께 구비하는 시스템, B와 C를 함께 구비하는 시스템, 및/또는 A, B, C 모두를 함께 구비하는 시스템을 포함하지만 이들로 한정되지는 않음)을 이해하는 당업자의 관점에서 그러한 구문을 이해해야 한다.
본 명세서에서의 방법, 장치, 시스템 및 접근방법을 바람직한 특정 실시예를 참고하여 설명하였지만, 다른 실시예도 가능하다. 앞서의 예에 의해 설명된 바와 같이, 원격 제어기, 시스템 구조 및 삼투압 펌프 장치의 다양한 선택은 본 발명의 범위에 속할 수 있다. 언급한 바와 같이, 시스템 구조의 선택은 시스템의 의도된 용례, 시스템이 사용되는 환경, 비용, 개인적인 선호도, 또는 다른 요인에 따라 결정될 것이다. 시스템 설계, 제조, 및 제어 과정은 사용 환경 및 의도된 용례를 고려하여 변경될 수 있으며, 당업자에게 공지된 바와 같이 이러한 변형, 장치 구조 및 구성은 본 발명의 범위에 속할 수 있다. 따라서, 본 발명의 모든 사상 또는 범위는 첨부된 청구범위에 의해 한정되며, 본 명세서에서 설명한 특정 실시예로 한정되지 않는다.
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Claims (106)

  1. 환경 내에 배치하기 위해 구성된 본체 구조와,
    상기 환경 내로 전달될 전달용 유체를 수용할 수 있는 전달용 저장소와,
    삼투압 챔버와,
    상기 삼투압 챔버 내에 수용되는 삼투압 발생용 재료로서, 상기 삼투압 발생용 재료에 의한 삼투압의 발생은 전자기장 제어 신호에 의해 제어 가능한 것인, 상기 삼투압 발생용 재료와,
    전달용 저장소로부터 삼투압 챔버를 분리하는 압력 반응식 가동(movable) 배리어로서, 상기 삼투압 발생용 재료에 대해서는 불투과성이고 상기 삼투압 챔버 내의 압력 변화에 반응하여 이동하도록 구성되어 상기 전달용 저장소 내의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화를 유발하는 것인 상기 압력 반응식 가동 배리어와,
    삼투압 유체 소스로부터 상기 삼투압 챔버를 분리하는 반투과성 멤브레인으로서, 상기 삼투압 유체 소스로부터의 유체에 대해서는 투과성이지만 상기 삼투압 발생용 재료에 대해서는 불투과성인 상기 반투과성 멤브레인
    을 포함하는 삼투압 펌프 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 삼투압 발생용 재료에 의한 삼투압의 발생을 제어하기 위한 상기 전자기장 제어 신호에 반응하는 원격 작동 제어 요소를 포함하는 삼투압 펌프 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 원격 작동 제어 요소는 자기적 또는 전기적 활성 재료를 포함하는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제3항에 있어서, 상기 원격 작동 제어 요소는 가열 요소를 포함하는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  13. 제3항에 있어서, 상기 원격 작동 제어 요소는 냉각 요소를 포함하는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  14. 삭제
  15. 제3항에 있어서, 상기 원격 작동 제어 요소는 팽창성 또는 수축성 요소인 것인 삼투압 펌프 시스템.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 상기 전달용 저장소와 유체 연통되어 있고, 상기 전달용 저장소 내의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화에 반응하여 상기 전달용 저장소로부터 배출되는 유체를 받아들이도록 구성되는 하류 유체 처리 구조를 포함하는 삼투압 펌프 시스템.
  18. 삭제
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  20. 삭제
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  25. 제1항에 있어서, 상기 삼투압 발생용 재료는 폴리머를 포함하는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 제1항에 있어서, 삼투압 유체에서의 상기 삼투압 발생용 재료의 농도는 상기 전자기장 제어 신호에 응답하여 상기 삼투압 발생용 재료의 용해도 변화에 의해 변경 가능한 것인 삼투압 펌프 시스템.
  29. 제1항에 있어서, 삼투압 유체에서의 상기 삼투압 발생용 재료의 농도는 상기 전자기장 제어 신호에 응답하여 상기 삼투압 챔버의 체적 변화에 의해 변경 가능한 것인 삼투압 펌프 시스템.
  30. 제1항에 있어서, 삼투압 유체에서의 상기 삼투압 발생용 재료의 농도는 상기 전자기장 제어 신호에 응답하여 삼투압 유체의 변화에 의해 변경 가능한 것인 삼투압 펌프 시스템.
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  39. 제25항에 있어서, 상기 전자기장 제어 신호에 의해 변경 가능한 적어도 하나의 특성을 갖는, 상기 삼투압 챔버 내의 제2 재료를 포함하며, 상기 삼투압 발생용 재료의 농도는 상기 제2 재료의 적어도 하나의 특성 변화에 의해 변경 가능한 것인 삼투압 펌프 시스템.
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
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  44. 제1항에 있어서, 상기 삼투압 챔버 내의 상기 삼투압 발생용 재료에 대한 복수 개의 상호작용 사이트를 포함하며, 상기 상호작용 사이트와 상기 삼투압 발생용 재료의 상호작용의 가능성은 상기 전자기장 제어 신호에 의해 제어 가능하고, 상기 상호작용 사이트와 상기 삼투압 발생용 재료의 상호작용은 상기 삼투압 챔버 내의 삼투압의 변화를 유발하는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  45. 제44항에 있어서, 상기 상호작용 사이트는, 삼투압 발생용 재료와의 결합(binding), 반응, 상호작용, 또는 착물 형성 중 하나 이상에 의해 상기 삼투압 발생용 재료와 상호작용할 수 있는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  46. 제44항에 있어서, 상기 상호작용 사이트는 전자기장 제어 신호에 응답하여 적어도 하나의 특성이 변하고, 이러한 적어도 하나의 특성 변화는 상기 상호작용 사이트와 상기 삼투압 발생용 재료 사이의 상호작용을 변경시키는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  47. 삭제
  48. 제44항에 있어서, 상기 상호작용 사이트를 포함하는 상기 삼투압 챔버의 적어도 일부는 전자기장 제어 신호에 응답하여 상기 삼투압 챔버의 일부분의 표면적이 변하며, 이러한 표면적 변화는 상기 상호작용 사이트의 개수 또는 상기 상호작용 사이트와 상기 삼투압 발생용 재료의 상호작용의 가능성 중 적어도 하나를 변경시키는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  49. 제48항에 있어서, 상기 표면적 변화는 상기 삼투압 챔버의 일부분의 신장(stretching)에 의해 이루어지는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  50. 제48항에 있어서, 상기 표면적 변화는 상기 삼투압 챔버의 일부분의 전개(unfolding)에 의해 이루어지는 것인 삼투압 펌프 시스템.
  51. 환경 내에 배치하기 위해 구성된 본체 구조와,
    상기 환경 내로 전달될 전달용 유체를 수용할 수 있는 전달용 저장소와,
    삼투압 챔버와,
    상기 삼투압 챔버 내에 수용되는 삼투압 발생용 재료로서, 상기 삼투압 발생용 재료에 의한 삼투압의 발생은 전자기장 제어 신호에 의해 제어 가능한 것인, 상기 삼투압 발생용 재료와,
    상기 전달용 저장소로부터 상기 삼투압 챔버를 분리하는 압력 반응식 가동 배리어로서, 상기 삼투압 발생용 재료에 대해서는 불투과성이고 상기 삼투압 챔버 내의 압력 변화에 반응하여 이동하도록 구성되어 상기 전달용 저장소 내의 압력 또는 체적 중 적어도 하나의 변화를 유발하는 것인 상기 압력 반응식 가동 배리어와,
    삼투압 유체 소스로부터 삼투압 챔버를 분리하는 반투과성 멤브레인으로서, 상기 삼투압 유체 소스로부터의 유체에 대해서는 투과성이지만 상기 삼투압 발생용 재료에 대해서는 불투과성인 상기 반투과성 멤브레인
    을 포함하는 삼투압 펌프 장치, 및
    상기 삼투압 펌프 장치의 삼투압 챔버 내에서의 상기 삼투압 발생용 재료에 의한 삼투압의 발생을 제어하기에 충분한 전자기장 제어 신호를 발생시킬 수 있는 원격 제어 신호 소스
    를 포함하는 삼투압 펌프 시스템.
  52. 삭제
  53. 제51항에 있어서, 상기 삼투압 펌프 장치는, 상기 전자기장 제어 신호에 응답하여 상기 삼투압 발생용 재료에 의한 삼투압의 발생을 제어하는 원격 작동 제어 요소를 포함하는 것인 삼투압 펌프 시스템.
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  66. 삼투압 펌프 장치의 삼투압 챔버 내의 삼투압 발생용 재료의 농도를 변화시키기 위해 환경 내에 위치하는 삼투압 펌프 장치의 원격 작동 제어 요소를 작동시키기에 충분한 전자기 신호를 발생시킬 수 있는 전자기 신호 발생기와,
    상기 원격 작동 제어 요소에 상기 전자기 신호를 무선으로 송신할 수 있는 전자기 신호 송신기
    를 포함하는 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기.
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  71. 제66항에 있어서, 상기 전자기 신호는 모델 기반의 계산에 기초하여 생성되는 것인 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기.
  72. 삭제
  73. 제66항에 있어서, 상기 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기는 상기 환경으로부터 감지된 피드백 신호를 수신하도록 구성된 신호 입력부를 포함하며, 상기 전자기 신호는 적어도 부분적으로 상기 환경으로부터 감지된 피드백 신호에 기초하여 생성되는 것인 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기.
  74. 삭제
  75. 삭제
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  77. 제66항에 있어서, 상기 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기는 상기 삼투압 펌프 장치로부터의 피드백 신호를 수신하도록 구성된 신호 입력부를 포함하며, 상기 전자기 신호는 적어도 부분적으로 상기 삼투압 펌프 장치로부터 감지된 피드백 신호에 기초하여 생성되는 것인 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기.
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  84. 제66항에 있어서, 상기 전자기 신호는 상기 원격 작동 제어 요소의 치수 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는 것인 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기.
  85. 제66항에 있어서, 상기 전자기 신호는 상기 원격 작동 제어 요소의 온도 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는 것인 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기.
  86. 제66항에 있어서, 상기 전자기 신호는 상기 원격 작동 제어 요소의 형태(conformation) 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는 것인 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기.
  87. 제66항에 있어서, 상기 전자기 신호는 상기 원격 작동 제어 요소의 배향 변화 또는 위치 변화를 유발하기에 충분한 신호 특성을 갖는 것인 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기.
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  90. 제66항에 있어서, 상기 전자기 신호는 적어도 부분적으로 사전에 프로그래밍된 패턴에 따라 생성되는 것인 삼투압 펌프 장치용 원격 제어기.
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