(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ポンプであって、
荷電物を含む流体を流すための流路を形成する管と、
前記管の直径方向に磁界を印加する磁界印加部と、
前記管の直径方向であって、前記磁界の方向と直交する方向に電圧を印加する電圧印加部と、
前記磁界印加部と前記電圧印加部とを制御する制御部と、
を備え、
前記管は
主管と、
前記主管から分岐する分岐管と、
前記主管に前記分岐部よりも上流側に配置され、赤外線またはＸ線により気泡以外の異物を検出する異物検出部と、
を有し、
前記磁界印加部と前記電圧印加部とが、前記分岐管と、前記主管の前記分岐管との分岐部よりも下流側と、にそれぞれ配置され、
前記制御部は、前記異物検出部の検出結果に基づいて前記磁界印加部と前記電圧印加部とを制御して、前記異物を前記分岐管に流す、流体ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の流体ポンプにおいて、
前記分岐部に、前記分岐管から前記主管への逆流を抑制する逆流防止弁を備える、流体ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の流体ポンプにおいて、
前記磁界印加部と前記電圧印加部との組み合わせを複数組備え、
前記磁界印加部と前記電圧印加部の組み合わせを、前記管内の流路に沿って上流側から下流側に順番に活性化する、流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体ポンプに関し、特に医療用にも利用可能なポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療用ポンプとしては、下記の特許文献１や、非特許文献１に記載のポンプが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６５５７５９号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】http://www.bme.gr.jp/Research_info/New_BP.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の医療用ポンプは、機械的機構を有しているため、たとえばフィン（非特許文献１）などの機械的機構に血液が凝固する場合があり、メンテナンスが大変であった。
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、メンテナンスが容易な流体ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
本発明の一形態によれば、流体ポンプが提供される。この流体ポンプは、荷電物を含む流体を流すための流路を形成する管と、前記管の直径方向に磁界を印加する磁界印加部と、前記管の直径方向であって、前記磁界の方向と直交する方向に電圧を印加する電圧印加部と、前記磁界印加部と前記電圧印加部とを制御する制御部と、を備え、前記管は、主管と、前記主管から分岐する分岐管と、前記主管に前記分岐部よりも上流側に配置され、赤外線またはＸ線により気泡以外の異物を検出する異物検出部と、を有し、前記磁界印加部と前記電圧印加部とが、前記分岐管と、前記主管の前記分岐管との分岐部よりも下流側と、にそれぞれ配置され、前記制御部は、前記異物検出部の検出結果に基づいて前記磁界印加部と前記電圧印加部とを制御して、前記異物を前記分岐管に流す。この形態の流体ポンプによれば、赤外線またはＸ線により気泡以外の異物を検出し、分岐管に流して回収することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
流体ポンプであって、荷電物質を含む流体を流すための流路を形成する管と、前記管の直径方向に磁界を印加する磁界印加部と、前記管の直径方向であって、前記磁界の方向と直交する方向に電圧を印加する電圧印加部と、を備える流体ポンプ。
この適用例によれば、流体ポンプは、機械的機構を有さないので、メンテナンスが容易である。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載の流体ポンプにおいて、前記管は、主管と、前記主管から分岐する分岐管と、を有し、前記磁界印加部と前記電圧印加部とが、前記分岐管と、前記主管の前記分岐管との分岐部よりも下流側と、にそれぞれ配置されている、流体ポンプ。
この適用例によれば、流体を主管と分岐管に分離できる。
【００１０】
［適用例３］
適用例２に記載の流体ポンプにおいて、さらに、前記磁界印加部と前記電圧印加部とを制御する制御部と、前記主管に前記分岐部よりも上流側に、異物検出部を備え、前記制御部は、前記異物検出部の検出結果に基づいて前記磁界印加部と前記電圧印加部とを制御して、前記異物を前記分岐管に流す、流体ポンプ。
この適用例によれば、異物を分岐管に流して回収することが可能である。
【００１１】
［適用例４］
適用例２または適用例３に記載の流体ポンプにおいて、前記分岐部に、前記分岐管から前記主管への逆流を抑制する逆流防止弁を備える、流体ポンプ。
この適用例によれば、分岐管から主管への逆流を抑制することができる。
【００１２】
［適用例５］
適用例１から適用例４のいずれか一項に記載の流体ポンプにおいて、前記磁界印加部と前記電圧印加部との組み合わせを複数組備え、前記磁界印加部と前記電圧印加部の組み合わせを、前記管内の流路に沿って上流側から下流側に順番に活性化する、流体ポンプ。
この適用例によれば、前記磁界印加部と前記電圧印加部の組み合わせが、前記管内の流路に沿って上流側から下流側に順番に活性化されるので、脈動を生成しやすい。
【００１３】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、流体ポンプの他、流体中の異物除去装置、流体中の異物除去方法等、様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施例の流体ポンプの動作原理を説明する説明図である。
【図２】流体ポンプの構成を示す説明図である。
【図３】電磁コイルを用いて流体ポンプの磁界印加部を構成した例を示す。
【図４】３組の電極を直列に繋いだ例を示している。
【図５】３組の電極を独立に３つ連ねた例を示している。
【図６】第５の実施例を示す説明図である。
【図７】第６の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の実施例：
図１は、本実施例の流体ポンプの動作原理を説明する説明図である。図１（Ａ）は、流体の流れ方向と平行な面で切った断面を示す説明図である。図１（Ｂ）は、流体の流れ方向と垂直な面で切った断面を示す説明図である。流体ポンプ１０は、管１００と、１組の電極２００と、電圧印加部２５０と、図示しない磁界印加部とを備える。管１００は、流体８００を流すための流路となる。流体８００は、荷電した物質８０２（以下「荷電物質８０２」と呼ぶ。）を含んでいる。電極２００は、管１００の直径方向の対向する位置に配置されている。電圧印加部２５０は、電極２００に接続しており、電極２００を介して管１００の直径方向に電圧を印加する。磁界印加部は、管１００の直径方向であって、電圧の印加方向と直交する方向に磁界を印可する。すなわち、磁界の方向と電界の方向は、いずれも直径方向であって、互いに直交している。
【００１６】
１組の電極２００間に電圧が印加されると、荷電物質８０２は、電極２００間の電界により、プラスの荷電を持っていればマイナス側の電極２００（−）方向に移動し、マイナスの電荷を持っていればプラス側の電極２００（＋）方向に移動する。これより、プラス側の電極２００（＋）からマイナス側の電極２００（−）へ電流が流れる。ここで、管１００には、磁界も印加されている。磁界の存在下、荷電物質８０２は、電流（プラスの荷電物質の移動方向と同じ）と、磁界と、の外積の方向にローレンツ力を受ける。よって、荷電物質８０２は、電流と磁界の外積方向、すなわち、管の直径と直交する方向に移動する。なお、荷電物質８０２がプラス、マイナス、いずれの電荷を有していても移動方向は同じである。図１（Ａ）、（Ｂ）では、電流の向き（Ｉ）、磁界（磁束）の向き（Ｂｔ）、及び荷電粒子が受ける力の向き（Ｆ）を矢印、矢尻、矢羽の記号で表している。
【００１７】
図２は、流体ポンプの構成を示す説明図である。流体ポンプ１０は、磁界印加部として、永久磁石３００を用いている。図２（Ａ）に示す例では、永久磁石３００は、Ｕ字の軟磁性体３１０の両端部にそれぞれ設けられている。一方の永久磁石３００のＮ極から出た磁束Ｂｔは、管１００を横断し、他方の永久磁石３００のＳ極に入る。また、軟磁性体３１０は、磁束を通しやすい。したがって、永久磁石３００の管１００と反対側のＮ極から出た磁束は、隣接する軟磁性体３１０を通り、永久磁石３００の管１００と反対側のＳ極に入る。図２（Ｂ）に示す例では、各永久磁石３００の管１００との反対側に軟磁性体３１０を備えているが、軟磁性体３１０は、Ｕ字型になっていない。軟磁性体がこのような形状であっても、磁束を集めることは可能である。すなわち、軟磁性体３１０は、Ｕ字型でなくてもよい。
【００１８】
以上、第１の実施例によれば、流体ポンプ１０は、磁界の存在下、荷電物質８０２に電界を印加することにより、荷電物質８０２を、電界（電流の方向）と磁界との外積方向に移動する事が出来る。ここで、流体ポンプ１０は、機械的機構を有していない。そのため、たとえば、流体ポンプ１０を血液の循環用ポンプとして用いても、機械的機構に血液が凝固することが起こりにくい。そのため、流体ポンプ１０のメンテナンスが容易となる。
【００１９】
第２の実施例：
図３は、電磁コイルを用いて流体ポンプの磁界印加部を構成した例を示す。流体ポンプ１０は、電磁コイル３２０と、電源３５０と、軟磁性体３１０を備える、電磁コイル３２０は、電極２００の間に生成する電界の方向と直交する方向に配置されている。電磁コイル３２０のコイル面の法線方向は、管１００の直径方向と平行である。電磁コイル３２０は、電源３５０と接続されている。電磁コイル３２０に、電源が印加されると、磁界を生成する。生成する磁界の方向（磁束の方向）は、管１００の直径方向であって電極２００間に生成する電界の方向と直交する方向である。軟磁性体３１０は、電磁コイル３２０のコアとして機能する。軟磁性体３１０は、電磁コイル３２０が生成する磁束を集中し、管１００を貫く磁束の磁束密度を増大させる。なお、軟磁性体３１０はなくてもよい。本実施例のように電磁コイル３２０を用いて流体ポンプの磁界印加部を構成する場合には、管１００に印加される磁束密度の大きさを容易に変更することが可能である。
【００２０】
第３の実施例：
図４は、３組の電極を直列に繋いだ例を示している。本実施例の流体ポンプ１０は、３組の電極２００〜２０２を備える。電極２００〜２０２は、直列に接続している。ここで、磁界印加部は、各組の電極２００〜２０２にそれぞれに対応して３個あってもよく、また、全部の電極２００〜２０２に対応する１個であってもよい。この例では、３組の電極２００〜２０２は、同じ電界を発生させる。その結果、管１００の長さ方向の一定の範囲内にある荷電物質８０２（図１）を移動させることが可能である。すなわち、１組の電極２００よりも３組の電極２００〜２０２がある方が、より広範囲の荷電物質８０２の移動が可能である。なお、３組の電極２００〜２０２は並列接続であってもよい。また、接続数は２以上であれば、何個であってもよい。
【００２１】
第４の実施例：
図５は、３組の電極を独立に３つ連ねた例を示している。本実施例の流体ポンプ１０は、３組の電極２００ｕ〜２００ｗを備える。３組の電極２００ｕ〜２００ｗは、互いに接続していない。３組の電極２００ｕ〜２００ｗは、この順番に管１００の上流側から下流側に向けて並んでいる。この例では、３組の電極２００ｕ〜２００ｗの電極間に印可する電圧を独立に制御することが可能である。図５（Ｂ）は、３組の電極２００ｕ〜２００ｗに印可する各電圧の波形を示す。ここで、曲線に付したｕ〜ｗの符合は、それぞれ、電極２００ｕ〜２００ｗに印可する電圧を示す曲線であることを意味している。曲線ｕ、ｖ、ｗは、位相がπ／３ずつずれている。したがって、３組の電極２００ｕ〜２００ｗを管１００の上流側から下流側に向かって順番に活性化することができる。すなわち、この実施例によれば、３組の電極２００ｕ〜２００ｗを順番に活性化することにより、流体の流れに脈動を作ることが可能となる。なお、電界の向き及び３組の電極２００ｕ〜２００ｗの活性化の順番を逆にすることにより、荷電物質８０２を下流側から上流側に順送りに移動することが可能である。なお、電極２００の数は２以上であればよく、ｎ個（ｎは２以上の整数）の場合には、位相をπ／ｎずつずらせばよい。
【００２２】
第５の実施例：
図６は、第５の実施例を示す説明図である。第５の実施例の流体ポンプ１０は、主管１００Ａと、分岐管１００Ｂと、を有している。流体ポンプ１０は、分岐管１００Ｂは、電極２００Ｂを有し、主管１００Ａは、分岐管１００Ｂが分岐する分岐部よりも下流側に、電極２００Ａを備える。各電極２００Ａ、２００Ｂは、本実施例では３組であるが、１組あるいは、複数組であってもよい。また、主管１００Ａは、分岐管１００Ｂが分岐する分岐部よりも上流側に、電極を備えてもよい。
【００２３】
図６（Ａ）は、流体を主管１００Ａから分岐管１００Ｂに流す場合を示す説明図である。この場合、電極２００Ｂに高電圧（電界強度ＥＨ）を印加し、電極２００Ａには、低電圧（電界強度ＥＬ）を印可する。ここで、ＥＨ＞ＥＬである。ＥＬ＝０であってもよい。分岐管１００Ｂの荷電物質８０２には強いローレンツ力が働き、主管１００Ａの分岐管１００Ｂが分岐する分岐部よりも下流側の荷電物質８０２には、分岐管１００Ｂの荷電物質にかかるよりも弱いローレンツ力が働く。その結果、流体ポンプ１０を流れる荷電物質は、分岐管１００Ｂに流れ易い。
【００２４】
図６（Ｂ）は、流体を分岐管１００Ｂから主管１００Ａに戻す場合を示す説明図である。この場合、電極２００Ｂには、図６（Ａ）に示したのとは反対側の電界が分岐管１００Ｂ掛かるように電圧を印加する。また、電極２００Ａには、図６（Ａ）に示したときよりも強い電界が主管１００Ａに掛かるように電圧を印可する。なお、主管１００Ａに掛かる電界の向きは、図６（Ａ）に示す場合と同じである。この場合、分岐管１００Ｂ内の荷電物質８０２に掛かるローレンツ力の向きは、分岐部に向かう方向である。一方、主管１００Ａ内の荷電物質８０２に掛かるローレンツ力の向きは、分岐部から下流に向かう方向である。したがって、分岐管１００Ｂから主管１００Ａの分岐部よりも下流側に荷電物質８０２を移動することが可能である。
【００２５】
図６（Ｃ）は、第５の実施例の応用例を示す。流体ポンプ１０の主管１００Ａは、生体の血管５００に接続されている。分岐管１００Ｂは、接続管６００を介して、処理部６５０と接続されている。この実施例によれば、図６（Ａ）に示すように電極２００Ａ、２００Ｂに電圧を印可することにより、生体の血液の一部を分岐管１００Ｂから、処理部６５０に送ることができる。処理部６５０は、血液中の異物や不純物の除去などの処理を行う。その後、図６（Ｂ）に示すように電極２００Ａ、２００Ｂに電圧を印可することにより、流体ポンプ１０を介して処理後の血液を血管５００に戻すことが可能である。この実施例によれば、血液中の異物や、不純物を除去することができる。
【００２６】
第６の実施例：
図７は、第６の実施例を示す説明図である。この実施例は、図６に示す流体ポンプ１０の構成に加えて、ＣＰＵシステム７００と、非血液検出部７１０と、逆止弁１０５とを備える。本実施例では、主管１００Ａの分岐部よりも下流側に電極を備えていないが、備える構成であってもよい。非血液検出部７１０は、主管１００Ａの分岐部よりも上流側に配置されており、主管１００Ａを流れる異物８０４を検知する。検知手段としては、例えば、赤外線を用い、赤外線の陰を用いて異物を検出することが可能である。なお、赤外線のほか、Ｘ線を用いる等、様々な検知手段を採用することができる。ＣＰＵシステム７００は、非血液検出部７１０の異物検知結果に基づいて、異物８０４が分岐管１００Ｂに流れるように、電極２００Ｂの活性化・非活性化を制御する。すなわち、異物８０４が分岐部近傍に来たときに電極２００Ｂを活性化すれば、異物８０４を分岐管１００Ｂに流すことができる。逆止弁１０５は、主管１００Ａと分岐管１００Ｂとの分岐部に設けられている。逆止弁１０５は、分岐管１００Ｂに流れ込んだ異物が主管１００Ａに逆流しないように、分岐部における流体の流れを、主管１００Ａから分岐管１００Ｂへの一方向に制限する。
【００２７】
本実施例によれば、異物８０４を検知し、分岐管１００Ｂに移動することができる。また、本実施例では、異物８０４が分岐部近傍に来たときに電極２００Ｂを活性化するので、分岐管１００Ｂに流す流体の量を少なくすることができる。例えば、この流体ポンプを医療用に用いた場合、生体から失われる血液の量を最小限に抑えることが出来るので、生体の負担を軽減できる。
【００２８】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２９】
１０…流体ポンプ
１００…管
１００Ａ…主管
１００Ｂ…分岐管
１０５…逆止弁
２００、２００Ａ、２００Ｂ…電極
２５０…電圧印加部
３００…永久磁石
３１０…軟磁性体
３２０…電磁コイル
３５０…電源
５００…血管
６００…接続管
６５０…処理部
７００…ＣＰＵシステム
７１０…非血液検出部
８００…流体
８０２…荷電物質
８０４…異物
【図１】
0005532990.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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