JP2652645B2 - 生体の組織液のポンプ作用を行なうための強磁性流体ポンプ - Google Patents
生体の組織液のポンプ作用を行なうための強磁性流体ポンプInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、生体の流体用ポンプ、より詳しくは強磁
性流体ポンプに関する。
性流体ポンプに関する。
医学分野で知られている人工心臓は、事実上血液を送
り出すポンプである。
り出すポンプである。
フランス特許公開明細書第2485928号には、外壁に磁
性体を組み込んだ中空の弾性体を備え人工心臓が開示さ
れている、中間壁すなわち仕切板により、中空体の内室
が２つの独立した空間に分割される。仕切板には電気巻
線が組み込んであって、電気巻線を直流の外部電源に接
続すると磁界が発生する。このため、外壁が、仕切板の
方へ引きつけられるので、中空体内に収容された血液を
対応する弁を通じて送り出す。
性体を組み込んだ中空の弾性体を備え人工心臓が開示さ
れている、中間壁すなわち仕切板により、中空体の内室
が２つの独立した空間に分割される。仕切板には電気巻
線が組み込んであって、電気巻線を直流の外部電源に接
続すると磁界が発生する。このため、外壁が、仕切板の
方へ引きつけられるので、中空体内に収容された血液を
対応する弁を通じて送り出す。
このタイプの人工心臓は、次の欠点を有している。
効率が悪い。
外壁の変位が大きいので、付近の人体の器官に機械的
な損傷を与える。
な損傷を与える。
巻線が励磁されると外壁はあまりに速く動くので、ポ
ンプ作用により血液に機械的な損傷を与える。
ンプ作用により血液に機械的な損傷を与える。
アメリカ合衆国特許明細書第3768931号には、血液と
周囲の器官の双方に対して機械的に誘発される損傷をで
きるだけ少なくした人工心臓として用い得る機械作動式
のポンプが記載されている。このポンプは、複数個の電
磁石を収容した硬質の外部容器を備える。この硬質の容
器内には、可撓性袋が収容される。この可撓性袋の外表
面には、所定のパターンに配向された複数個の磁石が取
り付けられている。
周囲の器官の双方に対して機械的に誘発される損傷をで
きるだけ少なくした人工心臓として用い得る機械作動式
のポンプが記載されている。このポンプは、複数個の電
磁石を収容した硬質の外部容器を備える。この硬質の容
器内には、可撓性袋が収容される。この可撓性袋の外表
面には、所定のパターンに配向された複数個の磁石が取
り付けられている。
電流を一方向に流すことにより電磁石を励磁すると、
磁石が電磁石から反発力を受けると仮定すると、電磁石
をこれとは反対方向に励磁すると、磁石は電磁石に引き
付けられることになる。このようにして、可撓性袋を、
交互に圧縮し拡大させることによって、ポンプ作用をも
たらすことができる。そして、適切な弁により、血液を
袋に送り込みここから送り出すことが可能になる。この
ような人工心臓は、先ほどのタイプの人工心臓のような
欠点を有していないけれども、内側に設ける可撓性袋
は、その外表面に磁石を設けてあるため寿命が極めて短
い。
磁石が電磁石から反発力を受けると仮定すると、電磁石
をこれとは反対方向に励磁すると、磁石は電磁石に引き
付けられることになる。このようにして、可撓性袋を、
交互に圧縮し拡大させることによって、ポンプ作用をも
たらすことができる。そして、適切な弁により、血液を
袋に送り込みここから送り出すことが可能になる。この
ような人工心臓は、先ほどのタイプの人工心臓のような
欠点を有していないけれども、内側に設ける可撓性袋
は、その外表面に磁石を設けてあるため寿命が極めて短
い。
アメリカ合衆国特許明細書第3511583号には、強磁性
流体により作動するポンプが開示されている。公知のよ
うに〔トランスアクシヨン オン マグネテイツクス，
アイイーイーイーマグネテイツクス ソサエテイ（Tran
saction on Magnetics,IEEE Magnetics Society）,1980
年３月,MAG−16巻，第２号〕、強磁性流体は、ケロシン
等の搬送流体中にある、フエライト、稀土等の磁性材か
らなる微小粒子のコロイド性懸濁液であって、微小粒子
にオレイン酸等の分散剤が凝結防止のために被覆されて
いるものである。公知のように〔生理的流体力学につい
ての第２回国際会議でのP.D.S.バーマによる「磁性流体
の医学応用」（“Medical Application of Magnetic Fl
uids"by P.D.S.Verma,in Acta of Second Internationa
l Confrence on Physiological Fluid−dynamics）マド
ラス（インド）1980年８月10日ないし12日〕強磁性流体
は、医療分野において、特に放射線診断法の造影剤とし
て用いられている。
流体により作動するポンプが開示されている。公知のよ
うに〔トランスアクシヨン オン マグネテイツクス，
アイイーイーイーマグネテイツクス ソサエテイ（Tran
saction on Magnetics,IEEE Magnetics Society）,1980
年３月,MAG−16巻，第２号〕、強磁性流体は、ケロシン
等の搬送流体中にある、フエライト、稀土等の磁性材か
らなる微小粒子のコロイド性懸濁液であって、微小粒子
にオレイン酸等の分散剤が凝結防止のために被覆されて
いるものである。公知のように〔生理的流体力学につい
ての第２回国際会議でのP.D.S.バーマによる「磁性流体
の医学応用」（“Medical Application of Magnetic Fl
uids"by P.D.S.Verma,in Acta of Second Internationa
l Confrence on Physiological Fluid−dynamics）マド
ラス（インド）1980年８月10日ないし12日〕強磁性流体
は、医療分野において、特に放射線診断法の造影剤とし
て用いられている。
電磁石ポンプは、２個の孔を備えた硬質の中空体から
なる。可撓性導管が、この中空体と孔とを通っている。
強磁性流体は、中空体と導管との間に収容される。孔と
導管との間には、シール部材が設けられる。導管の軸線
方向に沿って磁界を周期的に生じさせる機構を設けて、
周期的につぶれる導管の方に強磁性流体を引き付ける。
このため、導管内に収容された液体は、２つの方向のう
ち一方の方向に導管の軸線方向にポンプ作用を受ける。
しかしながら、このタイプのポンプのパワーは、人工心
臓として使うには小さすぎる。さらに、血液中の圧力
が、あまりにも速く変化しすぎる。電磁界と強磁性流体
とにより作動する生体の組織液用ポンプのタイプのもの
は、発明者が本出願と同じであるアメリカ合衆国特許明
細書第4650485号に記載されている。この特許明細書に
は、２種の基本的なポンプが説明されている。第１図な
いし第11図に示されたポンプは、実質的に硬質の容器を
備えているが、第12図ないし第16図に示されているポン
プは、可変容量の容器を備えている。初めの方のポンプ
は、強磁性流体をため込む２つの可撓性膜からなる可撓
性仕切板を内部に備えている。このタイプのポンプで
も、血液内の圧力があまりに早く変化しすぎるため血液
に機械的な損傷を与えることがわかった。一方、可変容
量容器を備えたもう一つのポンプ（第12図ないし第16
図）には、前述したような欠点があり、すなわち付近の
器官に機械的な損傷を与えてしまう。
なる。可撓性導管が、この中空体と孔とを通っている。
強磁性流体は、中空体と導管との間に収容される。孔と
導管との間には、シール部材が設けられる。導管の軸線
方向に沿って磁界を周期的に生じさせる機構を設けて、
周期的につぶれる導管の方に強磁性流体を引き付ける。
このため、導管内に収容された液体は、２つの方向のう
ち一方の方向に導管の軸線方向にポンプ作用を受ける。
しかしながら、このタイプのポンプのパワーは、人工心
臓として使うには小さすぎる。さらに、血液中の圧力
が、あまりにも速く変化しすぎる。電磁界と強磁性流体
とにより作動する生体の組織液用ポンプのタイプのもの
は、発明者が本出願と同じであるアメリカ合衆国特許明
細書第4650485号に記載されている。この特許明細書に
は、２種の基本的なポンプが説明されている。第１図な
いし第11図に示されたポンプは、実質的に硬質の容器を
備えているが、第12図ないし第16図に示されているポン
プは、可変容量の容器を備えている。初めの方のポンプ
は、強磁性流体をため込む２つの可撓性膜からなる可撓
性仕切板を内部に備えている。このタイプのポンプで
も、血液内の圧力があまりに早く変化しすぎるため血液
に機械的な損傷を与えることがわかった。一方、可変容
量容器を備えたもう一つのポンプ（第12図ないし第16
図）には、前述したような欠点があり、すなわち付近の
器官に機械的な損傷を与えてしまう。
本発明の目的は、上述したようなタイプの従来のポン
プの欠点と不完全さを除去できる、生体の組織液用強磁
性流体ポンプを提供することにある。
プの欠点と不完全さを除去できる、生体の組織液用強磁
性流体ポンプを提供することにある。
本発明は、中空体であって、この中を二つの空間に分
ける仕切板を内部に備えたものと、該空間に収容した強
磁性流体と、該仕切板の両面と該中空体の該仕切板に面
する二つの内面とにそれぞれ設けた少なくとも１個の電
気巻線であって、これらの電気巻線への通電により可変
磁界を生じさせて仕切板を振動させるものとからなる、
強磁性流体ポンプにおいて、前記中空体は、大部分が硬
質材料からなり、前記仕切板の一端は、仕切板がちょう
つがい式に取り付けられて振動するようにピンにより前
記中空体構造に接続され、前記仕切板の他端は、前記中
空体の近接する内面から離れており、前記空間の各々に
は、一方方向弁を備えた入口孔と出口孔を、前記中空体
の該他端よりも該一端の方に近い方の位置に設け、前記
強磁性流体は、前記仕切板の少なくとも該他端を、絶え
ず埋めるように、前記中空体内に部分的に満たされるこ
とを特徴とする。
ける仕切板を内部に備えたものと、該空間に収容した強
磁性流体と、該仕切板の両面と該中空体の該仕切板に面
する二つの内面とにそれぞれ設けた少なくとも１個の電
気巻線であって、これらの電気巻線への通電により可変
磁界を生じさせて仕切板を振動させるものとからなる、
強磁性流体ポンプにおいて、前記中空体は、大部分が硬
質材料からなり、前記仕切板の一端は、仕切板がちょう
つがい式に取り付けられて振動するようにピンにより前
記中空体構造に接続され、前記仕切板の他端は、前記中
空体の近接する内面から離れており、前記空間の各々に
は、一方方向弁を備えた入口孔と出口孔を、前記中空体
の該他端よりも該一端の方に近い方の位置に設け、前記
強磁性流体は、前記仕切板の少なくとも該他端を、絶え
ず埋めるように、前記中空体内に部分的に満たされるこ
とを特徴とする。
本発明によるポンプによれば、付近の器官に機械的な
損傷を与えることが防止され、さらに、ポンプの作動を
モードにより、生体の組織液に加わる圧力は徐々に変化
するので、血液に対して機械的な損傷が与えられること
はない。
損傷を与えることが防止され、さらに、ポンプの作動を
モードにより、生体の組織液に加わる圧力は徐々に変化
するので、血液に対して機械的な損傷が与えられること
はない。
したがって、従来のポンプが有していた２つの主な欠
点が、同時に除去される。本発明によるポンプは、大き
さが小さく信頼性が高いので、交換すべき心臓が位置し
ていた場所で胸腔内に全体を収容できる人工心臓として
用いれる。本発明によるポンプは、血液透析装置に用い
ることができることはもちろん、開心術中の体外循環シ
ステムにおける人工心臓としても用いれることはもちろ
んである。本発明によるポンプは、また、多くの他の用
途、例えば後述するような人工膵臓、膀胱または医薬品
の投薬装置にも用いれる。大きさが大変小さいので、本
発明によるポンプは、皮下脂肪組織内にも収容可能であ
る。
点が、同時に除去される。本発明によるポンプは、大き
さが小さく信頼性が高いので、交換すべき心臓が位置し
ていた場所で胸腔内に全体を収容できる人工心臓として
用いれる。本発明によるポンプは、血液透析装置に用い
ることができることはもちろん、開心術中の体外循環シ
ステムにおける人工心臓としても用いれることはもちろ
んである。本発明によるポンプは、また、多くの他の用
途、例えば後述するような人工膵臓、膀胱または医薬品
の投薬装置にも用いれる。大きさが大変小さいので、本
発明によるポンプは、皮下脂肪組織内にも収容可能であ
る。
本発明によるポンプの１実施例では、ポンプ作用室の
各々は、強磁性流体から対応する室の内部を分ける可撓
性袋により形成される。
各々は、強磁性流体から対応する室の内部を分ける可撓
性袋により形成される。
本発明によるポンプの別の実施例では、仕切板の両面
と中空体の仕切板に面する２つの内面に、１組の巻線が
設けられ、各組の巻線は、仕切板が振動する中心となる
ピンに関して最遠方部から最近方部の方へ順次励磁され
る。マイクロプロセツサ等の制御器により、巻線の順次
励磁を制御する。この制御器によりまた、巻線を流れる
電流の強さの値と励磁周期とを制御する。
と中空体の仕切板に面する２つの内面に、１組の巻線が
設けられ、各組の巻線は、仕切板が振動する中心となる
ピンに関して最遠方部から最近方部の方へ順次励磁され
る。マイクロプロセツサ等の制御器により、巻線の順次
励磁を制御する。この制御器によりまた、巻線を流れる
電流の強さの値と励磁周期とを制御する。
本発明によるポンプを人工心臓として用いる場合に
は、中空体の一部は、内圧の作用によりある程度弾性的
に変形できるようにすることにより、中空体の内部が、
心臓に流入する静脈血の固有変動に応じて変化できるよ
うにする。
は、中空体の一部は、内圧の作用によりある程度弾性的
に変形できるようにすることにより、中空体の内部が、
心臓に流入する静脈血の固有変動に応じて変化できるよ
うにする。
好ましくは、中空体の弾性変形可能な部分は、通常そ
の底壁とする。中空体の内容積の変化は、その内容積に
対して小さいことが好ましい。
の底壁とする。中空体の内容積の変化は、その内容積に
対して小さいことが好ましい。
本発明による強磁性流体ポンプの実施例について、添
付図面を参照しながら説明する。なお添付図面に示した
実施例は、例示的なものであって、これに限定されるも
のではない。
付図面を参照しながら説明する。なお添付図面に示した
実施例は、例示的なものであって、これに限定されるも
のではない。
第１図、第２図及び第３図において、本発明によるポ
ンプは、全体を符号１で示す。ポンプは、全体として慨
ね角錐形をした中空体２を備える。この中空体２は、２
つの慨ね平らな側壁10,11と慨ね平らな前壁及び後壁20,
21と弓形の底壁22と頂壁15とを備える。内部に設けた振
動する仕切板３により、中空体２の内部を２つの部分に
分けて、中空体の内部が、仕切板３の振動中最小容積と
最大容積との間で変化するようにする。仕切板は、符号
４で示した個所で、中空体２の頂壁15にちょうつがい式
に結合されるとともに、その両面の各々に２組の巻線６
及び７を設けられている。側壁10及び11の仕切板３に面
する内面の各々には、１組の巻線８と１組の巻線９とが
各々設けられている。直流電源（図示せず）により供給
される電流を巻線6,7,8及び９に流すと、磁界が発生す
る。
ンプは、全体を符号１で示す。ポンプは、全体として慨
ね角錐形をした中空体２を備える。この中空体２は、２
つの慨ね平らな側壁10,11と慨ね平らな前壁及び後壁20,
21と弓形の底壁22と頂壁15とを備える。内部に設けた振
動する仕切板３により、中空体２の内部を２つの部分に
分けて、中空体の内部が、仕切板３の振動中最小容積と
最大容積との間で変化するようにする。仕切板は、符号
４で示した個所で、中空体２の頂壁15にちょうつがい式
に結合されるとともに、その両面の各々に２組の巻線６
及び７を設けられている。側壁10及び11の仕切板３に面
する内面の各々には、１組の巻線８と１組の巻線９とが
各々設けられている。直流電源（図示せず）により供給
される電流を巻線6,7,8及び９に流すと、磁界が発生す
る。
強磁性流体12により中空体２を部分的に満たして、中
空体内の残りの空間により、仕切板３の両側に２つの空
間13及び14を形成する。空間13及び14は、仕切板３の振
動により最小値と最大値の間で周期的に変化する内容積
を有する（第２図及び第３図参照）。頂壁15には、仕切
板３の両側の各々に、入口弁と出口弁とが設けられる。
これらの弁は、対応する入口導管（16,17）または出口
導管（18,19）に各々連通する。中空体２の底壁22は、
弓形の形状になっていて、ポンプの容積ができるだけ小
さくなるようになっている。このポンプを人工心臓とし
て用いる場合、底壁22は、ある程度の順応性、すなわち
ポンプ内の圧力の作用である程度弾性的に変形し得るよ
うにする。こうすると、空間13及び14の内容積が、心臓
に送り込まれる静脈血の固有変動に応じて変化する。底
壁の代りにまたはこれに加えて、他のいかなる壁も弾性
的に変化し得るようにしてもよいことはもちろんであ
る。
空体内の残りの空間により、仕切板３の両側に２つの空
間13及び14を形成する。空間13及び14は、仕切板３の振
動により最小値と最大値の間で周期的に変化する内容積
を有する（第２図及び第３図参照）。頂壁15には、仕切
板３の両側の各々に、入口弁と出口弁とが設けられる。
これらの弁は、対応する入口導管（16,17）または出口
導管（18,19）に各々連通する。中空体２の底壁22は、
弓形の形状になっていて、ポンプの容積ができるだけ小
さくなるようになっている。このポンプを人工心臓とし
て用いる場合、底壁22は、ある程度の順応性、すなわち
ポンプ内の圧力の作用である程度弾性的に変形し得るよ
うにする。こうすると、空間13及び14の内容積が、心臓
に送り込まれる静脈血の固有変動に応じて変化する。底
壁の代りにまたはこれに加えて、他のいかなる壁も弾性
的に変化し得るようにしてもよいことはもちろんであ
る。
ポンプ１の作動は、大変簡便である。仕切板３の周期
的な振動を起こさせるためには、仕切板３の一方の面に
設けた全ての巻線（例えば６及び８）を、制御器（図示
せず）により制御されるスイツチを介して直流電源（図
示せず）にこれらの巻線を電気的に接続することによっ
て励磁する。すると、磁界が発生し、仕切板３が左の方
に振動する。仕切板３が、最大のふれ位置に達する（第
２図）前に、制御器により巻線６及び８を開放して、仕
切板３の他方の面にある巻線７及び９を通電する。この
ため、磁界が発生して、仕切板３の左方向への振動が緩
やかとなり、ついには停止して移動方向を逆転する。同
様にして、仕切板３の以降の運動方向の転換がなされ
る。このため、制御器により、仕切板３の振動のふれを
制御できる。また、制御器により、磁界の強さを調節で
きるので、仕切板３の振動周期を制御することができ
る。
的な振動を起こさせるためには、仕切板３の一方の面に
設けた全ての巻線（例えば６及び８）を、制御器（図示
せず）により制御されるスイツチを介して直流電源（図
示せず）にこれらの巻線を電気的に接続することによっ
て励磁する。すると、磁界が発生し、仕切板３が左の方
に振動する。仕切板３が、最大のふれ位置に達する（第
２図）前に、制御器により巻線６及び８を開放して、仕
切板３の他方の面にある巻線７及び９を通電する。この
ため、磁界が発生して、仕切板３の左方向への振動が緩
やかとなり、ついには停止して移動方向を逆転する。同
様にして、仕切板３の以降の運動方向の転換がなされ
る。このため、制御器により、仕切板３の振動のふれを
制御できる。また、制御器により、磁界の強さを調節で
きるので、仕切板３の振動周期を制御することができ
る。
強磁性流体12はまた、空間13及び14間のシール部材と
して作用するとともに、空間13及び14の底部を形成する
ものである。磁界があるため、強磁性流体12は、磁界が
発生している領域から去ることが防止され、その結果、
強磁性流体12は、出口孔を通じて中空体２から出ること
はない。
して作用するとともに、空間13及び14の底部を形成する
ものである。磁界があるため、強磁性流体12は、磁界が
発生している領域から去ることが防止され、その結果、
強磁性流体12は、出口孔を通じて中空体２から出ること
はない。
当業者に公知のように、適切な種類の強磁性流体は、
生体の組織液と非混和性であり共存可能である。
生体の組織液と非混和性であり共存可能である。
第４図及び第５図は、本発明によるポンプの第２実施
例を示すものであり、空間13及び14は、可撓性袋30,31
により形成される。この実施例は、磁性流体と生体の組
織壁間の完全な分離が必要な場合に有効である。この他
の点については、この実施例は、第２図及び第３図に示
した実施例と同様である。
例を示すものであり、空間13及び14は、可撓性袋30,31
により形成される。この実施例は、磁性流体と生体の組
織壁間の完全な分離が必要な場合に有効である。この他
の点については、この実施例は、第２図及び第３図に示
した実施例と同様である。
本発明によるポンプの他の実施例を、第６図に示す。
この実施例では、仕切板103は、頂壁115に符号104で示
す個所でちょうつがい式に取り付けられている。しかし
ながら、振動中における仕切板103の変位は、先に述べ
た２つの実施例と比べて大変小さい。この実施例では、
中空体102は、全体として平行六面体の形状をしてい
て、２つの側壁110及び111,底壁122,頂壁115並びに前壁
及び後壁（図示せず）を備える。仕切板３の両面には、
それぞれ別個に順次上に向かって励磁される１組の巻線
が取り付けられる。側壁110及び111の内面にも対応する
組の巻線が設けられる。詳述すると、仕切板103の左面
には、巻線150ないし153が、右側面には巻線160ないし1
63が設けられる。同様に、側壁110及び111の内面にも、
巻線170ないし173及び180ないし183の各々が設けられ
る。
この実施例では、仕切板103は、頂壁115に符号104で示
す個所でちょうつがい式に取り付けられている。しかし
ながら、振動中における仕切板103の変位は、先に述べ
た２つの実施例と比べて大変小さい。この実施例では、
中空体102は、全体として平行六面体の形状をしてい
て、２つの側壁110及び111,底壁122,頂壁115並びに前壁
及び後壁（図示せず）を備える。仕切板３の両面には、
それぞれ別個に順次上に向かって励磁される１組の巻線
が取り付けられる。側壁110及び111の内面にも対応する
組の巻線が設けられる。詳述すると、仕切板103の左面
には、巻線150ないし153が、右側面には巻線160ないし1
63が設けられる。同様に、側壁110及び111の内面にも、
巻線170ないし173及び180ないし183の各々が設けられ
る。
仕切板103の両側には、２つの可撓性袋130及び131
が、第４図及び第５図に示した実施例と同様に設けられ
る。強磁性流体112は、中空体102を部分的に満たしてい
る。巻線を順次上の方に励磁していくことにより、仕切
板103が少しふれるとともに、巻線が順次励磁される壁
に沿って強磁性流体112が上昇する（第６図の右側参
照）。このようにして、対応する可撓性袋131の大変緩
やかな圧縮がなされるため、袋に収容された生体の組織
液内の圧力変化もまた極めて緩やかなものとなる。第６
図のポンプは、巻線の順次励磁を与えるマイクロプロセ
ツサにより、適切に制御される。入口導管140,141及び
出口導管142,143が設けられる。ポンプを人工心臓とし
て用いない場合には、入口導管140,141を１本の導管に
統合し、出口導管も同様とする。この場合でも、ポンプ
は、生体の組織液内の圧力の変化を緩やかものとするこ
とはできる。
が、第４図及び第５図に示した実施例と同様に設けられ
る。強磁性流体112は、中空体102を部分的に満たしてい
る。巻線を順次上の方に励磁していくことにより、仕切
板103が少しふれるとともに、巻線が順次励磁される壁
に沿って強磁性流体112が上昇する（第６図の右側参
照）。このようにして、対応する可撓性袋131の大変緩
やかな圧縮がなされるため、袋に収容された生体の組織
液内の圧力変化もまた極めて緩やかなものとなる。第６
図のポンプは、巻線の順次励磁を与えるマイクロプロセ
ツサにより、適切に制御される。入口導管140,141及び
出口導管142,143が設けられる。ポンプを人工心臓とし
て用いない場合には、入口導管140,141を１本の導管に
統合し、出口導管も同様とする。この場合でも、ポンプ
は、生体の組織液内の圧力の変化を緩やかものとするこ
とはできる。
以上述べたように、本発明によるポンプは、直流電源
（電池）と、巻線を通る電流の強さと巻線の励磁周期す
なわち仕切板の振動周期とを制御するマイクロプロセツ
サとを備えた人工心臓として人体内に埋め込むことがで
きる。
（電池）と、巻線を通る電流の強さと巻線の励磁周期す
なわち仕切板の振動周期とを制御するマイクロプロセツ
サとを備えた人工心臓として人体内に埋め込むことがで
きる。
本発明によるポンプの別の用途について、第７図を参
照して説明する。この実施例では、ポンプは、開心術に
用いる体外循環装置の一部となっている。体外循環装置
は、酸素供給器200と熱交換器201（第７図では両方とも
概略的に示してある）を備える。本発明によるポンプ20
2は、酸素供給器200と熱交換器201の間に挿入される。
熱交換器は、導管203を介して大腿部の動脈に接続さ
れ、一方酸素供給器200は、導管204を介して下大静脈と
上大静脈の双方に接続される。図示した装置は、患者の
心臓の左心室を補助するもので、必要に応じて公知の他
の装置を追加してもよい。この装置では、ポンプ202
は、冷却器と温度自動調節検出器とを設けて、ポンプ20
2内の生体の体液を所定の温度に保つようにするとがで
きる。
照して説明する。この実施例では、ポンプは、開心術に
用いる体外循環装置の一部となっている。体外循環装置
は、酸素供給器200と熱交換器201（第７図では両方とも
概略的に示してある）を備える。本発明によるポンプ20
2は、酸素供給器200と熱交換器201の間に挿入される。
熱交換器は、導管203を介して大腿部の動脈に接続さ
れ、一方酸素供給器200は、導管204を介して下大静脈と
上大静脈の双方に接続される。図示した装置は、患者の
心臓の左心室を補助するもので、必要に応じて公知の他
の装置を追加してもよい。この装置では、ポンプ202
は、冷却器と温度自動調節検出器とを設けて、ポンプ20
2内の生体の体液を所定の温度に保つようにするとがで
きる。
本発明によるポンプは、公知のポンプに変えて血液透
析装置と組合わせて効果的に利用できる。
析装置と組合わせて効果的に利用できる。
人工心臓のほかに、本発明によるポンプは、インシュ
リンのモニター量を管理する目的を持つ人工膵臓に用い
ることも可能である。人工膵臓は、多量のインスリンを
収容した袋と、本発明によるポンプと血糖をモニター
し、直流電源（電池）を制御するマイクロプロセツサと
を基本構成要素として備える。ポンプは、袋に接続され
る導管と適切な静脈例えば上腸間膜動脈間に挿入され
る。この装置は、腹部の皮膚の下に設けることができ
る。袋は、皮膚に設けた穴を介して詰め換えることがで
きる。
リンのモニター量を管理する目的を持つ人工膵臓に用い
ることも可能である。人工膵臓は、多量のインスリンを
収容した袋と、本発明によるポンプと血糖をモニター
し、直流電源（電池）を制御するマイクロプロセツサと
を基本構成要素として備える。ポンプは、袋に接続され
る導管と適切な静脈例えば上腸間膜動脈間に挿入され
る。この装置は、腹部の皮膚の下に設けることができ
る。袋は、皮膚に設けた穴を介して詰め換えることがで
きる。
さらに、本発明によるポンプは、手術により除去した
膀胱に代わる人工膀胱としても用いることができる。実
際、尿は、ポンプのいずれかの室13,14,113,114に集め
られ、正確には入口導管16,17,140,141を通して所定の
時間で容量が最大となる室（例えば、第２図の室14）に
その室がいっぱいになるまで集められる。センサー及び
制御器（マイクロプロセツサ）により、満杯になった室
は、仕切板がふれるように対応する巻線を励磁すること
によって空にすることができる。この場合、仕切板の動
きは、非常に緩やかであり、これに応じて、高密度の強
磁性流体が用いられる。同時に、他方の室が最大容積に
達するので、すぐに尿を溜める用意ができる。こうして
このサイクルが繰返される。
膀胱に代わる人工膀胱としても用いることができる。実
際、尿は、ポンプのいずれかの室13,14,113,114に集め
られ、正確には入口導管16,17,140,141を通して所定の
時間で容量が最大となる室（例えば、第２図の室14）に
その室がいっぱいになるまで集められる。センサー及び
制御器（マイクロプロセツサ）により、満杯になった室
は、仕切板がふれるように対応する巻線を励磁すること
によって空にすることができる。この場合、仕切板の動
きは、非常に緩やかであり、これに応じて、高密度の強
磁性流体が用いられる。同時に、他方の室が最大容積に
達するので、すぐに尿を溜める用意ができる。こうして
このサイクルが繰返される。
同様な装置を、必要とあれば医薬品を投薬するのに用
いることも可能である。
いることも可能である。
ポンプを構成する材料に関しては、中空体及び仕切板
は、生体の組織液及び人体と共存できる種類の周知のプ
ラスチツク材料からなる。袋を設けない場合には、強磁
性流体の種類は、ポンプ作用を施すべき生体の組織液の
タイプに応じて選択される必要があり、すなわち、生体
の組織液と共存可能性を持つように選択される必要があ
る。巻線は、生体の組織液と共存できるプラスチツク材
料で適切に被覆される。
は、生体の組織液及び人体と共存できる種類の周知のプ
ラスチツク材料からなる。袋を設けない場合には、強磁
性流体の種類は、ポンプ作用を施すべき生体の組織液の
タイプに応じて選択される必要があり、すなわち、生体
の組織液と共存可能性を持つように選択される必要があ
る。巻線は、生体の組織液と共存できるプラスチツク材
料で適切に被覆される。
巻線は、電流が流れると磁界を発生する銅線等の簡単
な銅電線からなる。体温で超伝導となる超伝導物質も、
もし市販されればとりわけ適している。
な銅電線からなる。体温で超伝導となる超伝導物質も、
もし市販されればとりわけ適している。
実際、強磁性流体は、それ自体電磁気コアとして作用
するので、磁界が強化される。巻線は、対応する電磁石
の巻線であってもよいことはもちろんである。
するので、磁界が強化される。巻線は、対応する電磁石
の巻線であってもよいことはもちろんである。
以上説明したように、本発明によるポンプは、生体の
組織液のポンプ作用を起こすのに適している。しかしな
がら、他の液体や気体のポンプ作用を行なう場合にも、
ポンプを構成する材料がこれらの液体または気体と共存
できるものであるならば、用いることは可能である。
組織液のポンプ作用を起こすのに適している。しかしな
がら、他の液体や気体のポンプ作用を行なう場合にも、
ポンプを構成する材料がこれらの液体または気体と共存
できるものであるならば、用いることは可能である。
第１図は、本発明によるポンプの第１実施例の斜見図を
示すものである。第２図は、第１図の線II−IIにおける
概略断面図示すものであって、仕切板が一方の方向に完
全にふれ切った状態を示すものである。第３図は、第２
図と同様な断面図であって、仕切板が、反対方向に完全
にふれ切っている点で違っているものである。第４図及
び第５図は、本発明による別の実施例の第１図及び第２
図と同様な縦断面図であって、ポンプ作用を施すべき生
体の体液から磁性流体を分離する２つの可撓性袋を備え
た場合を示すものである。第６図は、本発明のさらに別
の実施例の断面図であって、仕切板のふれが大変小さい
ものを示すものである。第７図は、開心術に用いられる
体外循環装置での本発明によるポンプの用い方を示す概
略図である。 １……ポンプ、２及び102……中空体、３及び103……仕
切板、４及び104……ピン、６ないし9,150ないし153,16
0ないし163,170ないし173及び180ないし183……電気巻
線、13,14,113及び114……ポンプ作用室、16,17,140及
び141……入口孔、18,19,142及び143……出口孔、
示すものである。第２図は、第１図の線II−IIにおける
概略断面図示すものであって、仕切板が一方の方向に完
全にふれ切った状態を示すものである。第３図は、第２
図と同様な断面図であって、仕切板が、反対方向に完全
にふれ切っている点で違っているものである。第４図及
び第５図は、本発明による別の実施例の第１図及び第２
図と同様な縦断面図であって、ポンプ作用を施すべき生
体の体液から磁性流体を分離する２つの可撓性袋を備え
た場合を示すものである。第６図は、本発明のさらに別
の実施例の断面図であって、仕切板のふれが大変小さい
ものを示すものである。第７図は、開心術に用いられる
体外循環装置での本発明によるポンプの用い方を示す概
略図である。 １……ポンプ、２及び102……中空体、３及び103……仕
切板、４及び104……ピン、６ないし9,150ないし153,16
0ないし163,170ないし173及び180ないし183……電気巻
線、13,14,113及び114……ポンプ作用室、16,17,140及
び141……入口孔、18,19,142及び143……出口孔、
Claims (24)
- 【請求項１】中空体（２、102）であって、この中を二
つの空間に分ける仕切板（３、103）を内部に備えたも
のと、 該空間に収容した強磁性流体（12、112）と、 該仕切板の両面と該中空体の該仕切板に面する二つの内
面とにそれぞれ設けた少なくとも１個の電気巻線（６な
いし９、150ないし153、160ないし163、170ないし173、
180ないし183）であって、これらの電気巻線への通電に
より可変磁界を生じさせて仕切板を振動させるものとか
らなる、強磁性流体ポンプ（１）において、 前記中空体は、大部分が硬質な材料からなり、 前記仕切板の一端は、仕切板がちょうつがい式に取り付
けられて振動するようにピン（４、104）により前記中
空体構造に接続され、 前記仕切板の他端は、前記中空体の近接する内面から離
れており、 前記空間の各々には、一方方向弁を備えた入口孔（16、
17、140、141）と出口孔（18、19、142、143）を、前記
中空体の該他端よりも該一端の方に近い方の位置に設
け、 前記強磁性流体（12、112）は、前記仕切板の少なくと
も該他端を、絶えず埋めるように、前記中空体内に部分
的に満されることを特徴とする強磁性流体ポンプ。 - 【請求項２】前記仕切板の両面と前記中空体の該仕切板
に面する内面の各々には、１組の巻線（150ないし153、
160ないし163、170ないし173、180ないし183）が設けら
れ、各組の巻線は、該仕切板が振動運動を行なうピン
（104）に関して最遠方部から最近方部に向かって順次
励磁されることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に
記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項３】前記巻線の順次励磁をマイクロプロセッサ
により制御することを特徴とする、特許請求の範囲第２
項に記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項４】前記巻線を流れる電流の強さと巻線の励磁
周期とを、マイクロプロセッサにより制御することを特
徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
かに記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項５】前記巻線は、電磁石の巻線であることを特
徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
かに記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項６】前記中空体は、その一部（22、122）が、
内部圧力の作用である程度外側に弾性的に変形し得るこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第５項の
いずれかに記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項７】前記中空体の弾性的に変形し得る部分は中
空体の底壁（22、122）であることを特徴とする、特許
請求の範囲第６項に記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項８】人工心臓（202）であることを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記
載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項９】血液透析装置に用いる特許請求の範囲第１
項ないし第７項のいずれかに記載した強磁性流体ポン
プ。 - 【請求項１０】人工膵臓装置に用いる特許請求の範囲第
１項ないし第７項のいずれかに記載した強磁性流体ポン
プ。 - 【請求項１１】医薬品投薬装置に用いる特許請求の範囲
第１項ないし第７項のいずれかに記載した強磁性流体ポ
ンプ。 - 【請求項１２】人工膀胱である特許請求の範囲第１項な
いし第７項のいずれかに記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項１３】中空体（２、102）であって、この中を
二つの空間に分ける仕切板（３、103）を内部に備えた
ものと、 該空間に収容した強磁性流体（12、112）と、 該仕切板の両面と該中空体の該仕切板に面する二つの内
面とにそれぞれ設けた少なくとも１個の電気巻線（６な
いし９、150ないし153、160ないし163、170ないし173、
180ないし183）であって、これらの電気巻線への通電に
より可変滋界を生じさせて仕切板を振動させるものとか
らなる、強磁性流体ポンプ（１）において、前記中空体
は、大部分が硬質な材料からなり、 前記仕切板の一端は、仕切板がちょうつがい式に取り付
けられて振動するようにピン（４、104）により前記中
空体構造に接続され、 前記仕切板の他端は、前記中空体の近接する内面から離
れており、 前記空間の各々には、一方方向弁を備えた入口孔（16、
17、140、141）と出口孔（18、19、142、143）を、前記
中空体の該他端よりも該一端の方に近い方の位置に設
け、 前記強磁性流体（12、112）は前記仕切板の少なくとも
該他端を、絶えず埋めるように、前記中空体内に部分的
に満され、 前記二つの空間の各々には、前記入口孔と出口孔とに連
通する可撓性袋（30、31、130、131）を設けることを特
徴とする、強磁性流体ポンプ。 - 【請求項１４】前記仕切板の両面と前記中空体の該仕切
板に面する内面の各々には、１組の巻線（150ないし15
3、160ないし163、170ないし173、180ないし183）が設
けられ、各組の巻線は、該仕切板が振動運動を行なうピ
ン（104）に関して最遠方部から最近方部に向かって順
次励磁されることを特徴とする、特許請求の範囲第13項
に記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項１５】前記巻線の順次励磁をマイクロプロセッ
サにより制御することを特徴とする、特許請求の範囲第
14項に記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項１６】前記巻線を流れる電流の強さと巻線の励
磁周期とを、マイクロプロセッサにより制御することを
特徴とする、特許請求の範囲第13項ないし第15項のいず
れかに記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項１７】前記巻線は、電磁石の巻線であることを
特徴とする、特許請求の範囲第13項ないし第16項のいず
れかに記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項１８】前記中空体は、その一部（22、122）が
内部圧力の作用である程度外側に弾性的に変形し得るこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第13項ないし第17項の
いずれかに記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項１９】前記中空体の弾性的に変形し得る部分は
中空体の底壁（22、122）であることを特徴とする、特
許請求の範囲第18項に記載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項２０】人工心臓（202）であることを特徴とす
る、特許請求の範囲第13項ないし第18項のいずれかに記
載した強磁性流体ポンプ。 - 【請求項２１】血液透析装置に用いる特許請求の範囲第
13項ないし第18項のいずれかに記載した強磁性流体ポン
プ。 - 【請求項２２】人工膵臓装置に用いる特許請求の範囲第
13項ないし第18項のいずれかに記載した強磁性流体ポン
プ。 - 【請求項２３】医薬品投薬装置に用いる特許請求の範囲
第13項ないし第18項のいずれかに記載した強磁性流体ポ
ンプ。 - 【請求項２４】人工膀胱である特許請求の範囲第13項な
いし第18項のいずれかに記載した強磁性流体ポンプ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT22858A/86 | 1986-12-23 | ||
| IT22858/86A IT1198253B (it) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Protesi di cuore artificiale a ferrofluido perfezionata |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63168173A JPS63168173A (ja) | 1988-07-12 |
| JP2652645B2 true JP2652645B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=11201252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62313126A Expired - Lifetime JP2652645B2 (ja) | 1986-12-23 | 1987-12-10 | 生体の組織液のポンプ作用を行なうための強磁性流体ポンプ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4869656A (ja) |
| EP (1) | EP0272445B1 (ja) |
| JP (1) | JP2652645B2 (ja) |
| AT (1) | ATE72759T1 (ja) |
| DE (1) | DE3776877D1 (ja) |
| IT (1) | IT1198253B (ja) |
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| US5498228A (en) * | 1994-08-08 | 1996-03-12 | John W. Royalty | Electromagnetic bi-ventricular assist device |
| DE19654864A1 (de) * | 1996-02-27 | 1997-08-28 | Thomas Dipl Ing Haehndel | Magnetofluid mit einer Sättigungsmagnetisierung von 150 bis 450 mT |
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| FR2767565B1 (fr) * | 1997-08-20 | 1999-10-01 | Commissariat Energie Atomique | Actionneur a ferrofluide et son application a un dispositif d'assistance cardiaque |
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| US9833284B2 (en) * | 2015-02-04 | 2017-12-05 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Pressure-driven irrigation pump |
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