(57)【要約】  ポリマーアクチュエータは、互いに対向して配置された一対のポリマーフィルム（１２，１３）と、一対のポリマーフィルム（１２，１３）上に複数設けられ、互いに対向して配置された一対の電極（１４，１５）と、一対のポリマーフィルム（１２，１３）の間に形成され、液体が流れる流路（２０）と、一対の電極（１４，１５）に電圧を印加する電圧印加手段とを備える。ポリマーフィルム（１２，１３）は、一対の電極（１４，１５）に電圧を印加することにより伸縮する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された一対のポリマーフィルムと、
前記一対のポリマーフィルム上に複数設けられ、互いに対向して配置された一対の電極と、
前記一対のポリマーフィルムの間に形成され、液体が流れる流路と、
前記一対の電極に電圧を印加する電圧印加手段と
を備え、
前記ポリマーフィルムは、前記一対の電極に電圧を印加することにより伸縮することを特徴とするポリマーアクチュエータ。
【請求項２】
前記電圧印加手段に接続され、前記電極に印加される電圧を決定する電圧制御手段を更に備え、
前記電圧印加手段は、前記電圧制御手段により決定された電圧を前記一対の電極に印加することを特徴とする請求項１に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項３】
前記電圧制御手段は、前記流路に流れる前記流体の流量に基づいて、前記電極に印加される電圧を決定することを特徴とする請求項２に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項４】
前記ポリマーフィルムが、ポリエーテル、ポリピロール、ポリフッ化ビニリデン、及びヘキサフルオロエチレンからなる群より選ばれる少なくとも１種により形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項５】
前記電極が、導電性のグラファイト、または導電性のカーボンナノチューブにより形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載され、人体に接続されたポリマーアクチュエータと、
前記ポリマーアクチュエータに接続された人工肺と
を備え、
前記ポリマーアクチュエータを介して、前記人体と前記人工肺との間で血液の送血が行われることを特徴とする人工肺装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルなポンプの代用となるポリマーアクチュエータ、及びそれを備えた人工肺装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心臓手術等の際に、患者の呼吸機能及び循環機能を代行する目的で、体外式の人工肺装置が利用されている。【０００３】
この人工肺装置は、まず、メカニカルポンプ（例えば、ローラポンプや遠心ポンプ）を使用して、人体（動脈）から血液を脱血するとともに、ガス交換部へと送血し、このガス交換部において、ガス交換（血液に酸素を付加するとともに二酸化炭素を除去する処理）が行われ、再び、メカニカルポンプを使用して、ガス交換が行われた血液を人体に送血する機能を有する（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７５５４１号公報
【特許文献２】特開２００９−１６０２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の人工肺装置においては、血流用として、メカニカルポンプが使用されているため、人工肺装置の小型化に対応することが困難であるという問題があった。【０００６】
特に、近年、患者の利便性向上（例えば、移植待機患者におけるブリッジ使用の向上や、患者自身の肺機能回復を目的としたブリッジ使用の向上）の観点から、小型化され、人体に携帯可能な人工肺装置の要望が高まってきている。【０００７】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、メカニカルポンプの代用となるコンパクトなポリマーアクチュエータ及びそれを備えた人工肺装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のポリマーアクチュエータは互いに対向して配置された一対のポリマーフィルムと、一対のポリマーフィルム上に複数設けられ、互いに対向して配置された一対の電極と、一対のポリマーフィルムの間に形成され、液体が流れる流路と、一対の電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、ポリマーフィルムは、一対の電極に電圧を印加することにより伸縮することを特徴とする。【０００９】
同構成によれば、メカニカルポンプの代用となるポリマーアクチュエータを提供することが可能になるため、例えば、血流用のポンプを小型化することが可能になる。従って、例えば、血流用のポンプを備える人工肺装置を小型化することができ、使用者（患者）の利便性を向上することが可能になる。【００１０】
また、ポリマーフィルムは柔軟性を有するため、例えば、ポリマーフィルムを折り畳むことにより、大面積化が可能なポリマーアクチュエータを提供することが可能になる。【００１１】
本発明のポリマーアクチュエータにおいては、電圧印加手段に接続され、電極に印加される電圧を決定する電圧制御手段を更に備え、電圧印加手段が、電圧制御手段により決定された電圧を一対の電極に印加する構成としてもよい。【００１２】
同構成によれば、複数の一対の電極に対して異なる電圧を印加することが可能になるため、例えば、複数の一対の電極に対して時差を設けた電圧（例えば、三角波形を有する電圧）を印加することが可能になる。従って、簡単な電圧制御で、ポリマーフィルムを伸縮させてポンプとして機能させることが可能になる。【００１３】
本発明のポリマーアクチュエータにおいては、電圧制御手段が、流路に流れる流体の流量に基づいて、電極に印加される電圧を決定する構成としてもよい。【００１４】
同構成によれば、例えば、流体の流量に比例して、電極に印加される電圧が大きくなるように、電圧を決定することが可能になる。従って、ポリマーフィルムの伸縮量を大きくすることが可能になるため、多量の液体を送ることが可能になる。【００１５】
本発明のポリマーアクチュエータにおいては、ポリマーフィルムが、ポリエーテル、ポリピロール、ポリフッ化ビニリデン、及びヘキサフルオロエチレンからなる群より選ばれる少なくとも１種により形成されていてもよい。【００１６】
同構成によれば、汎用性のある材料により、電圧により伸縮する性質を有するポリマーフィルムを形成することができる。【００１７】
本発明のポリマーアクチュエータにおいては、電極が、導電性のグラファイト、または導電性のカーボンナノチューブにより形成されていてもよい。【００１８】
同構成によれば、汎用性のある導電材料により、ポリマーフィルムの伸縮に追従することができる電極を形成することができる。【００１９】
また、本発明のポリマーアクチュエータは、メカニカルポンプの代用となり、流体用のポンプの小型化に対応できるという優れた特性を備えている。従って、本発明のポリマーアクチュエータは、人体に接続されたポリマーアクチュエータと、ポリマーアクチュエータに接続された人工肺とを備え、ポリマーアクチュエータを介して、人体と人工肺との間で血液の送血が行われる人工肺装置に好適に使用できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、メカニカルポンプの代用となり、流体用のポンプの小型化に対応できるポリマーアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータを備える人工肺装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータの全体構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータにおけるポリマーフィルムを示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータの動作手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータにおけるポリマーフィルムの伸縮動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータにおけるポリマーフィルムに形成された各電極に印加される電圧の経時変化を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータにおけるポリマーフィルムに形成された各電極に印加される電圧に関する信号を生成する回路の一例を示す図である。
【図８】変形例に係るポリマーフィルムを示す断面図である。
【図９】変形例に係るポリマーフィルムを示す断面図である。
【図１０】変形例に係るポリマーフィルムを示す断面図である。
【図１１】変形例に係るポリマーフィルムを示す断面図である。
【図１２】実施例におけるポリマーデバイスを示す断面図である。
【図１３】変形例におけるポリマーデバイスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータを備える人工肺装置の全体構成を示す概略図であり、図２は、本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータの全体構成を示す図である。また、図３は、本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータにおけるポリマーフィルムを示す断面図である。
【００２４】
図１に示すように、人工肺装置１は、人工肺２と、人体に接続されたポリマーアクチュエータ３，４とを備えている。
【００２５】
人工肺２は、血液に酸素を付加するとともに炭酸ガスを除去するガス交換部５と、ガス交換を行う血液の温度調整を行う熱交換部６とを備えており、ポリマーアクチュエータ３，４に接続されている。
【００２６】
そして、人工肺装置１においては、まず、ポンプとして機能するポリマーアクチュエータ３を使用して、人体（動脈）から血液を脱血するとともに、脱血した血液をガス交換部５へと送血する。次いで、熱交換部６によりガス交換を行う血液の温度調整を行いながら、ガス交換部５においてガス交換が行われ、ポンプとして機能するポリマーアクチュエータ４を使用して、ガス交換が行われた血液を人体に送血する構成となっている。
【００２７】
即ち、人工肺装置１においては、ポリマーアクチュエータ３，４を介して、人体と人工肺２との間で血液の送血が行われる構成となっている。
【００２８】
なお、図１に示すように、人工肺装置１においては、酸素が含まれる空気が人工肺２に取り込まれるとともに、除去された二酸化炭素が含まれる空気が人工肺２から排出される構成となっている。空気の取り込み及び排出は、例えば、ポリマーアクチュエータの外部に設けられたポンプ（不図示）を使用して行うことができる。
【００２９】
ポリマーアクチュエータ３，４は、図２に示すように、ポリマーフィルム１０と、ポリマーフィルム１０に電圧を供給する電圧供給手段１１とを備えている。
【００３０】
ポリマーフィルム１０は、図３に示すように、互いに対向して配置された一対のポリマーフィルム１２，１３により構成されている。この一対のポリマーフィルム１２，１３は、所定の間隔を開けて配置されており、ポリマーフィルム１２とポリマーフィルム１３との間に血液等の流体が流れる流路２０が形成されている。
【００３１】
また、ポリマーフィルム１２には、複数の電極１４が形成されるとともに、ポリマーフィルム１３には、複数の電極１５が形成され、電極１４と電極１５は、互いに対向して配置されている。
【００３２】
即ち、一対のポリマーフィルム１２，１３上に、互いに対向して配置された一対の電極１４，１５が複数設けられている。
【００３３】
ポリマーフィルム１２，１３は、上述の一対の電極１４，１５に電圧を印加することにより、伸縮する性質を有するものである。ポリマーフィルム１２，１３を形成する高分子材料としては、例えば、ポリエーテル等の電圧印加により高分子材料中のイオンが移動して収縮・膨張するイオン導電性高分子や、ポリピロール等の電圧印加によりイオンのドープ／脱ドープによって収縮・膨張する導電性高分子、及びポリフッ化ビニリデン等の電圧印加によって変形する圧電性高分子等を使用することができる。
【００３４】
なお、これらの高分子材料は、単独で使用してもよく、２種以上からなる共重合体を使用してもよい。例えば、圧電性高分子として、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロエチレンの共重合体を使用することができる。
【００３５】
電極１４，１５を形成する材料としては、導電性を有するとともに、ポリマーフィルム１２，１３の伸縮に追従することができるもの（即ち、ポリマーフィルム１２，１３と同様に、湾曲可能なもの）が使用される。より具体的には、例えば、ヒタゾル（日立化成（株）製）等のグラファイト系の導電性インク、カーボンナノチューブ等の導電性材料、及びカーボンナノチューブとイオン性液体（例えば、ブチルメチルイミダゾール）の複合体を使用することができる。
【００３６】
また、ポリマーフィルム１２，１３の表面に電極１４，１５を形成する方法としては、グラファイト系の導電性インクを使用して、ポリマーフィルム１２，１３の表面に電極１４，１５を印刷する方法や、カーボンナノチューブ等の導電性材料を溶媒中に溶解させて塗布・乾燥させる方法等を使用することができる。
【００３７】
電圧供給手段１１は、図２に示すように、電極１４，１５に印加する電圧を決定する電圧制御手段としてのＣＰＵ１６と、ＣＰＵ１６に電力を供給する電力供給手段である電源１７と、記憶手段であるメモリ１８とを備えている。
【００３８】
このＣＰＵ１６には、上述の電源１７、メモリ１８、及びポリマーフィルム１２，１３に形成された電極１４，１５に電圧を印加する電圧印加手段１９に接続されており、ＣＰＵ１６は、メモリ１８に記憶されているプログラムに従い、電圧印加手段１９の制御を行う構成となっている。
【００３９】
なお、この電圧供給手段１１は、ポリマーフィルム１２，１３とは別個に形成してもよく、電極１４，１５と同様に、ポリマーフィルム１２，１３上に形成する構成としてもよい。
【００４０】
次に、本実施形態におけるポリマーアクチュエータ３，４のポンプ機能について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータの動作手順を説明するためのフローチャートである。
【００４１】
まず、図４に示すように、ＣＰＵ１６が、メモリ１８に記憶された血液流量に関す情報に基づいて、電極１４，１５に印加される電圧の大きさを決定する（ステップＳ１）。
【００４２】
より具体的には、ＣＰＵ１６は、ポリマーアクチュエータ３，４により送血される血液の流量に比例して、電極１４，１５に印加される電圧が大きくなるように、電圧の大きさを決定する。このような構成により、ポリマーフィルム１２，１３の伸縮量が大きくなるため、多くの血液を送血することが可能になる。
【００４３】
次いで、電圧の大きさに関する信号が、ＣＰＵ１６から電圧印加手段１９に入力され、電圧印加手段１９は、電極１４，１５に対して、決定された大きさの電圧を印加する（ステップＳ２）。
【００４４】
そうすると、電極１４，１５が形成されたポリマーフィルム１２，１３が伸縮して、ポリマーフィルム１２，１３がポンプとして機能し、ポリマーフィルム１２，１３が、人体（動脈）から血液を脱血してガス交換部５へと送血するとともに、ガス交換が行われた血液を人体に送血する（ステップＳ３）。
【００４５】
次に、ポリマーフィルム１２，１３の伸縮動作について説明する。図５は、本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータにおけるポリマーフィルムの伸縮動作を説明するための図であり、図６は、本発明の実施形態に係るポリマーアクチュエータにおけるポリマーフィルムに形成された各電極に印加される電圧の経時変化を示す図である。
【００４６】
本実施形態においては、電圧供給手段１１により、電極１４，１５に対して、時差を設けて電圧を印加する（即ち、所定の時間遅れで変化する電圧を印加する）ことにより、ポリマーフィルム１２，１３を伸縮させる構成としている。
【００４７】
より具体的には、例えば、正の電圧を供給すると膨張し、負の電圧を供給すると収縮するポリマーフィルム１２，１３を使用し、図３に示すポリマーフィルム１２，１３に対して、図６に示す時差を設けた電圧（三角波形を有する電圧）を印加する場合、時刻Ｔ１においては、電極１４ａ，１５ａに対して負の電圧が印加されるため、ポリマーフィルム１２，１３の電極１４ａ，１５ａが形成された部分は収縮し、電極１４ｃ，１５ｃに対して正の電圧が印加されるため、ポリマーフィルム１２，１３の電極１４ｃ，１５ｃが形成された部分は膨張する。
【００４８】
また、図６に示すように、時刻Ｔ１においては、電極１４ｂ，１５ｂ、及び電極１４ｄ，１５ｄに対して電圧は印加されないため、ポリマーフィルム１２，１３の電極１４ｂ，１５ｂ、及び電極１４ｄ，１５ｄが形成された部分は伸縮しない。
【００４９】
従って、ポリマーフィルム１２，１３は、時刻Ｔ１において、図３に示す状態から、図５（ａ）に示す状態となる。
【００５０】
次に、時刻Ｔ１から所定時間が経過した時刻Ｔ２おいては、図６に示すように、電極１４ｂ，１５ｂに対して負の電圧が印加されるため、ポリマーフィルム１２，１３の電極１４ｂ，１５ｂが形成された部分は収縮し、電極１４ｄ，１５ｄに対して正の電圧が印加されるため、ポリマーフィルム１２，１３の電極１４ｄ，１５ｄが形成された部分は膨張する。
【００５１】
また、図６に示すように、時刻Ｔ２においては、電極１４ａ，１５ａ、及び電極１４ｃ，１５ｃに対して電圧は印加されないため、ポリマーフィルム１２，１３の電極１４ａ，１５ａ、及び電極１４ｃ，１５ｃが形成された部分は伸縮しない。
【００５２】
従って、ポリマーフィルム１２，１３は、時刻Ｔ２において、図５（ａ）に示す状態から、図５（ｂ）に示す状態となる。
【００５３】
次に、時刻Ｔ２から所定時間が経過した時刻Ｔ３おいては、図６に示すように、電極１４ｃ，１５ｃに対して負の電圧が印加されるため、ポリマーフィルム１２，１３の電極１４ｃ，１５ｃが形成された部分は収縮し、電極１４ａ，１５ａに対して正の電圧が印加されるため、ポリマーフィルム１２，１３の電極１４ａ，１５ａが形成された部分は膨張する。
【００５４】
また、図６に示すように、時刻Ｔ３においては、電極１４ｂ，１５ｂ、及び電極１４ｄ，１５ｄに対して電圧は印加されないため、ポリマーフィルム１２，１３の電極１４ｂ，１５ｂ、及び電極１４ｄ，１５ｄが形成された部分は伸縮しない。
【００５５】
従って、ポリマーフィルム１２，１３は、時刻Ｔ３において、図５（ｂ）に示す状態から、図５（ｃ）に示す状態となる。
【００５６】
このように本実施形態においては、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、電極１４，１５に対して、時差を設けて電圧を印加することにより、ポリマーフィルム１２，１３を伸縮させ、ポリマーフィルム１２，１３をポンプとして機能させることにより、図５（ａ）〜（ｃ）の矢印２１で示すように、流路２０において、血液等の液体を送る（送血する）構成としている。
【００５７】
そして、このような構成により、ポリマーアクチュエータ３，４を、メカニカルポンプの代用として使用することが可能になるため、例えば、血流用のポンプを小型化することが可能になる。従って、人工肺装置１を小型化することができるとともに、使用者（患者）の利便性を向上することが可能になる。
【００５８】
また、ポリマーフィルム１２，１３は柔軟性を有するため、例えば、ポリマーフィルム１２，１３を折り畳むことにより、大面積化が可能なポリマーアクチュエータ３，４を提供することが可能になる。
【００５９】
また、上記従来のメカニカルポンプとは異なり、人体に適合して動作することが可能なポリマーアクチュエータ３，４を提供することが可能になる。
【００６０】
また、本実施形態においては、電圧印加手段１９が、ＣＰＵ１６により決定された電圧を一対の電極１４，１５に印加するため、複数の一対の電極１４，１５の各々に対して異なる電圧を印加することが可能になる。従って、上述のごとく、例えば、複数の一対の電極１４，１５に対して時差を設けた電圧（例えば、三角波形を有する電圧）を印加することが可能になるため、簡単な電圧制御で、ポリマーフィルム１２，１３を伸縮させてポンプとして機能させることが可能になる。
【００６１】
なお、上述のＣＰＵ１６として使用することができる回路の一例を図７に示す。この回路３０は、電圧印加手段１９に入力される電圧の大きさに関する信号を生成する回路であり、発振動作を開始するスタート回路であるＮＡＮＤ３１と、信号を遅延させる遅延回路であるバッファ３２と、バッファ３２における入出力信号の論理積を出力する論理回路であるＡＮＤ３３とを備えている。
【００６２】
そして、この回路により生成された電圧の大きさに関する信号が、電圧印加手段１９に入力され、電圧印加手段１９は、電極１４，１５に対して、決定された大きさの電圧を印加する。このような回路３０を使用することにより、電極１４，１５に対して、時差をつけて電圧を印加することが可能になる。
【００６３】
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
【００６４】
上記実施形態においては、遅延して変化する電圧として、三角波形を有する電圧を印加する構成としたが、例えば、正弦波形を有する電圧等、所定の時間遅れで変化する波形を有する電圧であれば、どのような電圧でも構わない。
【００６５】
また、ポリマーフィルム１２の表面に電極１４，１５を設けるとともに、ポリマーフィルム１３の表面に電極１４，１５を設ける構成としてもよい。
【００６６】
より具体的には、図８に示すように、ポリマーフィルム１２の一方の表面（即ち、流路２０と反対側の表面）３５に複数の電極１４を設けるとともに、他方の表面（即ち、流路２０側の表面）３６に複数の電極１５を設け、更に、ポリマーフィルム１３の一方の表面（即ち、流路２０と反対側の表面）３７に複数の電極１５を設けるとともに、他方の表面（即ち、流路２０側の表面）３８に複数の電極１４を設ける構成としてもよい。
【００６７】
この場合、図８に示すように、ポリマーフィルム１２，１３の各々において、互いに対向して配置された一対の電極１４，１５が複数設けられる。また、ポリマーフィルム１２に設けられた一対の電極１４，１５と、ポリマーフィルム１３に設けられた一対の電極１４，１５が、互いに対向して配置される。
【００６８】
そして、上述の実施形態と同様に、ＣＰＵ１６により、各電極１４，１５に印加される電圧を制御することにより、簡単な電圧制御で、ポリマーフィルム１２，１３を伸縮させてポンプとして機能させることが可能になる。
【００６９】
また、上記実施形態においては、互いに対向して配置された一対のポリマーフィルム１２，１３により構成されたポリマーフィルム１０を使用する構成としたが、図９に示すように、チューブ状のポリマーフィルム１０を使用する構成としてもよい。
【００７０】
この場合、図９に示すように、一対の電極１４，１５は、ポリマーフィルム１０の表面（即ち、流路２０と反対側の表面）１０ａに設けられ、互いに対向して配置される。
【００７１】
そして、上述の実施形態と同様に、ＣＰＵ１６により、各電極１４，１５に印加される電圧を制御することにより、簡単な電圧制御で、チューブ状のポリマーフィルム１０を伸縮させてポンプとして機能させることが可能になる。
【００７２】
また、図１０（ａ）に示すように、ポリマーフィルム１２，１３において、流路２０に向けて突出する一対の弁１２ａ，１３ａを複数設けるとともに、弁１２ａ，１３ａの各々に上述の電極１４，１５を形成する構成としてもよい。
【００７３】
この場合、電極１４，１５に電圧を印加する（即ち、電極１４，１５に対して、周期的に反転させた電圧を印加する）ことにより、図１０（ｂ）に示すように、弁１２ａ，１３ａを同一方向に伸縮させて、ポリマーフィルム１２，１３をポンプとして機能させることができる。そして、この場合も、図１０（ｂ）の矢印２１で示すように、流路２０において、血液等の液体を送る（送血する）ことができる。
【００７４】
なお、弁１２ａ，１３ａの長さを更に長くして、弁１２ａ，１３ａが閉じた状態（即ち、図１０（ａ）に示す状態）において、弁１２ａ，１３ａによって、流路２０が塞がれるような構成としてもよい。
【００７５】
また、本発明においては、電圧を印加することにより、ポリマーフィルム１２，１３を伸縮させ、ポリマーフィルム１２，１３をポンプとして機能させることができればよく、必ずしも、ポリマーフィルム１２，１３の表面を電極１４，１５で挟み込む必要はない。
【００７６】
また、体内に流れる電気信号を、増幅して、メカニカルな圧力信号に変化させ、この圧力信号を用いて、電極１４，１５に電圧を印加する構成としてもよい。
【００７７】
また、図１１（ａ）に示すように、チューブ状のポリマーフィルム１０の一部に、複数の電極（図１１（ａ）においては４個の電極）２２〜２５を設け、これらの電極２２〜２５に電圧を印加し、図１１（ｂ）、及び図１１（ｃ）に示すように、ポリマーフィルム１０を周期的に変形させることにより、ポリマーフィルム１０に攪拌機能を持たせる構成としてもよい。
【実施例】
【００７８】
以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。【００７９】
（ポリマーフィルムの変位測定）
まず、図１２に示す、EMITFSI含有のフッ素化ポリマーフィルム（商品名：Kynar Flex 2801）により形成されたポリマーフィルム５０と、このポリマーフィルム５０の表面に設けられ、カーボンナノチューブにより形成された電極５１，５２からなるポリマーデバイス５５を用意した。【００８０】
なお、このポリマーフィルム５０は、正の電圧を供給すると収縮し、負の電圧を供給すると膨張する性質を有する。【００８１】
次に、図１２に示す状態から、電極５１に正の電圧を供給するとともに、電極５２に負の電圧を供給した状態（図１３に示すポリマーデバイス５５ａの状態）と、電極５１に負の電圧を供給するとともに、電極５２に正の電圧を供給した状態（図１３に示すポリマーデバイス５５ｂの状態）との変位差（即ち、図１３に示すΔｄ）を測定し、ポリマーデバイス５５におけるメカニカルポンプとしての有用性を評価した。【００８２】
なお、変位差Δｄの測定は、０．５〜５．０Ｖの間で０．５Ｖ刻みで、複数回（本実施例においては、１３回）行った。より具体的には、例えば、図１２に示す状態から、電極５１に＋０．５Ｖの電圧を供給するとともに、電極５２に−０．５の電圧を供給した状態（図１３に示すポリマーデバイス５５ａの状態）と、電極５１に−０．５Ｖの電圧を供給するとともに、電極５２に＋０．５Ｖの電圧を供給した状態（図１３に示すポリマーデバイス５５ｂの状態）との変位差Δｄを、１３回、測定し、その平均値を算出した。以上の結果を、表１に示す。【００８３】
【表１】
2014148017.tif 000003
【００８４】
表１に示すように、供給する電圧が大きくなるに従って、変位差Δｄも大きくなっており、各電極５１，５２に印加される電圧を制御することにより、簡単な電圧制御で、ポリマーデバイス５５を伸縮させてポンプとして機能させることが可能であることが判る。【００８５】
以上より、ポリマーデバイス５５は、血液等の流体用のメカニカルポンプとしての役割を果たすことができることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明は、メカニカルなポンプの代用となるポリマーアクチュエータ、及びそれを備えた人工肺装置に適している。
【符号の説明】
【００８７】
１    人工肺装置
２    人工肺
３    ポリマーアクチュエータ
４    ポリマーアクチュエータ 
５    ガス交換部 
６    熱交換部 
１０    ポリマーフィルム 
１１    電圧供給手段
１２    ポリマーフィルム 
１２ａ    弁
１３ａ    弁
１３    ポリマーフィルム
１４    電極
１５    電極
１６    ＣＰＵ（電圧制御手段）
１７    電源
１８    メモリ
１９    電圧印加手段
２０    流路
３０    回路
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年8月6日(2014.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された一対のポリマーフィルムと、
前記一対のポリマーフィルム上に複数設けられ、互いに対向して配置された一対の電極と、
前記一対のポリマーフィルムの間に形成され、液体が流れる流路と、
前記一対の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段に接続され、前記電極に印加される電圧を決定する電圧制御手段と
を備え、
前記ポリマーフィルムは、前記一対の電極に電圧を印加することにより伸縮し、
前記電圧制御手段は、前記流路に流れる前記流体の流量に比例して、前記一対の電極に印加される電圧が大きくなるように、該電圧の大きさを決定し、
前記電圧印加手段は、前記電圧制御手段により決定された電圧を前記一対の電極に印加することを特徴とするポリマーアクチュエータ。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記ポリマーフィルムが、ポリエーテル、またはポリピロールにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項５】
前記電極が、導電性のカーボンナノチューブとイオン性液体の複合体により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項４に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１、請求項４〜請求項５のいずれか１項に記載され、人体に接続されたポリマーアクチュエータと、
前記ポリマーアクチュエータに接続された人工肺と
を備え、
前記ポリマーアクチュエータを介して、前記人体と前記人工肺との間で血液の送血が行われることを特徴とする人工肺装置。
【請求項７】
前記電圧印加手段及び前記電圧制御手段が、前記一対のポリマーフィルム上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項８】
前記イオン性液体が、ブチルメチルイミダゾールであることを特徴とする請求項５に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項９】
前記一対のポリマーフィルムの各々において、前記互いに対向して配置された一対の電極が複数設けられ、前記一対のポリマーフィルムのうち、一方のポリマーフィルムに設けられた前記一対の電極と、他方のポリマーフィルムに設けられた前記一対の電極が、互いに対向して配置されていることを特徴とする請求項１、請求項４〜請求項８のいずれか１項に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項１０】
前記一対のポリマーフィルムにおいて、前記流路に向けて突出する一対の弁が複数設けられ、前記一対の弁の各々に前記一対の電極が形成されていることを特徴とする請求項１、請求項４〜請求項８のいずれか１項に記載のポリマーアクチュエータ。
【請求項１１】
請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載され、人体に接続されたポリマーアクチュエータと、
前記ポリマーアクチュエータに接続された人工肺と
を備え、
前記ポリマーアクチュエータを介して、前記人体と前記人工肺との間で血液の送血が行われることを特徴とする人工肺装置。
【国際調査報告】
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