总的说来，本发明采用受控的电动流体流动技术，以实现泵液的 高效、可靠和高精度的运动。此外，提供了用于药物输送和分析取样 的各种低成本、精确、可靠且结构紧凑的医疗系统和装置。
在一些实施例中，本发明是一种泵送流体的方法，其步骤包括： 提供一电动泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电 源连接的双层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵 液的第一容器、第二容器以及容纳配送流体的第三容器；将电极与电 源连接；在泵中基本上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液以一 定的泵液流量从第一容器流出，流入到第二容器中；以及当泵液从第 一容器流入到第二容器中时，使配送流体以一定的配送流体流量从第 三容器流出并通过泵的出口，所述配送流体流量在泵液流量的约0.1 倍到10倍之间。
在另一实施例中，本发明是一种泵送流体的方法，其步骤包括： 提供一电动泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电 源连接的双层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵 液的第一容器、第二容器以及容纳所被配送流体的第三容器，所述电 动泵的容积不超过分配的流体的初始容积的250％；将电极与电源连 接；在泵中基本上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容 器流出，流入到第二容器中；以及当泵液从第一容器流入到第二容器 中时，使配送流体从第三容器流出并通过泵的出口。
在又一实施例中，本发明是一种泵送流体的方法，包括：提供一 电动泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接 的双层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第 一容器、第二容器以及容纳分配的流体的注射器；将电极与电源连接； 在泵中基本上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流 出，流入到第二容器中；以及当泵液从第一容器流入到第二容器中时， 使配送流体从注射器流出，流入到患者体内。该实施例还包括在泵液 流动的步骤之前向注射器添加配送流体。
所述方法的又一实施例包括下列步骤：提供第一电动泵，该电动 泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双层电容电 极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第一容器、第二 容器以及容纳配送流体的第三容器；将电极与电源连接；在泵中基本 上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流出，并流入 到第二容器中；当泵液从第一容器流入到第二容器中时，使配送流体 从第三容器流出，并通过第一电动泵的出口进入到患者体内；提供第 二电动泵，它包括一对可与电源连接的双层电容电极、设置在电极之 间的多孔电介质材料、容纳液的第一容器、第二容器、第三容器和布 置在第三容器中的配送流体；将第二电动泵的电极与电源连接；以及 在第二电动泵中基本上不会发生感应电流的情况下，当第二电动泵的 泵液从第二电动泵的第一容器流入到第二容器中时，使配送流体从第 三容器流出，并通过第二电动泵的出口流入到患者体内。以第一速率 执行配送流体从第一电动泵流出的步骤，并且以不同于第一速率的第 二速率执行配送流体从第二电动泵流出的步骤。第一电动泵的配送流 体和第二电动泵的配送流体是相同种类或不同种类的流体。
本发明的又一实施例提供了一种泵送流体的方法，包括提供第一 电动泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接 的双层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第 一容器、第二容器以及容纳配送流体的第三容器；将电极与电源连接； 在泵中基本上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流 出，并流入到第二容器中；当泵液从第一容器流入到第二容器中时， 使配送流体从第三容器流出，并穿过泵的出口进入到患者体内；提供 第二电动泵，它包括一对可与电源连接的双层电容电极、设置在电极 之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第一容器、第二容器、第三容器 和布置在第三容器中的配送流体；将第二电动泵的电极与电源连接； 以及在第二电动泵中基本上不会发生感应电流的情况下，当第二电动 泵的泵液从第二电动泵的第一容器流入到第二容器中时，使配送流体 从第二电动泵的第三容器流出，并通过泵的出口流入到患者体内。第 一电动泵的配送流体和第二电动泵的配送流体是相同种类或不同种 类的流体。
本发明又一实施例提供了一种泵送流体的方法，包括：提供第一 电动泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接 的双层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第 一容器、第二容器以及容纳配送流体的第三容器；将电极与电源连接； 在泵中基本上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流 出，并流入到第二容器中；当泵液从第一容器流入到第二容器中时， 使配送流体从第三容器流出，并穿过泵的出口进入到患者体内；提供 第二电动泵，它包括一对可与电源连接的双层电容电极、设置在电极 之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第一容器和第二容器；将第二电 动泵的电极与电源连接；以及在第二电动泵中基本上不会发生感应电 流的情况下，当第二电动泵的泵液从第二电动泵的第一容器流入到第 二容器中时，使配送流体从第三容器流出，并穿过泵的出口流入到患 者体内。
本发明的另一方面包括一种泵送流体的方法，该方法包括：提供 电动泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接 的双层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第 一容器、第二容器以及容纳配送流体的第三容器；将电极与电源连接； 确定患者需要的配送流体；在泵中基本上不会发生感应电流过程的情 况下，使泵液从第一容器流出，并流入到第二容器中；以及当响应于 患者的需要使泵液从第一容器流入到第二容器中时，使配送流体从第 三容器流出，并通过泵的出口进入到患者体内。所述配送流体可以是 胰岛素，并且确定的步骤包括确定患者的血糖浓度，流体流动的步骤 包括响应于已确定的血糖浓度将一定量的胰岛素注射到患者体内。流 体流动的步骤包括响应于已确定的血糖浓度自动将一些胰岛素注射 到患者体内。确定的步骤可以包括对利用第二电动泵从患者处提取的 流体进行取样。
本发明的另一方面是提供一种泵送流体的方法，包括：提供电动 泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双 层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第一容 器、第二容器以及容纳配送流体的第三容器；将电极与电源连接；在 泵中基本上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流 出，并流入到第二容器中；当泵液从第一容器流入到第二容器中时， 使配送流体从第三容器流出，并通过泵的出口；以及在使流体流动的 步骤中，监测与从第三容器流出的配送流体的量相关的参数(如流量， 泵元件的位置)。所述监测参数可用于提供流动步骤的反馈控制，提 供与配送流体相关的指示，计算所需要的配送流体量，以及/或者来 指示泵出口阻塞的情况。
本发明的另一方面是提供一种泵送流体的方法，包括：提供电动 泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双 层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第一容 器、第二容器以及容纳配送流体的第三容器；将电极与电源连接；在 泵中基本上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流 出，并流入到第二容器中；以及当泵液从第一容器流入到第二容器中 时，在固定的时间间隔使配送流体从第三容器流出并通过泵的出口， 以便配送固定容积的配送流体。
本发明的另一方面是提供一种泵送流体的方法，包括：提供电动 泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双 层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第一容 器、第二容器以及容纳配送流体的第三容器；将电极与电源连接；在 泵中基本上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流 出，并流入到第二容器中；当泵液从第一容器流入到第二容器中时， 使配送流体从第三容器流出，并通过泵的出口；以及调节从第三容器 流出的配送流体的量。
本发明的另一方面是一种泵送流体的方法，包括：提供电动泵， 该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双层 电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料、容纳泵液的第一容器、 第二容器以及容纳配送流体的第三容器；将电极与电源连接；将配送 流体装载到第三容器中；处理所述电动泵以改变配送流体的特性；在 泵中基本上不会发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流 出，并流入到第二容器中；以及当泵液从第一容器流入到第二容器中 时，使配送流体从第三容器流出，并通过泵的出口。其中所述处理步 骤包括辐照该电动泵。
本发明的又一方面是提供一种泵送流体的方法，包括：提供电动 泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双 层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料以及容纳泵液的容 器；将电极与电源连接；以及在泵中基本不发生感应电流过程的情况 下，使容器中几乎所有的泵液流出，其流量小于1微升/分，并且其稳 态流量误差不超过全部方法步骤的5％。
本发明的另一方面是提供一种泵送流体的方法，包括：提供电动 泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双 层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料以及容纳泵液的容 器；将电极与电源连接；产生大约在1至1000psi之间的泵液压力；以 及在泵中不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容器中流出。
本发明的另一方面是提供一种泵送流体的方法，包括：提供电动 泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双 层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料和容纳泵液的容器、 可与电极连接的电源和容纳电极、介质材料、容器和电源的壳体，所 述电动泵的容积至多为约11cm3；将电极与电源连接；以及在泵中不发 生感应电流过程的情况下，使至少约0.2微升的泵液从容器中流出。 所述流体流出步骤包括泵液以低于约10毫微升/分的速率流出。所述 流体流出步骤还包括泵液的流动持续约30天。
本发明的另一方面提供了一种泵送流体的方法，包括：提供电动 泵，该电动泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双 层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料和容纳泵液的容器； 将电动泵支撑在患者身上；将电极与电源连接；以及在泵中不发生感 应电流过程的情况下，使泵液流出容器。该方法还包括将电动泵植入 患者体内。在该实施例中所述电动泵具有一定的形状，所述植入步骤 包括将电动泵放置成靠近患者的解剖部分处，其中该解剖部分具有与 电动泵的形状互补的形状。
本发明的另一方面是提供一种泵送流体的方法，包括：提供第一 电动泵，该泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双 层电容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料和容纳泵液的容器； 将电极与电源连接；在第一泵中基本不发生感应电流过程的情况下， 使泵液以第一流量从容器中流出，并流入到患者体内；提供第二电动 泵，该泵包括一对可与电源连接的双层电容电极、设置在电极之间的 多孔电介质材料和容纳泵液的容器；将第二电动泵的电极与电源连 接；以及在第二泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液以第 二流量从容器中流出，并流入到患者体内。第一电动泵的泵液和第二 电动泵的泵液是相同种类或不同种类的流体。
本发明的另一方面是提供一种泵送流体的方法，包括：提供电动 泵，该泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双层电 容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料和容纳泵液的容器；以时 间调节的方式将电极与电源连接；以及在泵中基本不发生感应电流过 程的情况下，使泵液从容器中流出。
本发明的另一方面是提供一种泵送流体的方法，包括：提供电动 泵，该泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双层电 容电极、设置在电极之间的多孔电介质材料和容纳泵液的容器；以使 电源在接通状态和断开状态之间交替改变的方式将电极与电源连接； 以及在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容器中流 出。
本发明的另一方面是一种泵送流体的方法，包括：提供电动泵， 该泵包括一对电容量至少为10-2法拉/cm2且可与电源连接的双层电容 电极、设置在电极之间的多孔电介质材料和容纳泵液的容器；以使电 源响应于计算机程序在常断状态和周期性接通状态之间交替改变的 方式将电极与电源连接；以及在泵中基本不发生感应电流过程的情况 下，使泵液从容器中流出。
本发明的另一方面是提供一种电动泵系统，包括：一对电容量至 少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材 料；容纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流体并且包括泵出口 的第三容器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用于 在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流出， 流入到第二容器中，并且用于在泵液从第一容器流入到第二容器时使 配送流体从泵出口流出；以及控制器，该控制器适于控制从电源输送 到电极的能量，以便使固定容积的配送流体从第三容器中流出。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：一对电容量至少为 10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材料；容 纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流体且包括泵出口的第三容 器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用于在泵中基 本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流出，流入到第 二容器中，并且用于在泵液从第一容器流入到第二容器时使配送流体 从泵出口流出；以及控制器，该控制器适于控制从电源输送到电极的 能量，以便使配送流体在固定的时间段流动。
本发明的另一方面是提供一种电动泵系统，包括：一对电容量至 少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材 料；容纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流体且包括泵出口的 第三容器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用于在 泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流出，流 入到第二容器中，并且用于在泵液从第一容器流入到第二容器时使配 送流体从泵出口流出；以及控制器，该控制器适于控制从电源输送到 电极的能量，以便以固定的时间间隔使配送流体从第三容器流出。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：一对电容量至少为 10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材料；容 纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流体且包括泵出口的第三容 器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用于在泵中基 本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流出，流入到第 二容器中，并且用于在泵液从第一容器流入到第二容器时使配送流体 从泵出口流出；以及控制器，该控制器适于控制从电源输送到电极的 能量，以便响应于用户输入使一定量的配送流体从第三容器流出。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：第一电动泵，该泵 包括：一对电容量至少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之 间的多孔电介质材料；容纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流 体且包括泵出口的第三容器；以及与电极连接的电源；所述电极、介 质材料和电源用于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液 从第一容器流出，流入到第二容器中，并且用于在泵液从第一容器流 入到第二容器时使配送流体从泵出口流出，流入到患者体内；该系统 还包括第二电动泵，该泵包括第二对可与电源连接的双层电容电极、 设置在所述第二对电极之间的多孔电介质、容纳泵液的第四容器、第 五容器和容纳配送流体且包括第二泵出口的第六容器，所述第二电动 泵电极和电介质材料适于在第二泵中基本不发生感应电流过程的情 况下，在第二电动泵电极与电源连接时使第二电动泵的泵液流出第四 容器，流入到第五容器中，从而使第二电动泵配送的流体通过第二泵 出口流入到患者体内，该系统还包括适于控制第一和第二电动泵的控 制器。所述第一电动泵还适于使配送流体以第一速率流动，第二电动 泵适于使配送流体以不同于第一速率的第二速率流动。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：第一电动泵，该泵 包括：一对电容量至少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之 间的多孔电介质材料；容纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流 体且包括泵出口的第三容器；以及与电极连接的电源；所述电极、电 介质材料和电源用于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵 液从第一容器流出，流入到第二容器中，并且用于在泵液从第一容器 流入到第二容器时使配送流体从泵出口流出，流入到患者体内；以及 第二电动泵，该泵包括一对可与电源连接的双层电容电极、设置在电 极之间的多孔电介质、容纳泵液的第四容器、第五容器和容纳配送流 体的第六容器，所述第二电动泵电极和电介质材料适于在第二泵中基 本不发生感应电流过程的情况下，在第二电动泵电极与电源连接时使 第二电动泵的泵液流出第四容器，流入到第五容器中，从而使第二电 动泵配送的流体通过泵出口流入到患者体内。所述第一电动泵还适于 使配送流体以第一速率流动，第二电动泵适于使配送流体以不同于第 一速率的第二速率流动。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：一对电容量至少为 10-2法拉/cm2的双层电容电极；第一电动泵，该泵包括：设置在电极之 间的多孔电介质材料；容纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流 体且包括泵出口的第三容器；以及与电极连接的电源；所述电极、电 介质材料和电源用于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵 液从第一容器流出，流入到第二容器中，并且用于在泵液从第一容器 流入到第二容器时使配送流体从泵出口流出，流入到患者体内；以及 第二电动泵，该泵包括一对可与电源连接的双层电容电极、设置在电 极之间的多孔电介质、容纳泵液的第四容器和第五容器，所述第二电 动泵电极和电介质材料适于在第二泵中基本不发生感应电流过程的 情况下，在第二电动泵电极与电源连接时使第二电动泵的泵液流出第 四容器，流入到第五容器中，从而使配送流体穿过泵出口流入到患者 体内。
本发明的另一方面是提供一种电动泵系统，包括：一对电容量至 少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材 料；容纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流体且包括泵出口的 第三容器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用于在 泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流出，流 入到第二容器中，并且用于在泵液从第一容器流入到第二容器时使配 送流体从泵出口流出；以及可动部件，该部件包括设置在第二容器和 第三容器之间的液压放大器，当泵液从第一容器流入到第二容器中 时，该可动部件可以运动，以便使配送流体从第三容器流出。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：一对电容量至少为 10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材料；容 纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流体且包括泵出口的第三容 器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用于在泵中基 本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流出，流入到第 二容器中，并且用于在泵液从第一容器流入到第二容器时使配送流体 从泵出口流出；以及传感器，用于确定患者所需要的配送流体。该系 统还包括控制器，用于响应来自传感器的信号而控制从电源输送到电 极的能量。在一些实施例中，所述传感器包括适于对来自于患者体内 的流体进行取样的电动泵。
本发明的另一方面是提供一种电动泵系统，包括：一对电容量至 少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材 料；容纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流体且包括泵出口的 第三容器；与第三容器连通的外部端口；设置在第二容器和第三容器 之间的可动部件，该部件用于在第二容器的有效容积改变时改变第三 容器的有效容积；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源 用于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流 出，流入到第二容器中，并且用于在泵液从第一容器流入到第二容器 时使配送流体从泵出口流出；以及层压壳体，所述电动泵系统的容积 不大于第三容器最大有效容积的250％。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：一对电容量至少为 10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材料；容 纳泵液的第一容器；第二容器；容纳配送流体且包括泵出口的第三容 器；与第三容器连通的外部端口；设置在第二容器和第三容器之间的 可动部件，该部件用于在第二容器的有效容积改变时改变第三容器的 有效容积；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用于在 泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从第一容器流出，流 入到第二容器中，并且用于在泵液从第一容器流入到第二容器时使配 送流体从泵出口流出；以及传感器，用于监测与从第三容器配送的流 体的量相关的参数(如利用磁铁或一磁致伸缩传感器监测流量，注射 器的位置)。该系统还包括一反馈控制元件，它用于在响应于传感器 的信号的情况下通过电源来控制输送给电极的电源，一控制器，用于 响应传感器的输出信号来控制从电源施加给电极的能量，以及/或者 一指示器，用于提供与从第三容器配送的流体相关的指示，如指示存 在外部端口阻塞。
本发明的另一方面是提供一种电动泵系统，包括：一对电容量至 少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材 料；容纳泵液的容器；以及与电极连接的电源；所述电极、电介质材 料和电源用于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容 器中流出，其流量小于约1微升/分，并且其稳态流量误差不超过5％。
本发明的另一方面是提供一种电动泵系统，包括：一对电容量至 少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材 料；容纳泵液的容器；以及与电极连接的电源；所述电极、电介质材 料和电源用于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液在泵 液压力为约1至1000psi的情形下从容器中流出。
本发明的另一方面是提供一种电动泵系统，包括：一对电容量至 少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材 料；容纳泵液的容器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和 电源用于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容器中 流出；以及容积至多约为11cm3的外壳，所述电极，电介质材料和电源 还用于使至少约0.2微升的泵液从容器中流出。所述电极，介质材料 和电源还用于使泵液以小于10毫微升/分的速率从容器中流出。所述 电极，介质材料和电源还用于使泵液大致连续约30天从容器中流出。 所述外壳为层压外壳。
本发明的另一方面是提供一种电动泵系统，包括：一对电容量至 少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材 料；容纳泵液的容器；以及与电极连接的电源；所述电极、电介质材 料和电源用于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容 器中流出；其中，所述电极、介质材料和电源还适于被植入患者体内。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：一对电容量至少为 10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材料；容 纳泵液的容器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用 于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容器中流出； 以及指示器，适于指示容器中泵液的量。
本发明的另一方面是提供一种电动泵系统，包括：一对电容量至 少为10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材 料；容纳泵液的容器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和 电源用于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容器中 流出；以及控制器，适于以时间调节的方式将来自电源的能量提供给 电极。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：一对电容量至少为 10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材料；容 纳泵液的容器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用 于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容器中流出； 以及控制器，适于使电源在接通状态和断开状态之间转换。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：一对电容量至少为 10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材料；容 纳泵液的容器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用 于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容器中流出； 以及控制器，适于使电源响应于计算机程序在常断状态和周期性接通 状态之间转换。
本发明的另一方面是一种电动泵系统，包括：一对电容量至少为 10-2法拉/cm2的双层电容电极；设置在电极之间的多孔电介质材料；容 纳泵液的容器；与电极连接的电源；所述电极、电介质材料和电源用 于在泵中基本不发生感应电流过程的情况下，使泵液从容器中流出； 以及容纳电极、容器、电介质材料和电源的外壳，所述外壳用于佩戴 在人体和动物体上。
本发明的另一方面是提供一种往复式泵，包括：容纳配送流体的 容器；泵出口；移动机构；用于操作移动机构的电源；以及可容纳容 器、泵出口、电源和移动机构的外壳，所述外壳的容积不超过配送流 体容器容积的250％；所述移动机构和电源还用于使容器内几乎所有 的配送流体流出泵出口，其流量不超过1微升/分，其稳态流量误差不 超过5％。所述位移机构包括一活动部件，并且所述泵可以包括一电 动组件，该电动组件包括一对可与电源连接的电极，一设置在电极在 之间的多孔电介质材料；并且所述泵液与诸如双层电容电极之类的所 述电极相接触。
本发明的另一方面是一种泵，包括：容纳泵液的容器；可操作泵 液的泵机构；泵出口；可与泵机构连接的电源，该电源用于使泵液从 容器流出通过泵出口，其流量不超过1微升/分，其稳态流量误差不超 过5％；以及可容纳容器、泵出口、电源和位移机构的外壳，所述外 壳的容积不超过配送流体容器容积的150％。所述电极可以是一对电 容量至少为10-2法拉/cm2的双层电容电极。
本说明书中提到的所有公开文献和专利申请通过引用并入本文， 这与每一篇单独的公开文献或专利申请通过引用被具体且单独地并 入本文是相同的。
附图说明
在后附权利要求书中具体阐述了本发明的新颖特征。通过参照下面 详细的说明将更容易理解本发明的特征和优点，所述详细的说明陈述了 示例性的实施例和附图，其中利用了本发明的原理，其中：
图1示出了直接EK泵的一个实施例的截面图；
图2示出了包括切口容器结构的直接EK泵的截面图；
图3示出了间接EK泵的截面图；
图4a-4c示意性地示出了图3所示EK泵的操作；
图5a-5c示意性地示出了在操作图3和图4所示EK泵的过程中不渗 透膜的受控塌陷(controlled collapse)；
图6示出了另一间接EK泵实施例的截面图；
图7示出了液压放大器的一个实施例的截面图；
图8示出了包括注射器的EK输送系统的一个实施例；
图9示出了EK泵的流体流速与电压的相关性；
图10示出了EK泵的压力和流体流速之间的关系；
图11a示出了流量指示器的一个实施例；
图11b示出了流量计的一个实施例；
图12a示出了EK输送系统的一个实施例的分解放大图；
图12b示出了图12a所示EK输送系统的示意图；
图13a示出了EK输送系统的另一实施例的分解图；
图13b示出了图13所示EK输送系统的示意图；
图14示出了被隔离的输送系统的一个实施例的示意图；
图15示出了EK取样系统的一个实施例的示意图；
图16示出了双重药物输送和取样系统的系统框图；
图17示出了多路药物输送和取样系统的系统框图；
图18示出了多种药物、多个泵的可外部控制的输送系统的系统框 图；
图19示出了分布式的多种药物、多个泵的可外部控制的输送系统的 系统框图；以及
图20-24示出了泵的性能，其中：
图20示出了EK泵的快速加载和输送流量的曲线图；
图21示出了在任意时刻操作EK泵的过程中恒定的稳态流量的曲线 图；以及
图22和23示出了在操作被构造成可运行数个小时或数天的EK泵的 过程中恒定的稳态流量的曲线图。

这里描述的本发明提供了EK系统，它能够使泵液高效、可靠和精 确地运动，以用于药物输送和/或分析取样。在描述这些系统之前， 下面先提供适用于所述系统的几个典型EK泵的设计和特征。
图1是小型的紧凑EK泵100的截面图。在该实施例中，EK泵100包 括第一流体容器102和第二流体容器104。第一流体容器102经由通路 106、110和多孔电介质材料108连接到第二流体容器104上。通路106、 110连同多孔电介质材料108一起在第一流体容器102和第二流体容器 104之间提供流体通道。在该实施例中，多孔电介质材料108被密封在 位于上、下基质116a、116b之间的粘结材料114中，对此的进一步说 明参见序列号为No.10/198223的申请。
每个流体容器还包括流体端口118(可以是入口或出口)和电容 电极120a和120b。电导线(未示出)被设置成与电极120a、120b接触， 从而把电极120a、120b连接到电源(未示出)上。在操作过程中，容 器102和104，包括多孔电介质材料108和电极120a、120b之间的空间 在内，都充满了电解液或泵液122。流体122可以流过电极120a、120b， 或在电极120a、120b周围流动。当施加电压时(与所希望的泵100的 流量和压力分布相关)，泵液122从一个流体容器通过电渗作用流入 到另一个流体容器中，在操作泵100的过程中不会发生电解、不会产 生气体或实质上的电容消电离。本领域技术人员理解的是，由于泵部 件(如泵液和/或电极)的变化导致了气体生成或PH值改变，能够引 起系统误差，降低流体输送系统的精度，或者完全阻碍泵的工作。
总的说来，在现有的EK泵中，气体生成和PH值改变的问题是由泵 部件的电化学变化引起的，当施加了足够高的电场或电压以产生所需 的EK流量时就会导致泵部件的电化学变化。例如，泵液可被氧化或还 原，并产生气体和/或改变PH值。另外，在电极-泵液的界面处，现 有EK泵中的电极会在氧化-还原反应的作用下发生变化。本领域技术 人员理解的是，随着时间的流逝，这些感应电流的过程降低了EK泵的 精确度和可操作性。为了防止感应电流的过程发生或使该过程最小 化，本发明采用了一些技术，包括但并不限于执行驱动策略来限制感 应电流过程，以及对泵电极的细致的材料选择。
例如，系统电压以及所施加的系统电压的持续时间应当保持在足 以使电极充电并产生电流的程度，以便能够支持所需要的流体流量给 定的持续时间，但是系统电压要低于电极的电荷电位，超过的话就会 产生感应电流反应(如氧化/还原反应)。不过，还是需要电流来提 供泵液的流动。需要非感应电流过程来保持电流和流量。通过采用具 有双层高电容量的电极可解决该问题。使用双层高电容量的电极确保 了所施加的系统电压足够高，以便能够为电极充电，并且支持大多数 泵液(如水、盐水等)所需要的电流和流量，但是系统电压要低于电 极的电荷电位，超过该电荷电位就会产生氧化-还原反应。因此，能 够在不发生感应电流过程的情形下使泵液运动的EK泵的结构包括电 极，所述电极由具有至少为10-4Farads/cm2的双层高电容量的材料制 成，更优选为至少10-2Farads/cm2，最优选为至少1F/cm2。优选地，这 些双层高电容量电极能够与各种泵液相容。
总的说来，双层材料的高电容量是由它们相对较大的微观表面积 产生的。在一实施例中，浸渍有碳气凝胶的复写纸可用作双层高电容 量的电极。其它形式的碳也具有非常大的微观表面积，表现出双层高 电容量，因此也可以被采用。例如，可以采用成形碳气凝胶泡沫、碳 网(carbon mesh)、碳纤维(如热分解聚(丙烯腈)或纤维素纤维)、 碳黑和碳纳米管，这些都具有显著的双层电容量。
尽管双层电容的电极也可以由除碳之外的其它材料形成，但碳仍 然是优选的电极材料，因为碳具有惰性，能够抑制或减慢对流体的EK 输送有害的反应，即抑制或减慢感应电流的反应(如电极或泵液的氧 化还原反应)。此外，碳基电极(如复写纸)的使用还在EK泵的设计 和结构中提供了柔性，因为这些材料易于成形和变形成各种形状(如 能够被容易地冲压、浇注或切割成各种形状)，并且价格低廉，因此 降低了EK泵的生产成本。
对于使感应电流最小化的驱动策略，能够在系统电压下操作泵， 并且持续施加的系统电压低于一电位或阈值，超过的话就会产生感应 电流过程，如泵液产生电解。对于大多数泵液而言，泵液的电解电位 低于几伏特；例如，水的电解电位大约是1.2V，而碳酸丙烯这种泵液 的电解电位约为3.4V。通过将泵电极的压降维持在电解电位之下，就 能够防止泵液的电解或使其最小化。双层高电容量电极的使用允许采 用高系统电压或低系统电压来支持流过泵的EK流体，而不会在泵液或 电极中导致感应电流过程。如果电极氧化或还原反应的阈值低于泵液 的阈值，则可采用驱动策略，即施加系统电压，并且所施加的系统电 压的持续时间应足以使电极充电并产生电流，以便能够支持所需要的 流体流量给定的持续时间，但是系统电压要低于电极的电荷电位，超 过的话电极就会产生感应电流反应(如氧化/还原反应)。
此外，为了防止泵液的电容消电离作用(这是一种非感应电流过 程，但是仍然能够对泵的性能造成影响)，还可优选采用具有足够高 的离子强度的泵液，从而在操作过程中，由于随着时间的流逝产生了 泵液的消电离作用，降低了泵液的电导率，因此泵液的离子强度不会 落在支持电渗流量所需的最小泵液离子强度之下。另一种方法可以是 限制泵容器内的泵液(或其它流体)的体积，所述泵容器能够在泵液 完全消电离之前在给定的泵运行时间内传送。
在另一实施例中，泵自身的设计能够使消电离作用的影响最小 化，所述消电离作用能够随着时间的流逝降低泵的可操作性。例如， 在图2所示的实施例中，第一流体容器102的形状在其直接围绕电极的 部分逐渐变细，这样就在电极上产生了低容量的流体通道。本领域的 技术人员理解的是，该低容量容器124在电极120a附近形成了稳态离 子浓度，这是因为离子进入低容量容器124的比率通常与在操作泵的 过程中通常发生的泵液122的消电离的比率成比例。这样，在操作泵 的过程中，能够使泵液122的消电离对流量和电流的影响最小化或对 其进行控制。
图3示出了根据本发明的EK泵的又一实施例。在该实施例中，泵 200被构造成一间接泵。这里所述的间接泵是指其中泵液122的运动使 第二流体在泵的一个单独的部分中流动。所述第二流体指工作流体 126，它可以是由泵200分配的药物或其它流体。
在该实施例中，EK泵200总的包括第一腔室202以及第二腔室210， 该第一腔室202包括将第一容器206和第二容器208分隔开的第一挠性 障壁204，该第二腔室210包括将第三容器214和第四容器216分隔开的 第二挠性障壁212。每个端口118都可以是用于工作流体的出口、用于 工作流体入口和/或用于其中一个工作流体容器的出口。挠性障壁204 和212优选不具有渗透性，以防止泵液122(设置在第二容器208和第 四容器216中)和工作流体126混合。当出现如下情况时可以采用这种 泵结构：当工作流体(如药物，试剂等)与电动流体不相容时；当工 作流体不支持zeta电位、具有低电解电位、具有高粘度或者具有或承 载着悬浮颗粒或细胞时；或者是在工作流体长期存储或可使用的使用 期限内，工作流体需要与泵液分隔的情况。在泵200中，流体通道借 助于多孔电介质材料108形成在第二流体容器208和第四流体容器216 之间，其中多孔电介质材料108被密封在设置于上、下基质间的粘结 材料(图1所示)中，或者被设置在一个多个导管中。电极120a和120b 围绕着与多孔电介质材料108互通的开口。
图4a-4c示出了当把电压施加给分别设置在第二流体容器208和 第四流体容器216内的电极120a和120b时，操作泵200过程中的情形。 总的说来，当泵液122从第二容器208经由多孔电介质材料108泵送到 第四容器216中时，第一挠性件204塌陷，同时配备有第二腔室210的 第二挠性件212产生了扩张。当第二挠性件212扩张时，处在第三流体 容器214中的工作流体126(可以是药物等)将会移动，并通过流体端 口118b泵送出第三容器214。当挠性件204运动使第一容器206扩张而 使第二容器208收缩时，第一容器206的容积被额外的工作流体、空气 等经由端口118a充满。
在采用了挠性件204、212的泵结构中，其有利之处在于在图5a-5c 所示的塌陷或扩张过程中利用了具有高度有序运动的挠性件。如图 5a-5c所示，泵可以被构造成包括具有单独挠曲接头300(如箭头所示) 的挠性件，从而如图5a所示在塌陷(或扩张)过程中形成简单的几何 形状，或者如图5b和5c所示在塌陷过程中形成多个几何形状或复合的 几何形状。本领域技术人员理解的是，该结构将确保泵所产生的精确 且最大的流体运动，特别是在泵用于小容量的流体运动、低流率或低 压力的情形下。
总的说来，这里提供的泵(包括直接泵和间接泵的实施例)都具 有高度紧凑的结构，不会大于由泵输送的流体的体积。因此，在本发 明中，包含有这些用于流体输送的泵的各种系统都相对较小。例如， 对于药物输送泵系统(即电极、电介质导管以及不带有电源或电子控 制器的容器)，如果采用了间接泵结构，那么所述系统的体积不需要 超过药物容器的最大有效容积的250％。对于含有如图1和2所示的直 接泵结构的泵系统来说，泵系统的体积不需要超过药物容器的最大有 效容积的150％。
图6示出了能够用来确保使从EK泵的流体输送最大化和更加精确 的另一种技术。通路106和110穿过层压基质116a和116b延伸，将泵液 容器分成了上部208a、216a和下部208b、216b。在该实施例中，挠性 件204和212限定了容器上部208a和216a，而泵300的电极120a和120b 则被放置在容器下部208b和216b中，从而在塌陷的过程中挠性件204 和212不会与电极120a和120b接触。本领域技术人员应理解的是，电 极放置在容器208和214内这种方式增加了泵的流体体积/流体容量。 在制造泵的过程中，采用注入孔119向容器208a和208b以及容器216a 和216b中充满泵液122，并且在操作泵的过程中将这些注入孔119密 封。
图7示出了能够用来调节来自于EK泵的流量的又一部件，即液压 放大器400。在一个实施例中，液压放大器400包括具有第一横截面积 A1和第一直径D1的第一活塞402，以及将第一活塞402与第二活塞406 连接的刚性轴404，所述第二活塞406具有第二横截面积A2和第二直径 D2。
在操作过程中，来自于泵的流体(如泵液)对准了第一活塞402， 使第一活塞402和第二活塞406沿着第一方向移动。作为另一种选择， 流体可对准第二活塞406，使其和第一活塞402沿相反的方向移动。本 领域技术人员应当理解的是，可以采用液压放大器400来形成压力放 大或衰减，以及必要时使流量减少或增加。因此，通过适当地选择相 对的活塞尺寸，可以调节泵的压力和流量特征。
在图7所示的实施例中，活塞402和406的线性位移基本上相等。 不过，由于活塞的直径不同导致了各个活塞的横截面积也不同，因此 压力放大(或衰减)与横截面积成比例的增加。在一个实施例中，采 用液压放大器来改变所配送流体流量与泵液的流量比；例如，能够采 用液压放大器使药物的分配流量是泵液流量的大约0.1倍到10倍之 间。
下面将进一步详细描述用于药物输送和/或分析取样的各种紧 凑、精确且低成本的医疗系统。如在这里的进一步描述的，这些EK系 统由于包含有通常用于流体输送的EK泵，因此它们相对于现有系统体 积更小、重量更轻且具有更经济，并且在设计柔性和简洁性方面更具 优势，从而能够实现药物输送、分析取样等。
图8是根据本发明的EK输送系统500的一个实施例的示意图。该EK 输送系统500包括带有流体入口504和出口506的EK泵502；容器508； 带有泵液腔室512、柱塞514、注射端口516的注射器510；电源518； 以及带有一个或多个反馈传感器522的系统控制器520。在该实施例 中，流体入口504与容器508连接，流体出口506与注射器510连接，所 述注射器510例如装有药物，如胰岛素、止痛药或其它有效的治疗或 诊断药剂。
在系统500的一个实施例中，泵502能够将药物推出注射器510并 使其进入到患者体内。容器508能够容纳泵液122，同时注射器510可 以装载有药物。在操作过程中，EK泵502(经由控制器520的指示)使 泵液122运动到注射器510的泵液腔室512中，并产生了推动注射器柱 塞514的液压，从而引起柱塞514的运动并实现药物的输送。
本领域技术人员应当理解的是，注射器510能够与任何患者的接 入装置连接，如与传统的输液装置、门埠导管(port-a-catheter)、 静脉注射针等连接，以便通过皮肤、血管、肌肉输送将药物送入到患 者体内。作为另一种选择，系统500能够被构造成一容纳在生物相容 的壳体内、优选容纳在不活动的壳体内的小型非固定系统，所述壳体 被密封以防止任何系统部件泄漏。本领域技术人员应当理解的是，因 为本发明的EK系统不需要采用机械部件进行流体传输和药物输送，所 以这些装置体积小、质量轻，能够被成形为任何形状，因此便于患者 携带或佩戴，以及将其隐藏起来。此外，注射器510和容器508适于再 次装入。在另一实施例中，系统500可与带有多个显微针的经皮粘结 垫(transcutaneous adhesive pad)连接，从而将系统500用作经皮 输送系统。
本领域技术人员应进一步理解，系统控制器520优选响应于一个 或多个反馈传感器522控制泵502的操作(例如实现流体流量、压力 等)。这些反馈传感器522能够被安装到任何位置，它们的信号能够 通过与系统520形成一体的传感电路来传送。来自于这些反馈传感器 522的各种信号能够提供与如下各项有关的反馈：药物容积排量；随 着时间的流量或输送速度的测量；电池寿命；药物和泵的容器条件； 系统部件故障；出现闭塞或其它流体堵塞或故障；以及其它数据。优 选快速地传送反馈数据，以便能够响应于反馈数据发动由系统控制器 520引起的动态响应。
在一个具体的实施例中，反馈传感器522能够与注射器的柱塞514 连接，检测和监控柱塞514的位移。在一个典型实施例中，反馈传感 器522可以是从Cary，North Carolina的MTS Sensors获得的磁致伸缩 传感器，柱塞514可以包含嵌入式永磁铁。本领域技术人员应理解的 是，这些传感器能够在不必归零为外部调用的情况下提供柱塞514的 绝对距离测量。通过在给定的时间监控柱塞514移动的距离，就能够 将系统500输送的物质的量与预期的待输送的物质的量进行比较，然 后以选定的时间间隔调节泵的操作以确保精准的输送。泵的调节可包 括更改驱动电压、电流或泵操作的持续时间。优选地，将来自于反馈 传感器522的数据传递给控制器520，其中柱塞514的位移与由系统500 输送的药剂/药物数量相关。根据所需要的药物剂量状况，控制器520 能够调节泵502的操作(通过调节施加给泵的电流和电压)以实现适 当的药物输送分布。在一个实施例中，可根据所需求的药物输送的多 少调节泵的操作参数。
例如，基于设置在柱塞514之上的传感器522的反馈，通过改变施 加给位于泵502中的电极的电压，能够提高或降低流量。图9用曲线图 示出了该原理，并描绘出EK泵的电压与泵流量的直接关系。图10示出 了压力和流量之间的关系。图9和10还描绘出EK的性能，并且表明了 在采用本发明的EK泵而获得稳态流量的过程中精确和一致的流量和 压力。作为另一种选择，控制器520能够根据计算机程序、定时器或 其它控制器的预设开关周期仅向电极施加能量(例如，电源通常是断 开的，接通电源以从注射器配送流体)。能够采用定时电路或其它用 以在一段时间内接通电源的定时控制器从注射器传送固定的容量或 丸剂。系统控制器还可设有用户界面，以便用户能够指示或改变所传 送丸剂的体积或大小。
在如图11a和11b所示的另一实施例中，可以将流量指示器600和 流量计602设置在EK系统的一个或多个流体通道中，或与所述通道相 连，以提供已分配的药物的数量(容量)的指示、仍然保留在注射器 内的药剂的数量的指示、仍然保留在系统容器内的泵液的流体容量的 指示、流量的指示等。在一些实施例中，所述流量指示器600和流量 计602能可向系统用户提供可视信号，或者能够与控制器在功能上连 接，并且适于提供表现为上述信息的电子信号，以便在需要时能够调 节EK泵。在又一实施例中，泵液腔室512能够被用作液压放大器，以 改变从注射器510注射出的药物流量和/或流入到泵液腔室512的泵液 的流量。
在又一实施例中，可采用反馈机构来产生直接连接EK泵的反馈 环，从而控制从电池或电源到电极的电压的启动。例如，一种小型处 理器能够被设计成以选定的时间间隔、产生选定持续期的如1-4秒的 启动信号，从而直接使EK泵运行。
图12a-12b分别示出了根据本发明的一独立的间接泵输送系统 700的分解放大图和示意图。在该实施例中，输送系统700封装在壳体 702中，该壳体702包括第一罩盖704和第二罩盖706，这两个罩盖能够 粘合在一起。第一罩盖704包括第一泵液孔708和第二泵液孔712。每 个孔708、712都具有可被针刺破的硅树脂隔膜，以用于向系统添加泵 液。在系统充满泵液后，可例如通过采用环氧树脂进行覆盖的方式将 孔708和712密封。
在第二罩盖706的空腔715内容纳有系统的内部回路，其包括设置 在电路板718上的系统控制器和电源720。第二罩盖706还容纳有经由 通孔728b与第二泵液容器724连通的第一泵液容器709、经由通孔728a (位于第一罩盖704中，图12a中未示出)与第四泵液容器713连通的 第三泵液容器726。孔708和712分别与容器724和726连通。多孔双层 电容电极120a和120b分别布置在容器726和724中，并且可通过经由电 连接(未示出)从电源向电极120a和120b施加电压，使这些容器内的 泵液穿过设置在通道732中的多孔电介质材料730(如硅珠的填充层) 在容器726和724之间运动(并且穿过了容器709和713)，所述通道732 在容器726和724之间延伸。
柔性不透隔膜734a和734b设置在第二罩盖706中，从而形成了分 别与第一和第四容器709和713相邻的第五和第六容器710和714。通气 孔799将第五容器710与泵的外部的连通，套管722可用作第六容器714 的出口。此外，位于罩盖706下侧的带有硅树脂隔膜的流体孔798提供 了向第六容器714填充药物或其它待输送流体的通道。
在操作中，在例如通过端口708和712向容器709、713、724和726 填充泵液，并且通过孔798向第六容器714填充泵液之后，可以向电极 120a和120b施加电压，使容器709和724中的泵液运动到容器726和713 中，由此使柔性隔膜734b运动，以便通过套管722从容器714分配药物。
在根据本发明的该实施例中，系统700的体积较小，其总尺寸大 约为2×0.8×0.4英寸，并且其能够采用大约300微升的泵液输送大约 300微升的药物。如该实施例所示，系统700的总尺寸或容量(即比电 源和电路板的容积小的泵的容积)一般不需要比待输送药物的容积或 者药物容器714的容积大很多。
图13a和13b示出了根据本发明的EK泵输送系统800的又一实施 例。在该实施例中，系统适于以高流量(大约1-10mL/min)输送流体， 该系统通常包括带有多孔电介质材料的电极，所述多孔电介质材料优 选被层压地布置在电极之间，从而最好如图13b所示，泵液的运动可 以穿过或垂直于泵的表面。
图13a示出了EK泵系统800的一个实施例的分解图。保持在顶部壳 体812和隔板816之间的柔性隔膜820限定了第一流体容器808和第二 流体容器810。保持在底部壳体824和隔板828之间的第二柔性隔膜830 限定了第三流体容器811和第四流体容器821。多孔电介质材料802将 装纳有EK泵液的第二和第三容器分隔开。
流体容器808和821每个都具有流体入口和流体出口，它们将容器 808和821与带有多个止回阀834、836、838和840的流体通道832连通 (最好如图13b所示)。
最好如图13b所示，系统800能够提供沿着流体通道832的高流量 单向输送，例如，流体从药物源846(如可折叠的精密输液套)流向 系统入口842，接着流向系统出口844(它可以与患者接入部件848连 接，如针、输液装置等)，最后流向患者。本领域技术人员应当理解， 利用单向止回阀834、836、838和840与流体通道832连接有助于实现 穿过系统800的流体单向输送。
在该结构中，将电源850的电压施加给设置在容器810和811中的 电极(未示出)，以便使位于柔性隔膜820和830之间的泵液(阴影所 示)运动，即从流体容器810流向流体容器811，并且通过使所施加的 电压极性反向，从而令流向反向。泵液从容器810流向容器811的运动 将使挠性件820向下运动，使得流体从药物源846流出，流向系统入口 842，并穿过流体通道832进入到容器808中。止回阀836防止流体从出 口844回流到容器808中。同样地，当挠性件830向下运动时，容器821 内的流体被排出，止回阀838防止排出的流体流向药物源846。然后通 过使所施加的电压极性反向来执行相反的操作，从而泵液从容器811 流入到容器810中，隔膜820和830向上移动。该运动使药物经由止回 阀838流入到容器821中，并且通过止回阀836将药物从容器808中排 出。止回阀840和834防止流体沿着不希望的方向流动。
通过与泵连接的控制器能够控制该泵系统的操作，即调节泵的操 作(通过调节施加给泵、电极等的电流和电压，如振幅和周期或持续 时期)。本领域技术人员应理解的是，可采用简单或复杂的驱动策略 实现向泵和电极施加电压和电流，以便能够实现适当的系统压力、流 体流量、药物输送状态。连续振荡使得药物从药物源到出口连续流动。
在一个典型实施例中，系统800是一小型(大约1.6×1.2×1.7英 寸)的非固定系统，它能够在1-2psi的压强下以大约1mL/min的流量 输送流体。常规的输液泵(如PCA泵等)通常与1L的生理盐水袋连接， 能够采用该系统800来代替这些常规的输液泵。此外，能够采用高精 度、低流量的泵向由高流量泵提供的生理盐流输送浓缩型药物，以提 供精确的剂量。同样地，还能够采用EK系统800用于连续流体的输送 或操作，或者用于间断的流体输送(例如，通过从电池向系统施加间 歇的系统电压以使系统启动或关闭)。还可以通过反馈来控制EK系统 800(如基于流量传感器的读数来改变电压或电流)。
图14示出了药物输送系统900的又一实施例，其中输送系统900适 于输送放射性药物或其它有毒的诊断或治疗化合物，这些化合物需要 进行特别的处理，以便使患者或使用者最低程度地暴露于这些化合 物。在该实施例中，药物输送系统900包括：围绕EK泵904的保护罩或 屏蔽罩902；电源906；以及控制器908。输送系统900还包括患者接入 装置910，它可以是适于通过皮下、血管或其它方式进入患者体内的 插管或针；该系统还包括放射量测定器913，它能够被设置成与EK泵 904的流体通道、容器等连接，以便向患者/或用户提供关于所传送的 物质等的指示。优选地，患者接入装置910被屏蔽，从而当放射性材 料或有毒的材料泵入患者体内时，可保护患者或使用者免于受到伤 害。
输送系统900还包括内部衬套912，其优选为可拆卸的衬套，适于 把患者或使用者与系统内包含的放射性或有毒的化合物屏蔽开来。为 了进一步使操作过程中对系统进行处理的需要最小化，系统900还可 以包括其它系统部件，如流量指示器或流量计914；放射量测定器913 (如上所述)；或其它指示器，用以发出与已经输送的有毒物质的数 量、还剩下多少有毒物质等相关的信号，以便排除在操作过程中处理 系统900的必要或使其最小化。在一个实施例中，指示器914便于使用 者查看或者能够任选地被省略，并且由电子流量计代替。此外，泵904 和系统900能够响应于用户或自动控制而被远程致动和/或可编程，其 中所述自动控制是由带有反馈控制的既定程序控制器实现，所述反馈 控制由放射量测定器912、流量指示器914等提供。
在另一实施例中，系统900能够抵挡辐射以致动预先装载到系统 900中的非放射性药物。在预先装载到系统900中的药物受到辐射时， 它转变成放射性形式。因此，不需要对放射性物质进行处理就可以将 放射性药物或放射性物质装载到输送系统中。此外，由于输送系统和 EK泵的成本低，整个系统900在使用后都可被丢弃。该系统900的另一 优势在于能够将放射性废物减到最少，这是因为系统提供了有效的流 体输送，而不会将相当大的剩余放射性药物残留到系统900内。
表1是采用本发明的系统输送的一些放射性药物的列表。
                     表1




图15示出了本发明的另一方面，特别是EK取样系统1000，其能够 提取、分析和/或储存(在系统内)从患者体内得到的生理性液体， 如血液(如用于葡萄糖监测)或其它含有分析目标的体液。在该实施 例中，取样系统1000包括与取样器1004和分析器1006连接的间接EK泵 1002，其中取样器和分析器经由外部流体回路1008与EK泵1002实现流 体连接。在使用过程中，操作泵能够实现通过取样器1004将从患者体 内提取的生理性液体输送到用于对该生理性液体进行评估的分析器 1006中。在一个实施例中，能够通过流体回路1008对林格氏溶液、盐 水或其它适当的流体实现泵送，上述溶液在该流体回路中能够与从取 样器1004提取出的生理性液体混合，并且能够被输送到分析器1006 中。
取样器1004可以是用于获得生理性液体的常规的已知系统或装 置。在一个实施例中，取样器1004可包括适于从患者体内液压提取生 理性液体的EK泵。参照图13a-13b描述了适于该应用的EK泵系统和泵 结构的一个实施例。同样，分析器1006可以是任何用于测试获得的样 品的常规的已知系统。例如，分析器1006可以是试剂系统，用于确定 生物性液体样本中患者的葡萄糖浓度，在美国专利No.3298789和美国 专利No.3630957中对此作了进一步描述，这两篇美国专利的全部内容 通过引用并入本文。
图16示出了另一实施例的系统框图，其中EK系统2000是一分析物 取样和药物输送的双重系统。在该实施例中，系统2000主要包括系统 控制器2002；带有第一EK泵2006的分析物取样子系统2004；以及带有 第二EK泵2010的药物输送子系统2008。该系统控制器2002通过控制向 EK泵施加的电压来控制取样子系统2004和输送子系统2008的操作。
在一个优选实施例中，系统2000包括两个单独的流体通道2012和 2014。流体通道2014与药物容器2016连接，并适于将药物容器2016内 的药物电渗泵送到患者体内。流体通道2012与第一EK泵2006连接，并 适于将取样器2018内的生理性液体电渗泵送到能够对样本进行评估 的分析器2020中。不过，尽管流体通道优选被构造成独立的，但控制 器2002对药物输送子系统2008的控制仍然是基于从取样子系统2004 获得的反馈。控制器2002适于向取样和药物输送子系统2004和2008发 送数据或从它们那里接收数据，以便根据取样子系统2004对患者的生 理性液体和/或化学状态的监控和分析来调节药物输送，并确定适当 的药物输送分布或方式。
本领域技术人员应当理解，在该实施例中，取样子系统2004能够 测量特定分析物和/或分析物参数的变化，并将其与储存在控制器 2002的记忆存储部件中的已知值进行比较，从而EK系统2000能够响应 于患者体内任何生理的、生理化学的或化学的变化进行药物输送。在 一个实施例中，根据取样子系统2004的输入，控制器2002可执行向输 送子系统2008发出指令信号，以便启动操作、控制操作和/或结束操 作。
例如，系统2000能够用于糖尿病的治疗，并适于输送胰岛素。在 已经利用取样子系统2004确定了患者的血糖浓度后开始胰岛素的输 送。输送子系统2008能够响应于已确定的血糖浓度将一定量的胰岛素 输送到患者体内。响应于已确定的血糖浓度的胰岛素输送可包括自动 进行的胰岛素输送，或者是被构造成需要使用者启动胰岛素的输送， 或者是二者皆可。此外，输送子系统能够以不同的输送速度输送一种 类型以上的胰岛素，以实现基本的输送和丸剂输送。此外，该系统能 够输送常见的微小体积的或微小丸剂状的胰岛素，以保持患者体内的 血糖浓度不变，从而实现良好的或有效的糖尿病治疗。
在又一实施例中，这里提供的各种系统和泵可以多路传输 (multiplexed)，以提供一种以上的药物输送，如图17-19示意性所 示，所述系统包括多个流体通道、多种流量或多个EK泵。例如，图17 示出了具有多个泵、多个容器的药物输送系统3000的系统框图。在该 实施例中，本发明的各种EK泵可以多路传输，形成能够输送多种药物 D1...Dn的系统，以例如输送药物鸡尾酒，或者用于以不同的流量FR1... FRn输送一种或多种药物，或者用于以不同的流量(如用于基本的输送、 丸剂输送)输送一种药物等。
在一个实施例中，例如系统3000能够输送多种化合物，以模仿或 功性能增加或代替有疾病的器官如胰腺。在该实施例中，药物输送子 系统可包括一个或多个EK输送泵3002，所述输送泵3002能够输送一种 或多种化合物或药物(如胰蛋白酶、胰脂酶、淀粉分解酵素)，并且 与用于提供多个泵输送子系统3012的反馈控制(例如通过血液或其它 生物流体的样本)的取样子系统3010连接，所述输送子系统3012能够 控制每种物质所需要的量。可以这种方式模仿或增加其它的器官。作 为另一种选择，系统3000能够从药物容器3014输送单一的药物，所述 药物容器3014是以不同的流量进行输送的所有泵3002所共有的。
图18示出了带有外部控制器4002的多容器、多泵的药物输送系统 4000的又一实施例。植入的输送系统的操作可由具有用户接口4004的 外部控制器4002可操作地控制。在外部控制器和植入的输送系统4000 之间提供了信号(如RF、IR或其它电子传送信号)，以允许通过输送 系统4006的一个或多个部件(例如控制器、电池、电极、反馈传感器 等)的外部控制器4002进行界面连接和/或控制。使用信号传输线4008 是一种控制多泵4010的系统4000的方法。在该实施例中，示出了系统 4000的流体通道4012。如图所示，不同的流体(如药物)能够被结合 输送到体内的目标处理部位。作为另一种选择，可以遥控位于患者体 外的外部泵，以将一种或多种流体输送给患者。
本领域技术人员应当理解，该实施例对需要输送多种试剂的医疗 应用是非常有效的，如用于诊断显像研究、需要同时或以特定的时间 或顺序输送多种化疗剂(其中一种试剂抵消掉另一种试剂的有害副作 用)的癌症治疗等。例如，试剂A是被称作Taxotere的化疗治疗剂鸡 尾酒，它用于乳腺癌的早期或晚期。其有害的副作用是使白血球减少。 试剂B是一种抗生素，它与白血球活性的降低或白血球总数的减少成 比例。直接在施加最高量的化学治疗剂之后，先以较高的流量提供试 剂B，然后在身体产生白血球的能力得以改善或恢复的状态下逐渐减 少用量。
其它的实施例包括用于治疗AIDS的一种多药物的鸡尾酒(包含 AZT、逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂的容器)，以及用于在器官移 植后治疗肺结核、乙肝、丙肝和组织排斥性的多种药物的鸡尾酒。
一般来说，由于本发明的EK泵尺寸小，并且可以被成形为各种形 状，因此它们可以被植入到将要接受泵送药物治疗的病体附近。例如， 泵可以具有适合于肝脏形状的形状因数，并且可以被植入用以治疗乙 肝。其它可能的器官包括肾、胆囊等。图19是可植入的分布式药物输 送系统5000的系统框图，它包括一个或多个可植入的药物输送子系统 5002和一个外部控制器5004。如图所示，不同的输送子系统5002能够 被植入到患者体内的不同位置，以用于将药物输送到多个治疗位置。 在该实施例中，每个子系统5002可由外部控制器5004操作。或作为另 一种选择，可以遥控位于患者体外的外部泵，将一种或多种药物输送 给患者。
还可以提供间接泵的其它实施例。例如，作为采用隔膜或注射器 来隔离容器的替代，可以将待输送的药物或其它流体装载到位于刚性 腔室内的可折叠袋子里。EK泵液被输送到刚性腔室内袋子的外部，这 使得袋子产生塌陷，从而将药物通过如塑料管的出口分配出去。例如 可以采用这种方法来输送高粘度的药物。
此外，干燥(如冻干)形式的药物也可以被预装入到泵的药物输 送容器中，以用于泵和药物的输送和储存，然后就在使用前恢复原状。
本发明的泵送系统的实施例可包括考虑到控制权限等级的电子 设备和通信设备，例如规定的内科医生可以具有较大的管理剂量的权 限，而患者只有较小的权限。该权限包括授予这种权限和致动(例如， 装置分配所控制的物质的情形需要特殊许可来进行处方/分配，如用 于预定的麻醉剂)的电子钥匙的鉴别。作为另一实施例，装置能够仅 输送一个时期的药物总量，而不管该时期中每一个或多个时间段输送 多少药物。作为另一种选择，能够控制该装置仅在一段时期内进行操 作，而不管已经输送了多少药物。该装置还可提供显示装置来显示容 器内的剩余药量，一次输送的剂量或总剂量等。
还可以提供对本发明的EK泵进行自动反馈控制的其它方式。例 如，在帕金森症引起震颤或癫痫发作时期，诸如肢体运动之类的生理 性输入可以引发药物从EK泵释放出来以处理该状况。
该装置可以包括能够提供装置操作的历史记录的电子设备和通 信设备，其中这些记录可以与各种生理反应或生理情况(如心率、血 压、心电图、血气、特定化合物的血清水平)的记录互为补充。能够 下载这些记录以用于在最优化的治疗和/或响应于治疗的调节中进行 分析使用。如果需要可包括不同等级的权限，以允许部分或全部的下 载特征或不需要下载特征。
图20-23示出了这里提供的EK系统和泵的性能。例如，图20示出 了用于根据本发明典型EK泵的随着时间变化的快速装载和输送流量。 如图所示，可以将各种EK泵和系统构造成能够快速装载和输送泵液以 便实现将流体输送到EK流体系统外或穿过该EK流体系统。
图21示出了利用本发明的EK泵进行流体输送的总可靠性和精度。 在该实施例中，泵操作过程中能够保持不变的流体流量，即在任何给 定的时间内很少有或没有流量误差。如前所述，在稳态流动的过程中 通过采用某些技术(如控制泵液中离子的释放和吸收，控制所施加的 电压使其低于泵液的电压电位，仔细挑选电极材料)能够将流量误差 保持在低于5％的水平上。图22和23示出了在需要时恒定且精确的稳 态流量能够保持数小时或数天的时间。
本发明的泵其优势在于可用于分配物理性能极其广泛的各种试 剂。例如，本发明的实施例可用于泵送粘度为10至100泊、100至1000 泊或者1000至10000泊的试剂。对于这些不同粘度范围中的每一种试 剂，这里所述本发明的泵都能够保持其精确度和微量输送。例如，对 于粘度范围在10至10000泊的试剂来说，本发明的泵可以提供每小时 1-10微升的流量。
本发明的EK泵系统可用于输送许多不同的药物或其它用于治疗 各种病症的物质。例如，患者被诊断为患有自主神经系统和/或躯体 运动神经系统方面的疾病，或者其治疗需要采用对自主神经系统和/ 或躯体运动神经系统有治疗作用的试剂时，由泵输送的药剂(或在共 同治疗中采用的药剂)可以包括以下作为示例而非限制的药剂：毒蕈 碱性受体激动剂和拮抗剂；抗胆碱酯酶剂；用在神经肌肉接头和/或 自主神经节方面的药剂；儿茶酚胺，拟交感神经药物，和肾上腺素受 体拮抗剂；以及5-羟色胺(5-HT，5羟色胺)受体激动剂和拮抗剂。
在患者被诊断为患有中枢神经系统(CNS)方面的疾病，或者其 治疗需要采用对中枢神经系统有治疗作用的药剂和/或用在突触接合 和/或神经肌肉接头位置的药剂时，由泵输送的药剂可以包括以下作 为示例而非限制的药剂：全身麻醉药、局部麻醉药、苯二氮和巴比妥 酸盐的类似物、安眠药，镇静剂、脂肪醇、乙醇、非苯二氮镇静催眠 药、不同化学结构的镇静催眠剂(如三聚乙醛，水合氯醛)、CNS抑 制剂、抗抑郁治疗剂、精神病药和抗狂躁药、去甲肾上腺素抑制剂、 单胺氧化酶抑制剂、选择性5-羟色胺再吸收抑制剂、苯二氮卓镇静抗 焦虑剂、五羟色胺5-HT1A-受体部分激动剂、螺旋酮、阻滞D2-多巴胺受 体的药剂、减少前脑中多巴胺神经传递的药剂、三环吩噻嗪、噻吨、 二苯西平、，苯丁酮及其同类药物、杂环族化合物、苯酰胺、能够与 D1-和D4-多巴胺能药结合的药剂、5-HT2A-和5-HT2C-血清素能药和α- 肾上腺素能受体、氯氮平、奥氮平、喹硫平、利培酮、氟奋乃静、氟 哌啶醇、冬眠灵、，锂、碳酸锂、柠檬酸锂、镇静抗惊厥苯二氮、纳 divalproex、氨甲酰氮卓、能够促进电压激发Na+通道的失活状态的 抗癫痫药物、能够提高γ-氨基丁酸(GABA)间接突触抑制剂的抗癫痫 药物、能够通过突触前的作用提高γ-氨基丁酸(GABA)间接突触抑制 剂的抗癫痫药物、能够通过突触后的作用提高γ-氨基丁酸(GABA)间 接突触抑制剂的抗癫痫药物、胆碱能药、左旋多巴、多巴胺受体激动 剂、儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)抑制剂、乙酰胆碱脂酶(AChE) 抑制剂、NMDA-受体拮抗剂以及鸦片止痛药。
在患者受到损伤或产生炎症、导致患者出现生理反应或病理生理 反应、或者其治疗需要采用对伤害或炎症出现生理或病理生理反应有 治疗作用的药剂时，用泵输送的药剂(或在共同治疗中采用的药剂) 可以包括以下作为示例而非限制的药剂：组胺和组胺对抗肌、舒缓激 肽和缓激肽拮抗药、5-羟色胺(5羟色胺)、能够通过膜磷脂选择性 水解的生产转化产品产生的脂类物质、类二十烷酸、前列腺素、血栓 烷、白三烯、阿司匹林、nonsteriodal消炎药、止痛-退热剂、能够 抑制前列腺素和血栓烷合成的药剂、可诱导环加氧酶的选择性抑制 剂、可诱导环加氧酶-2的选择性抑制剂、自体活性物质、旁分泌激素、 生长抑素、胃泌素、能够对涉及体液和细胞的免疫反应的相互作用进 行调停的细胞因子、脂类衍生的自体活性物质、eciosanoids、β-肾 上腺素能激动药、药薯、糖皮质激素、甲基黄嘌呤以及白三烯抑制剂。
在患者被诊断为患有影响肾脏和/或心血管功能的疾病，或者其 治疗需要采用对肾脏和/或心血管功能有治疗作用的试剂时，由泵输 送的药剂(或在共同治疗中采用的药剂)可以包括以下作为示例而非 限制的药剂：利尿剂、血管加压素、影响肾脏的水保存的药剂、凝乳 酶、血管紧张素、对治疗心肌缺血有效的药剂、anthihypertensive 药剂、转换成酶抑制剂的血管紧张素、β-肾上腺素能受体拮抗剂、 用于治疗高胆固醇血症的药剂以及用于治疗血脂异常的药剂。
在患者被诊断为患有肠胃系统和/或肠胃功能的疾病，或者其治 疗需要采用对肠胃系统或功能有治疗作用的药剂时，由泵输送的药剂 (或在共同治疗中采用的药剂)可以包括以下作为示例而非限制的药 剂：用于控制胃酸的药剂、用于治疗胃溃疡的药剂、，用于治疗胃食 管反流病的药剂、胃肠蠕动促进剂、止吐药、用于肠易激综合症的药 剂、用于腹泻的药剂、用于便秘的药剂、用于炎症性肠病的药剂、用 于胆疾病的药剂、用于胰腺疾病的药剂。
在患者被诊断为患有需要对寄生虫感染进行化学治疗的疾病，或 者其治疗需要采用对患者感染有化学疗效的药剂时，由泵输送的药剂 (或在共同治疗中采用的药剂)可以包括以下作为示例而非限制的药 剂：用于治疗原虫感染的药物、用于治疗疟疾、阿米巴病、贾第虫病、 滴虫病、锥虫病和/或利什曼病的药物以及/或用于蠕虫病化学治疗的 药剂。
在患者被诊断为需要对肿瘤性疾病进行化疗，或者其治疗需要采 用对肿瘤性疾病或对患者的感染有化学疗效的药剂时，由泵输送的药 剂(或在共同治疗中采用的药剂)可以包括作为示例而非限制的抗肿 瘤药。
在患者被诊断为需要对微生物引起的疾病进行化学治疗，或者其 治疗需要采用对微生物引起的疾病或对患者的感染起化学疗效的药 剂时，由泵输送的药剂(或在共同治疗中采用的药剂)可以包括以下 作为示例而非限制的药剂：抗菌剂、磺酰胺、磺胺增效剂-磺胺甲基 异恶唑喹诺酮以及用于尿路感染的药剂、青霉素、头孢菌素等、β- 内酰胺抗生素、包括氨基糖苷类的药剂、蛋白质合成抑制剂、用于对 肺结核、鸟型分枝杆菌复合物疾病和麻风病进行化学治疗的药物、抗 真菌剂、，包括非转逆录药剂和抗转逆录药剂的抗病毒剂。另外需要 化疗的疾病或对其的治疗采用对患者有化学疗效的药剂在下述文献 中进行了说明，这些文献包括：Roland T.Skeel，M.D.编辑的Handbook of Chemotherapy(第六版)；Edward Chu，Vincent T.DeVita的 Physicians Cancer Chemotherapy Drug Manual 2003；Delia C.Baquiran，Jean Gallagher的Lippincott’s Cancer Chemotherap Handbook，这里每一篇文献都通过引用并入本文。
此外，试剂可以包括用于免疫调节的药物，如免疫调节器、免疫 调节抑制剂、耐受原以及免疫调节兴奋剂。
此外，试剂可以包括对血液和造血器官起作用的药物、造血试剂、 增长因素、矿物以及维他命、抗凝血剂、溶血栓药和抗血小板药。
此外，试剂可以包括激素和激素拮抗、垂体激素和它们的下丘脑 释放激素、甲状腺和抗甲状腺的药物、雌激素和黄体酮、雄激素、促 肾上腺皮质激素；肾上腺皮质类固醇类和它们的合成类似物；肾上腺 皮质激素的合成物的抑制剂、胰岛素、口服降血糖剂、以及胰脏内分 泌的药物、影响钙化和骨更新的试剂：钙、磷酸盐、甲状旁腺、甲状 旁腺激素、维他命D、降钙素以及其它化合物。
此外，试剂可以包括维他命，如水溶维他命、维他命B复合物、 抗坏血酸、脂溶维他命、维他命A、K和E。此外，试剂可以包括皮肤 药理和眼科药理方面的药物。
另外的病症及其治疗方法可以在由Goodman和Gilman撰写、由 Hardman，Limbird和Gilman编辑的第十版“The Pharmacological Basis of Therapeutics”和“Physician’s Desk Reference”中找 到，这里将其全文通过引用并入本文。因此可以理解的是本发明的实 施例不仅仅限于上述所列的药剂、试剂或病症，而且在输送药剂方面 也具有优势，其中所输送的药剂包括诊断和试验试剂，用于检测、治 疗、处理或诊断上述所列病症以及那些在由Goodman和Gilman撰写、 由Hardman，Limbird和Gilman编辑的第十版“The Pharmacological Basis of Therapeutics”和“Physician’s Desk Reference”中提 到的病症。
试剂可以被单独使用或者以包括制药可接受的载体的配方形式 表示。所述配方还可以包括溶剂。试剂可以是生物分子或药物、DNA、 RNA或蛋白质。
需要理解的是，本发明的泵的EK功能不提供任何可察觉到的运行 指示。在使用时，这里所述可察觉到的操作指示是指泵运行时的任何 外部标记。例如，常规的压电泵会产生由于压电元件振动引起的明显 的蜂鸣音。常规的机械泵和蠕动泵会发出明显的机械噪音来表明泵正 在运转。对于佩戴在人体上或需要在公众场合操作的泵系统，例如在 进餐前或进餐过程中需要输送胰岛素的泵系统来说，这种可察觉到的 指示，特别是噪音是不期望出现的。本发明的实施例能够在不产生可 察觉到的泵运行指示的情况下输送或施行试剂。例如，本发明的实施 例可以运转且只产生20db以下级别的噪音，或者在一些实施例中仅产 生低于10db的噪音，或者在另一些实施例中产生人听不到的或刚刚能 听到的噪音。
这里所述的泵和泵系统在治疗动物的方法方面是有效的。这里采 用的术语“动物”包括人和其它哺乳动物。所述的方法通常涉及施行 用于治疗一种或多种疾病的一种或多种试剂。能够将试剂组合使用以 治疗一种或多种疾病，或者调节组合中一种或多种试剂的副作用。
这里所使用的术语“治疗”和语法上与其等效的术语包括实现了 治疗的益处和/或预防的益处。治疗的益处意味着根除或改善了正在 治疗的首要(underlying)病症。例如，对一位癌症患者来说，治疗 益处包括根除或改善了首要的癌症。此外，利用根除或改善与首要病 症相关的一种或多种生理征兆治疗也可以实现治疗的益处，例如尽管 患者可能还受到首要病症的折磨，但观察到该患者已经有了改善。例 如，向癌症患者施行化疗试剂不但在患者的肿瘤标记等级降低时，而 且在针对伴随着癌症的其它并发症如疼痛或精神疾病方面观察到患 者有所改善时都表面产生的治疗益处。对于预防益处来说，可以将磷 酸盐结合剂和胃的PH值调节剂组合给予处在特别疾病如癌症发展危 险期的患者，或者给予被记录有某一疾病的一种或多种生理征兆的患 者，尽管该疾病可能还没有确诊。
在本发明的一些实施例中，所述试剂为一种药物。药物可以是具 有扰乱生物状态的任意复杂程度的任何化合物，而不必考虑其是由已 知或未知的机构制造而成，也不管它们是否用于治疗。因此药物包括： 具有研究和治疗意义的典型小分子；自然存在的因子，如内分泌，副 分泌或自分泌因子，或与所有类型的细胞受体相互作用的因子；胞内 的因子，如细胞内的信号通道元素；与自然资源隔离的因子；农药； 除草剂；以及杀虫剂。药物的生物效应可能产生的后果有：药物介入 改变了一个或多个物种的RNA的转录或降解速率，改变了一种或多种 多肽的转录过程或转录后过程的速率或程度，改变了一种或多种蛋白 质降解的速率或程度，抑制或刺激了一种或多种蛋白质的活动或活性 等等。事实上，大部分的药物通过与蛋白质的相互作用发挥出它们的 作用。这里将能够提高速率或刺激活性或提高细胞成分等级的药物称 作“活化药物”，将能够降低速率或抑制活性或降低细胞成分等级的 药物称作“抑制药物”。
这里用于所述泵的试剂可以单独使用或与一个或多个药物可接 受的载体联合使用。适宜的载体的实施例是现有技术中已知的，如可 以参见A.R.Gennaro(编辑)的“The Science and Practice of Pharmacy”，2000年第20版。优选地，载体改进了向患者输送试剂。 同样优选的是，载体没有阻碍试剂的输送。在一些实施例中，载体具 有足够的离子特性来支持泵的电渗功能。
在一些实施例中，泵被用于检测一种或多种疾病症状的存在。如 果检测到某一存在的病症，那么就使用泵来输送一种或多种治疗该疾 病的试剂。这里使用的术语“症状”包括生物症状和类似于温度、压 力等可测量的表型特征。生物症状的例子包括但不限于如下所述： DNA、RNA，蛋白质、酶、激素、细胞、部分细胞、组织或者器官、亚 细胞的细胞器，如线粒体、核、高尔基复合体、溶酶体、内质网和核 糖体、可化学反应的分子，如H+、过氧化物以及ATP。症状的例子包 括但不限于如下所述：用于前列腺癌的前列腺特异抗原、用于糖尿病 的葡萄糖和/或胰岛素水平(leve1)以及用于高血压的血压测量。
尽管这里已经描述和示出了本发明的优选实施例，但对本领域的 技术人员来说显而易见的是这些实施例是由示例来提供的。在不脱离 本发明的情况下本领域技术人员可以进行多种变化、改变和替代。例 如，本发明的系统可以包括任何常规药物输送或分析监测装置的特 征，其中所述监测装置可以包括例如在药物输送完成时提醒用户的警 报或其它指示。在其它实施例中，可以将各种保持部件等连接到各种 装置和系统上，以用作各种便携式装置和系统。此外，本发明的用途 包括各种医疗应用以及需要采用高精度，紧凑型装置来输送流体的其 它应用。应当理解的是这里所述对本发明实施例的各种改变可以应用 于本发明的实践。后附的权利要求书限定了本发明的范围，由此在这 些权利要求及其等效的范围内覆盖了本发明所述的方法和结构。
交叉引用
本申请是下列申请的部分继续申请：2002年10月18日提交的申请 序列号为NO.10/273723的美国专利申请；2002年12月17日提交的申请 序列号为NO.10/322083的美国专利申请；2002年7月17日提交的申请 序列号为10/198223的美国专利申请和2003年10月17日提交的申请号 为PCT/US 2003/032895的PCT申请，这些申请的全部内容通过引用并入 本文，本申请根据35USC§120.要求上述申请的优先权。本申请还根 据35USC§119要求于2004年4月21日提交、申请序列号为 NO.60/564497的美国专利申请的优先权，该美国专利申请的全部内容 通过引用并入本文。