ACTUADOR ELECTROQUÍMICO.

Un actuador electroquímico para administrar un fármaco en un cuerpo,

que com­ al menos un electrodo negativo (214); al menos un electrodo positivo (212); y una especie (218), en el que el actuador electroquímico se somete a un voltaje o corriente aplicada, caracterizado porque la aplicación del voltaje o corriente, o su cese, incluye la intercalación de la especie (218) en al menos un electrodo del actuador electroquímico, dando como resultado un cambio volumétrico o dimensional del actuador electroquímico, y porque el cambio volumétrico o dimensional provoca la administración de un fármaco en un organismo

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/016849.

Solicitante: MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 77 MASSACHUSETTS AVENUE CAMBRIDGE, MA 02139 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CIMA, MICHAEL, J., CHIANG, YET-MING, CHIN,Timothy.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 26 de Julio de 2007.

Clasificación PCT:

  • F03G7/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03G MOTORES DE RESORTES, DE PESOS, DE INERCIA O ANALOGOS; DISPOSITIVOS O MECANISMOS QUE PRODUCEN UNA POTENCIA MECANICA, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR O QUE UTILIZAN UNA FUENTE DE ENERGIA NO PREVISTA EN OTRO LUGAR (disposiciones relativas a la alimentación de energía obtenida a partir de fuerzas de la naturaleza en los vehículos B60K 16/00; propulsión eléctrica de los vehículos por fuente de energía obtenida a partir de fuerzas de la naturaleza B60L 8/00). › Mecanismos que producen una potencia mecánica no previstos en otra parte o que utilizan una fuente de energía no prevista en otra parte.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2358951_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de ACTUADOR ELECTROQUÍMICO.
Ilustración 2 de ACTUADOR ELECTROQUÍMICO.
Ilustración 3 de ACTUADOR ELECTROQUÍMICO.
Ilustración 4 de ACTUADOR ELECTROQUÍMICO.
Ilustración 5 de ACTUADOR ELECTROQUÍMICO.
ACTUADOR ELECTROQUÍMICO.

Fragmento de la descripción:

Campo de la Invención

La presente invención proporciona sistemas y dispositivos que implican actuación electroquímica.

Antecedentes de la Invención

La actuación se refiere generalmente a un mecanismo mediante el cual un objeto, o una porción de un objeto, se puede ajustar o mover convirtiendo energía (por ejemplo, energía eléctrica, energía química, etc.) en energía mecánica. Los actuadores se pueden categorizar por la manera en la que se

convierte la energía. Por ejemplo, los actuadores electrostáticos convierten fuerzas electrostáticas en fuerzas mecánicas.

La actuación piezoeléctrica proporciona un elevado ancho de banda y autoridad de actuación, pero baja tensión (típicamente mucho menor que 1%), y requiere voltajes de actuación elevados. Las aleaciones con memoria de forma (SMA), los magnetoestrictores, y las aleaciones con memoria de forma ferromagnéticas (FSMA) recientemente desarrolladas, son capaces de mayor tensión, pero producen respuestas más lentas, limitando su aplicabilidad. Los mecanismos de actuación que se basan en el movimiento de dominios inducidos por campos (piezos, FSMA) también tienden a tener bajo esfuerzo bloqueado. Los métodos de actuación anteriores se basan en el uso de materiales activos de alta densidad (óxidos a base de plomo, aleaciones metálicas), que impactan de forma negativa los factores de calidad basados en peso. De este modo, existe la necesidad de una tecnología capaz de proporcionar elevada densidad de energía de actuación, elevada autoridad de actuación (esfuerzo), gran tensión libre, y anchura de banda útil.

Se han descrito previamente ciertos métodos de actuación que usan electroquímica, en los que los materiales de actuación que soportan cargas están en fase gaseosa o líquida y se puede esperar que tengan un módulo elástico bajo y consiguientemente baja densidad de energía de actuación y esfuerzo de actuación, en comparación con el enfoque de la presente invención. A pesar de la observación de desplazamiento, el trabajo mecánico no se ha demostrado.

El documento EP 1621875 A se considera como la técnica anterior más próxima para la materia objeto de la reivindicación 1.

En consecuencia, se necesitan métodos y dispositivos mejorados.

Sumario de la Invención

La invención se refiere a un actuador electroquímico como se define en la reivindicación 1. Otras realizaciones ventajosas se citan en las reivindicaciones dependientes.

La presente invención se refiere a sistemas actuadores construidos y dispuestos para ser desplazados desde una primera orientación hasta una segunda orientación, que comprenden al menos una celda electroquímica que comprende un electrodo negativo y un electrodo positivo, en la que uno o ambos de los electrodos negativo y positivo es un actuador, y comprende una primera porción y una segunda porción, y en la que, con la carga y/o descarga, una especie se intercala, desintercala, se alea con, oxida, reduce, o se galvaniza con la primera porción en un grado diferente que con la segunda porción, y experimenta un cambio dimensional resultante con relación a la segunda porción, impartiendo de ese modo al actuador una tensión diferencial entre las porciones primera y segunda, provocando un desplazamiento de al menos una porción del actuador, desplazamiento del actuador el cual realiza trabajo mecánico sin la necesidad de estar acoplado a una estructura que realiza dicho trabajo.

La presente invención también se refiere a sistemas actuadores construidos y dispuestos para ser desplazados desde una primera orientación hasta una segunda orientación, que comprenden al menos una celda electroquímica que comprende un electrodo negativo y un electrodo positivo, en la que uno

o ambos de los electrodos negativo y positivo es un actuador, y comprende una primera porción y una segunda porción, y en la que, con la carga y/o descarga, una especie se intercala, desintercala, o se alea con la primera porción en un grado diferente que con la segunda porción, y experimenta un cambio dimensional resultante con relación a la segunda porción, impartiendo de ese modo al actuador una tensión diferencial entre las porciones primera y segunda, provocando el desplazamiento de al menos una porción del actuador, desplazamiento del actuador el cual realiza trabajo mecánico sin la necesidad de estar acoplado a una estructura que realiza dicho trabajo.

La presente invención también se refiere a sistemas actuadores construidos y dispuestos para ser desplazados desde una primera orientación hasta una segunda orientación, que comprenden al menos una celda electroquímica que comprende un electrodo negativo y un electrodo positivo, en la que uno

o ambos de los electrodos negativo y positivo es un actuador, y comprende una primera porción y una segunda porción, y en la que con la oxidación y/o reducción de la primera porción en un grado diferente que la segunda porción, y experimenta un cambio dimensional resultante con relación a la segunda porción, impartiendo de ese modo al actuador una tensión diferencial entre las porciones primera y segunda, provocando un desplazamiento de al menos una porción del actuador, desplazamiento del actuador el cual realiza trabajo mecánico sin la necesidad de estar acoplado a una estructura que realiza dicho trabajo.

La presente invención también se refiere a sistemas actuadores construidos y dispuestos para ser desplazados desde una primera orientación hasta una segunda orientación, que comprenden al menos una celda electroquímica que comprende un electrodo negativo y un electrodo positivo, en la que uno

o ambos de los electrodos negativo y positivo es un actuador, y comprende una primera porción y una segunda porción, y en la que, con la carga y/o descarga, se deposita electroquímicamente una especie en la primera porción en un grado diferente que en la segunda porción, y experimenta un cambio dimensional resultante con relación a la segunda porción, impartiendo de ese modo al actuador una tensión diferencial entre las porciones primera y segunda, provocando un desplazamiento de al menos una porción del actuador, desplazamiento del actuador el cual realiza trabajo mecánico sin la necesidad de estar acoplado a una estructura que realiza dicho trabajo.

La presente invención también se refiere a dispositivos actuadores que comprenden al menos una celda electroquímica que comprende un electrodo negativo, un electrodo positivo, y una especie que se puede intercalar, desintercalar, alear con, oxidar, reducir, o galvanizar con una primera porción de la celda electroquímica en un grado diferente que con una segunda porción de la celda electroquímica, sufriendo de ese modo las porciones primera y/o segunda un cambio dimensional con la descarga, provocando el desplazamiento del actuador que realiza trabajo mecánico, en los que la celda electroquímica está construida y dispuesta para ser cargada en fábrica, y está descargada parcialmente después del uso,

o ya no se carga más después de la primera descarga.

La presente invención también se refiere a bombas de infusión que comprenden al menos una celda electroquímica que comprende un electrodo negativo, un electrodo positivo, y una especie de intercalación, en la que el electrodo negativo y/o positivo sufre un cambio dimensional con la carga y/o descarga, a fin de provocar la infusión de un fluido en un cuerpo.

La presente invención también se refiere a actuadores construidos y dispuestos para ser usados en un marco fisiológico, comprendiendo los actuadores una primera poción adyacente a una segunda porción, en los que la primera porción sufre un cambio dimensional al exponerla a un fluido corporal que comprende una especie, y en los que la intercalación electroquímica resultante de la especie en la primera porción, la desintercalación de la especie de la primera porción, o la oxidación/reducción de la primera porción como resultado del contacto con la especie, imparte un cambio dimensional del actuador.

La presente invención también se refiere a actuadores electroquímicos para administrar un fármaco en un cuerpo, comprendiendo los actuadores electroquímicos al menos un electrodo negativo, al menos un electrodo positivo, y una especie, en los que el actuador electroquímico se somete a un voltaje

o corriente aplicada, con lo que la aplicación del voltaje o corriente, o su cese, incluye la intercalación de la especie en al menos un electrodo del actuador electroquímico, dando... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un actuador electroquímico para administrar un fármaco en un cuerpo, que comprende:

al menos un electrodo negativo (214);

al menos un electrodo positivo (212); y

una especie (218),

en el que el actuador electroquímico se somete a un voltaje o corriente aplicada, caracterizado porque la aplicación del voltaje o corriente, o su cese, incluye la intercalación de la especie (218) en al menos un electrodo del actuador electroquímico, dando como resultado un cambio volumétrico o dimensional del actuador electroquímico, y porque el cambio volumétrico o dimensional provoca la administración de un fármaco en un organismo.

2. Un actuador electroquímico como en la reivindicación 1, en el que el actuador es una bomba de infusión que comprende al menos una celda electroquímica que comprende el electrodo negativo (214), el electrodo positivo (212) y la especie (218), y en la que el electrodo negativo (214) y/o positivo

(212) sufre un cambio dimensional con la carga y/o descarga para provocar la infusión de un fluido en un cuerpo.

3. Un actuador electromecánico como en la reivindicación 2, en el que, con la carga y/o descarga, la especie de intercalación (218) se intercala, desintercala, oxida, reduce, o galvaniza con una primera porción de la celda electroquímica en un grado diferente que con una segunda porción de la celda electroquímica, y la primera porción experimenta un cambio dimensional resultante con relación a la segunda porción, impartiendo de ese modo una tensión diferencial entre las porciones primera y segunda, provocando un desplazamiento de al menos una porción de la celda electroquímica.

4. Un actuador electromecánico de la reivindicación 2 ó 3, en el que la especie de intercalación (218) interacciona con una porción inorgánica de al menos un electrodo de la celda electro-química, dando como resultado un cambio dimensional de la celda electroquímica.

5. Un actuador electromecánico como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-4, en el que uno o ambos electrodos, con la carga o descarga, sufre un cambio de dimensión que comprende flexión, curvado, o abarquillado.

6. Un actuador electromecánico como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-5, construido y dispuesto para descargarse espontáneamente.

7. Un actuador electromecánico como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-6, construido y dispuesto para ser cargado en la fábrica, y descargado parcialmente tras el uso, o ya no se carga después de la primera descarga.

8. Un actuador electromecánico como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-6, construido y dispuesto para ser descargado en la fábrica, y cargado durante el uso.

9. Un actuador electromecánico como en la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores 3-7, en el que la velocidad de infusión es constante o variable.

10. Un actuador electromecánico como en la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores 3-7, en el que la velocidad de infusión se controla controlando la velocidad de descarga de la celda, o variando la resistencia de un circuito externo a través del cual se descarga la celda.

11. Un actuador electromecánico como en la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores 3-10, teniendo la celda electroquímica un ciclo de trabajo, en el que el ciclo de trabajo se controla abriendo y/o cerrando un circuito externo asociado con la celda electroquímica.

12. Un actuador electromecánico como en la reivindicación 11, en el que el circuito externo comprende un resistor.

13. Un actuador electromecánico como en la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores 3-12, en el que la infusión comprende infusión subcutánea, infusión intravenosa, o infusión intratecal.

14. Un actuador electromecánico como en la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores 3-13, que comprende además un depósito situado adyacente a la celda electroquímica, comprendiendo el depósito el fluido,

en el que, con la carga o descarga, el cambio dimensional aplica una fuerza sobre un depósito (365) y provoca un desplazamiento de volumen del fluido desde el depósito (365), provocando de ese modo la 5 infusión del fluido en el cuerpo.

15. Un actuador electromecánico como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-13, en el que la especie de intercalación es un protón, ion alcalino, complejo iónico, ion hidroxilo, ion carbonato, ion clorato, ion sulfato, o ion fosfato.

16. Un actuador electromecánico como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-14, en el que al menos uno del electrodo negativo o electrodo positivo comprende uno o más de Al, Au, Ag, Ga, Si, Ge, Ti, Sn, Sb, Pb, Zn, carbono, grafito, carbono duro, carbono mesoporoso, un óxido, óxido de intercalación, óxido estratificado, mineral de arcilla, sulfuro, sulfuro estratificado, TiS2, MoS2 y WS2.

17. Un actuador electromecánico como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-16, en el que el fluido comprende un líquido, una mezcla de sólido-líquido, una pasta, o un gel.

15 18. Un actuador electromecánico como en la reivindicación 1-17, en el que el fluido contiene un fármaco.

19. Un actuador electromecánico como en la reivindicación 18, en el que el fármaco es insulina.


 

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