JP4494404B2 - 磁気機械装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、磁気機械デバイスに関する。さらに詳細には、本発明は、装置の２つの磁性部品間の磁場に挿入される、またはそこから取り除かれる時、駆動装置またはスイッチに結合されている磁性部品の少なくとも１つの変位をトリガする磁場モディファイア(magnetic field modifier)を有する磁気機械装置に関する。

機械式駆動装置には、多数のタイプが存在する。しかしながら、磁場に基づく駆動装置は、ほとんど存在しないが、それらの内の関連するほとんどのものが、本明細書で検討される。

特許文献1には、動きを流体に与えるブレードが設けられていて、かつ駆動体コンポーネントと被駆動コンポーネントとの間に配置される薄いダイヤフラムと一体のユニットを形成する静止シャフトに取り付けられている、回転可能な駆動体コンポーネントと被駆動コンポーネントを含む磁気駆動装置を有するポンプシステムが、開示されている。駆動体コンポーネントおよび被駆動コンポーネントは、複数の永久磁石を含む。各磁石は、引力が磁石の本体の全体にわたって等しいように寸法が決められている中央部開口を有する。

特許文献2には、導管を通して流体を移送するための機械的に駆動されるポンプが、開示されている。このポンプは、電源により選択的に励磁される電磁アゼンブリと電磁アゼンブリから導管に延在する非強磁性レバー構造とを含む。このレバー構造は、強磁性体部分を有し、これは、強磁性体部分が電磁アゼンブリに対して角度的にオフセットされた開放位置と、強磁性体部分が電磁アゼンブリと平行に接した圧縮位置との間で電磁アゼンブリにより移動可能な一端で、プレートから構成することができる。この強磁性体部分により、レバー構造の別の端でストライカ部分が導管を所定周波数で圧縮することが可能になる。レバー構造は、強磁性部分がより小さい円弧形の範囲内で移動し、かつストライカがより大きい円弧形の範囲内で移動するように、一方の端の強磁性体部分の動きを他方の端のストライカの動きに結合させる。動作ノイズを減少させるために、レバーは、並進移動式(translating)シャフトに枢動自在に取り付けることも可能である。このことは、強磁性体部分の一部を、開放および圧縮位置に、およびそれらの間にある間、電磁アゼンブリと接触したままとすることを可能にする。

特許文献3および特許文献4は、マルチプル磁石駆動ポンプを開示する。この磁気駆動ポンプは、円周上に互いから間隔を置いて配置された異なる極性を有する駆動磁石、非接触状態のこの駆動磁石の円周上の回転用の複数の被駆動磁石、および各々がポンプ運転用のローターに組み込まれたこの被駆動磁石を有する複数のポンプセクションを含む。

特許文献5には、しっかりと固定されたアセンブリを形成している2つの部分を有する本体、ポンピングされる液体の流入および排出のための2つ開口およびこれらの開口の近くでパイプを接続可能にする接続の手段、および1つの開口を通して液体を吸い込み、かつ他の開口を通してそれを排出するための本体内部で固定されたスクリューのような回転デバイスを含むポンプが、開示されている。本体の2つのアセンブルされた部分および回転デバイスは、主にアルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化シリコンまたは炭化珪素から成る、セラミックで形成される。このようなポンプは、継ぎ目無しで作ることが可能で、かつ実質的に任意のタイプの液体を高温または低温の何れにおいても運ぶことができる。

これらのパテントの何れも、スイッチおよび／または機械式駆動装置を駆動するために使用される磁場モディファイアを教示しない。

機械および磁気機械ベースの両方の駆動装置に対して、駆動装置の所要動力および／または駆動装置の物理的寸法の更なる減少が、望ましいことは、留意されるべきである。

米国特許第4,304,532号 米国特許第5,494,415号 米国特許第4,850,821号 欧州特許第EP0282095号 欧州特許第EP0291780号 米国特許第6,152,876号 米国特許第6,040,578号 米国仮特許出願第60/448,840号

磁場に基づく機械装置が、開示される。この装置は、磁場モディファイアの挿入および／または除去と連動する一対の、引き寄せられるまたは反対の磁石に基づく。磁場モディファイアの動きは、一対の磁石の少なくとも１つの、一対の他方の磁石に対する変位となる。一対の磁石の少なくとも１つが、駆動装置および／またはスイッチに機械的に関連する。

好適な実施例において、２つの反発し合う磁石は、磁場モディファイアの挿入とともに引き寄せられる。磁場モディファイアは、一片の磁化可能な金属または反対の極を有する別の磁石としても良い。磁場モディファイアの除去は、磁石をそれらの元の状態に戻す。一対の磁石の少なくとも１つの動きとなる、一対の磁石間に磁場モディファイアを導入するために必要とされるエネルギーは、一対の磁石を同じ形態で動かすために必要とされる直接的な力より少ない。振動運動は、低エネルギーおよび／または小さい電源で駆動される。反対の磁石の、結果として生じる動きは、リニア、ギア、ラチェット、または往復動駆動装置動のようなスイッチまたは機械的システムにリンク可能である。

この装置の一つの利点は、一対の磁石の相対的な動きを誘導するために必要なエネルギーの減少である。別の利点は、駆動機構に結合するための空間的制約の減少である。別の利点は、本発明が、ギアまたはポンプ被駆動システムの広い範囲において利用することができるということである。

図、特に、本発明の第1の好適な実施例による磁気スイッチが示される図1を参照する。スイッチは、一対の磁石を離れるように駆動する反発し合う力をもたらす、同極が対向するように位置合わせをされた２つの一対の磁石11および12を含む。この実施例において、磁石11および12は、図1の時間1の状態において図示したように、それらがオプションの機械的停止部14および15により支持される力学的平衡に達するまで互いに反発する。磁石11および12は、磁石間の中央点の方へ磁石の長さに沿って外力を適用することにより互いに向かって押し出すことが出来る。

本発明の目的のために、第3の部材13は、磁石間の反発し合う力を２つの引力に変更する磁場モディファイアとして、一対の磁石11および12間に挿入される。図示された具体例における磁場モディファイア13は、まだ磁化されていないまたはすでに磁化されたかの何れかである、磁化可能な金属シートまたは金属棒である。まだ磁化されていない金属片が、少なくともその金属の先端部を、一対の磁石11および12間の反発する磁場内に置く力により押される、または引っ張られる時、まだ磁化されていない金属は、磁場内で、一対の磁石11および12の最も近い端部の極と反対の極に磁化する。この操作の結果は、一対の磁石11および12間の元の反発する磁場が、２つの引き寄せられる磁場：磁石11と磁場モディファイア13間の一方の磁場、およびモディファイア13と磁石12間の他方の磁場により置き換えられるということである。磁場モディファイア13が臨界の位置に達する時、引き寄せられる力は、元の反発し合う力に打ち勝ち、一対の磁石11と12は、図1の時間2の状態に示されるように、互いの方向に引き寄せられる。

図示された具体例において、一対の磁石11と12は、それらがオプションの機械的停止部17と18に達するまで、接近する。磁場モディファイア13の挿入は、距離をD1からD2まで変化させ、従って、操作されるスイッチとなる。このようなスイッチは、機械的または電気的に、様々な方法で、使用可能である。特に、磁場モディファイア13を挿入し、かつスイッチを操作するために必要とされる力は、一対の磁石11と12を、磁場モディファイア13を使用せずに、同じ場所へ動かすために必要とされる力より小さい。言い換えると、場を壊すために必要とされるパワーは、直接の機械式駆動装置に必要とされるものより小さい。

機械的停止部17および18は、それらが、一対の磁石11および12間の磁場に干渉しないように、置かれなければならない。好ましくは、機械的停止部17および18は、機械的停止部の磁場への影響が磁場モディファイア13に対して最小になるように、一対の磁石11および12の外側縁に隣接して置かれる。

オプションとして、一対の磁石11および12の移動経路は、１つ以上のガイドによって、制限することも可能である。

当業者は、図1に示された本発明の多数の構成が、これに代えて、基本的な変更なしに使用されることを容易に理解するであろう。例えば、図1に示された磁場は、反対にすることができる。図1の一対の磁石は、対向するN極によって描かれ、このことは、誘導されたS極を有する挿入された磁場モディファイア13をもたらす。これに代えて、一対の磁石は、対向するS極を有することが可能であり、このことは、誘導されたN極を有する挿入された磁場モディファイア13をもたらすであろう。別の具体例に対して、挿入された磁場モディファイア13は、磁石自体とすることができる。この場合、挿入された極は、一対の磁石における互いに向き合う極の反対の位置合わせを有するであろう。

追加のパラメータ、例えば、磁石のサイズ、一対の磁石の磁場モディファイアに対する相対的な位置合わせ、磁石間の距離、停止部の存在および配置、一対の磁石または磁場モディファイアの動きを制御するためのガイド、および磁石間の動作距離は、変えることが可能である。一対の磁石は、図示されたように、全く一列である必要はない。同様に、磁場モディファイアは、一対の磁石間に90度の角度で磁場に入る必要はない。永久磁石が、パワー消費に起因して一対の磁石用に使用されることは、好ましい。電磁石は、使用可能であるが、それらは、より多くのパワーを必要とする。

図1に図示されたスイッチは、可逆的に、使用可能である、すなわち、予め挿入された磁場モディファイア13は、一対の磁石11および12間に反発し合う力を生成するために、取り除くことが可能である。離れている磁場モディファイア13が臨界の位置に達する時、一対の磁石11および12間の反発し合う力は、２つの引き寄せられる磁場より大きくなり、そして一対の磁石11および12は、離れる。従って、初期の構成に達する。この場合、磁石は、オプションの機械的停止部14および15に達するまで、離れる。磁場モディファイア13を挿入しかつ取り除くサイクルは、繰り返し可能である。磁場モディファイア13に対する反対の引力、および一対の磁石11と12の反発力は、磁場モディファイア13の位置とともに変化する。

これらの反対の力のバランス位置付近の小さい変位は、一方または他方に、一対の磁石11および12を駆動することができるであろう。従って、磁場モディファイア13に必要とされる動作スペースは、小さく、および動作を誘導するために使用される装置もまた小さくて良い。

磁場モディファイア13を動かすことができるであろう多くのメカニズムが存在することは、当業者に容易に明らかであろう。例えば、機械的、加圧、または電気的システムは、磁場モディファイア13を動かすために使用可能である。さらに、磁場モディファイア13は、任意の形状とすることができる。例えば、それは、図1に図示された具体例におけるように、金属棒または金属シートとすることができる。それは、一対の磁石11および12間をスピンするチョッパー・ホイールであることも可能である。そのホイールの異なるセクションは、反対の一対の磁石11および12間で、交替に、引き寄せられるまたは反発し合う力となるであろう。カウンタのような追加のアクセサリは、このようなメカニズムに容易に結合可能であろう。

反対の場の一対の磁石11および12の繰り返す相対的な動きは、機械的に駆動システムに結合可能である。この結合の具体例は、以下に記載される。

図2は、本発明の第2の好適な実施例よる、反対の極性の一対の磁石21および22を有する磁気スイッチを示している概略線図である。この実施例において、一対の磁石21および22は、異なるまたは反対の極が対向するように、位置合わせをされている。引き寄せられる力は、一対の磁石21および22を互いの方向へ引き寄せるために使用される。反対の力26は、図2において時間1の状態で図示されたように、２つの磁石21および22間の初期の距離を維持するために適用される。反対の力26は、ばねのような機械デバイスにより提供可能である。挿入された磁場モディファイア23は、図2において時間2の状態で図示されたように、磁石21および22間の引き寄せられる力を強化する。結果として生じる追加の引き寄せられる力は、一対の磁石21および22をさらに互いの方向に引っ張る。このことは、d1からd2までの磁石間の距離の変化を引き起こす。この場合、この引力は、一対の磁石11および12を、機械的停止部27および28に達するまで、互いの方向へ持っていく。

図1の具体例のように、磁場モディファイアの挿入および除去は、可逆的であり、直接的な力を加えるよりも、より少ない量のエネルギーを必要とし、およびより小さいスペース要求を含む、異なる立体的制約の下で実行可能である。図1の具体例のように、磁石の構成は、異なるオプションの機械的ガイドを通して反対にすることができ、および／または停止部は、この時、使用されるであろう。図1の具体例のように、当業者は、図2の具体例に示す同じ一般的な発明概念から逸脱せずに使用可能である多種多様な配置およびパラメータを容易に認識するであろう。また、引き寄せられる場の一対の磁石の繰り返す相対的な動きも、機械的に駆動システムに結合可能である。

機械的停止部27および28は、それらが、一対の磁石21および22間の磁場に干渉することができないように、置かれるべきである。好ましくは、機械的停止部27および28は、磁場モディファイア23に対する機械的停止部の磁場への影響が最小であるように、一対の磁石21および22の外側縁に隣接して置かれる。

オプションとして、一対の磁石21および22の移動経路は、１つ以上のガイドにより制限される。

１つ以上の磁石の振動運動は、以下の具体例に図示されたように、機械的システムに結合可能である。

一般に、移動可能なまたは振動する磁石の少なくとも１つは、ギアまたはラチェットに結合可能である。図3は、磁石の動きがギアに結合されている機械的システムの具体例を示す線図的、絵式図である。磁石の動きは、その何れもが他方に先行可能である、所定のサイクルの２つの状態（時間1および時間2）間で生じる。機械的システムは、２つの磁石31および32、磁場モディファイア33、およびギア34を含む。第1の期間において、２つの反発し合う磁石31および32は、第1の位置に位置決めされた磁場モディファイア33とともに、提供される。サイクルの次の期間は、図3における、第2の期間と称される、時間2で、提供される。この第2の期間において、或る手段は、一対の磁石31および32間の反発し合う磁場内で、磁場モディファイア33を駆動するために、使用可能である。上記のスイッチ実施例におけるように、磁場モディファイア33は、２つの引き寄せられる場が生成されかつ一対の磁石31および32が相対的に互いに向かって動くように、一対の磁石31および32間の反発し合う磁場を変更する。図3の具体例において、磁石32は、機械的停止部38により、固定され、全動作距離がギア34に取り付けられている磁石31により実行されることを可能にする。ギアを駆動していないその一対の磁石32の位置を固定することは、固定されない磁石31の動作距離がその最大に達することを可能にする。この具体例における取り付けは、歯止めまたはピボットアーム39である。磁石31の動きは、ギアを、サイクル当り1ノッチ動かす。反回転停止部40は、その新しい位置で、ギアを保持するために使用される。この全サイクルは、ギア34を駆動するために、繰り返し可能である。簡単な変更がギアを時計回りにまたは反時計回りに駆動するために行われることは、機械関係の当業者にとって明らかである。

機械的停止部37および38は、それらが、一対の磁石31および32間の磁場に干渉しないように、置かれなければならない。好ましくは、機械的停止部37および38は、機械的停止部の磁場への影響が磁場モディファイア33に対して相対的に小さくなるように、一対の磁石31および32の外側縁に隣接して置かれる。

オプションとして、一対の磁石31および32の移動経路は、１つ以上のガイドによって、制限可能である。

上記スイッチシステムに対する変数は、また、ギアシステムにも適用する。例えば、磁石のサイズ、磁石の極性、磁場モディファイアとしての磁石または非磁石の使用、および一対の磁石の磁場モディファイアに対する位置合わせは、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、全て、変えることが可能である。

図4は、リニアラチェットまたはラックに結合されている振動する磁気駆動装置を示す線図的、絵式図である。その何れもが他方に先行可能である、所定のサイクルの２つの期間（時間1および時間2）が、提供される。磁気駆動装置は、２つの磁石41および42、磁場モディファイア43、および歯止め49を介して磁石41に取り付けられたリニアラチェット44を含む。第1の所定の期間（時間1）において、２つの反発し合う磁石41および42は、第1の位置に位置決めされた磁場モディファイア43とともに、提供される。或る手段は、一対の磁石41および42間の磁場内で、磁場モディファイア43を駆動するために使用される。磁場モディファイア43は、一対の磁石41および42間の反発し合う磁場を、磁石41とモディファイア43間の引き寄せられる磁場、および磁石42とモディファイア43間の引き寄せられる磁場へ変更し、このことは、磁石41および42を、それらが機械的停止部47および48に達するまで、互いに向かって動かすように引き寄せる。

機械的停止部47および48は、それらが、一対の磁石41および42間の磁場に干渉しないように、置かれなければならない。好ましくは、機械的停止部47および48は、機械的停止部の磁場への影響が磁場モディファイア43に対して最小になるように、一対の磁石41および42の外側縁に隣接して置かれる。

オプションとして、一対の磁石41および42の移動経路は、１つ以上のガイドによって、制限可能である。

これに代えて、２つの引き寄せられる磁石は、図2に示されるように、スイッチシステムのために使用可能である。

第2の期間（時間2）において、或る手段は、一対の磁石41および42間の磁場から、磁場モディファイア43を取り除くために使用される。一対の磁石41および42間の反発し合う力は、それらを、それらが停止部45および46に達するまで、離すように駆動する。任意の前述の実施例におけるように、当業者に公知の機械的または電気機械的手段は、磁場モディファイア43を中へまたは外へ駆動するように、使用可能である。

これに代えて、磁石42は、位置において固定可能である。このことは、全動作距離が、歯止め49を介してリニアラチェット駆動装置44に取り付けた磁石41により、実行されることを可能にする。ラチェットまたはラックを駆動しない一対の磁石42の位置を固定することは、固定されない磁石41の動作距離がその最大に達することを可能にする。共通の手段は、リニア駆動装置44を移動可能な磁石の各ステップにより駆動装置が所定の方向に駆動されるように位置において保持するために、使用可能である。さらに、共通のメカニズムは、駆動装置をスタートの場所に戻すために、使用可能である。この具体例において、磁石41の動きは、リニアラチェット44をサイクル当り1ノッチで動かす。停止部47は、その新しい位置で駆動装置を保持するために、使用可能である。全サイクルは、リニアラチェットを駆動するために、繰り返すことが可能である。簡単な変更が、一対の磁石に対して、リニア駆動装置を一方の方向または他方の方向へ駆動するために、行われることは、機械関係の当業者にとって明らかである。

図5Aは、本発明の別の好適な実施例による、単一方向の磁気駆動装置の２つの状態を示す線図的、絵式図である。図示された具体例において、一対の磁石51および52の各々は、それ自身のラチェット、すなわち、ラチェット53またはラチェット54に接続され、そして、次に、それ自身のギア、すなわち、ギア57またはギア58に接続されている。ギア57およびギア58は、スクリューまたは他の機械デバイスに接続可能なギア59に機械的に結合されている。動作のサイクルは、磁場モディファイア61を磁石51および52間の磁場に移動させ、かつそこからそれを取り除くことを含む。磁場モディファイア61が挿入される前に、反発し合う磁場は、一対の磁石51および52を、それらが機械的停止部62および63に達するまで、互いに離れて保持する。磁場モディファイア61が、一対の磁石51および52間の反発し合う磁場内に動かされる時、磁石51とモディファイア61間の磁場、およびモディファイア61と磁石52間の磁場は、強化される。磁場モディファイア61が、臨界点に達する時、これらの２つの引き寄せられる磁場によってもたらされる引力は、一対の磁石51および52間の元の反発し合う磁場によってもたらされる反発し合う力に打ち勝ち、従って、磁石51および52の変位となる。一対の磁石51および52が、それらが機械的停止部55および56に達するまで、互いに向かって動く時、ラチェット53は、そのギア57を1ノッチ回転させ、ラチェットを介してギア59を駆動するために使用される。モディファイア61が臨界点から取り除かれる間、磁石51および52は、それらが停止部62および63に達するまで、互いに離れるように動き、かつこの期間、ラチェット54は、ギア58を1ノッチ回転させる。このように、ギア59は、磁場モディファイアが、一対の磁石51および52間の磁場から取り除かれる、またはその中に移動させられるに関係なく、一方向に、回転する。

図4に図示された実施例におけるように、反回転メカニズムは、ギア57およびギア58が逆戻りすることを防ぐために使用される。さらに、機械的停止部55および56は、それらが、一対の磁石51および52間の磁場に干渉しないように、置かれなければならない。好ましくは、機械的停止部55および56は、一対の磁石51および52の外側縁に隣接して置かれる。オプションとして、一対の磁石51および52の移動経路は、１つ以上のガイドによって、制限可能である。

図5Bは、本発明の別の好適な実施例による、双方向の磁気駆動装置の２つの状態を示す線図的、絵式図である。図示された具体例において、ラチェット53および54bは、それらが、ギア59を異なる方向に回転させるので、同時に、係合可能でない。むしろ、それらは、交替に、係合されなければならない。例えば、ラチェット53が、係合される時、ギア59は、時計回りに回転し、およびラチェット54bが、係合される時、ギア59が、反時計回りに、回転する。

図5Bに図示されたような駆動装置の１つのアプリケーションは、ギア59が、さらに別の機械デバイスを駆動可能なスクリューに接続されている。どのラチェットが係合されるかを、おそらく手動で、選択することにより、ギア59に接続されたスクリューは、送ることまたは戻すことが可能である。オプションとして、スクリューは、流体を送る、配送する、または関連している管または容器から取り出すために使用される。当業者は、磁石の駆動運動がより大きなデバイスに順に接続可能な広範囲のギア・メカニズムを駆動できることを認識するであろう。特に、上記実施例の任意の可動磁石は、駆動装置として使用可能である。磁石の動きの別の使用は、ポンプとしてであろう。

本明細書の任意の駆動実施例において、一対の磁石の1つまたは両方は、歯止めと同様な形態で形成可能である。このことは、歯止めの使用を削除する。磁石それ自体の動きは、ラチェット、駆動装置、またはギアを動かすために、直接、伝達可能であろう。このことは、さらに、空間的要求を減少させるであろうし、かつコストを減少することが可能である。

本発明の幾つかの利点は、明らかである。第一に、図1に図示された第1の好適な実施例において、磁場モディファイアを一対の磁石間に挿入する、故にメカニズムを駆動するために必要とされるエネルギーは、同じメカニズムを直接駆動するために必要とされるものより少ない。当然、エネルギーの減少は、磁石のサイズ、磁石間の初期の距離、および磁石の最後の距離に依存する。

別の利点は、空間的制約および／または動きの減少である。一対の磁石を一緒に動かすために必要とされるより小さい力は、より小さい機械デバイスを必要とする。

さらに、機械的駆動体の位置決めは、一対の磁石を一緒に強制する、またはメカニズムを直接駆動するために使用されるそれとは異なることが可能である。

本明細書に開示されるギア、またはポンプに接続されている磁気機械的駆動システムの使用は、ギアに基づくシステムのグローバルな使用のみに制限される。さらに、本明細書に記載された磁気機械的システムは、ポンプまたは空気圧に基づくシステムを駆動するために、使用可能である。例えば、磁気機械的駆動システムは、流体をポンピングするために、使用可能である。

1つのアプリケーションは、流体の配送である。図3または図5Aのそれのような一方向の駆動またはスクリューに基づくシステムは、流体を配送するために使用可能である。しかしながら、図5Bに示されるそれのような双方向駆動またはスクリューに基づく配送システムは、流体を送るまたは取り出すの何れかのために使用可能である。

本発明の1つの進展において、ラチェットは、ポテンシャルエネルギーの開放を制御するために使用可能である。例えば、図6は、ラチェット68により駆動されたプランジャ67に接続された圧縮ばね66を示す。圧縮ばね66は、圧縮されたガスのような蓄えられたポテンシャルエネルギーの他のソースと置き換え可能である。プランジャ67は、流体の配送用のメカニズムの一部とすることができる。ラチェット68は、本明細書で記載されたように、磁気機械的駆動システムにより、送ることが可能である。例えば、磁場モディファイア69の周期的な動きは、ばね66のポテンシャルエネルギーを制御させた態様で開放させることを可能にする、ラチェット68の動きを誘導する。代替のメカニズムは、脱進機構とすることができる。このシステムは、流体配送システムのラチェット68を駆動する際のより少ないエネルギーを必要とすること、流体の逆流を防ぐためのポテンシャルエネルギーにより供給される力、および安定した、正確な、精密な、または、再現可能な流れを含む幾つかの利点を有する。

非侵襲性のグルコース・アナライザにおいて、流体は、サンプリング部位および入射のまたは集合光学素子間に適用可能である。流体は、屈折率整合、光学的結合、空気ギャップ変位、温度変更、並びに、温度安定化を含む多くのパラメータの１つ以上を有することが可能である。より詳しくは、光学部品は、フルオリナート（登録商標）、過フッ化炭化水素、フルオロカーボンポリマー、過フッ化炭化水素混合物、FC-40、クロロフルオロカーボン、クロロフルオロカーボン混合物、Fluorolube（登録商標）、グリセリンのようなカップリング流体、または引用文献として全体が本明細書に組み込まれている特許文献6において教示されたまたは検討されたもののような非侵襲性のグルコース決定技術で公知なカップリング流体とともに、サンプルに結合可能である。流体は、時間の関数として加熱するまたは置き換えることが望ましい。非侵襲性のグルコース・アナライザの一般的な議論は、その内容が引用文献として全体が本明細書に組み込まれている特許文献7および特許文献8においてなされている。

別のアプリケーションは、流体の形でのドラッグの配送である。機械的システムに結合されている駆動装置のデジタル・メカニズムは、インスリンのような流体の正確かつ認められている量が配送されることを可能にする。駆動力のコンパクトな配置は、小型化されたインスリン配送システムが予め決められた配送をすることを可能にする。さらに、磁場をモディファイする、故に関連している機械的システムを駆動するために必要とされる小さい力は、小型化されたおよび／または低パワー電源が利用されることを可能にする。

さらに、磁気機械的システムは、スイッチとして使用可能である。スイッチは、機械的または電気の何れかとすることができる。スイッチが磁場モディファイアの動きにより動力を供給されるので、システムを作動させるための別個の電気の電源は、必要とされない。例えば、ブラダ(bladder)の膨張または収縮は、外部の電力を必要としない形態で磁場モディファイアに結合可能である。このようなシステムは、また、圧力差に注意を払うべきところで、警報として使用可能である。1つの具体例は、スプリンクラ装置のための給水のセンサにおいてである。スプリンクラがオンになると、圧力変化は、磁場モディファイアを動かし、結果としてコンタクトをもたらす。このコンタクトは、回路をとじることができる。警報は、閉じた回路と関連づけ可能である。このシステムの1つの利点は、磁場モディファイアを動かすために電力が供給される必要が無いことである。従って、システムは、停電の下で動作することが可能である。

本発明の原理が適用可能である異なる可能な実施例を鑑みて、図面を参照に本明細書に記述された好適な実施例が、例証となることのみを意味し、かつ本発明の範囲を制限するように理解されるべきでないことは、認識されるべきである。当業者は、他のアプリケーションが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に示されるそれらと置換されることができることを容易に理解するであろう。

したがって、本発明は、添付した請求の範囲によってのみ制限されるべきである。

本発明の一実施例による、磁場モディファイアによりトリガされる磁気スイッチを示している概略線図である。 本発明の別の実施例による、磁場モディファイアによりトリガされる磁気スイッチを示している概略線図である。 本発明の別の実施例による、１つのラチェットを有するギア磁気駆動装置を示している概略線図である。 本発明の別の実施例による、リニア磁気駆動装置を示している概略線図である。 本発明の別の実施例による、２つの同時に係合したラチェットを有する磁気駆動装置を示している概略線図である。 本発明の別の実施例による、交替で係合される２つのラチェットを有する磁気駆動装置を示している概略線図である。 本発明による、流体を駆動するためのポテンシャルエネルギーの制御された開放を示している概略線図である。

符号の説明

11、12 磁石
13 磁場モディファイア
14、15 機械的停止部
17、18 機械的停止部
21、22 磁石
23 磁場モディファイア
26 反対の力
27、28 機械的停止部
ギア
39 歯止めまたはピボットアーム
40 反回転停止部
44 リニアラチェット
49 歯止め
53、54 ラチェット
57、58、59 ギア

Claims (43)

1. 磁気機械装置であって：
   磁場により結合されかつ距離により隔てられる一対の磁石と；
   第1の場所と第2の場所との間で移動可能であり；当該第2の場所が、当該一対の磁石間にあり；当該一対の磁石間の当該磁場が、変更され、第1の位置から第2の位置までの、当該一対の磁石の少なくとも１つの変位をもたらす、磁場モディファイアと；
   当該一対の磁石の少なくとも１つの当該変位が、当該駆動機構用の駆動源として使用される駆動機構と；
   当該駆動機構に結合される流体配送システムとを備える、磁気機械装置。
2. 当該一対の磁石が：
   永久磁石；および
   電磁石の何れかを含む請求項1に記載の装置。
3. 対向する共通の磁極、または対向する反対の磁極の何れかを有する当該一対の磁石が、位置合わせをされた請求項1に記載の装置。
4. 当該磁石の少なくとも１つが、停止部の使用により、当該第1の位置または当該第2の位置の何れかに位置的に制限される請求項1に記載の装置。
5. 当該磁場モディファイアが：
   磁化可能な材料；
   永久磁石；および
   電磁石の何れかを有する請求項1に記載の装置。
6. 当該磁場モディファイアは、当該磁石の少なくとも１つの当該変位が、当該第1の位置および当該第2の位置との間で交替するように、交替に、当該第1の場所から当該第2の場所へ動かされる請求項1に記載の装置。
7. 当該駆動機構は：
   駆動部材；
   ラチェット；
   ギア；および
   駆動装置の少なくとも１つを備える請求項６に記載の装置。
8. 当該変位が、ガイドにより、物理的に制限される請求項1に記載の装置。
9. 当該流体配送システムが：
   カップリング剤；および
   ドラッグの何れかを配送するために、使用される請求項１に記載の装置。
10. 当該カップリング剤が：
    過フッ化炭化水素；
    クロロフルオロカーボン；および
    最小の近赤外吸光度を有する流体の何れかを有する請求項９に記載の装置。
11. 当該流体配送システムに接続されているポテンシャルエネルギー源をさらに有する請求項１に記載の装置。
12. 当該ポテンシャルエネルギー源が：
    ばね；および
    圧縮されたガスの少なくとも１つを有する請求項１１に記載の装置。
13. 磁気機械装置であって：
    距離により隔てられた1対の磁石と；
    第1の場所と第2の場所との間で移動可能であり；
    当該第2の場所が、当該1対の磁石間にあり、当該1対の磁石間の磁場のモディファイをもたらし；当該モディファイされた磁場が、当該1対の磁石の少なくとも１つを、第1の位置から第2の位置へ移動させる磁場モディファイアと；
    第1の停止部と；
    当該一対の磁石の少なくとも１つの当該変位が、当該駆動機構用の駆動源として使用される駆動機構と；
    当該駆動機構に結合される流体配送システムと；を備え、
    当該一対の磁石の少なくとも１つの当該変位が、当該第1の停止部により、物理的に制限される磁気機械装置。
14. 当該1対の磁石が：
    永久磁石；および
    電磁石の何れかを有する請求項１３に記載の装置。
15. 対向する共通の磁極；および
    対向する反対の磁極の何れかを有する当該1対の磁石が、位置合わせをされた請求項１３に記載の装置。
16. 当該磁場モディファイアが：
    磁化可能な材料；
    永久磁石；および
    電磁石の何れかを有する請求項１３に記載の装置。
17. スイッチをさらに有する請求項１３に記載の装置。
18. 当該一対の磁石の当該少なくとも１つが、当該スイッチを、当該変位により作動させる請求項１７に記載の装置。
19. 第2の停止部をさらに有する請求項１３に記載の装置。
20. 当該磁場モディファイアが、当該磁場を、第1の状態と第2の状態との間で、周期的に変更するように、当該第1の場所と当該第2の場所との間で、周期的に動かされ；
    当該変更された磁場が、当該第1の位置と当該第2の位置との間で周期的に動くように、当該一対の磁石の少なくとも１つを移動させ；および
    当該一対の磁石の当該少なくとも１つの当該第2の位置が、当該第2の停止部により、物理的に制限される請求項１９に記載の装置。
21. 当該駆動機構は、
    歯止め；
    ラチェット；
    ギア；および
    駆動装置の少なくとも１つをさらに有する請求項１３に記載の装置。
22. 当該流体配送システムが：
    過フッ化炭化水素；
    クロロフルオロカーボン；および
    カップリング流体の少なくとも１つを配送するために、使用可能である請求項１３に記載の装置。
23. 磁気機械装置を使用する方法であって：
    距離により隔てられる一対の磁石を提供するステップと；
    磁場モディファイアを提供するステップと；
    第1の位置と第2の位置との間に当該磁場モディファイアを動かすステップであって；
    当該第2の位置が、当該一対の磁石間であり；
    当該一対の磁石間の磁場が、第1の状態と第2の状態との間で、変更され；
    当該変更された磁場が、当該一対の磁石の少なくとも１つを、第1の場所と第2の場所との間で移動させるステップと；
    それに結合されている流体配送システムを有する駆動機構に対する駆動力として当該一対の磁石の当該少なくとも１つの当該変位を使用するステップとを有する磁気機械装置を使用する方法。
24. 当該一対の磁石の少なくとも部分が：
    永久磁石材料；および
    電磁石材料の何れかを有する請求項２３に記載の方法。
25. 当該磁場モディファイアが：
    磁化可能な材料；
    永久磁石；および
    電磁石の何れかを有する請求項２３に記載の方法。
26. 当該変位を使用する当該ステップが：
    スイッチ；および
    電気的コンタクトの少なくとも１つを作動させる請求項２３に記載の方法。
27. 当該磁場モディファイアを動かす当該ステップが：
    当該一対の磁石間の当該磁場を当該第1の状態と当該第2の状態との間で交替するように、当該第1の位置と当該第2の位置との間で、当該磁場モディファイアの位置を交替するステップをさらに有し；
    当該一対の磁石の少なくとも１つが、当該第1の場所と当該第2の場所との間で、交替する請求項２３に記載の方法。
28. 当該駆動機構は、
    歯止め；
    ラチェット；
    ギア；および
    駆動装置の少なくとも１つを備える請求項２３に記載の方法。
29. 当該流体配送システムが：
    カップリング流体；および
    ドラッグの何れかを配送する請求項２３に記載の方法。
30. 当該流体配送システムが：
    カップリング流体；および
    ドラッグの何れかを配送する請求項２３に記載の方法。
31. 磁気機械装置を使用する方法であって：
    当該一対の磁石間に磁場を有する、距離により隔てられた一対の磁石を提供するステップと；
    磁場モディファイアを提供するステップと；
    当該磁石の少なくとも一つに結合されている駆動機構、及び、当該駆動機構によって駆動される当該流体配送システムを動かすように、当該磁場が、第1の状態と第2の状態との間で交替し、かつ当該第1の状態と当該第2の状態が、当該一対の磁石の少なくとも１つを第1の場所と第2の場所との間で、第1の位置と第2の位置との間で、当該磁場モディファイアを循環させるステップと；を有する、磁気機械装置を使用する方法。
32. 当該駆動機構は、当該一対の磁石の少なくとも１つに結合されている請求項３１に記載の方法。
33. 当該駆動部材が：
    当該ラチェット；
    当該ギア；および
    当該駆動装置の何れかを駆動する請求項３２に記載の方法。
34. 当該第2の位置が、当該一対の磁石間にある請求項３１に記載の方法。
35. 装置であって：
    互いから間隔を置いて配置された一対の磁石部材と；
    磁場モディファイアとしての第3の部材と；
    当該一対の磁石部材の少なくとも１つに結合される駆動部材と；
    当該駆動部材によって駆動される流体配送システムとを有し、
    当該第3の部材が、当該一対の磁石部材を、当該一対の磁石間の磁場内へ動かす、またはそこから離すの何れかにより、臨界の位置に対して動かす時、それらの間の当該磁場は、当該一対の磁石部材の少なくとも１つが、第1の位置と第2の位置との間で、移動させられる程度まで、変更され；
    当該第3の部材が、当該臨界の位置から取り除かれる時、それらの間の磁場は、当該一対の磁石部材の当該少なくとも１つが、当該第1の位置に戻るように、変更され；および
    当該第3の部材が、当該第1および第2の位置との間で、当該一対の磁石部材の当該少なくとも１つの周期的な動きを誘導するように、当該磁場を周期的に変更するために、周期的に、当該臨界の位置に動かされ、かつそこから取り除かれる装置。
36. 当該一対の磁石部材の何れかが：
    永久磁石；および
    電磁石の何れかとすることが可能な請求項３５に記載の装置。
37. 当該一対の磁石部材が、対向する同極を有する請求項３５に記載の装置。
38. 当該第1の位置が、当該一対の磁石部材間の前記反発し合う力により、第1の固定された停止部に対して維持され、かつ当該第2の位置が、当該第3の部材と当該一対の磁石部材の当該少なくとも1つとの間の前記引力により、当該第3の部材と当該一対の磁石部材の当該少なくとも１つとの間に置かれた、第2の固定された停止部に対して維持される請求項３７に記載の装置。
39. 当該一対の磁石部材が、対向する反対の極を有する請求項３５に記載の装置。
40. 当該第1の位置が、当該一対の磁石部材の当該少なくとも１つを取り付ける弾性部材の引っ張る力により、第1の固定された停止部に対して、維持され、かつ当該第2の位置が、当該第3の部材と当該一対の磁石部材の当該少なくとも1つとの間の引力により、当該第3の部材と当該一対の磁石部材の当該少なくとも1つとの間に置かれた、第2の固定された停止部に対して維持される請求項３９に記載の装置。
41. 当該第3の部材が：
    永久磁石；
    電磁石；および
    一片の磁化可能な金属の何れかを有する請求項３５に記載の装置。
42. 当該駆動部材が：
    ラチェット；
    ギア；および
    駆動装置の何れかを駆動する請求項３５に記載の装置。
43. 磁気機械駆動装置であって：
    その第1のものは、位置において、固定され、かつその第2のものは、当該一対の磁石部材間の反発し合う力が、当該第2の磁石部材を、固定された停止部に対して支持し、当該第2の磁石部材が、ギアに結合されている第1の位置にある、対向する同極を有する一対の磁石部材と；
    磁場モディファイアを有する第3の部材と；
    当該ギアの動きによって駆動される流体配送システムとを有し、
    当該第3の部材が、当該一対の磁石部材に対して臨界の位置に動かされる時、それらの間の磁場は、当該第2の磁石部材が、当該第1の位置と第2の位置との間で動かされ、当該第2の位置が、当該第3の部材と当該第2の磁石部材との間に置かれた固定された停止部に対して、当該第3の部材と当該一対の磁石部材の各々の間の引力により維持される程度まで、変更され；
    当該第3の部材が、当該臨界の位置から取り除かれる時、当該第2の磁石部材は、当該第2の位置から当該第1の位置に戻り；および
    当該第3の部材が、周期的に、当該臨界の位置に動かされ、かつそこから取り除かれ、当該磁場が、周期的に変更され、および当該第1および第2の位置との間で当該一対の磁石部材間に周期的な動きを誘導し；および
    当該臨界の位置に近づき、かつそこから離れる当該第3の部材の動作の各サイクルが、当該ギアを少なくとも１ノッチ動かす磁気機械駆動装置。