JP5518477B2 - モジュール式磁気機械的デバイス - Google Patents

Description

本発明は電気機械的デバイスに関する方法及び装置の分野に関し、より詳細にはブラシレス電気モータ及び電動デバイスに関する方法及び装置に関する。

ロータ６１０及びステータ６３０を含む（図４９に示されるような）従来のブラシレスモータ６００があることが知られている。従来から、ロータ６１０はステータ６３０内に配置され、ロータ６１０がステータ６３０に対して回転できるようにするコア６１２を有する。ステータ６３０は、少なくとも１つの磁場源を有する。一般に、ステータ６３０はたとえば３つの電磁石６３２、６３３、及び６３４などの複数の磁場源を有する。一般に、永久磁石６１４がロータ６１０のコア６１２に取り付けられ、ロータ６１０はシャフト（図示されない）に連結される。一般に、シャフトはシャフトの回転を可能にする一組の軸受け（図示されない）に装着される。従来のブラシレスモータ６００の動作中に、制御アセンブリ６０２が、電磁場を生成するために電磁石６３２、６３３、及び６３４の電流の通過を制御する。電磁場は、ロータのコアに取り付けられた永久磁石と相互作用する。永久磁石と電磁場の間の相互作用により、ロータがステータに対して回転する。巻き線を通過する電流によって生成される電磁場の極性を変え、又は他の方法で制御することにより、ロータの回転が制御できる。ロータはシャフトに連結され、したがってロータの永久磁石と、巻き線によって生成された電場との間の相互作用の結果として、巻き線を通過する電流がシャフトの機械的な回転に変換できるようになる。一般に、次いでシャフトは、それに連結できる何らかの他のデバイス又は機構に機械的エネルギーの物理的な伝達を行う。従来、ロータ及びステータは、共通のモータ・ケーシング６０２内に配置される。

ステータ内に配置された電磁石の極性を制御することによってロータの回転を制御することが知られている。図４９を参照すると、一般に、３つの電磁石６３２、６３３、及び６３４を有するステータ６３０では、第１及び第２の電磁石６３２、６３３は互いに反対の極性を有し、第３の電磁石６３４は少しの磁場も生成しないように、制御アセンブリは３つの電磁石６３２、６３３、及び６３４を通る電流の方向を制御する。次いで永久磁石６１４は、一方の電磁石に向かって引き寄せられ、他方から反発し、それによってロータ６１０が回転する。制御アセンブリは、永久磁石６１４の動作によって第３の電磁石６３４に誘起された電流を感知することによって永久磁石６１４の位置を決定できる。次いで、制御装置はロータ６１０の回転を続けるために、電磁石６３２、６３３、及び６３４を通過する電流を制御する。

既知のブラシレスモータは、それが意図する目的に対して優れた働きをするが、いくつかの欠点がある。流体がステータに入り、ステータ及びその部品を損傷するのを防止し、ステータからの異質の粒子が、ブラシレスモータが埋め込まれたシステム内に出て行くのを防止するために、外部電源からステータ内へ延出するワイヤはしばしば、動的メカニカルシールなどの何らかのタイプのシールを使用する必要がある。歴史的に、大部分の埋め込み可能な電気デバイスは、埋め込み可能なオンボードバッテリー、又は動的シールを通過して本体に入る外部固定配線接続によって電力供給されてきた。どちらの場合でも、バッテリー交換の必要、又は感染を起こす可能性により、そのようなデバイスが、人体の中に永久又は半永久的に移植されることが妨げられてきた。

心臓病及び他の循環系に関連する疾患は、世界中の何億人もの人々を苦しめる病であり、年に換算して百万人以上の生命を奪う。人工心臓技術の分野に関する幅広い文献にもかかわらず、多くの従来技術のデバイスが、生物学的な循環系の血液の圧送に関して、遅れた従来的な手法をとっている。従来技術のデバイスは、自然の人間の心臓の動作的な利用と同様の様式で身体の全体にわたって血液を循環させる、単一の集中化された圧送手段を利用する。したがって、こうした生物医学的な謎に取り組むための現行の方法論は「人間の心臓に対してどのように人工的な代替を開発するか」の問いを投げかけるものであったが、より根本的な問題として「人体に関するより良い循環系をどのように開発するか」が問われるべきである。心臓は、一箇所に集中した循環の圧送手段として、哺乳類及び自然全体の動物で発達した可能性があるが、流れ及び移動現象に関する基本的な工学的な原理の点で、広く複雑な流れのネットワーク全体に流動媒体を運ぶための単一の圧送手段の実装は、今日の基準及び実践に照らして、不適切な工学的設計であると見なされる。これは、理論的には一箇所に集中した圧送手段が、流れのネットワークを機能させるのに十分であるが、実際にはネットワーク内の任意の後に続く流れの狭窄又は閉塞の存在が下流方向の流れに不利に影響し、それによって流れのネットワーク全体の生命的な働きを脅かし、集中圧送手段の過剰な負担を生じるためである。多段的な圧送の適用は、かなりの流れの狭窄を受け、且つ／或いは流れのネットワーク全体にわたって詰まり又は閉塞を受けやすい可能性のある、広範囲な流体のネットワーク全体に大きな体積で流動媒体を運ぶために、直列及び／又は並列にネットワーク化された複数の圧送手段を利用する、流体、化学、石油化学、機械、及び生産技術者に馴染み深い概念である。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、ブラシレスの電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができ、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに備えることができる。ロータは、第１の永久磁石を有することができ、ステータは第１の電磁石を有することができる。或いは、ロータは第１の電磁石を有することができる。制御アセンブリは、第１の磁石に対する第２の磁石の向きを制御できる。モジュールは、輸送可能媒体がモジュールを通過し、ロータに接触できるようにするのに使用する第１の導管を有することができる。ロータの動作は、第１の導管が輸送可能媒体を通過するのを少なくとも部分的に補助できる。１つの実施例では、モジュールは第１の導管を通る輸送可能媒体の流れを制御するのに使用する調整可能な孔を有することができる。ロータの動作は、調整可能な孔の開閉を少なくとも部分的に制御できる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができ、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに備えることができる。モジュールは、輸送可能媒体がモジュールを通過し、ロータに接触できるようにするのに使用する第１の導管を有することができる。ロータは、第１の磁石を少なくとも部分的に受ける磁石受け部分を有するスピンドル、その周りをロータがモジュールに対して回転するシャフト、及び輸送可能媒体がモジュールを通過し、ロータに接触できるようにするのに使用する第２の導管を有することもでき、第２の導管及び第１の導管が同軸の入口を画成する。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができ、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに備えることができる。ロータは、第１の磁石を少なくとも部分的に受ける磁石受け部分、及びモジュールに対してロータがその周りを回転するシャフトを有するスピンドルも有することができる。スピンドルは、輸送可能媒体に接触するのに使用するためのスピンドルの外表面に形成されたトポグラフィカル・フィーチャ（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅ）を有することができる。別の実施例では、スピンドルは、個々に移動可能な要素を有することもでき、スピンドルに対する個々に移動可能な要素の向きは、スピンドルの動作によって少なくとも部分的に制御される。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができ、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに備えることができる。デバイスは、導電性コイルを有することもでき、ロータの動作は導電性コイル内に電流を誘起できる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができ、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに備えることができる。ロータは回転可能且つ直線的に移動可能であることができる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができ、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに備えることができる。モジュールは、第１の磁石を気密封止できる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができ、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに備えることができる。デバイスは、磁石アセンブリも有することができ、磁石アセンブリの動作は、ロータの動作によって少なくとも部分的に制御できる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中に、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。ロータの第１の磁石は第１の永久磁石であることができる。モジュールは、輸送可能媒体がモジュールを通過し、ロータに接触できるようにするのに使用する第１の導管を有することができる。ロータの動作は、輸送可能媒体が第１の導管を通過するのを少なくとも部分的に補助できる。１つの実施例では、モジュールは第１の導管を通る輸送可能媒体の流れを制御するのに使用する調整可能な孔を有することができる。ロータの動作は、１つの実施例では、調整可能な孔の開閉を少なくとも部分的に制御できる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中に、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。モジュールは、輸送可能媒体がモジュールを通過し、ロータに接触できるようにするのに使用する第１の導管を有することができる。ロータはスピンドルを有することができる。スピンドルは、第１の磁石を少なくとも部分的に受ける磁石受け部分、その周りをロータがモジュールに対して回転するシャフト、及び輸送可能媒体がモジュールを通過し、ロータに接触できるようにするのに使用する第２の導管を有することができる。第１及び第２の導管は同軸の入口を画成できる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中に、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。ロータは、第１の磁石を少なくとも部分的に受ける磁石受け部分、及びモジュールに対してロータがその周りを回転できるシャフトを有するスピンドルも有することができる。スピンドルは、輸送可能媒体に接触するのに使用するためのスピンドルの外表面に形成できるトポグラフィカル・フィーチャを有することもできる。スピンドルは個々に移動可能な要素も有することができる。スピンドルに対する移動可能な要素の向きは、スピンドルの動作によって少なくとも部分的に制御できる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中に、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。ロータは回転可能且つ直線的に移動可能であることができる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中に、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。モジュールは、第１の磁石を気密封止できる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中に、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。デバイスは、磁石アセンブリも有することができる。磁石アセンブリの動作は、ロータの動作によって少なくとも部分的に制御できる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されていない。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されない。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに有することができる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されない。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに有することができる。ロータは、第１の永久磁石を有することができ、ステータは第１の電磁石を有することができる。或いは、ロータは電磁石を有することができる。制御アセンブリは、第１の磁石に対する第２の磁石の向きを制御できる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されない。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに有することができる。ロータは、第１の磁石を少なくとも部分的に受ける磁石受け部分、及びモジュールに対してロータがその周りを回転できるシャフトを有するスピンドルも有することができる。スピンドルは、輸送可能媒体に接触するのに使用するためのスピンドルの外表面に形成されたトポグラフィカル・フィーチャを有することもできる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されない。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに有することができる。デバイスは、導電性コイルを有することもでき、ロータの動作は導電性コイル内に電流を誘起できる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されない。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに有することができる。ロータは回転可能且つ直線的に移動可能であることができる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されない。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリをさらに有することができる。デバイスは、磁石アセンブリも有することができ、磁石アセンブリの動作は、ロータの動作によって少なくとも部分的に制御できる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されない。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動機械的デバイスの通常の動作中に、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されない。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータ及びステータは共通のモータ・ケーシング内に配置されない。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中には、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。ロータは第１の永久磁石を有することができる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリを有することができる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリを有することができる。ロータは、第１の永久磁石を有することができ、ステータは第１の電磁石を有することができる。或いは、ロータは第１の電磁石を有することができる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリを有することができる。制御アセンブリは、第１の磁石に対する第２の磁石の向きを制御できる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリを有することができる。ロータは、第１の磁石を少なくとも部分的に受ける磁石受け部分、及びモジュールに対してロータがその周りを回転するシャフトを有するスピンドルも有することができる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。電気機械的デバイスはブラシレス電気モータであることができる。ブラシレス電気モータは、第１の磁石を有するロータ、第２の磁石を有するステータ、及び第２の磁石の極性を制御することによってロータの動作を制御するのに使用するための制御アセンブリを有することができる。非気体のバリアは固体、液体、又は遺伝物質であることができる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中には、ロータの動作は第１の電磁誘導コイルの電流を誘起できる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中には、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。ロータは第１の永久磁石を有することができる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中には、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。ロータは、第１の磁石を少なくとも部分的に受ける磁石受け部分、及びモジュールに対してロータがその周りを回転できるシャフトを有するスピンドルも有することができる。

ロータ及びステータを有する電気機械的デバイスを有するデバイスが提供される。電気機械的デバイスの通常の動作中には、ロータは非気体のバリアによって物理的に分離される。電気機械的デバイスは電動デバイスであることができる。電動デバイスは、第１の磁石を有するロータ、及び第１の電磁誘導コイルを有するステータを有することができる。電動デバイスの通常の動作中には、ロータの動作は第１の電磁誘導コイル内に電流を誘起できる。非気体のバリアは固体、液体、又は遺伝物質であることができる。

ロータ、ステータ、ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールを有する電気機械的デバイスを有し、ブラシレスの電気機械的デバイスの通常の動作中に、ステータがモジュールの外部にモジュールから離れて配置されるデバイスが提供される。デバイスは、第２のロータ、第２のステータ、及び第２のモジュールを有する第２の電気機械的デバイスも有することができる。第２の電気機械的デバイスの通常の動作中に、第２のステータが第２のモジュールの外部に第２のモジュールから離れて配置される。第１の電気機械的デバイスは第２の電気機械的デバイスと機能的に一体化できる。第１の電気機械的デバイスは、並列又は直列状に第２の電気機械的デバイスと機能的に一体化できる。

モジュール式磁気機械的デバイス（以降「３ＭＤ」）の動作を左右する根本的な原理は、ブラシレスモータ技術を左右する原理と同じである。しかし、３ＭＤ技術を従来のブラシレスモータから区別するものは、磁場制御動作の供給源が共通のモータ・ケーシング内に物理的に一体化されないが、３ＭＤモジュールの機械的／可動部分の外部に、それとは独立に配置されることである。別々の機械的又は電気機械的駆動手段に連結された、（駆動モータ、トランスミッションなどの）他の機能的に自動化された機械的デバイスとは異なり、３ＭＤモジュールを使用して、機能的に自動化された機械的デバイス及び駆動手段が１つになることができ、したがって別々になった駆動モータ及び連結はその動作に本質的に必要でない。或いは、３ＭＤモジュールは、別々の機能的な機械的デバイスの動作を制御する独立の駆動手段としても機能できる。このようにして、３ＭＤモジュールの機械的／可動部分は、温度及び／又は圧力に関係なく、任意の流体、非流体、有害、有害である可能性を含む、又は容易に受け入れ可能でない環境内に埋め込むことができ、前記環境の完全に外部にあり、又はそこから気密封止された制御場によって駆動され、したがって、他の方法では駆動手段の任意の内部／制御構成要素（電気又はその他の）を保護することが求められる動的メカニカルシールの必要がなくなる。さらに、本質的な設計を理由として、３ＭＤモジュールの機械的な部分は交換可能及び／又は使い捨ての構成要素であるように作製でき、それは有害な又は有害である可能性のある媒体を含む３ＭＤ用途に関する特に有用な特徴である。

外部で生成された独立の電磁場又は同様の電荷を帯びたフラックス源によって動作が制御できる１つ又は複数の帯磁した、又は磁気反応性の移動可能な要素を含む、新しい種類のモジュール式デバイスが本明細書に開示される。前記帯磁した移動可能な要素によって定められる磁場の動作は、隣接する導電性要素に電流を誘起するためにも使用できる。１つ又は複数の移動可能な要素の規定された運動学は、それには限定されないが、定常的、段階的、傾斜的、振動的、周期的、及び／又は非周期的、回転的、直線的な動作、１次元、２次元、若しくは３次元の回旋、或いはそれと関係する任意の予想される動作の組合せを含むことができる、任意の予想し得る限りのものであることができる。デバイスは、単一又は多機能のワークフローを構成するために、単一で、縦並びで、又は複数の組合せで使用され、制御され、動作を課すことができる。各デバイスには、それには限定されないが、圧送、ディスペンシング、押出し、運搬、真空化、抽出、分離、区分、渦発生、推進、計測、混合、突き固め、穴あけ、切断、鋸による切断、解体、研磨、スクラビング、ロコモーション、機械的動作の平行移動及び伝達、電力伝達、サンプリング、並びに輸送可能媒体の物理的特性の感知／特性の決定を含むことができる、単一又は複数の想定できる機能を行うために、独立に調整又は動作を課すことができる。前記のデバイスは、ピコメータ（１０^−１２）から、数メータの程度の寸法スケールの範囲のものであることができる。

本発明の他の利益及び利点は、以下の詳細な明細書を読み、理解すると、本発明に関する当分野の技術者には明らかになるであろう。

本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスの概略図である。 図１に示されたデバイスの実施例の正面図である。 本発明の１つの実施例による、ロータ及びステータがそれぞれ複数の磁力デバイスを備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、ロータが複数の永久磁石を備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、ステータに対するロータの回転が変えられるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、ステータに対するロータの向き及び位置がロータの動作を制御するために変えられるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、ロータが複数の永久磁石を備え、ステータが複数の電磁石を備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、ステータが複数の電磁石を備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、ロータ及びステータがそれぞれ複数の磁力デバイスを備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の別の実施例による、ロータ及びステータがそれぞれ複数の磁力デバイスを備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の別の実施例による、ロータ及びステータがそれぞれ複数の磁力デバイスを備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、ロータ及びステータが電磁石を備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、ロータが複数の電磁石を備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスの個々に移動可能な要素である。 本発明の１つの実施例による、導管を備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の別の実施例による、導管を備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の別の実施例による、導管を備えるモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスの可変バルブアセンブリである。 ３ＭＤスピンドルのトポグラフィカル・フィーチャ構成の斜視図である。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、導電性コイルで電流を誘起するモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、導電性コイルで電流を誘起するモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、導電性コイルで電流を誘起するモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、人体内に移植されたモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、複数のモジュールを有するモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、複数のモジュールを有するモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、スリーブ構成を有する３ＭＤモジュールである。 本発明の１つの実施例による、心臓血管系に挿入される３ＭＤモジュールである。 本発明の１つの実施例による、可搬式制御アセンブリを有するモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、リザーバ及びポートを有するモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、人体内に移植された複数のモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、直列に機能的に連結された複数のモジュール式磁気機械的デバイスである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 従来技術の水力発電タービンである。 本発明の１つの実施例による、モジュール式磁気機械的デバイスのモジュールである。 本発明の１つの実施例による、水力発電用に用いることができるモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールのアレイの斜視図である。 本発明の１つの実施例による、水力発電用に用いることができるモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールのアレイの斜視図である。 本発明の１つの実施例による、モジュール／入替え可能なカートリッジを備えるモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールの斜視図である。 本発明の１つの実施例による、マイクロ流体流れチャネルを備えた電子マイクロチップと一体化されたモジュール式磁気機械的デバイスのモジュールの斜視図である。 従来技術のブラシレスモータの斜視図である。

以下の用語は、本明細書に示された説明全体を通じて使用でき、本明細書に明示された他の説明によって否定又は補足説明されない限り、一般的に以下の意味を与えられる。

「バリア」は、分離又は離して保持するデバイス又は他の構造を意味する。

「電気機械」及び「電気機械的デバイス」は、入替え可能に使用でき、電気的な入力の結果として機械的な出力を生成でき、又は機械的な入力の結果として電気的な出力を生成できる電気的で機械的なデバイスの類を述べる。

「電動デバイス」は、電気又は電流を生成し、又は生成する傾向にあり、電気的作用又は効果を生じるデバイスを意味する。

「磁石」は、磁場によって囲まれ、鉄又は鋼を引き寄せる自然又は誘起された特徴を有する物体を意味する。

「モジュール」は、自己充足型の構成要素、ユニット、又は品目である。

モジュールは、他の構成要素又は他のモジュールと組み合わせて使用できる。次に、本発明の実施例を示す目的でのみ表わされ、本発明を限定する目的でない図面を参照すると、図１及び１ａは、３ＭＤデバイス１００の単純な実施例を示し、３ＭＤデバイス１００はロータ２００、ステータ３００、及びモジュール４００から構成される。ロータは、第１の磁石２０１を備えることができる。ステータ３００は、第２の磁石３０１を備えることができる。モジュール４００はロータ２００を少なくとも部分的に収容でき、３ＭＤデバイス１００の通常の動作中に、ステータ３００はモジュール４００の外部に配置され、モジュール４００から分離される。３ＭＤデバイス１００は、電気機械的デバイスであることができる。本発明の１つの実施例によれば、３ＭＤデバイス１００は３ＭＤブラシレス電気モータデバイス１０１であることができ、制御アセンブリ５００をさらに含むことができる。本発明の別の実施例では、３ＭＤデバイス１００は、（図２１に示されるように）３ＭＤ電動デバイス１０２であることができる。

次に図１〜１０を参照すると、単純な実施例で、３ＭＤデバイス１００のロータ２００が、図１、２、及び３に示されるように、固体又は中空であることができ、モジュール４００内に収容できる回転スピンドル２０２内に収容される１つ又は複数の永久磁石要素２０３から構成できる。別の構成では、スピンドル２０２は、実質的に１つ又は複数の永久磁石材料で構成でき、その磁場の向きは制御可能に磁化できる。１つの実施例では、スピンドル２０２は、ロータ２００の第１の磁石要素２０１として機能し、したがってその磁石要素２０１を備える。本発明の１つの実施例では、ロータ２００は複数の永久磁石要素２０３から構成でき、それぞれの連続する永久磁石要素２０３の相対的な極性は、スピンドル２０２内に収容でき、同一、反対、又はそれと関連する任意の想定し得る組合せであることができる。永久磁石要素２０３の極を画定する軸は、個々の電磁石３０４によって生成される磁場、及び３ＭＤデバイス１００の外部の制御可能な電流源３０５が、スピンドル２０２のそれぞれの磁極を引き寄せ、又はそれに反発するために使用できるようにスピンドルの回転軸に垂直に配置でき、したがって図４に示されるようなスピンドル回転を駆動する。生成された反発又は引き寄せの電磁場のシーケンスを制御することによって、スピンドルの動作及び回転が制御できる。図５は、外部に加えられた磁場の可変且つ制御可能な向き角度が、スピンドルの主軸との関係を伴って組み込むことができる、前記実施例の変形を示す。図６、７、８、９及び１０は、前記実施例の他の変形を示し、その実施例では、複数の永久磁石要素２０３がスピンドル２０２に組み込まれ、複数の独立の電磁石３０４が３ＭＤスピンドル２０２の回転を制御する外部の磁場生成に使用される。当分野の技術者は、前記実施例の他の想定し得る変形が存在できることを理解するであろう。

次に図５〜１０を参照すると、複数の図が前記実施例の変形を示し、そこでは、外部に加えられた磁場の可変且つ制御可能な向き角度をスピンドル２０２の主軸との関係を伴って組み込むことができる。前記実施例の他の変形では、複数の永久磁石要素２０３がスピンドル２０２に組み込まれ、複数の独立の電磁石３０４が３ＭＤスピンドル２０２の回転を制御する外部の磁場生成に使用される。当分野の技術者は、前記実施例の他の想定し得る変形が存在でき、健全な設計判断によって選択された任意の位置又は数の第１及び第２の磁石要素が使用できることを理解するであろう。前述の実施例で説明されたスピンドル２０２の回転は、当分野でよく知られるように、単一又は複数の軸受け手段によって画定される固定軸に保持できる。そのような形態の軸受け手段は、それには限定されないが、ラジアル玉軸受け、針状ころ軸受け、ころ軸受け、ブッシング、円錐及びブロック軸受け、宝石軸受け、流体ジャーナル軸受け、空気軸受け、磁気軸受け、及び／又は当分野の技術者には明らかな任意の他の想定し得る軸受け手段を含むことができる。

次に図２１〜２３を参照すると、前記３ＭＤデバイス１００の別の変形が、３ＭＤ電動デバイス１０３として機能する３ＭＤデバイス１００を備え、スピンドル２０２が、回転するスピンドル２０２内に１つ又は複数の電磁要素２０４を備えるロータ２００の使用を組み入れる。図２１の実施例に示されるように、単一の電磁コイル２０５が、電磁要素２０４の磁極を定めるために使用できる。１つの実施例によれば、前述の軸受け手段によって供給される電流は、外部の制御可能な電流源３０５によって生成されるような、収容される電磁コイル２０５の場の強度及び極性を制御できる。図２３は、スピンドル２０２がさらに複数の電磁要素２０４を備える前記スピンドル２０２の変形を示す。これらの図示された例示は、３ＭＤデバイス１００に使用する電磁スピンドル２０２の変形を表わすが、当分野の技術者は、他の想定し得る変形の前記電磁スピンドルの実施例が存在できることを理解するであろう。

次に図１３を参照すると、前記３ＭＤスピンドル２０２の実施例のさらなる変形が、３ＭＤスピンドル２０２及び／又はモジュール４００の外部表面又はその中に形成される、１つ又は複数のトポグラフィカル・フィーチャ又は個々に移動可能な要素２０６の使用を組み入れる。トポグラフィカル・フィーチャ又は個々に移動可能な要素２０６は、帯磁した又は磁気反応性要素であることができる。本発明の別の実施例によれば、個々に移動可能な要素２０６は帯磁された、又は磁気反応性の要素でない。前記トポグラフィカル・フィーチャ又は個々に移動可能な要素２０６の位置、向き及び／又は位置は、スピンドル２０２の動作及び／又は外部に生成された電磁場によって制御できる。本発明の１つの実施例では、外部に生成された電磁場はステータ３００によって生成できる。そのような形態のトポグラフィカル・フィーチャ又は個々に移動可能な要素２０６は、それには限定されないが、可変入射角若しくは深さのロータ羽根、可変高さのロータピン若しくはハウジングの突起、可変の螺旋の深さ若しくは幅のねじチャネル形状、可変の孔若しくは多孔性のメッシュ及び薄膜、並びに／又は健全な設計判断によって選択される、当分野の技術者に明白な制御可能に移動可能な要素の任意の他の想定し得る形であることができる。

次に図７を参照すると、前述の実施例のさらなる発展において、ホール効果センサ、電磁誘導コイル、光学エンコーダ、又は他の想定し得る変位及び／又は向き感知デバイスなどの３ＭＤモジュール４００の機械的部分の外部の検出手段（図示されない）が、スピンドルの回転及び／又は向きの個々の測定ができるようにするために、３ＭＤ制御アセンブリ５００に組み入れることができ、それによって３ＭＤスピンドル２０２の動作を制御する外部の磁場の閉ループ・フィードバック制御のフィードバック手段を確立する。この実施例の変形は、精密な閉ループ・フィートバック制御のためのスピンドルの回転及び／又は向きの正確な測定を可能にするために、ホール効果センサ、電磁誘導コイル、及び／又は他の変位／向き感知手段のアレイを組み込むことができる。本発明の１つの実施例によれば、スピンドル２０２を囲む任意の２つの電磁石コイル２０５ａ、２０５ｂは、結果として生じる外部に生成された電磁場が、スピンドル２０２の磁場の極性を制御可能に再整列するために使用できるようにエネルギー供給でき、それによってスピンドル２０２を回転させる。第３の電磁コイル２０５ｃは、回転スピンドル２０２からの磁場が前記受動的コイル２０５ｃに電流を誘起し、それによって前記３ＭＤスピンドル２０２の相対的な向きを検出する働きをするように受動モードで作動できる。したがって、受動的導電コイルを介してスピンドル２０２の向きを監視することによって、任意の組の電磁コイル２０５に順次且つ制御可能にエネルギー供給し、それによってセンサレスブラシレスモータの方向と一貫した様式で、前記３ＭＤスピンドル２０２の回転を制御するために、制御アセンブリ５００をトリガできる。当分野の技術者は、その他の感知手段及びフィードバック・ループの変形を３ＭＤデバイス１００の閉ループ・フィードバック制御のために制御アセンブリ５００に組み込むことができることを理解するであろう。

次に図１４〜１７を参照すると、３ＭＤデバイス１００の回転スピンドル２０２は、輸送可能媒体が容器又は導管２０７を退出し、或いは容器又は導管２０７の一端から他端に通過することができるように、図１４に示されるように中空の容器又は導管２０７の中に少なくとも部分的に収容又は配置できる。図１５はこの実施例のさらなる発展を示し、そこでは円筒形の３ＭＤスピンドル２０２が中空の円筒形導管２０７内に収容され、それによって輸送可能媒体がそれを通って通過できる環状の領域を画定する。図１６は、この実施例の変形を示し、そこでは中空の円筒形３ＭＤスピンドル２０２が中空の円筒形導管２０７内に少なくとも部分的に収容又は配置され、それによって輸送可能媒体がそこを通って同様の又は反対の方向に通過できる同軸の入口を画定する。別の変形では、複数の中空の円筒形３ＭＤスピンドル２０２が中空の円筒形導管２０７内に少なくとも部分的に収容又は配置され、それによって輸送可能媒体がそこを通って複数の方向の組合せで通過できる、同軸の複数の環状の入口領域を画定する。さらに別の変形では、図１７に示されるように、スピンドル２０２を少なくとも部分的に収容する導管２０７が、制御されたスピンドルの位置及び／又は向きの結果として可変的に開閉できる１つ又は複数の別個の孔を含むことができ、それによって調整可能なバルブ機構２０８を画定する。任意のこれらの前記実施例は、３ＭＤモジュール４００への、又はそれに沿った複数の入口及び／又は出口ポートを可能にすることができるように構成できる。前記入口及び／又は出口ポートは、前記３ＭＤモジュール４００への、及びそこからの方向的な媒体輸送を可能にする方向的な流れバルブ又は孔によって構成することもできる。当分野の技術者は、健全な設計判断によって選択された、他のスピンドル２０２、モジュール４００、及び／又は導管２０７のジオメトリ変形を、輸送可能媒体の通過を可能にするために３ＭＤデバイス１００の設計に組み込むことができることを理解するであろう。

次に図１８を参照すると、任意の上述した３ＭＤスピンドル２０２の実施例が、輸送可能媒体の運搬、圧送、攪拌、及び／又は混合の手段を組み込むようにトポグラフィ的に構成できる。そのうちのいくつかが図１８に示される、そのようなトポグラフィカル・フィーチャ２０６は、それには限定されないが、ロータブレード、ロータウイング、コンプレッサー羽根、プロペラ／インペラブレード、パドルブレード、シグマブレード、リボンブレード、フライトスクリュチャネル、螺旋溝、ローブ回旋、溝回旋、エピトロコイダルロータ、偏心シャフト部分／突起、ニーダブロック、フルート、穿孔ロータ、穿孔シリンダ、及びギア歯を含むことができる。当分野の技術者は、健全な設計判断によって選択された、他の想定し得るスピンドル２０２の特徴を、輸送可能媒体の運搬、圧送、攪拌、及び／又は混合を可能にするために３ＭＤデバイス１００に組み込むことができることを理解するであろう。任意の上述の３ＭＤデバイス１００の実施例は、媒体の分離及び／又は隔離のための手段を組み込むように構成することもできる。そのような特徴は、それには限定されないが、遠心分離、セントリペタル隔離（ｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）、ろ過、電気泳動法、イオン分離、双極隔離、薄膜分離、透過、浸透、浸出、拡散、及び充満を含む。当分野の技術者は、健全な設計判断によって選択された、他の想定し得る特徴又は方法を、媒体の分離及び／又は隔離を可能にするために３ＭＤデバイス１００に組み込むことができることを理解するであろう。

次に図１９〜２０を参照すると、回転スピンドル２０２を伴う前述の３ＭＤデバイス１００の実施例に加えて、同じ基本的な動作原理を利用する３ＭＤデバイス１００が、図１９に示されるように、外部に生成された電磁場によって駆動される帯磁した、又は電磁気反応性の移動可能な要素の直線運動を適合できる。このようにして、３ＭＤデバイス１００は、その動作中、スピンドル２０２の制御された軸方向移動及び／又は回転を可能にする。上述のスピンドル２０２の実施例に加えて、図２０に示されるように、３ＭＤスピンドル２０２の一方又は両方の端部が、健全な設計判断によって選択された材料の除去又は移動の手段２１０を適合するように構成でき、それは、それには限定されないがドリル・ビット、研磨アセンブリ、粉砕機、リーマ、ホナー、サンダ、アブレーダ、スクレーパ、ブラシ、スクラバ、バッファ、カッタ、及び鋸を含むことができる。或いは、３ＭＤスピンドル２０２の一方又は両方の端部は、中空の注入器／抽出器のニードルヘッド、又は他のそのような材料搬送デバイスなどの、健全な設計判断によって選択された材料の搬送のための手段で構成できる。当分野の技術者は、スピンドル２０２は、健全な設計判断によって選択された軸方向移動、及び／又は除去、移動、若しくは材料の伝達を可能にするための３ＭＤデバイス１００に組み込むことができる他の想定し得る特徴を備えることができることを理解するであろう。

次にすべての図を参照し、さらに上述の実施例を参照すると、３ＭＤデバイス１００は１つ又は複数の機械的連結手段を適合でき、その手段はそれには限定されないが、１つ又は複数の機械的又は電気機械的デバイスの動作を駆動する目的で、直接駆動カプリング、駆動シャフトカプリング、可撓カプリング、自在継手カプリング、かみ合い歯車、ギアボックス、ウォームドライブ、チェーンドライブ、ベルトドライブ、及び磁力連結ドライブを含むことができる。当分野の技術者は、１つ又は複数の連結されたデバイスの動作の駆動を可能にするために、健全な設計判断によって選択された他の想定し得る機械的連結手段を３ＭＤデバイス１００に組み込むことができることを理解するであろう。

次に図２１〜２３を参照すると、本発明の別の実施例では、３ＭＤスピンドル２０２内に収容できるロータ２００の第１の磁石２０１の直線及び／又は回転運動が、３ＭＤモジュール４００に隣接する、モジュール４００と一体化でき、又は一体化できない導電性コイル２０９に電流を誘起するために使用できる。したがって、３ＭＤスピンドル２０２の動作は、電磁誘導コイル２０９内に電力を生成するのに使用でき、それによって３ＭＤ電力発電機デバイス１０３として機能する。本発明の１つの実施例では、誘導コイル２０９は、３ＭＤモジュール４００の外部、又は３ＭＤモジュール４００であることができ、３ＭＤデバイス１００は任意の上述の機能的な動作を行うことができる。本発明の別の実施例では、誘導コイル２０９はモジュール４００に配置できる。３ＭＤ発電機デバイス１０３を備える第１の磁石要素２０１及び電磁コイル２０９の配置に応じて、前記３ＭＤ発電機デバイス１０３は電気の直流又は交流を生成するように構成できる。このようにして、３ＭＤ発電機デバイス１０３の動作中に生成される電気は、前記３ＭＤモジュール４００の外部に配置され、３ＭＤモジュール４００内、又はそれに密接して収容された１つ又は複数の電気デバイスにエネルギーを供給するために使用できる。前記電気デバイスは、それには限定されないが、バッテリー、コンデンサ、電力貯蔵デバイス、電源コンジット、変圧器、電力変換装置、充電器、コンピュータマイクロチップ、センサ、検出器、化学分析器、発信機、受信機、無線通信デバイス、ＬＥＤ、カメラ、光学視覚化デバイス、赤外線映像デバイス、レーザ、熱電素子、タコメータ、電気機械アクチュエータ、超音波アクチュエータ、及び他のそのような電気デバイスを含むことができる。本発明の別の実施例では、３ＭＤモジュール４００は３ＭＤ電極に近接して、特定の電気デバイス又は局部的な環境に電気インパルスを提供するために使用できる電極によって構成できる。当分野の技術者は、健全な設計判断によって選択された他の想定し得るインダクタンス手段は、３ＭＤモジュール４００と連結された任意の想定し得る型及び数の電気デバイス又は電気機器に電力供給するために、電気を外部及び／又はオンボードで生成できるようにするために３ＭＤデバイス１００に組み込むことができることを理解するであろう。

すべての前述の３ＭＤデバイス１００の実施例は、自己推進によって、又は外部の動作手段によって推進可能な可搬式デバイスに作製することもできる。さらに、上記の任意の実施例によって、すべての３ＭＤモジュール４００の構成要素及び制御アセンブリ５００は、ポリマー、金属、セラミック、有機及び／又は無機の材料の任意の組合せから構成できる。さらに、すべての前述の、及び以下に述べられる３ＭＤデバイス１００の実施例は、所与の環境内で前記３ＭＤデバイス１００の動作を生物学的に、化学的に、又は物理的に適合化し、保護し、又は他の方法で容易にするために、任意の数の表面被覆又は処理によって構成できる。

次に図２７を参照すると、さらに別の実施例で、３ＭＤデバイス１００は、回転及び／又は直線運動が可能であり、それと関連付けられた１つ又は複数の軸受け手段を既に有する、任意のビーム部材又はシャフト４０４に取り付けることができ、１つ又は複数の電磁コイル２０９によって封入されている１つ又は複数の永久磁石要素４０２を含む磁石スリーブ４０１から構成できる。同様な様式で、上述したように、電磁コイル２０９及び制御可能な電流源３０５によって生成された磁場が、磁力スリーブ４０１のそれぞれの磁極を引き寄せ、又はそれに反発するために使用でき、したがって磁力スリーブ４０１及びそこに取り付けられたビーム部材４０４の動作を駆動する。受動的なモードで作動された場合、ビーム部材４０４の動作は、封入する電磁コイル２０９に電流が誘導されるように、取り付けられた磁力スリーブ４０１の動作を生じる。したがって、前記の様式で、それに関連するこれ以上の摩擦の寄与又は損失が移動するシャフト・アセンブリ４０４に対してまったくなく、動作又は電力が前記３ＭＤデバイス１００によって生成できる。当分野の技術者は、前記実施例の他の想定し得る変形が存在できることを理解するであろう。

次に図２４〜２６を参照すると、個々の３ＭＤデバイス１００が、３ＭＤデバイス１００のシステム又はアレイを定義するために、単一で、（図２５に示されるように）直列に、（図２６に示されるように）平行に、又はそれと組み合わせて使用できる。各３ＭＤデバイス１００は、統合されたワークフロー及び／又はネットワーク型制御プロセスを構成するために、独立に、縦並びで、又は複数の組合せで制御できる、単一又は複数の機能を行うように処理を課すことができる。

関連技術に関する発明、利用、用途、及び差別化
一般に、３ＭＤ技術は、無線モータ技術を必要とし、又はそれに十分に適している、或いは駆動手段及び機能操作手段が単一のデバイスに全面的に統合できる任意の用途に関する、任意のタイプの環境に埋め込み、又は利用できる。３ＭＤ技術の利用に関する様々な用途が下記に説明されるが、当分野の技術者は、本明細書には説明されない３ＭＤ技術の他の想定し得る用途が存在する可能性があることを理解するであろう。

生物医学的−内部的、発電
次に図２１、２４、２６、及び２８を参照すると、本発明の１つの実施例では、３ＭＤ動作中に上述されたようなオンボードの発電に加えて、受動的モードで利用される場合に、移植可能な３ＭＤデバイス１００が電力発電機又は３ＭＤ発電機デバイス１０３の役割を果たすことができる。オンボードの電磁コイル２０９によって構成された３ＭＤモジュール４００は、３ＭＤモジュール４００を通過する血流が、磁気３ＭＤスピンドル２０２の動作を駆動させることができ、それによって隣接するハウジングコイル２０９に電流を生成するように、血管２０に移植できる。このようにして、前記３ＭＤ発電機デバイス１０３は、人体１０に移植された他の電気デバイス用の電力を生成するために使用できる。

次に、図２４、２８〜３０を参照すると、本発明の１つの実施例では、３ＭＤ発電機デバイス１０３が移植可能な３ＭＤ電力発電機デバイス１０３に連結された３ＭＤデバイス１００を備えることができ、連結された３ＭＤデバイス１００は連結された移植可能な３ＭＤ電力発電機デバイス１０３用の駆動手段として使用できる。このようにして、モジュール４００は、気密封止された容器を備えることができ、人体１０に移植できる。次いで３ＭＤモジュール４００の動作は、上述したように人体の外部にある制御アセンブリ５００によって無線式に駆動できる。モジュール４００はそれに続いて、３ＭＤモジュール４００に連結された電気機械式の発電機デバイスに関する駆動動作を与えることができ、次いでその３ＭＤモジュール４００は、（図２８に示されるように）人体内で他の移植可能な電気デバイス２２に関する電源として機能できる。前記３ＭＤ発電機デバイス１０３は、１つ又は複数の３ＭＤ発電機デバイス１０３が人工臓器、人工筋組織、電気機械的デバイス、熱電デバイス、撮像デバイス、化学的検出及び分析デバイス、センサ、及びその他の種類の検出デバイスなどの任意の数の移植された電気デバイスに電力を供給できるように体腔内のどこにでも配置することができる。

図２４、２８、及び３０を参照すると、本発明の別の実施例では、３ＭＤ発電機デバイス１０３は、移植された３ＭＤモジュール４００への近位の外部からのアクセスが可能になることができない場所、又は３ＭＤモジュールがないと３ＭＤデバイス１００の制御及び性能に関して困難が生じる場所に、３ＭＤ用途に関して身体内で局部的に利用できる移植可能な３ＭＤデバイス制御アセンブリ５００に電力を提供するために使用することができる。このようにして、制御アセンブリ５００は、気密封止され、又は身体内に移植できる。制御アセンブリ５００は、３ＭＤモジュール４００が移植できる組織、器官、又は血管壁の外側に直接的に配置される。さらに、本発明の別の実施例では、前記移植可能な３ＭＤデバイス制御アセンブリ５００は、それが人体の外部のマスタ制御デバイスによって通信及びそれに続いて制御できるように、無線通信デバイスを組み込むことによってスレーブ又は中間の制御装置として使用できる。これらの３ＭＤ発電用途は、他の哺乳類又は動物に使用するために適用することもできる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、内部の発電動作に関連して実施できることを理解するであろう。

生物医学的−循環系用途
次に図２４、２８〜２９を参照すると、本発明の１つの実施例による本発明の目的は、人体全体にわたって段階式圧送の手法を使用できる流れのネットワークを定める目的で、人間の循環系に使用できる技術に関する。１つ又は複数の前記３ＭＤデバイス１００が、人間の循環系を定める多数の血管及び経路内に移植できる。このようにして、自然の人間の心臓を完全に交換する代わりに、３ＭＤデバイス１００は人体全体にわたって血流及び血圧を精密に調整し、弱まった又は過度の心臓の活動を補い、それによってその他の場合には高血圧若しくは低血圧、及び／又は不十分な血液循環の症状の発現を伴う、心臓のみが負担するストレス及び要求を軽減するために使用できる。心拍停止の場合には、３ＭＤデバイス１００のネットワークは、人工心臓機能の役割を果たすこともでき、それによって自然の心臓の活動がない場合に循環系の動作が維持される。従来技術に述べられた他の人工心臓デバイスは、流れシステムを密封するために人工の入口を生物学的な組織に対照的に接合することが必要であるが、図２４に示されるように、３ＭＤモジュール４００は、簡単な切開によって血管内に挿入及び完全に収容でき、したがって密封接合部又はユニオンが必要でなくなり、漏洩の可能性、感染、組織の拒絶反応、及びそれと関連する他のそのような生物学的な不適合がすべてなくなる。さらに、移植可能なバッテリー、又は身体の外部の電源へのハードワイヤ接続を必要とする他の人工心臓技術とは異なり、３ＭＤデバイス１００は、無線モータ技術によって動作し、それによって皮膚のシール又はそれに続く内部バッテリー交換用の手術の必要がなくなる。

図７、２４、２８〜２９を参照すると、本発明の１つの実施例によれば、受動モードで操作された場合、３ＭＤデバイス１００は血流計の役割を果たすこともできる。スピンドル２０２が３ＭＤモジュール４００を通過する血液の流れに反応するとき、３ＭＤスピンドル２０２の運動及び／又は向きを能動的に監視することによって、体積血流量は外部の３ＭＤ制御アセンブリ５００によって精密に決定できる。同様に、この受動モードで動作される場合に、磁力の３ＭＤスピンドル２０２の動作が、上述のように発電し、又は体積流量の基準としてスピンドル回転に対するコイル電流を生成するために、外部の３ＭＤ制御アセンブリ５００の隣接する導電性コイル３０６の電流を誘起するために使用できる。このようにして、前記３ＭＤデバイス１００は、身体内で血流量を局部的に能動的に監視し、３ＭＤ流れのネットワーク全体にわたって血液の流れを相応にすばやく反応して調整するために使用できる。

図７、２４、２８〜２９を続いて参照すると、本発明の１つの実施例によれば、３ＭＤデバイス１００は、不十分な血液循環が生じ、且つ／又は調整された血液循環が特に必要な、人体の特定の隔離された領域に使用することもできる。糖尿病などの不十分な血液循環を生じる病気は、しばしば、心臓から、又は心臓への最も長い経路を有する腕、手、脚、及び足などの、身体の付属器及び四肢への血流に悪影響を及ぼす。そのような場合に、３ＭＤデバイス１００は特に、四肢が血流を調整することを最も必要とする場所で、四肢に配置できる。前記３ＭＤデバイス１００は、壁の肉薄化又は瘢痕のために脆弱化する可能性があり、そうでなければ動脈瘤及び／又は破裂を起こしやすい可能性のある血管及び循環経路の区域の血流及び血圧を精密に調整するためにも利用できる。３ＭＤ流れのネットワーク内に戦略的に配置された３ＭＤデバイス１００は、内出血の場合のように、特定の身体の領域又は器官からの血流を逸らし、又は身体内の別の位置、組織、又は器官への血流を増加又は制御可能に調整するために使用することもできる。このようにして、３ＭＤ技術は神経性及び／又は筋性の活動の場合などの特定の器官又は組織の動作を特に刺激し、又は傷害若しくは身体の損傷から器官及び組織の生物学的回復を促進及び／又は刺激するために、血流を増加又は調整するために使用できる。さらに、前記３ＭＤデバイス１００は、血管又は他の生物学的な管内に、病気によって誘発された局部的な流れの狭窄を防止又は打ち消すために使用されるステント・デバイスの機能を果たすようにも構成できる。

図７、２４、２８〜２９を続けて参照すると、３ＭＤデバイス１００は、血管が血栓及び／又は壁プラークの残留又は蓄積を起こしやすい可能性のある人体の特定の隔離された領域に使用することもできる。３ＭＤ技術の独特の多機能的な能力のために、前記デバイスは、高い可能性で詰まりを起こす可能性のある狭窄した経路及び血管での流れを調整するために使用できるだけでなく、血管の経路に存在する有害である可能性のある壁プラーク及び／又は他の詰まりを生じる媒体を除去、放散、破壊、又は粉砕するために使用することもできる。このようにして、血栓及び血管に詰まりを生じる媒体は、流れのネットワーク全体にわたって戦略的に配置された３ＭＤモジュール４００の使用によって大きさが劇的に縮小でき、したがってそれらが身体の残りの循環系及び不可欠な器官に有害な影響を及ばす可能性が最小限に抑えられ、及び／又はなくなる。たとえば、３ＭＤデバイス１００は脳につながる血管に戦略的に配置でき、それによって神経性の血栓の可能性、及びそれと関連する卒中の圧倒的な危険の可能性を低下させる。そのような３ＭＤ用途によって、これらの病気、及び下前記化学物質及び薬剤と関連することが多いすべての有害な副作用に苦しむ患者にしばしば処方される化学的な抗血液凝固剤の従来的な使用に対する重要な代替がもたらされる。

図７、２４、２８〜２９を続けて参照すると、さらに本発明の１つの実施例によれば、３ＭＤモジュール４００は、血液の流れの相互の調整の目的で、任意の数の一体化された電気センサ及びデバイスに電力供給するために使用できる、上述したようなオンボードの電気を生成するように構成できる。前記３ＭＤ連結式電気デバイスに関する用途は、それには限定されないが、血圧及び流れ状態の局部的な監視と、身体の特定の領域内の流れの狭窄の治療を診断し、且つ補助する目的のための内部血管の視覚化と、外部の３ＭＤデバイス制御アセンブリ５００との無線通信と、詰まりを生じる媒体のレーザ式除去及び超音波分解などの前記血管の流れの狭窄の治療のための補足的技術とを含むことができる。３ＭＤ連結式電気感知デバイスからの最終的な信号は、３ＭＤ流れ調整プロセスの相互フィードバック・ループ制御、及び／又は目標とする流れの狭窄に対する応答動作のために、身体の内側から外部の３ＭＤ制御アセンブリ５００に無線式に伝達できる。このようにして、これらの相互３ＭＤ（以下「ｉ−３ＭＤ」）流れ調整デバイス１０４は、身体の特定の位置の中にある流れ条件及び／又は狭窄を能動的に監視し、前記流れ条件及び狭窄に対して相互に応答し、３ＭＤ流れのネットワーク全体にわたって血流を制御可能に調整するために使用できる。

オンボート電気デバイスと一体化及び／又は連結されたオンボードの発電を組み込む、直前に説明したｉ−３ＭＤ技術は、３ＭＤワークフローの動作中に相互制御用に上記及び以下に開示された任意の、及びすべての３ＭＤ用途に使用することもできる。以降に、用語３ＭＤはｉ−３ＭＤデバイスのサブクラスへの任意の特定の参照を含む、本発明の目的に対するすべての参照を包含する。

図２４、２８〜２９を参照すると、本発明の１つの実施例によれば、３ＭＤデバイス１００がオンラインの血液粘性及び流性のセンサとして作動するように構成することもできる。３ＭＤスピンドル２０２の動作を生じるために必要な電磁力は、応力が制御された流性測定値に関して精密に制御でき、又は流量が制御された流性測定値に関して精密に測定できる。このようにして、物理的な血液状態及び／又は人間の循環系の健康な状態にアクセスするために、人体に現場で加えられた変形率及び／又は加えられた応力の関数として、血液粘性及び流性が連続して又は周期的に監視できる。オンボードの電気を生成するようにも構成された３ＭＤモジュール４００を使用して、３ＭＤ流性センサ・デバイスは、化学的及び物理的血液状態及び／又は患者の健康状態の現場での調査に関するより包括的な血液分析を行う目的で、任意の数の無線通信デバイス、電気センサ、化学分析、及び他のそのような分析型感知デバイスと一体化することもできる。すべての前述の内部の循環系用途に加えて、モバイル３ＭＤモジュール４００のネットワークが、体内の特定の位置に移動し、各位置の状況に応じて複数の制御可能な機能を行うことによって、循環系に悪影響を及ぼす状態に相互に反応するように作ることができる。このようにして、モバイル３ＭＤモジュール４００は、血管の広大な複合体内を移動して、人体のすべて或いはある程度の「回廊」を「巡回」し、一方で循環系の刺激及びその対応する調整要件に制御可能に応答するために使用できる。

次に図７、１８、２４、２８〜２９を参照すると、上述の任意の３ＭＤ循環系用途は人体内への移植のための永久的、交換可能、又は使い捨て可能なデバイスとして使用できる。任意のこれらのデバイスは、流れのネットワーク及びシステムの要求が変化するとき、流れ、圧縮比、及び／又は材料の除去を精密に調整するために、動作中に制御可能に操作できる、調整可能なスピンドル及び／又はロータ要素、並びにトポグラフィカル・フィーチャ２０６によって構成することもできる。同様に、上述の流れのネットワークを備える３ＭＤモジュール４００は、各モジュールがネットワーク動作中に他のモジュールから協働的又は独立に複数の機能及び動作を行うことができるように、個別に動作を課すことができる。流れのネットワークのスループットに関して、３ＭＤモジュール４００は連続的な定常流のモードで、又はそれと関連する流れの任意の可変の組合せで心臓で生成された流れの脈動と同期して動作するように作ることができる。

次に図２９を参照すると、本発明の１つの実施例によれば、前述の移植可能な３ＭＤデバイス１００の動作は人体の外側に密接して配置された可搬式制御アセンブリ５００によって制御できる。このようにして、特定の３ＭＤ制御アセンブリ５００は、制御アセンブリ５００が無線操作される３ＭＤモジュール４００に密接して配置されるように、皮膚に直接的に接して、又は皮膚に近接して配置でき、或いは下着２３、帽子（図示されない）、ワイシャツ２４、ズボン２５、ベスト（図示されない）、手袋（図示されない）、靴下２６、及び靴２７などの衣服の品目、又はマスク、ブレスレット、アンクレット、ネックレス、ペンダント、ボタン、宝石、ベルト、バンド、腕時計、キーホルダ、モバイル遠距離通信及び個人用電子デバイス２９などのファッションアクセサリ２８と一体化できる。

すべての上述の循環系用途は移植可能なデバイスの使用を説明するが、３ＭＤ技術が、血液抽出及び輸血デバイス、血液循環装置及びポンプ、並びに他のそのような血液輸送デバイスなどの外部の循環系の動作及び用途に使用することもできる。このようにして、３ＭＤ圧送デバイス１０５によって、血液を含みそれを電気駆動手段から分離するように作用し、絶えずバイオハザード汚染の危険を冒すポンプシールが必要でない点で、既存の外部の血液圧送デバイスに勝る大幅な利点が与えられる。同様に、３ＭＤ流性感知デバイス１１３を、血液循環又は抽出プロセス中の血液状態のオンライン調査用の血液循環装置及び医療用シリンジと共に使用することもできる。さらに、３ＭＤ制御アセンブリ５００は永久の気密封止されたデバイス又は装置として実装できるが、３ＭＤモジュール４００は、続いて再利用するために殺菌でき、又は他のバイオハザードの廃棄物と共に廃棄できる（図３４に示されるように）容易に交換可能なカートリッジ付属装置の形で利用できる。さらに、任意の上述の３ＭＤ用途は、他の哺乳類、動物、又は循環系を含む他の生物学的な有機体の循環系動作に適用することもできる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の循環系動作に関しても実施することができることを理解するであろう。

生物医学的−血液ろ過用途
肝臓病及び腎臓病は、たんぱく質、炭水化物、及び脂肪を代謝させ、毒物を解毒し、血液をろ過する身体の能力を著しく悪化させるおそれのある深刻な生物学的な疾患である。そのような病気の結果として、肝臓及び／又は腎臓は、肝臓の場合に次第に毒物を中和し、血液中に存在する複雑な脂肪及び炭水化物を代謝し、又は腎臓の場合に器官が最終的に機能しなくなる前に血液をろ過することが次第に不可能になる、漸進的に弱まった状態で働く。これらの疾患は、従来から専門の処方治療及び規定食の調整によって治療されるが、病気の状態に応じて、そのような治療はしばしば効果的でなく、且つ／又は処方された治療は、人体の残りの部分に有害な副作用を有する。

図３０〜３２を参照すると、本発明の１つの実施例によれば、従来の薬物治療に対する１つの代替として、移植可能な３ＭＤデバイス１００は、肝臓及び／又は腎臓に入る前に、脂肪、毒素、及び血液からの廃棄物を分離することができる３ＭＤろ過デバイス１０６として機能するように身体に組み込むことができる。３ＭＤモジュール４００は、他の方式ではこれらの器官が受ける負担を軽減するために血液から望ましくない物質を制御可能に抽出するように構成できる。本発明の別の実施例によれば、３ＭＤ圧送デバイス１０５は、３ＭＤモジュール４００と連結された、加圧ろ過デバイス用の流体加圧手段として機能するように構成できる。次いで抽出された物質は、流れを逸らされ、膀胱及び／又は下方の腸管に運搬されて、身体の廃棄物の残りと共に自然に排出される。３ＭＤオンボード発電機デバイス１０３などの内部電源と連結される場合、前記３ＭＤろ過デバイス１０６は、血液から望ましくない物質を制御可能に抽出するために、機械的分離技術、並びに電気泳動法及び他の電子分離技術を使用することができる。同様に、複数の３ＭＤろ過デバイス１０６が、分離及び／又は抽出プロセスを最適化するために、段階的なろ過の目的で直列に連結できる。さらに、ろ過プロセスの後に血液が分離又は不均質な状態のままである場合、続いて３ＭＤ混合デバイス１０７が血液を最均質化するために最終段階で使用され、そうしてろ過プロセスが完了する。いくつかの場合には、前記３ＭＤろ過デバイス１０６は、自然の器官の代わりに移植可能な人工腎臓として機能するように構成できる。

さらに、前記３ＭＤろ過デバイス１０６は、血液の相互のろ過及び／又は化学的分離の目的で、任意の数の移植可能な化学分析及び検出デバイスと連結できる。このようにして、前記移植可能な化学検出デバイスは、３ＭＤオンボード発電機１０３などの内部電源によって電力供給でき、ろ過又は分離プロセスの前及び／又は後に化学的に選別するために使用される。次いで、前記移植された化学分析及び検出デバイスからの反応の信号又は生成される信号は、３ＭＤろ過プロセスの相互のフィードバック・ループ制御に関して、外部の３ＭＤろ過デバイス制御アセンブリ５００へのオンボードの無線通信デバイスによって無線式に伝達できる。次いで、前記ｉ−３ＭＤろ過デバイス１０６は、毒素、脂肪、コレステロール、及び血液中にある可能性があり、次いで３ＭＤろ過デバイス１０６によって抽出され、除去され、分離され、又は破壊できる他の望ましくない媒体などのある種の生物学的及び／又は化学的な物質に関して能動的に選別するために使用できる。

癌は、おそらく全人類にとって脅威的な病気であり、その治療はしばしばあまりにも手遅れであり、苦痛を伴い、衰弱を伴う。ほとんどのいかなる病気と同様に、早期の検出は重要であり、しばしば救命の時間を生む。しかし、そのような兆候の発端は、しばしば追跡することが困難であり、必ずしも従来の手段によって診察及び／又は監視するために容易にアクセス可能でない。おそらく、生物医学的用途に関してｉ−３ＭＤろ過デバイス１０６が有することができる最も衝撃的なことは、検出、監視、及び人体内にある有害な癌細胞を分離することにある。上述のモバイル３ＭＤモジュール４００と同様に、モバイルｉ−３ＭＤろ過デバイス１０６は、癌細胞が身体全体にわたって他の重要な器官及び組織に広がり蔓延する機会を有する前に、有害な癌細胞を相互に捜し出し、抽出し、分離し、且つ／又は破壊するために使用できる。さらに、ｉ−３ＭＤろ過デバイス１０６のネットワークは、細菌性感染、ウイルス感染、及びＡＩＤＳなどの他の脅威的な病気、並びに世界中で人類を絶え間なく脅かす他の全世界的な病気を検出し、抑制するために使用される人工的な免疫システムとして機能することもできる。人体の全体にわたって連続的なオンラインの血液の監視及び選別を行うことによって、ｉ−３ＭＤ技術が、疾病及び病気の始まりを検出し、抑制することに関して、人工的な免疫システム用途で枢要であることができる。上述の任意の３ＭＤろ過用途は、人体内への移植のための永久的、交換可能、又は使い捨て可能なデバイスとして使用できる。任意のこれらのデバイスは、ろ過のネットワーク及びシステムの要求が変化するとき、ろ過、分離、及び抽出を精密に調整するために、調整可能なスピンドル、メッシュ、及び／又は動作中に制御可能に操作できる薄膜要素及びフィーチャによって構成することもできる。

すべての上述のろ過用途は、移植可能なデバイスの使用を述べるが、３ＭＤ技術は、腎臓透析装置及び他のそのような生物学的ろ過デバイスにおいてなどの外部のろ過動作に使用することもできる。このようにして、３ＭＤモジュール４００によって、血液を含みそれを電気駆動手段から分離するように作用し、絶えずバイオハザード汚染の危険を冒すポンプシールが必要でない点で、既存の外部の圧送及び加圧ろ過デバイスに勝る利点が与えられる。さらに、３ＭＤ制御アセンブリ５００は永久の気密封止されたデバイス又は装置として実装できるが、３ＭＤモジュール４００は、続いて再利用するために殺菌でき、又は他のバイオハザードの消耗材料と共に廃棄できる容易に交換可能なポンプ及びろ過カートリッジ付属装置の形で利用できる。任意の上述の３ＭＤろ過用途は、他の哺乳類及び動物の血液ろ過動作に適用することもできる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の血液ろ過動作に関しても実施できることを理解するであろう。

生物医学的−呼吸系用途
次に図１４〜１６、１８、及び３５を参照すると、肺疾患、肺傷害、及び他の肺疾患及び／又は呼吸疾患は、呼吸し、したがって血液に酸素を吸入する身体の能力に深刻な影響を与えるおそれがあり、その結果、呼吸補助及び／又は肺の人工呼吸器を必要とする患者が、このように自己呼吸が無能である結果として多くの場合移動できなくなる。３ＭＤ技術により、従来の外部に装着された呼吸デバイスに別の代替がもたらされる。３ＭＤモジュール４００は、人工呼吸デバイスとして機能する肺へつながる気管又は気管支に移植できる。このようにして、３ＭＤ呼吸デバイス１０８は、外部の制御アセンブリ５００によって制御でき、空気を圧送して肺に入れ、肺から出すことが可能な圧送デバイスとして機能するようになされる。この３ＭＤで生成された空気流は、従来の自己呼吸と同様の可逆的な圧送様式で、又は連続同軸多方向の流れオペレーションで働くようにすることができる。上述したように、この後者の３ＭＤ圧送動作は、その内部及び外部表面にロータを含む中空円筒の３ＭＤスピンドル２０２が中空の円筒導管２０７内に収容され、それによって同軸の入口を画定し、それを通って輸送可能媒体が反対方向に通過できるように構成できる。前記内部及び外部のスピンドル・ロータ、又はその他の個々に移動可能な要素２０６は、３ＭＤスピンドル２０２の回転が反対方向に駆動される同軸の流れを生成できるように、反対の流れの様式で構成できる。したがって、この反対の同軸流れの構成では、安定した連続的な３ＭＤ動作及び肺の膨張の状態によって、新鮮な空気が肺の中に圧送でき、消費された空気が肺から排出でき、したがってそれぞれの繰返しの肺の膨張及び収縮の必要がなくなる。前記連続的な流れの動作は、深刻な肺傷害から回復する患者に特に関連し、繰返しの膨張及び収縮がしばしば肺の組織の治癒及び回復の過程を妨げるおそれがある。さらに、従来の呼吸の補助デバイスとは異なり、移植可能な３ＭＤ呼吸デバイス１０８は、患者を移動不可能にすることはなく、前記患者が回復及び／又はそれに続くリハビリテーションの過程に進むことができるようにする。

図１４〜１６、１８、及び３５を参照すると、直前に述べた３ＭＤ呼吸系用途は、人体内への移植のための永久的、交換可能、又は使い捨て可能なデバイスとして使用できる。前記３ＭＤ呼吸デバイス１０８は、従来の外部に装着された呼吸デバイスの代わりに、又はそれに加えて身体の外部で使用することもできる。同様に、任意の前述の３ＭＤ呼吸デバイス１０８は、流れのネットワーク及びシステムの要求が変化するとき、流れ、圧縮比を精密に調整するために、動作中に制御可能に操作できる、調整可能なスピンドル及び／又はロータ要素、並びにフィーチャ２０６によって構成することもできる。さらに、任意の上述の３ＭＤ呼吸用途は他の哺乳類及び動物の呼吸系動作にも適用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の呼吸系動作に関しても実施できることを理解するであろう。

生物医学的−調整、刺激、及び分配用途
次に図３６を参照すると、腺疾患及び他の分泌性器官の疾患が、新陳代謝、消化、自立反射、及び他のホルモン又は腺の調整された活動などの基本的な動作上の機能を適切に調整する身体の能力に悪影響を及ぼすおそれがある。多くの場合に、前記疾患は、一般に前記疾患は医者に処方された投薬によって治療される過活動な、又は活動の不十分な腺分泌の結果として断定される。３ＭＤ技術の使用により、しばしば人体の残りの部分に不利な副作用を起こす従来の薬物療法への代替がもたらされる。３ＭＤモジュール４００は、分泌性調整デバイスとして機能するために、分泌管又は影響が及ぼされた腺の管入口に直接的に隣接した血管に移植できる。さらに、オンボード化学検出装置によって構成されたｉ−３ＭＤ調整デバイス１０４は、分泌調整プロセスを精密且つ相互に制御するために使用できる。３ＭＤ技術は血脈洞の片頭痛及び他の同様の血脈洞の圧力に関連する疾患を治療し調整するために使用することもできる。血脈洞に移植された３ＭＤモジュール４００が、それに続いて身体が排除するために鼻の経路に粘液を運搬することによって、頭蓋、視覚、又は顔面の血脈洞圧力を調整するために使用できる。そのような場合に、３ＭＤ制御アセンブリ５００は、血脈洞の圧力の発作の間の特別の用途のために、外部の顔のマスクなどと一体化できる。

図３６を続けて参照すると、本発明の１つの実施例によれば、３ＭＤモジュール４００がリザーバ４０５から輸送可能媒体を分配するために使用できるように、移植可能な３ＭＤモジュール４００が１つ又は複数の流体リザーバ又は導管４０５を収容するように構成できる。前記流体リザーバ４０５は、身体の外部に配置でき、又は体内に移植でき、リザーバの槽又は容器ポート４０６と一体化された自己密封薄膜を通して再充填される。このようにして、３ＭＤ分配デバイス１０９のリザーバ４０５は、３ＭＤ分配デバイス１０９の動作に悪影響を及ぼすことなく簡単な皮下の針注射を用いることにより容易且つ周期的に再充填できる。さらに、ディスペンサのリザーバ４０５が再充填される必要がある場合に、３ＭＤオンボードの電力発電機デバイス１０３によって構成された３ＭＤ分配デバイス１０９、無線通信デバイス、及び充電ステータスセンサが、３ＭＤ制御アセンブリ５００に信号を送るために使用できる。外部リザーバ４０５の場合には、リザーバ容器又はサック４０５ａが、急速切断導管ユニオンの使用によって交換可能にすることができる。或いは、３ＭＤモジュール４００は直前に述べた、同じ内部分配機能を行うが身体に通過して入る外部導管を通る外部リザーバ４０５によって、身体の外部で使用できる。

図３６をさらに参照すると、３ＭＤ分配デバイス１０９は、身体内の特定の位置及び／又は器官に医薬を精密に分配するために使用することもできる。このようにして、癌患者用に一般に処方された従来の化学療法の治療などの強力な投薬が、影響が及ぼされた位置に特に標的にされ、分配でき、それによってそのような薬物が身体の残りの部分に与えるおそれのある強力な副作用を最小限に抑えることができる。これらの薬物的な分配技術は、病気と強く関連することが知られるニューロンを凝固させるプラークの形成を阻止する投薬が、３ＭＤ分配デバイス１０９によって脳に精密に分配できる、アルツハイマーなどの神経性の疾患を治療するために使用することもできる。そのような３ＭＤ分配デバイス１０９は、他の身体的な感染及び病気を医学的に治療及び／又は隔離するために使用することもできる。

次に図３７〜３８を参照すると、３ＭＤオンボード電力発電機デバイス１０３によって構成された移植された３ＭＤモジュール４００が、ニューロンの電気的な伝達を人工的に擬似的に行うために、神経細胞端部の付近に配置された電極を通って電気インパルスを供給するために使用できる。このようにして、前記３ＭＤ刺激デバイス１１０が神経活動を電気的に刺激するために使用でき、それによって器官、組織、及び他の人体１０内の内部的な生物学的な動作の活動を制御可能に誘発することができる。前記３ＭＤ電気刺激機能は、上記及び以下に説明される任意の３ＭＤ動作、機能、及び用途と一体化できる。

次に、図３６〜３８を参照すると、身体の美容的な外観の用途に関して、３ＭＤ技術は皮膚に皺が現れるのを抑えるために使用することもできる。そのような用途では、３ＭＤ分配デバイス１０９は、皮膚の弾力性を刺激し、且つ／又はエラスチンの劣化を抑えるために特定の生化学薬品を分配し、それによって皺が現れるのを減らすために、顔面又は首の皮膚などの身体の特定の視覚性が高い領域の付近に移植できる。さらに、３ＭＤ技術は、高密度の脂肪の堆積が存在する人体の特定の領域に使用できる。このようにして、移植された３ＭＤ分配デバイス１０９は、蓄積された脂肪を新陳代謝し、それによって人体の可視の脂肪質の堆積の外観を次第に減らすために、インシュリン、グルカゴン、及びエピネフリンなどの人工合成されたホルモンを脂肪組織に直接的に分配し、又は標的にされた脂肪質の領域での前記ホルモンの生産を人工的に刺激するために使用できる。或いは、移植された３ＭＤ刺激デバイス１１０は、前記ホルモンの生産を人工的に誘発して蓄積された脂肪質の堆積を新陳代謝するために、ニューロン活動を擬似的に行う目的で電気インパルスを供給するために使用できる。有害なおそれがある脂肪吸引治療、又はしばしば効果がなく身体の残りの部分に不利な副作用を与えるおそれのある従来の薬物及び食事療法の治療とは対照的に、３ＭＤ分配／刺激デバイス１０９／１１０は、脂肪質の堆積の除去を標的にした身体の領域に特別に配置でき、不要な脂肪組織を新陳代謝し、分解する身体自体の自然の過程を刺激し、それに集中するために使用できる。

次に図３３、３６〜３８を参照すると、腺機能不全及び他の関連するホルモンの疾患に関して、３ＭＤ分配／刺激デバイス１０９／１１０のネットワークが、身体全体にわたって任意の数のホルモン、酵素、又はホルモン前駆体の生成を制御可能に分配又は促進するために使用できる。たとえば、人間のホルモンであるドーパミンの不足によって生じるパーキンソン病の場合には、病気を抑制するために人工的に合成されたドーパミンを脳の特定の領域に分配するために、３ＭＤ技術が使用できる。同様に、３ＭＤ分配デバイス１０９のネットワークは、身体内でのドーパミンの生成を担うドーパミン前駆体、又は他の酵素及び補酵素を制御可能に分配するために使用できる。或いは、身体での自然のドーパミンの生合成に必要な酵素及び補酵素の自然の生産を特に促進するために、３ＭＤ分配デバイス１０９のアレイが生化学的刺激剤を人工的に投与するために使用できる。同様に、移植された３ＭＤ刺激デバイス１１０は、ドーパミンの自然の生合成のための前記酵素及び補酵素の生成を人工的に誘発するために、ニューロン活動を擬似的に行うための電気インパルスを提供するために使用できる。このようにして、３ＭＤ分配／刺激デバイス１０９／１１０のアレイが外部の制御手段によって制御でき、血流内への腺生化学流体分離の生成を精密に配分又は刺激することができる人体のための生化学的な制御的ネットワークとして機能するようになされ、それによって他の方式では腺疾患及び他のホルモンに関係する病気によって悪影響を及ぼされる基本的な動作上の身体機能を調整する。

図３３、３６〜３８を続けて参照すると、同様に、移植された３ＭＤ分配／刺激デバイス１０９／１１０のネットワークは、感染から身体を防衛し保護するために使用される白血球、リンパ球、抗体、及び他の免疫システムの血液分子（ｂｌｏｏｄ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）の生産を制御可能に促進するために、胸腺、骨髄、リンパ系組織、及び他の防御システム器官への特定の生化学的刺激又は電気的神経刺激を行うために使用できる。上述の３ＭＤろ過デバイス１０６の用途によって定められた人工免疫システムと共に、前記３ＭＤ分配／刺激デバイス１０９／１１０は、身体自体の防御システムの血液細胞及び生化学薬品の生産を刺激することによって身体の自然な防御を強化しながら、血液中の不要な分子、化学物質、及び媒体を検出し、捜し出し、ろ過し、且つ／又は破壊することができる広範囲且つ相互の３ＭＤ人工免疫防御ネットワークを定めるために使用できる。任意の上記の３ＭＤ調整、分配、及び刺激の用途は、他の哺乳類及び動物で実施できる。当分野の技術者は、本明細書には説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の流体の調整、分配、及び刺激の動作に関しても実施できることを理解するであろう。

生物医学的−消化系用途
次に図３１〜３２を参照すると、胃食道逆流病（ＧＥＲＤ）及び消化不良症は世界中の何百万人もの人々を苦しめる、共通の消化系の疾患であり、食道癌及び胃癌などのより深刻な病を招くおそれがある。移植可能な３ＭＤ調整デバイス１２３が、ＧＥＲＤ及び胃の内容物の食道への異常な逆流を防止するために胃の入口付近に使用できる。消化不良症及び他の関連する胃の疾患の場合には、すりつぶし及び粉砕動作用に構成された３ＭＤデバイスは、消化プロセスを促進するために固体食品のさらなる物理的な分解に使用できる。このようにして、３ＭＤ技術は、消化プロセスを容易にし、加速する摂取された固体食品の体積比に対する表面積を増加させ、化学的な分解中の酸の生産を制限し、それによって消化不良症を軽減し、他の方式では胃の中にある潰瘍によって証明される酸暴露を最小限に抑えるために使用できる。

図３２〜３３を続いて参照すると、憩室症、炎症性腸疾患、過敏性腸症候群、便秘、及び結腸直腸癌は、人間の腸管の網状の運動を妨げ、それによって人体から消耗された媒体の排出プロセスに悪影響を及ぼすおそれのある腸及び結腸の疾患である。これらの疾患はしばしば、大きな腹部の痛みを生じ、しばしば慢性的な性質であり、治療法がないものもある。結腸直腸癌の重篤な場合には、結腸が除去され、患者はそれがなければ肛門を通過するであろう人間の排泄物を収集する結腸瘻バッグを使用しなければならない。これらの疾患を鑑みて、３ＭＤ運搬デバイス１１１が、人間の腸管を通る半個体の排泄物の運搬を制御可能に補助するための使用できる。除去された結腸の場合には、３ＭＤ運搬デバイス１１１が、人間の腸管から固体様の排泄物を排出するように外部から制御できる人工結腸及び／又は肛門として機能させることができる。同様に、失禁の場合には、３ＭＤ運搬デバイス１１１が膀胱から液体の排泄物、又は人間の腸管から固体の排泄物を放出するために外部から制御できる人工バルブとして機能させることができる。さらに、３ＭＤ分配デバイス１０９が、腸管を通る輸送可能媒体の運搬を補助する目的で、生化学潤滑剤を腸管に分配するため、又は腸内の粘液分泌の生産を刺激するために使用できる。或いは、３ＭＤオンボード電力発電機デバイス１０３と共に構成された移植された３ＭＤデバイス１００は、胃腸管の様々な腸管及び括約筋の細網化を人工的に誘発するためにニューロン活動を刺激する電気インパルスを供給するために使用できる。このようにして、３ＭＤ分配／刺激デバイス１０９／１１０のネットワークは、消化管全体にわたって媒体の運搬を制御可能に補助するために使用できる。

任意の上記の３ＭＤ消化系用途は、他の哺乳類及び動物でも実施できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の消化系動作に関しても実施できることを理解するであろう。

生物医学的−生殖系用途
次に図３９を参照すると、不妊、勃起不全、及び他の生殖系疾患は、世界中で何百万もの男女に悪影響を及ぼす健康状態である。いくつかのこれらの疾患に関する治療法が存在するが、前記治療は必ずしも有効でなく、長期間の治療を伴う非常に高額なものになる可能性がある。女性の不妊の薬物治療の場合には、実際に妊娠が起こらない場合について、しばしば薬物刺激による過活動の卵生産の結果として、複数の胚が想定される。３ＭＤ技術は、女性の卵生産を補助又は調整するために使用できる。１つ又は複数の３ＭＤ運搬デバイス１１１が、子宮への卵の運搬を補助又は調整するために女性患者のファローピウス管内に移植できる。３ＭＤデバイス１００は、卵への精子進入を促進又は調整する目的で、卵を囲む粘液層に影響を与えるために特定の生化学流体を配分するためにも使用できる。同様に、１つ又は複数の３ＭＤ分配／刺激デバイス１０９／１１０が、ファローピウス管への卵の排出を制御可能に刺激又は調整するために特定の生化学薬品を分配し、又は電気インパルスを提供してニューロン活動を刺激するために、卵巣付近に移植できる。さらに、３ＭＤ運搬デバイス１１１が、そうしなければ妊娠中に問題を生じるおそれのある頚部又はその付近への胎盤の固定を制御可能に妨げる目的で、子宮内に受精卵を配置するために使用できる。同様に、３ＭＤモジュール４００が、精子の搬送、噴散、生産、及び勢力に制御可能に影響を与えるために、男性の人体に移植可能なデバイスとして使用できる。３ＭＤ技術は、それと関連する機能障害の生殖器官の疾患に関して人間の生殖プロセスの有効性を補助するために人間の生殖器官への血液循環を特に増加させるために使用することもできる。

任意の上記の３ＭＤ運搬、調整、及び分配の用途は、他の哺乳類及び動物の生殖系でも実施できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の生殖系動作に関しても実施できることを理解するであろう。

生物医学的−マイクロ流体プロセス用途
技術的な観点から、人体はそれによって行われるすべての思考、機能、及び動作を左右する生化学反応及びプロセスの広範且つ深遠な複合システムから構成される。産業界のエンジニアによって設計された化学的プロセスのほとんどが、マクロスケールで実行及び作動されるが、人間の活動を左右する多くの生化学的プロセスはマイクロ及びナノ・スケールで実行及び作動される。しかし、任意の化学反応又はプロセスの動作と同様に、スケールにかかわらず動作の開始及び進行に関して、反応性及び／又は反応した媒体の大量輸送が本質的に必要である。人体で起こる生化学反応のほとんどが一般に流体の状態で生じるので、ほとんどすべての人間の生化学的プロセスを左右する質量輸送（ｍａｓｓ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）のモードが、本質的にマイクロ流体の性質である。さらに、従来技術で述べられるマイクロ流体運搬デバイスの多くが、それらのほとんどが従来の電気機械的設計を使用し、したがって移植可能な電源、及び電磁場の生成手段の移動可能な運搬又は圧送手段との直接的な統合が必要になる結果として、生物医学的用途の限定された利用を行ってきた。

３ＭＤ技術は、３ＭＤモジュール４００の機械的部分のみがマイクロ流体槽内に埋め込まれる必要があり、したがってマイクロ流体のスケーリングの用途を収容する目的で小型化のみを行う必要があるので生物医学的マイクロ流体の用途に十分に適している。原則的にこれまで述べられたすべての３ＭＤ用途は、スケールに関係なく任意の数の生物医学的プロセス及び動作に関して実用性を有するが、それらはセンチメートルからミクロンのスケールに基づいて動作するシステム及びプロセスを伴い、それに対して以下の３ＭＤ生物医学的用途は、サブミクロンからナノメータレベルでのより小さなスケールの程度で、以下の３ＭＤ生医学的用途が特定のプロセス動作を伴う。

人間の神経系は、脊髄が中央の通路を備え、それによって脳が神経細胞のネットワークの残りの部分と連絡する、人体全体に広がる広範且つ複雑な神経細胞のネットワークである。現時点では、人工の神経細胞の置き換えの概念は、平均的な人体の何十億もの神経細胞及び何兆ものニューロンの連結のため、実施不可能である可能性があるが、３ＭＤ技術は、特に脊髄損傷に関する神経系に特定且つ分離された病気を治療するために使用できる。脊髄損傷の位置及び激しさに応じて、脳とのいくつかの神経細胞の連結が重症になり、人体のいくつかの部分の麻痺を生じる。脊髄損傷の位置の上下の神経細胞は損なわれてない可能性があるが、脊髄の任意の神経細胞が重症になると、麻痺によって影響を受けた身体の領域への動作を制御する重要な神経連結が切断される。これらの状況の下で、マイクロ流体の３ＭＤデバイス１１２が、マイクロ流体の神経の導管の切断を人工的にブリッジし、又は損傷した神経細胞領域で特に標的にされた神経細胞及び／又は神経連結の修復又は再成長を人工的に刺激するための、何らかの遺伝子的にコード化された分子、幹細胞、たんぱく質、ニューロトロフィン、及び／又はその他の生化学的物質を分配するために、脊髄損傷の位置に使用できる。そのようなマイクロ流体３ＭＤデバイス１１２のアレイが、新しい神経連結を形成し、又は重症になった神経細胞の損なわれていないかみ合う部分との神経連結を再構築するために、いくつかの神経の導管の破壊をブリッジし、又は個々に重症になった神経細胞の束の特定の成長又は修復を人工的に刺激するために使用することができる。同様のマイクロ流体３ＭＤ導管のブリッジ、及び細胞成長の刺激の用途が、脳損傷の場合と同様に、神経系の他の損傷した領域に実施できる。さらに、３ＭＤ細胞成長刺激技術は、細胞レベルで他の損傷した器官、組織、又は骨の現場の修復及び回復プロセスを刺激するために使用できる。反対の様式で使用されると、マイクロ流体３ＭＤ技術は、悪性腫瘍、嚢腫、又は他の癌性の奇形及び感染の場合などの、人体の特に標的にされた領域での細胞の成長又は活動を抑えるための生化学抑制剤を分配するためにも利用できる。

マイクロ流体３ＭＤ技術は、人体内の特定の細胞の生産を制御し、且つ／又は影響を及ぼすためにも使用できる。マイクロ流体３ＭＤデバイス１１２は、細胞の成長、再生、及び／又は実用性に影響を及ぼすために、個々の細胞の核又は細胞質内の遺伝子的にコード化された分子を注入、抽出、又は交換するために使用できる。このようにして、マイクロ流体３ＭＤデバイス１１２は、細胞機能及び生産のいくつかの特徴を遺伝子的に設計する目的で、所与の細胞又は細胞の群のＲＮＡ及びＤＮＡを交換するために使用できる。たとえば、移植可能なマイクロ流体３ＭＤデバイス１１２の使用によって、１つ又は複数の欠陥のある遺伝子特性を保有する細胞が、欠陥のある遺伝子の特徴を保有する遺伝子的に変えられた配列を有するＤＮＡ及びＲＮＡ分子を保有するように再構成できる。同様に、マイクロ流体３ＭＤデバイス１１２は、遺伝子的に突然変異したＤＮＡ及びＲＮＡの細胞を交換するためにも使用できる。

マイクロ流体３ＭＤデバイス１１２は、マイクロ・スケール、又はナノ・スケールの孔及び／又は流れチャネルを通るわずかな体積の生物学的流体を制御可能に運ぶためにも使用できる。そのようなマイクロ流体の移動現象は、人体の内部及び外部での用途に関するマイクロ・スケールの生化学的反応器、並びに生化学的検出及び分析のために使用されるマイクロチップ・センサの流れに適用可能である。たとえば、１つ又は複数のマイクロ流体３ＭＤ流れデバイス１１２は、１つ又は複数の流れ縮小チャネルを通してＤＮＡ及びＲＮＡなどの遺伝子的な生体高分子を含む希薄流体溶液を運ぶために使用でき、それによって内部に含有された生体高分子の分子の拡張的な伸び及び方向付けを生じ、それによって遺伝子的なコードの配列の目的で各流れの孔を通過する個々のヌクレオチド検出を促進する。

任意の上述の３ＭＤマイクロ流体のプロセス用途は、他の哺乳類及び動物に使用するためにも適用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の生物医学的マイクロ流体のプロセス動作に関しても実施できることを理解するであろう。

生物医学的−状態監視及びシステム分析
ＭＤデバイス１００は、生物学的流体の状態監視のための外部の粘性及び流性のセンサとして機能するようにも構成できる。３ＭＤスピンドル２０２の動作を生じるために必要な電磁力は、応力が制御された流性測定値に関して精密に制御でき、又は流量が制御された流性測定値に関して精密に測定できる。このようにして、流体の粘性及び流性は、唾液及び粘液分泌などの生物学的な流体の物理的な状態を調査するために、加えられた変形率及び／又は加えられた応力の関数として監視できる。たとえば、体温、並びに患者の唾液の流性的な挙動が人間の健康又は病気の調査を行うために、３ＭＤ流性センサ・デバイス１１３が、特性を決定できるように、体温計デバイスと一体化できる。同様に、３ＭＤ流性センサ・デバイス１１３は、患者の生殖的な受精周期の調査を行うために、患者の膣粘液の流性的な挙動の特性を決定できるように、個人的な生理用品と一体化できる。

上述した検出、分析、及び感知能力を伴うすべての３ＭＤ生物医学的用途は、オンライン・システムの分析及び人体内での反応性の治療を行うことが可能なネットワークの広範囲な健康監視を定めるために一体化できる。このようにして、３ＭＤワークフロー全体を含む個々の３ＭＤデバイス１００は、上述のようにそれぞれの感知、検出、及び分析の機能を行い、その結果をいかなるシステムの問題、又はネットワーク内で検出された刺激も認識し報告することができる一体化されたシステム制御装置に連絡するようになすことができる。したがって、一体化された３ＭＤワークフローが、人体全体にわたって感染、疾患、又は異常の早期の発生を検出する能力によって、患者の内部の健康状態を監視するために使用できる。検出された問題を分析し、診断した後に、次いでワークフロー内の特定の３ＭＤデバイスがシステム制御装置によって制御され、上述のように診断された問題に対して相互に治療又は反応するようになされる。したがって、一体化された３ＭＤワークフローは、予防健康管理及び基本的な人間の生命維持に関して重要な生物医学的ツールであることができる。

任意の上記の３ＭＤ状態監視及びシステム診断の動作は、他の哺乳類及び動物に使用するためにも適用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の生物医学的な状態監視又はシステム診断の動作に関しても実施できることを理解するであろう。

生物医学的−手術用途
上述の内部の薬剤を伴ういくつかの生物医学的用途に加えて、３ＭＤ技術が、侵襲的な手術手技で外科医を補助するためのツールとして、又は人体内でその場での手術手技を行うことが可能な移植可能なデバイスとして機能することの複数の手術用途にも使用できる。３ＭＤモジュール４００は、鋸による切断、切断、穴あけ、リーマ加工、ねじ山を付ける、すりつぶし、研磨、自動縫合、及び真空化を含むことができる複数の手術器具の動作を果たすように構成できる。上述のように、３ＭＤモジュール４００は動的なシールを用いる必要がないので、いくつかの従来の電気機械的及び空気的な手術器具のように、バイオハザードの汚染の危険を冒さない。３ＭＤ手術モジュール４００は、適切な殺菌の後に収集及び再利用でき、又は他のバイオハザードの廃棄物と共に廃棄できる取外し可能なカートリッジとしても構成できる。

任意の上述の３ＭＤ手術動作は、他の哺乳類及び動物に使用するためにも適用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の手術器具用途に関しても実施できることを理解するであろう。

生物医学的−人工補綴及び筋肉用途
３ＭＤ技術は、人工の外部及び移植可能な補綴の設計にも組み込むことができる。このようにして、３ＭＤモジュール４００は、人工の骨、関節、歯、組織、目、肢、及び他の身体の部分に一体化でき、上述のように任意の数の機能及び動作を行うように動作を課すことができる。たとえば、３ＭＤモジュール４００は、人工の背骨の椎体の設計に組み込むことができ、脊髄に対して、脊髄から、又は脊髄に沿って電気インパルスの神経的な伝達を補助するように動作を課すことができる。別の例示の実施例では、３ＭＤモジュール４００は、人工の大腿又は上腕の設計に組み込むことができ、隣接する筋肉組織の神経的な刺激のための電力を生成し、且つ／又は身体に必要な人間の血球又は任意のその他の不可欠な生物学的な細胞及び液体の合成的な生成のためのオンボードの生物反応器に電力供給する際の、人工の骨髄の動作を補助するように動作を課すことができる。

３ＭＤ技術は人体に人工のモータ又は筋肉の機能を人体に提供するためにも使用できる。移植可能な３ＭＤモジュール４００は、人間の肢、付属器官、及び他の身体の部分での筋肉の機能を補助し、又は筋肉に代わって機能する電気機械的な作動デバイスとして使用するために構成できる。前記移植可能な３ＭＤ作動デバイス１１４は、隣接する肢又は付属器官の運動のための関節の制御された曲げに使用される直線及び／又は回旋状の動作を駆動するために、人体の既存又は人工の連結性の組織に連結できる。同様に、前記３ＭＤ作動デバイス１１４は、関節の曲げを直接的に駆動し、且つ制御するために、制御された回転的な作動が使用できるように、既存又は人工の関節と一体化できる。或いは、３ＭＤ圧送デバイス１０５が、流体駆動の人工筋肉組織用途の流体的な作動に使用できる。さらに、３ＭＤ作動デバイス制御アセンブリ５００が、人工筋肉の動作の閉ループ・フィードバック動作制御のための、隣接するモータ・ニューロン活動に応答するように構成できる。同様に、前記３ＭＤ作動デバイス１１４は、通常の筋肉動作を補助又は刺激する作動デバイスとして、身体の外部に使用することもできる。

前記３ＭＤ補綴用途は、他の哺乳類及び動物に使用するためにも適用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の人工補綴用途に関しても実施できることを理解するであろう。

エネルギー−発電及びエネルギー回収用途
次に図４０〜４６を参照すると、上述のいくつかの用途に加えて、３ＭＤ技術が、複数の発電用途にも使用できる。３ＭＤモジュール４００は、風力及び水力発電の用途のためのタービン発電機として構成できる。従来のタービン発電機モジュール３０とは異なり、３ＭＤ技術はシールのない動作及び発電機のより低い慣性及び摩擦損失に関して大幅な性能の利点をもたらす。さらに、３ＭＤ発電機誘導コイル４０３は、永久気密封止された構成要素として構成でき、可動の３ＭＤタービン・モジュール４００は容易に交換可能な発電カートリッジとして構成できる。たとえば、３ＭＤタービン・モジュール４００は、大規模の水力発電ダムを伴う水力発電用途で、高圧の動的なシールを必要とすることなく動作できる、交換可能なタービン発電機カートリッジとして利用できる。従来の水力発電用途に加えて、複数の３ＭＤタービン・モジュール４００が、湖、海、及び海洋の水力発電用途にも使用できる。このようにして、交換可能な３ＭＤタービン・モジュール４００のアレイが、沿岸及び／又は沖合の用途のための水力発電「ファーム」を備えるために使用でき、それによって潮の動き、表面波、及び他の水の流れ及び流動の形の大量の水に存在する機械的なエネルギーの豊富な供給源を利用する。したがって、３ＭＤ水力発電タービンの発電機ネットワーク１１５は、水力発電出力を最大にする目的で、沿岸水路、又は水上交通領域に沿って、且つ／又は流量の多い又は急速な水流の領域に戦略的に配置できる。前記３ＭＤタービン発電機技術は、環境の外観を損なわないように、水面下で動作するようにできる高級さも備える。同様に、より小さな３ＭＤタービン・モジュール４００及びアレイが、沖合のプラットフォーム、並びに船舶及び軍艦に使用するための可搬式オンボード水力発電用途にも使用できる。そのような環境の下で、格納式の「複数の鎖状の」の可搬式３ＭＤ水力発電タービンの発電機モジュール４００が、局所的なオンボード発電用にボート及び船の船外に引きずり又は配置できる。３ＭＤタービン発電機の同様のモジュール又はアレイが、局所的なオンボード風力発電用に、ボート又は船で使用することもできる。

次に図２５、４１〜４６を参照すると、水力発電計画が世界中の地域社会のために発電の豊富な供給源をもたらしたが、従来の風力タービン発電機技術がある部分、環境の風景に有する可能性のある目障りな印象によって社会的受容性に欠けるために、風力発電は成功がはるかに限られていた。タービン発電機用途に加えて、３ＭＤ技術は、風力エネルギーによって駆動される屈曲及び網状の動作を発電用の直線作動に変換するためにも使用できる。たとえば、図２５に示されるように、長く、薄い、屈曲したコンプライアンスを有するビーム部材又は基材に取り付けられた複数の小型の３ＭＤ直線運動発電機が、ビームの屈曲がビームの表面の上に流れる空気流の力によって駆動される場合に、３ＭＤ線形発電機モジュール４００の移動可能な磁石要素を、周囲を覆う３ＭＤ導電性コイル４０３内で移動させ、それによって最も穏やかな微風の風力によって駆動される、それぞれのビームの屈曲及び網状化によって電流を誘起し、発電するために使用できる。このようにして、３ＭＤ可撓性ビーム発電機デバイス１１６のアレイが、人工の植物、低木、又は木の設計で作られた風力発電機の葉及び／又は枝を備えるために使用できる。したがって、３ＭＤ可撓性ビームの風力発電機デバイス１１６のネットワークが、環境の外観を損なわずに、住居、建築物、又は地域社会に電力を供給することができる人工の植物、低木、又は木の集まり、木立、又は森として作ることができる。これらの風力発電機デバイス１１６は、たとえば沿岸又は熱帯領域の場合には、前記３ＭＤネットワークがヤシの木立又は森の設計で作ることができるなど、所与の地理的な環境の植物相及び動物相に適合し、又は補完するように作ることができる。したがって、複数のそのような３ＭＤ風力発電機の人工の森が、電力設備がしばしば高価であり、又はアクセス不可能な貧しい、遠隔の、又は孤立した領域で発電するために使用できる。この３ＭＤ技術は、前記３ＭＤ風力発電機デバイス１１６が、秘密活動を行う必要がある可能性がある所与の場所又は環境に溶け込むように設計できるように、秘匿用途の可能性も有する。この技術の別の用途では、３ＭＤ可撓性ビーム発電機デバイス１１６が、その他の場合には装飾的な用途でしか役に立たない、旗、バナー、吹流しなども、風の力によって駆動されたはためく動きの運動学的エネルギーを利用することによって電気を生成するために使用できるように、通過する車両から生成された強い風の流れが電力を生成するために使用でき、又は布地及び織物と一体化できる、交通の頻繁な道路の脇に配置された可撓性のビーム又は人工のプラント発電機デバイス１１６のアレイを備えるために使用できる。

同様に、３ＭＤ可撓性ビーム発電機デバイス１１６のアレイは、水力発電の形の水の潮流、流れ、及び流動のエネルギーを利用するために、可撓性の防波堤バリア、水道浮標、水道標識ライン、ウォータ・フラップ、人工葦又は他の人工の水生植物及び植物相の集まりを備えるために使用できる。前記３ＭＤ技術は、大量の水の中で利用可能な豊富な運動学的エネルギーを完全に利用するために、上述の他の３ＭＤ水力発電機デバイス１１５とも連結できる。

さらなる発展では、布地及び織物と一体化された３ＭＤ可撓性ビーム発電機デバイス１１６は、衣服、靴、及び他の衣料品に一体化され、その場合に、小型の個人向け電子機器、又は他のそのような電動式デバイスに電力供給するために人間の動作及び動きからの運動学的エネルギーが電気エネルギーに変換できる。別の実施例では、３ＭＤ可撓性ビーム発電機デバイス１１６は、敷物材料、床張り材、床下地、あゆみ板、歩道、及び路盤と一体化でき、その場合に、任意の数の蓄電又は電気デバイスに電力供給するために、歩行者及び車両の交通からの豊富な運動学的エネルギーを利用し、電気エネルギーに変換できる。

自然に生じる流れ及びプロセスの動力を利用することを伴う発電用途に加えて、３ＭＤ技術は人工のシステム及び動作からエネルギーを回収するためにも使用できる。直前に述べた用途と同じ様式で、３ＭＤタービン発電機１１７が、所与のプロセス又は動作で利用されたエネルギーの一部を回収する目的で、輸送可能媒体の流れを発電に変換するために、任意のプロセスの流れのストリームで使用できる。たとえば、３ＭＤタービン発電機モジュール４００が、水タンク又はリザーバに存在する水の流れを水力の電力に変換するために、給水塔で使用できる。このようにして、水を給水塔に汲み上げるのに入手されたエネルギーの一部が、動的なシールがまったく必要なく、摩擦損失を非常に低くし、水頭圧の損失をまったくなくして動作できる、交換可能な３ＭＤタービン動力モジュール４００の使用によって回収できる。したがって、３ＭＤ発電モジュール４００によって生成された電力は、水の圧送プロセスに戻すことができ、又は異なる動作又は機能で利用できる。同様の様式で、３ＭＤタービン動力モジュール４００は、輸送可能媒体を運ぶために使用されるエネルギーの一部を回収するために、輸送可能媒体の流れ又は再循環を含む任意の数の工業的なプロセス又は動作で使用できる。同様に、３ＭＤ発電機モジュール４００は、排水パイプ及び配管ネットワークを通過する重力で送られた流れが、電力を生成するために実際に使用できるように、流れの収集及び排水の排出導管に利用できる。前記デバイスの使用は、そのような排水流れがほぼ連続的である大きな建築物及び工場の場合に特に有利であることができる。さらに、排水ネットワーク内に戦略的に配置された前記３ＭＤ発電機デバイス１０３は、排水の詰まり及び流れの狭窄の除去を補助するために正圧で駆動された流れをもたらすように能動圧送モードで動作することによって、２つの役割で機能するようにも構成できる。

次に図２７を参照すると、直接駆動式３ＭＤ発電機モジュール４００が、ほぼ無限のエネルギー回収の可能性を示す用途を有する、任意の機械的アセンブリ、設備、又は機械の動作からエネルギーを回収するために使用できる。３ＭＤの可動の磁力要素４０１を可動の駆動アセンブリに取り付けることによって、前記駆動アセンブリの動作が、取り囲む３ＭＤ導電性コイル２０９内で関連する磁場の動きを生じ、それによって３ＭＤ発電機デバイス１０３内に電流を誘導する。このようにして、脱着可能な３ＭＤ発電機モジュール４００は、前記デバイスからの運動学的なエネルギーが、それに関連する機械的損失又は摩擦損失がまったくなく前記デバイスを駆動するために必要な動力の一部分を回収するために使用できるように、任意のモータ、エンジン、設備、装置、又は機械の移動又は回転するシャフトに取り付けることができ、それによって全体の電力消費及び前記デバイスの効率を改善することができる。

次に、図２６を参照すると、３ＭＤ技術が他の従来型でない発電用途にも使用でき、その場合に、プロセス又は流れストリームからの運動学的なエネルギーが電力に変換できる。たとえば、３ＭＤタービン発電機モジュール４００は、図２６に示されるような熱的に駆動された再循環流れループで使用できる。そのような場合には、再循環ループの加熱領域に加えられた熱エネルギーが、ループ内で浮上した流体の流れを駆動するために使用される所与の流体又は流体合成物システム内での密度勾配を生じることができ、それは１つ又は複数の３ＭＤタービン発電機１１７のロータを推進でき、それによって発電する。熱エネルギーを与えられた流体がループの周りを循環すると、それが冷却し浮力を失い、加熱領域に再侵入するときに容易に再びエネルギーを与えられる。このようにして、熱勾配により駆動され、１つ又は複数の３ＭＤタービン発電機モジュール４００を含む、自己充足した、気密封止の流体再循環ループが、限定された発電の代替を有する環境で電力を生成するために使用できる。前記３ＭＤ熱力学再循環ループに関する熱エネルギー源が、様々な自然に生じる、又は人工のエネルギー流れから、一体化された熱交換デバイスからの太陽エネルギー収集装置又は同様の伝熱導管によって駆動できる。前記自己充足型３ＭＤ熱力学再循環ループ・デバイス１１８が、陸上、海洋、又は空の環境の任意の組合せに使用できる。前記デバイス内に収容された流体の熱密度の移行が、設置する地理的な領域に固有の季節的な変動及び／又は通常の温度勾配に関して最適化できる。

上記の任意の３ＭＤ発電用途は、運動学的エネルギー又は熱エネルギーの変換又は回収を伴う、任意の複数のガス、流体、又は流体様の流れ、運動学、及び動作での使用にも適用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ発電用途が、運動学的エネルギー及び熱エネルギーの電力への変換及び回収に関連しても実施できることを理解するであろう。

化学、食品、及び医薬品−製造及び生産用途
直前に述べたすべての用途に加えて、３ＭＤ技術は化学、食品、及び医薬品産業での生産動作などの複数の製造用途に使用できる。化学、ガス、石油、ポリマー、食品、飲料、及び医薬品製造は、無汚染の加工及び運搬デバイスの使用を必要とするが、これらの製造作業の多くは、非常に広範囲の温度にわたって高圧下で実施されるので、従来の加工装置のほとんどは生産ラインの入れ替わりによって汚染される可能性があり、漏洩を起こす可能性があり、それによって生産に悪影響を及ぼし、且つ／又は人間の健康及び環境への害及び損傷の点で深刻な危険を与える可能性のある、動的なモータ又は圧送のシールの使用が必要である。そのような漏洩の危険は、前記加工が、可燃性、爆発性、有害性、及び／又は毒性の材料の製造及び取扱いを伴う場合に、潜在的に致命的及び／又は環境を破壊するものである可能性がある。

磁力的なカプリング駆動ポンプデバイスは、現在、シールのない産業での圧送用途に使用されているが、前記デバイスは、ポンプ・アセンブリを動作させる目的で、電磁カプリングに加えて個別の駆動モータの使用を必要とする。３ＭＤモジュール４００は、動的なモータ又は圧送シールを必要とせずにも動作できるが、それらは個別の駆動モータを使用する必要がなく、パイプ、導管、又は加工ラインに容易に挿入でき、それに続く洗浄、汚染除去、殺菌、及び再利用のために廃棄又は容易に取り外すことができる任意の形状又は大きさのモジュール式の交換可能／入替え可能なカートリッジとして構成できる。このようにして、３ＭＤモジュール４００は、化学物質、ガス、医薬品、ポリマー、食品、飲料、及び石油ベースの製品の製造に本質的に必要である固体、液体、ガスを伴う、圧送、運搬、再循環、分配、調整、ろ過、分離、攪拌、及び混合用途を含むことができる、上述のような１つ又は複数の機能的な動作を行うように構成できる。それらは、任意の大きさ又は形状の用途に構成できるので、３ＭＤモジュール４００は、加工環境、圧力、又は温度にかかわらずマイクロ流体から大規模な過程までの任意の規模の製造及び生産ラインの動作に使用できる。さらに、電気的な３ＭＤ制御アセンブリ５００が、槽、容器、パイプ、又は導管の中に収容された３ＭＤモジュール４００の動作を無線式に制御するために、加工ストリーム環境（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｔｒｅａｍ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）から気密封止でき、槽、容器、パイプ、又は導管の外壁に容易に装着できる。さらに、それらはモータ技術の無線式及びブラシレスのモードを使用するので、３ＭＤデバイス１００は、従来のモータ技術で一般的に生じる電気スパークを本質的に発生せず、したがってそれらは可燃性又は爆発性の材料を含む加工ラインでの漏洩の場合に、爆発を起こす危険を冒さない。また、３ＭＤデバイス１００は、機能的な動作のために個別の駆動モータ又はカプリングを使用する必要がないので、３ＭＤデバイス１００は本質的に、より低い慣性、摩擦、及び機械的損失で動作でき、したがってそれに関連する電力消費を最小限に抑える。さらに、３ＭＤデバイス１００の移動要素が生産ラインの槽、容器、パイプ、又は導管に全体的に収容できるので、３ＭＤデバイス１００は従来の生産ライン設備よりも静かに動作でき、それによって製造及び生産の環境に一般に固有の、有害な騒音レベルを最小限に抑える。任意の数の３ＭＤデバイス１００が、独立に、又は統合されたネットワークシステムとして動作及び制御でき、製造加工ラインで複数の動作及び機能を行うことができる３ＭＤワークフローを定める。

３ＭＤデバイス１００は、腐食性、苛性、浸食性、又は研磨性の輸送可能媒体を伴う、生産及び製造の動作で特に有用であることができる。そのような媒体と共に使用される従来の圧送、運搬、混合、及び分離デバイスは、一般的に早期の過剰な磨耗を生じ、かなりの生産経費及び停止時間で頻繁に交換しなければならない。３ＭＤモジュール４００は、同様の磨耗周期を示す可能性があるが、それらは従来の加工設備のわずかな経費及び時間で製造及び交換できる。たとえば、第２次及び第３次の油井回収、並びにタール・サンドの堆積からの瀝青の回収中に、石油産業で研磨性の高いスラリがしばしば発生する。これらの苛性及び浸食性の高いスラリを運搬するために使用される処理装置の頻繁且つ費用のかかる交換に対する代替として、段階的な圧送原理を利用する３ＭＤ圧送及び運搬デバイス１０５、１１１のネットワークが、石油パイプライン生産ストリームに対して直接的にインラインの流れを制御可能に調整する、交換可能なポンプ・カートリッジとして利用できる。

モバイル型３ＭＤデバイス１１９が製造生産ラインでの詰まり又は狭窄に対して機能するために使用できる。このようにして、モバイル型３ＭＤデバイス１１９が、槽及び導管のネットワーク内での特定の位置に移動するように制御可能に作られた、生産ライン導管に挿入でき、流れの狭窄を通る、又はその周りの流れを圧送し、運搬し、又は逸らし、或いは生産ラインに存在する、蓄積された側壁残渣、狭窄、及び詰まりを除去、散逸、破壊、研磨、ホーニング、又は粉砕するなどの１つ又は複数の機能的な動作を行うために使用できる。したがって、生産流れストリームでの狭窄及び詰まりは、流れのネットワーク全体にわたって戦略的に配置されたモバイル型３ＭＤモジュール４００の使用によって、吸収、迂回、除去、又は大きさが劇的に縮小され、したがって製造生産ラインの残りの部分へのその不利な影響を最小限に抑え、且つ／又は打ち消す。

受動モードで動作された場合、３ＭＤモジュール４００は、ガス、流体、又は流体様の製造加工ライン内での現場の流量計としても使用できる。３ＭＤスピンドル２０２が３ＭＤモジュール４００を通過する加工ラインの流れストリームに機械的に応答するときの３ＭＤスピンドル２０２の動作及び／又は誘導された電流生成を能動的に監視することによって、体積流量を外部の３ＭＤ制御アセンブリ５００によって精密に定めることができる。このようにして、前記３ＭＤデバイス１００は、加工ライン内の流量を局部的に能動的に監視し、製造プロセス中の３ＭＤ流れのネットワーク全体にわたってプロセスの流れストリームを相応に反応して調整するために使用できる。

３ＭＤデバイス１００は、流体又は半流動体の製造加工ライン用のオンラインの粘性及び流性のセンサとして動作するようにも構成できる。３ＭＤスピンドル２０２の動作を生じるために必要な電磁力は、応力が制御された流性測定値に関して精密に制御でき、又は流量が制御された流性測定値に関して精密に測定できる。このようにして、流体の粘性及び流性は、流体の物理的な状態、所与の反応的なプロセス動作の反応の範囲、及び／又は所与の混合動作の混合の状態を調査する目的で、製造の流れストリームに現場で加えられた変形率及び／又は加えられた応力の関数として連続的又は周期的に監視できる。オンボードの電気を生成するようにも構成された３ＭＤモジュール４００を使用して、３ＭＤ流性センサ・デバイス１１３は、化学的及び物理的な材料の状態及び／又は混合又は反応の現場での調査に関するより包括的な材料分析を行う目的で、任意の数の無線通信デバイス、電気センサ、化学分析、及び他のそのような分析型感知デバイスと一体化することもできる。

３ＭＤ技術は、液体、ガス、並びに固体の分子及び粉末を取り扱い、且つ分配することなどの任意の数の製造後の動作でも利用できる。ここでも同様に、化学、ガス、石油、ポリマー、食品、飲料、及び薬物の取扱い及び分配は、汚染のない動作を含まなければならないが、３ＭＤモジュール４００は、パイプ、導管、容器、バルブ、又は容器の蓋の中に挿入でき、廃棄、又はそれに続く洗浄、汚染除去、又は殺菌のために容易に除去できる、モジュール式の運搬及び分配カートリッジとして構成できる。同様に、３ＭＤ制御アセンブリ５００は、取扱い及び分配のストリーム環境から気密封止でき、３ＭＤモジュール４００が収容される場所の外壁に容易に装着でき、任意の数の３ＭＤ取扱い及び分配モジュール４００の動作を無線式に制御するために永久的に再利用可能である。

任意の上記の３ＭＤ製造、生産、及び生産後の用途は、任意の複数の製造動作及び産業にも適用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の化学、食品、及び医薬品の製造、生産、又は生産後の動作に関しても実施できることを理解するであろう。

農業及び酪農用途
直前に述べた化学及び食品産業の用途に加えて、３ＭＤ技術が複数の農業及び酪農用途にも利用できる。特定の農業プロセスに関して、動物の廃棄物ストリーム、肥料、殺虫剤、除草剤、有機性スラリ、及び他の農業的な化学物質は、人間への接触及び環境への有害である可能性及び／又は毒物露出の危険を示す。３ＭＤモジュール４００は動的なシールを必要としないので、有害な可能性のある漏れ及びこぼれが、廃棄でき、又は再利用のために洗浄できる容易に取外し可能であり／入替え可能なカートリッジとして構成できる、３ＭＤ圧送及び運搬デバイス１０５、１１１の使用によって前記プロセスにおいて防止できる。反対に、３ＭＤモジュール４００は、廃棄でき、又は容易に取り外され、続いて再利用のために洗浄できる入替え可能なカートリッジとしての汚染のない酪農用途にも使用できる。このようにして、３ＭＤデバイス１００は、農業及び酪農製品、並びに副産物の取扱い、分配、運搬、圧送、均質化、又は分離に使用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の農業及び酪農関連の動作に関しても実施できることを理解するであろう。

工業用途
上述の製造、加工、生産、及び生産後の動作の用途に加えて、３ＭＤ技術はいくつかの他の工業用途にも使用できる。上述の圧送及び運搬用途と同様に、３ＭＤモジュール４００は、水、粉末、化学物質、固体及び流体の懸濁、スラリ、オイル、並びに他の液状流体を圧送且つ運搬するために、ホース、パイプ、又は導管に容易に挿入できる任意の形状又は大きさの取外し可能なモジュール式カートリッジとして構成できる。

従来の真空又は吸入ポンプ設備ではアクセス不可能な深井戸／深穴の流体及び水の抽出用途に関しては、最も深度のある深井戸／深穴から地球の表面まで、流体を吸い上げるのに使用するために、任意の形状又は大きさの可撓性のライン、ホース、又は導管内で１つ又は複数の３ＭＤモジュール４００が直列又は平行に動作するように構成できる。前記用途のための３ＭＤ制御アセンブリ５００は、前記流体環境から耐衝性があり、又は完全に気密封止され保護されるように、前記導管の壁の外側に配置できる。このようにして、１つ又は複数の可搬式３ＭＤを装備した流体抽出ラインが、その他の様式ではアクセス性が制限される極端に深い位置から、水及び他の流体を圧送するために、電力を供給され、端部間で取り付けられ、段階的な圧送構成で使用される。複数の３ＭＤを装備した流体抽出ラインが、浸水が起こった場合の緊急事態に水を抽出するためにも取り付けることができる。同様の耐衝性の３ＭＤデバイス１２０が、流体に完全に浸漬されながら、永久的又は半永久的ベースでも動作でき、それらが特に浸水防止に設計されたサンプ・ポンプ型用途に理想的に適するようにする。

前記３ＭＤ装備の抽出デバイス１２１は、有害な、且つ／又は毒性の媒体の取扱い、抽出、回収、及び改善にも使用できる。このようにして、可搬式の３ＭＤを装備した抽出デバイス１２１が、修復場所、汚水溜め、汚水処理タンク、又は同様の有害物質のリザーバからの有害な、且つ／又は毒性の媒体を取り扱い、圧送し、運搬するために使用できる。そのような用途で利用される３ＭＤモジュール４００は、それに続く廃棄、交換、又は再利用のために取外し可能なように構成できる。

上述のように、同様の３ＭＤ圧送デバイス１０５が、内部の詰まり、又は流れの狭窄がアクセス可能でなく、或いはパイプの導管が従来の化学的又は機械的な詰まり除去技術に貢献できない可能性がある、従来のパイプ、導管、及び配管設備に挿入されたカートリッジとしても利用できる。このようにして、交換可能な３ＭＤ圧送デバイス・カートリッジが、その他の様式では下流の流れの狭窄の存在によって妨げられる、排出中の圧力により補助された流れを提供する目的で、ドレインの入口の直下に容易に挿入できる。配管設備全体にわたって戦略的に配置された３ＭＤ圧送デバイス１０５のネットワークが、詰まり及び流れの狭窄の除去を補助する目的で、流れを逸らし、又は制御可能に攪拌し、且つ／又は圧力で駆動された流れを循環させるためにも使用できる。同様に、前記３ＭＤデバイス１００は、出口圧力を上昇させ、流量を増加させ、又は流れの間の圧力変動をなくす目的で、流れの導管に供給するのに使用でき、１つ又は複数の流れ出口からの圧力及び流れを制御可能に調整するようにも構成できる。

３ＭＤモジュール４００は、流体性スプレーと共に動作するようにも構成できる。このようにして、本質的にシールのない３ＭＤ圧送デバイス１０５が、それに続く特定の標的へのスプレー散布のためのリザーバから、有害な可能性のある、且つ／又は毒性の化学物質を安全に運搬するために使用できる。或いは、３ＭＤモジュール４００は、流体の散布を直接的に先行して、導管内で動作するようにも構成できる。

３ＭＤモジュール４００は、動作温度又は圧力にかかわらず任意の流体又はガス環境で利用できるので、３ＭＤ技術が極低温又は過熱の輸送可能媒体の用途でも使用できる。上述の様式と同様に、３ＭＤデバイス１００は、過熱蒸気及び過熱ガス、並びに極低温流体を伴う、任意の数の機能的動作を取り扱い、圧送し、運搬し、又は行うための任意の大きさ、又は形状の流体導管の中に挿入するための交換可能なカートリッジ４０７として構成できる。

次に図４７を参照すると、３ＭＤモジュールが、回転及び／又は直線の運動が可能な所与の片の産業機械の任意のビーム部材又はシャフトに取り付けることができる１つ又は複数の永久磁石要素を収容する脱着可能な磁力スリーブとしても構成できる。脱着可能な３ＭＤスリーブを１つ又は複数の電磁石コイルによって囲むことによって、１つ又は複数の電磁石コイル及び制御可能な電流源によって生成された磁場が、磁力スリーブのそれぞれの磁極を引き寄せ、又は反発させるために使用でき、それによって磁力スリーブ及びそれの中に取り付けられたビーム部材の動作を駆動する。このようにして、前記脱着可能な３ＭＤ磁力スリーブ・デバイスが、工業環境で必要に応じて一時的に、補助的に、又は緊急事態に利用可能であり、それと関連する、移動するシャフト・アセンブリに対するこれ以上の摩擦の寄与又は損失がまったくない利点を有する、可搬式の急速離脱ブラシレスモータ・デバイスとして使用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の工業プロセス及び動作に関しても実施できることを理解するであろう。

実験室及びクリーンルーム用途
調整されない環境条件を伴うすべての用途に加えて、３ＭＤ技術が、環境パラメータがしばしば精密に調整される実験室及びクリーンルーム用途でも利用できる。上述のように、３ＭＤモジュール４００は、実験室で必要な任意の数の機能的な動作を行うように構成でき、ほとんどの実験室で使用される従来の圧送、運搬、及び分配デバイスとは異なり、３ＭＤモジュール４００はシールなしで動作でき、それによって、汚染及び漏洩と関連する危険をなくす。前記３ＭＤモジュール４００は、マイクロ流体又はより大きなパイロット規模の用途で動作するようにスケール変更することができ、各実験室での動作を通過する材料の試料の実用性及び量に応じて容易に廃棄又は再利用できる、取外し可能なカートリッジであるようにも構成できる。この取外し可能な３ＭＤカートリッジ用役は、前記汚染の結果として設備及び器具アセンブリの完全な交換が必要である、汚染後の修復がしばしば高価な実験室及びクリーンルーム用途で特に有用である。たとえば、従来の正圧圧力ポンプ、真空ポンプ、混合機、及び攪拌機が、実験室規模の動作の場合に固有である繰返しのプロセス・ストリームの入れ替わりの後に、しばしば汚染除去及び／又は殺菌が非常に困難であるのに対し、３ＭＤ圧送、混合、及び攪拌カートリッジ４０７は、容易に取外し、殺菌、及び再利用、又は棄却できる。これらのカートリッジ４０７は、温度又は圧力にかかわらず、任意の輸送可能媒体に利用できるので、３ＭＤ技術が、極低温から過熱まで、又は真空から過圧までの範囲の複数の実験室用途で使用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の実験室及びクリーンルーム動作に関しても実施できることを理解するであろう。

ＨＶＡＣ用途
次に、図４４を参照すると、３ＭＤ技術が、動作効率及び清浄度がしばしば最重要である、加熱、通気、及び空調（ＨＶＡＣ）用途でも利用できる。それらは非常に低い慣性、及び騒音レベルで動作でき、既存の管路に容易に挿入でき、それに続く洗浄のために容易に除去できるので、３ＭＤモジュール４００は、送風機、循環及び通気の用途に十分に適している。さらに、３ＭＤの制御アセンブリ５００、及び他の電気的構成要素が、一般的に通気管路内に集まり、流れ、しばしばＨＶＡＣ用途で使用される従来の送風機モータ及びアクチュエータの動作及び耐久性を害する塵、埃、及びすすから気密封止される。同様に、それは駆動モータ、駆動ベルト、又は他の機械的なカプリングを必要としないので、ロー・プロファイルで超薄型の３ＭＤ循環器／インペラ・モジュール４００が、密閉された空間及びロー・プロファイルが保証される他のＨＶＡＣ用途で使用できる。さらに、それは様々な大きさ及び形状の導管の中に挿入できるので、３ＭＤモジュールは、中央式空調及び加熱用の既存の管路がまったくない年数を経た住居及び建築物に後付けするように頻繁に使用される小径のチューブ、パイプ、及び導管で使用できる。さらに、各循環導管／通気口の出口付近に挿入された個々の３ＭＤ循環機モジュール４００が、各通気口からの空気流を個々に制御するために使用できる。次いで、無線通信デバイスを装備し、独立に、又は互いに協働して動作する前記３ＭＤ循環器通気口モジュール４００のアレイが、１つ又は複数の中央に集まった位置から無線式に制御できる一体化された３ＭＤ空気流ネットワークを備えるために使用できる。

送風機及びベンチレータ用途に加えて、３ＭＤ技術は、冷凍及びボイラシステムで使用するために組み込むこともできる。常に冷媒漏洩及び環境露出の害の危険を冒す、従来の空調冷凍ポンプ設備とは異なり、３ＭＤポンプ・モジュール４００は、外部環境から気密封止された温度にかかわらず、シールなしで動作できる。同様に、これらの気密封止された３ＭＤポンプ・モジュール４００が、放射暖房用途に関して、ボイラに、又はボイラから加熱された水又は流体を循環させるために使用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意のＨＶＡＣ動作に関しても実施できることを理解するであろう。

電子機器用途
次に図４８を参照すると、前述したように、３ＭＤ技術が、電子機器用途を伴う、広範囲な産業にわたる複数の機能及び動作に関して使用できる。電子製品及び構成要素の用途に関して想定可能に実施できる、すべての３ＭＤ無線モータ・モジュール動作に加えて、３ＭＤ技術によってもたらされるマイクロ流体的圧送及び運搬の能力が、電子機器の領域で独特の機会を示す。ほとんどの電子マイクロチップ及び構成要素は空気冷却されるが、流体が自然により良い熱伝達特性をもたらし、それが熱の蓄積を低減する役割を果たし、それによって電子回路の効率が改善される。前述したように、マイクロ流体３ＭＤポンプ・モジュール４００のアレイが、冷却流体を３ＭＤワークフローを通して圧送し、電子回路からの熱伝達を劇的に改善するために、マイクロ流体の流れチャネル３２を装備した電子マイクロチップ及び構成要素３１と一体化できる。マイクロ流体３ＭＤ圧送、運搬、及び混合デバイスは、マイクロチップ反応器でも使用でき、マイクロ流体及び顕微鏡的レベルで媒体の流れ及び相互作用を制御及び調整するマイクロチップ反応器及びセンサでも使用できる。これらのマイクロ流体３ＭＤデバイス１１２は、生物学的なコンピュータでのマイクロ流体の媒体の流れを制御及び調整するためにも使用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の電子機器動作に関しても実施できることを理解するであろう。

消費財用途
既に述べた多くの用途に加えて、３ＭＤ技術が複数の消費財用途にも使用できる。一般に、３ＭＤデバイス１００は、無線モータ技術を必要とし、そこから利益を得る可能性のある、任意の廃棄可能又は再利用可能な消費財用途又は動作にも利用できる。たとえば、廃棄可能又は再利用可能なカートリッジ４０７として構成された取外し可能な３ＭＤタービン・モジュール４００が、塵及び埃の残留物がしばしば従来の真空モータの電気構成要素を劣化させる、可搬式又は集中型真空清掃システムで使用できる。同様に、３ＭＤ制御アセンブリ５００が任意の湿気のある、苛酷な、又は有害な可能性のある環境から気密封止できるので、３ＭＤポンプ・モジュール４００が、それには限定されないが、温水浴槽及びスイミング・プール用のウォータ・ジェット及び再循環源、洗濯機、皿洗い機、並びに水及び飲料のディスペンサ用の圧送／運搬源、化学製品及び塗料のスプレー、水及び菓子のファウンテン（ｃｏｎｆｅｃｔｉｏｎｅｒｙ ｆｏｕｎｔａｉｎｓ）、パワー・ウォッシャ、並びにその他の流体ポンプ、ディスペンサ、及びスプレーを含む、複数の消費財及び機器用途で使用できる。３ＭＤタービン・モジュール４００が、ヘアドライヤ、可搬式ヒータ、ファン、及び空気ポンプ用の送風機としても使用できる。さらに、上述したように、３ＭＤモジュール４００が、可搬式空調ユニット、除湿機、冷却機、冷凍機、冷蔵販売機、及び他の冷蔵製品及び機器用の冷却ポンプとして動作するように構成できる。

前述したように、前記デバイスに関する機械的損失及び摩擦損失をまったくなくして、前記デバイスを駆動するのに必要な電力の一部分を回収する目的で、直接駆動の３ＭＤ発電機モジュール４００を任意の数のモータ化された消費財又は機器の設計に組み込むことができ、それによって前記デバイスの全体の電力消費及び効率を改善する。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の消費財製品に関しても実施できることを理解するであろう。

自動車、船舶、及び宇宙用途
前述の多くの用途に加えて、３ＭＤ技術が、複数の自動車、船舶、及び宇宙用途にも使用できる。３ＭＤモジュール４００が、それには限定されないが、燃料ポンプ、燃料噴射機、オイル・ポンプ、ウォータ・ポンプ及びディスペンサ、ケミカル・ポンプ、燃料噴射機、パワー・ステアリング・ポンプ、液圧流体システム・ポンプ及びアクチュエータ、流体ディスペンサ、冷却ポンプ、並びにオンボードのトイレ及び洗面所用の廃棄ポンプを含むいくつかの機能的な役割、及び車両の稼動で動作するように構成できる。

３ＭＤタービン・モジュール４００が、任意の大きさ、形状、及び規模の自動車、船舶、及び宇宙用途の推進デバイスとしても使用できる。このようにして、３ＭＤ推進モジュール４００が、前記水及び／又は空気環境から気密封止された電源から分離した駆動モータ又はエンジンを必要とせずに、シールなしで動作するように構成できる。それには限定されないが、空気推進自動車、路上走行車、路上外走行車、ホバークラフト、アイス・ランナ／グライダ、飛行機、小型飛行船、エア・グライダ、気球、無人航空機、並びに水力推進ボート、船、潜水艦、水陸両用車、レクリエーション用水上ビークル（ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎａｌ ｗａｔｅｒ ｖｅｈｉｃｌｅｓ）、泳ぎ手及び運転者用の水中自動推進ユニット、並びに他の形の船を含む、いくつかの輸送に関係する用途で使用するために、前記３ＭＤ推進デバイス１２２を組み込むことができる。

上述したことと同様に、任意の関連する機械的な構成要素及びアセンブリの動作又は回転からエネルギーを回収するために、３ＭＤ技術が複数の自動車、船舶、及び宇宙用途で発電するためにも利用できる。このようにして、前記デバイスに関する機械的損失及び摩擦損失をまったくなくして、前記デバイスを駆動するのに必要な電力の一部分を回収する目的で、直接駆動の３ＭＤ発電機モジュール４００を回転するエンジンシャフト、駆動／トランスミッション・シャフト、車軸シャフト、又はホイール・アセンブリで使用するために組み込むことができ、それによって前記デバイスの全体の電力消費及び効率を改善する。そのような３ＭＤ発電モジュールは、その他の様式では車両のブレーキ及び安定性能力での機能に過ぎない、２輪駆動車両、及びトラクタ・トレーラの駆動されないホイール・アセンブリを伴う発電用途で特に有用である。３ＭＤ可撓性ビーム発電機１１７が、その他の方式では車両のエネルギー回収にまったく貢献しないエーロフォイル、翼、懸架装置アセンブリ、タイヤ、及び泥除けなどの曲げにおいてなどの、車両の構成要素の固有の動作からの運動学的エネルギーを回収するためにも使用できる。当分野の技術者は、本明細書に説明されない他の想定し得る３ＭＤ用途が、任意の自動車、船舶、及び宇宙の動作及びプロセスに関しても実施できることを理解するであろう。

様々な実施例を上記に説明してきた。上記の方法及び装置が、本発明の全体的な範囲から逸脱せずに変更及び修正を組み込むことができることが、当分野の技術者には明らかになるであろう。それらが添付の特許請求の範囲又はその等価物の範囲内に収まる限り、すべてのそのような修正及び変更を含むことが意図される。

本発明を説明してきたので、特許請求を行う。

Claims (22)

1. ロータと、
   ステータと、
   前記ロータを少なくとも部分的に収容するモジュールと、を備えた電気機械的デバイスであって、
   前記電気機械的デバイスの動作中に、前記モジュールが導管又は槽の中に収容され、前記ステータが前記導管又は槽の外部にそれから離れて配置される、電気機械的デバイス。
2. 前記電気機械的デバイスがブラシレス電気モータであり、前記ロータが、第１の磁石を備え、前記ステータが第２の磁石を備え、前記デバイスが、複数の前記第２の磁石の極性を制御することによって、前記ロータの動作を制御するのに使用する制御アセンブリを備える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記ロータが第１の永久磁石を備え、前記ステータが第２の電磁石を備える、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記ロータが第１の電磁石を備える、請求項２に記載のデバイス。
5. 前記制御アセンブリが、前記第１の磁石に対する前記第２の磁石の向きを制御する、請求項２に記載のデバイス。
6. 前記デバイスがさらに、導電性コイルを備え、前記ロータの動作が前記導電性コイルに電流を誘起する、請求項２に記載のデバイス。
7. 前記電気機械的デバイスが、電動デバイスであり、第１の磁石を備える前記ロータと、第１の電磁誘導コイルを備える前記ステータとを備え、前記電動デバイスの動作中に、前記ロータの動作が前記第１の電磁誘導コイルの電流を誘起する、請求項１に記載のデバイス。
8. 前記ロータが第１の永久磁石を備える、請求項７に記載のデバイス。
9. 前記モジュールが、輸送可能媒体が前記モジュールを通過し、前記ロータに接触する第１の導管を備える、請求項２又は７に記載のデバイス。
10. 前記ロータの動作が、前記輸送可能媒体が前記第１の導管を通過するのを少なくとも部分的に補助する、請求項９に記載のデバイス。
11. 前記モジュールがさらに、
    前記第１の導管を通る前記輸送可能媒体の流れを制御するのに使用する調整可能な孔を備える、請求項９に記載のデバイス。
12. 前記ロータの動作が、前記調整可能な孔の開閉を少なくとも部分的に制御する、請求項１１に記載のデバイス。
13. 前記ロータがさらに、
    （ａ）前記第１の磁石を少なくとも部分的に受ける、磁石受け部分と、
    （ｂ）前記ロータが、前記モジュールに対してその周りを回転するシャフトと、
    （ｃ）前記輸送可能媒体が前記モジュールを通過し、前記ロータに接触するための第２の導管であって、前記第２の導管及び前記第１の導管が同軸の入口を定める第２の導管とを備えるスピンドルを備える、請求項９に記載のデバイス。
14. 前記ロータがさらに、前記第１の磁石を少なくとも部分的に受ける、磁石受け部分と、前記ロータが、前記モジュールに対してその周りを回転するシャフトとを備えるスピンドルを備える、請求項２又は７に記載のデバイス。
15. 前記スピンドルがさらに、輸送可能媒体に接触するのに使用するための前記スピンドルの外表面に形成されたトポグラフィカル・フィーチャを備える、請求項１４に記載のデバイス。
16. 前記スピンドルがさらに個々に移動可能な要素を備え、前記スピンドルに対する前記個々に移動可能な要素の向きが、前記スピンドルの動作によって少なくとも部分的に制御される、請求項１４に記載のデバイス。
17. 前記ロータが、回転可能であり直線的に移動可能である、請求項２又は７に記載のデバイス。
18. 前記モジュールが、前記第１の磁石を気密封止する、請求項２又は請求項７に記載のデバイス。
19. 磁石アセンブリをさらに備え、前記磁石アセンブリの動作が、前記ロータの動作によって少なくとも部分的に制御される、請求項２又は７に記載のデバイス。
20. 前記モジュールが、人体の導管又は槽に移植するのに適している、請求項１から１９までのいずれか一項に記載のデバイス。
21. 前記モジュールを通過する媒体の粘性又は流性を感知又は測定するための、請求項１から１９までのいずれか一項に記載のデバイスの使用。
22. 風力及び水力発電での請求項１から１９のいずれか一項に記載のデバイスの使用。