特表 2024-533310 血液ポンプにおける交番磁界または回転磁界からのエネルギー生成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】血液ポンプにおける交番磁界または回転磁界からのエネルギー生成

(51)【国際特許分類】

   A61M 60/871 20210101AFI20240905BHJP

   A61M 60/117 20210101ALI20240905BHJP

   A61M 60/216 20210101ALI20240905BHJP

   A61M 60/38 20210101ALI20240905BHJP

   A61M 60/419 20210101ALI20240905BHJP

   A61M 60/845 20210101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

A61M60/871

A61M60/117

A61M60/216

A61M60/38

A61M60/419

A61M60/845

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515066

(86)(22)【出願日】2022-09-07

(85)【翻訳文提出日】2024-03-22

(86)【国際出願番号】 EP2022074855

(87)【国際公開番号】W WO2023036819

(87)【国際公開日】2023-03-16

(31)【優先権主張番号】63/241,326

(32)【優先日】2021-09-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】508031922

【氏名又は名称】マクエット カルディオプルモナリー ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】バンク， アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】ルッツ， ウーヴェ

(72)【発明者】

【氏名】コム， ベンヤミン

【テーマコード（参考）】

4C077

【Ｆターム（参考）】

4C077AA03

4C077BB06

4C077DD01

4C077EE01

4C077HH03

4C077HH13

4C077HH14

4C077HH15

4C077HH21

(57)【要約】

本開示は、モータにより生成される交番磁界または回転磁界から、電気エネルギーを収集することに関する。体外血流システムは、モータにより回転されるように連結されたポンプロータを備えた血液ポンプと、ロータに対して動作可能な近接距離に配置されたトランスデューサであって、ロータの回転に関連する第１の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように構成されたトランスデューサと、トランスデューサにより生成される電気エネルギーで電力供給される少なくとも１つのセンサと、を備える。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

体外血流システムであって、
電動モータにより回転されるように連結されたポンプロータを備えた血液ポンプと、
前記ポンプロータに対して動作可能な近接距離に配置されたトランスデューサであって、前記ポンプロータの回転に関連する第１の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように構成された前記トランスデューサと、
前記トランスデューサにより生成される電気エネルギーで電力供給される少なくとも１つのセンサと、
を備える、前記体外血流システム。

【請求項2】

前記モータは、モータロータ及びモータステータを備え、前記モータロータは、前記モータステータ及び前記モータロータに関連する第２の変化磁界に応じて前記モータステータに対して回転するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記トランスデューサは、前記モータステータ及び前記モータロータに関連する前記第２の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように、前記モータステータ及び前記モータロータに対して動作可能な近接距離に配置される、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記モータロータ及び前記モータステータのうちの少なくとも一方は、永久磁石を含み、
前記モータロータ及び前記モータステータのうちの少なくとも一方は、電磁石を含み、
前記モータは、前記電磁石の極性を周期的に変化させて、前記モータロータの回転を引き起こすように構成される、
請求項２に記載のシステム。

【請求項5】

前記トランスデューサは、ウィーガンドインダクタを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記トランスデューサは、ダイナモを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記少なくとも１つのセンサを含む酸素供給器をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記少なくとも１つのセンサは、血液温度センサ、血圧センサ、流量センサ、及び距離センサのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

前記ロータが回転したときに前記変化磁界を生成するように、前記ロータは、前記血液ポンプの前記電動モータに磁気結合される、請求項１に記載のシステム。

【請求項10】

前記ロータを回転させて、前記ロータが回転したときに前記変化磁界を生成するように、ドライブシャフトは、前記ロータを前記血液ポンプの前記電動モータに連結する、請求項１に記載のシステム。

【請求項11】

前記少なくとも１つのセンサから出力データ信号を受信するようにプログラムまたは構成されたコントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項12】

前記少なくとも１つのセンサは、前記出力データ信号を前記コントローラに無線で送信するように構成される、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記コントローラを含む心肺装置をさらに備えた、請求項１１に記載のシステム。

【請求項14】

前記トランスデューサにより生成される前記電気エネルギーは、複数の第１の電圧パルスを含み、各第１の電圧パルスは、前記第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する、請求項１に記載のシステム。

【請求項15】

前記トランスデューサにより生成される前記電気エネルギーは、複数の第１の電圧パルスを含み、各第１の電圧パルスは、前記第１の変化磁界及び前記第２の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する、請求項３に記載のシステム。

【請求項16】

前記トランスデューサにより生成される前記電気エネルギーは、複数の第２の電圧パルスを含み、各第２の電圧パルスは、前記第１の変化磁界及び前記第２の変化磁界の前記回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有し、前記第１の電圧パルスは、前記第２の電圧パルスとは実質的に異なる、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記トランスデューサにより生成された前記電気エネルギーが前記少なくとも１つのセンサに電力供給するのに適した形態になるように、前記トランスデューサにより生成された前記電気エネルギーを貯蔵し調整するための変換ボックスをさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項18】

前記システムは、心肺バイパス装置、体外膜型酸素供給装置、及びポンプ補助肺保護装置からなる群から選択される医療装置である、請求項１に記載のシステム。

【請求項19】

流体流動システムであって、
電動モータにより回転されるように連結されたポンプロータを備えた流体ポンプと、
前記ロータに対して動作可能な近接距離に配置されたトランスデューサであって、前記ポンプロータの回転に関連する第１の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように構成された前記トランスデューサと、
前記トランスデューサにより生成される電気エネルギーで電力供給される少なくとも１つのセンサと、
を備える、前記流体流動システム。

【請求項20】

前記モータは、モータロータ及びモータステータを備え、前記モータロータは、前記モータステータ及び前記モータロータに関連する第２の変化磁界に応じて前記モータステータに対して回転するように構成される、請求項１９に記載の流体システム。

【請求項21】

前記トランスデューサは、前記モータステータ及び前記モータロータに関連する前記第２の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように、前記モータステータ及び前記モータロータに対して動作可能な近接距離に配置される、請求項２０に記載のシステム。

【請求項22】

前記モータロータ及び前記モータステータのうちの少なくとも一方は、永久磁石を含み、
前記モータロータ及び前記モータステータのうちの少なくとも一方は、電磁石を含み、
前記モータは、前記電磁石の極性を周期的に変化させて、前記モータロータの回転を引き起こすように構成される、
請求項２０に記載のシステム。

【請求項23】

前記トランスデューサは、ウィーガンドインダクタを含む、請求項１９に記載のシステム。

【請求項24】

前記トランスデューサは、ダイナモを含む、請求項１９に記載のシステム。

【請求項25】

前記少なくとも１つのセンサは、流体温度センサ、流体圧力センサ、流量センサ、及び距離センサのうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載のシステム。

【請求項26】

前記ロータが回転したときに前記変化磁界を生成するように、前記ロータは、前記流体ポンプの前記電動モータに磁気結合される、請求項１９に記載のシステム。

【請求項27】

前記ロータを回転させて、前記ロータが回転したときに前記変化磁界を生成するように、ドライブシャフトは、前記ロータを前記血液ポンプの前記電動モータに連結する、請求項１９に記載のシステム。

【請求項28】

前記少なくとも１つのセンサから出力データ信号を受信するようにプログラムまたは構成されたコントローラをさらに備える、請求項１９に記載のシステム。

【請求項29】

前記少なくとも１つのセンサは、前記出力データ信号を前記コントローラに無線で送信するように構成される、請求項２８に記載のシステム。

【請求項30】

前記トランスデューサにより生成される前記電気エネルギーは、複数の第１の電圧パルスを含み、各第１の電圧パルスは、前記第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する、請求項１９に記載のシステム。

【請求項31】

前記トランスデューサにより生成される前記電気エネルギーは、複数の第１の電圧パルスを含み、各第１の電圧パルスは、前記第１の変化磁界及び前記第２の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する、請求項２１に記載のシステム。

【請求項32】

前記トランスデューサにより生成される前記電気エネルギーは、複数の第２の電圧パルスを含み、各第２の電圧パルスは、前記第１の変化磁界の前記回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有し、前記第１の電圧パルスは、前記第２の電圧パルスとは実質的に異なる、請求項３０に記載のシステム。

【請求項33】

前記トランスデューサにより生成された前記電気エネルギーが前記少なくとも１つのセンサに電力供給するのに適した形態になるように、前記トランスデューサにより生成された前記電気エネルギーを貯蔵し調整するための変換ボックスをさらに備える、請求項１９に記載のシステム。

【請求項34】

前記流体ポンプは血液ポンプであり、前記システムは、心肺バイパス装置、体外膜型酸素供給装置、ポンプ補助肺保護装置、及び血液透析装置からなる群から選択される医療装置である、請求項１９に記載のシステム。

【請求項35】

少なくとも１つの電子デバイスに電力供給するための電気エネルギーを生成する方法であって、
ポンプロータと電動モータとを結合する磁界を含む流体ポンプにおいて、前記ポンプロータを回転させて、前記ポンプロータに関連する第１の変化磁界を生成するステップと、
前記第１の磁界を回転させた結果、トランスデューサに電圧を誘起するステップであって、前記トランスデューサはウィーガンドインダクタを含み、前記誘起電圧は複数の第１の電圧パルスを含み、前記第１の変化磁界を回転させたとき、各第１の電圧パルスは前記第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する、前記誘起するステップと、
前記誘起電圧を電気エネルギー源として使用して、前記少なくとも１つの電子デバイスに電力供給するステップと、
を含む、前記方法。

【請求項36】

前記電動モータは、モータロータ及びモータステータを備え、前記モータロータは、前記モータステータ及び前記モータロータに関連する第２の変化磁界に応じて前記モータステータに対して回転するように構成され、前記方法はさらに、
前記モータステータに対して前記モータロータを回転させるように前記第２の変化磁界を生成するステップ、
を含む、請求項３５に記載の方法。

【請求項37】

前記第２の変化磁界を回転させた結果、前記トランスデューサにさらなる電圧を誘起すること、
をさらに含む、請求項３６に記載の方法。

【請求項38】

前記モータロータ及び前記モータステータのうちの少なくとも一方は、永久磁石を含み、
前記モータロータ及び前記モータステータのうちの少なくとも一方は、電磁石を含み、
前記電動モータは、前記電磁石の前記極性を周期的に変化させて、前記モータロータの回転を引き起こすように構成される、
請求項３６に記載の方法。

【請求項39】

前記誘起電圧は、複数の第２の電圧パルスを含み、各第２の電圧パルスは、前記第１の変化磁界の前記回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有し、前記第１の電圧パルスは、前記第２の電圧パルスとは実質的に異なる、請求項３５に記載の方法。

【請求項40】

前記トランスデューサにより生成された前記電気エネルギーを調整するステップであって、前記トランスデューサにより生成された前記誘起電圧が、前記少なくとも１つの電子デバイスに電力供給するのに適した形態になるように、前記電気エネルギーは、変換ボックスにより調整される、前記調整するステップをさらに含む、請求項３５に記載の方法。

【請求項41】

前記流体ポンプは血液ポンプであり、前記システムは、心肺バイパス装置、体外膜型酸素供給装置、ポンプ補助肺保護装置、及び血液透析装置からなる群から選択される医療装置であり、前記電気エネルギーにより電力供給される前記少なくとも１つの電子デバイスは、血液温度センサ、血流センサ、血圧センサ、及び距離センサからなる群から選択される、請求項３５に記載の方法。

【請求項42】

電動システムであって、
ロータを備えた電動モータであって、前記ロータは前記電動モータにより回転されるように連結される、前記電動モータと、
前記ロータに対して動作可能な近接距離に配置されたトランスデューサであって、前記ロータの回転に関連する第１の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように構成された前記トランスデューサと、
前記トランスデューサにより生成される電気エネルギーで電力供給される少なくとも１つの電子デバイスと、
を備える、前記電動システム。

【請求項43】

前記電動モータは、モータロータ及びモータステータを備え、前記モータロータは、前記モータステータ及び前記モータロータに関連する第２の変化磁界に応じて前記モータステータに対して回転するように構成される、請求項４２に記載のシステム。

【請求項44】

前記トランスデューサは、前記モータステータ及び前記モータロータに関連する前記第２の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように、前記モータステータ及び前記モータロータに対して動作可能な近接距離に配置される、請求項４３に記載のシステム。

【請求項45】

前記モータロータ及び前記モータステータのうちの少なくとも一方は、永久磁石を含み、
前記モータロータ及び前記モータステータのうちの少なくとも一方は、電磁石を含み、
前記モータは、前記電磁石の極性を周期的に変化させて、前記モータロータの回転を引き起こすように構成される、
請求項４３に記載のシステム。

【請求項46】

前記トランスデューサは、ウィーガンドインダクタを含む、請求項４２に記載のシステム。

【請求項47】

前記トランスデューサにより生成される前記電気エネルギーは、複数の第１の電圧パルスを含み、各第１の電圧パルスは、前記第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する、請求項４２に記載のシステム。

【請求項48】

前記トランスデューサにより生成される前記電気エネルギーは、複数の第１の電圧パルスを含み、各第１の電圧パルスは、前記第１の変化磁界及び前記第２の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する、請求項４４に記載のシステム。

【請求項49】

前記トランスデューサにより生成される前記電気エネルギーは、複数の第２の電圧パルスを含み、各第２の電圧パルスは、前記第１の変化磁界の前記回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有し、前記第１の電圧パルスは、前記第２の電圧パルスとは実質的に異なる、請求項４２に記載のシステム。

【請求項50】

前記トランスデューサにより生成された前記電気エネルギーが前記少なくとも１つの電子デバイスに電力供給するのに適した形態になるように、前記トランスデューサにより生成された前記電気エネルギーを貯蔵し調整するための変換ボックスをさらに備える、請求項４２に記載のシステム。

【請求項51】

前記電動モータは血液ポンプのコンポーネントであり、前記システムは、心肺バイパス装置、体外膜型酸素供給装置、ポンプ補助肺保護装置、及び血液透析装置からなる群から選択される医療装置であり、前記電気エネルギーにより電力供給される前記少なくとも１つの電子デバイスは、血液温度センサ、血流センサ、血圧センサ、及び距離センサからなる群から選択される、請求項４２に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年９月７日に出願された米国仮特許出願第６３／２４１，３２６号の優先権を主張し、その開示内容全体は、参照により本明細書に組み込まれるものとする。

【0002】

本開示は、モータにより生成される交番磁界または回転磁界から、電気エネルギーを収集することに関する。いくつかの実施形態では、本開示は、体外血液循環システムの電動血液ポンプにより生成される交番磁界または回転磁界から、電気エネルギーを収集し、収集した電気エネルギーで電子デバイスに電力供給するためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0003】

関連技術の説明
心肺バイパスは、例えば開心手術中及び急性呼吸窮迫症候群（ＡＲＤＳ）の治療などの医療処置中に、体外装置を使用して、患者の本来の心臓及び肺を迂回する技術である。体外装置の例としては、心肺バイパス装置、及び体外膜型酸素供給（ＥＣＭＯ）装置が挙げられる。患者の本来の肺及び心臓の機能を模倣するために、このような体外装置は、抽出された血液を酸素にさらして二酸化炭素を除去する酸素供給器と、酸素供給器を通って患者の循環系に戻るように血液を循環させる血液ポンプとを含む。酸素供給器に関連する様々なセンサを使用して、データが収集され、体外装置の動作パラメータを制御するために使用される情報が提供され得る。従来のシステムでは、このようなセンサは、通常、酸素供給器から遠隔に取り付けられた電源により電力供給される。よって、体外装置のセットアップ中に、技師により電源とこれらのセンサとの間に電力ケーブルが接続され、これにより、このようなシステムは、より複雑になり、嵩が高くなる。体外装置のセットアップ時間が長引くことに加えて、電力ケーブルの接続が不注意に忘れられて、または不適切に行われて、医療処置のパフォーマンスに悪影響を及ぼす場合がある。上記を考慮して、体外血液循環システムのセットアップ及び動作を簡潔にするために、体外血液循環システムの様々なセンサ及び／または体外装置の他の電子コンポーネントに電力供給するための代替的な手段の必要性が存在する。もちろん、本開示の技術は、一般により広く流体循環システムに適用されてもよく、血液循環システムに限定されない。実際に、本開示の技術は、変化磁界を生成して、変化磁界から電気エネルギーを収集し、それをシステムの１つ以上の電子デバイスの電力供給に使用し得る、ポンプまたは他のデバイスを有するいずれのシステムにも適用可能である。

【0004】

体外装置に関連のない電気技術分野では、１９７０年代に最初に開発されたウィーガンド（Ｗｉｅｇａｎｄ）センサを使用して、電気機械コンポーネントの位置及び速度、特に回転位置及び回転速度が測定されている。ウィーガンドセンサは、変化磁界に応じて電圧パルスを生成することにより、作動する。磁界の変化の回数及びタイミングを特定するために、ウィーガンドセンサにより生成される電圧パルスは、通常、電子プロセッサによりカウントされ得る。このデータは、次に、電気機械コンポーネントの位置及び／または回転速度に相関付けられ得る。現時点では、流体流動システムの分野における他の電気コンポーネントに電力供給するために、電動モータに関連する変化磁界から電気エネルギーを収集することにより電力生成する手段として、ウィーガンドセンサは使用されていない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

前述を考慮して、本開示は、電動モータを備えたポンプまたは他のデバイスにより生成される交番磁界／回転磁界からエネルギーを収集することにより、センサ及び／または他の電気コンポーネントに電力を供給するためのデバイス、システム、及び方法に関する。

【0006】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１は、体外血流システムに関し、体外血流システムは、電動モータにより回転されるように連結されたポンプロータを含む血液ポンプと、ポンプロータに対して動作可能な近接距離に配置されたトランスデューサであって、ポンプロータの回転に関連する第１の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように構成されたトランスデューサと、少なくとも１つのセンサと、を備える。少なくとも１つのセンサは、トランスデューサにより生成される電気エネルギーで電力供給される。

【0007】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２は、非限定的な実施形態１をさらに変更し、モータがモータロータ及びモータステータを含むことを提供する。モータロータは、モータステータ及びモータロータに関連する第２の変化磁界に応じて、モータステータに対して回転するように構成される。

【0008】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３は、非限定的な実施形態１または２をさらに変更し、トランスデューサが、モータステータ及びモータロータに関連する第２の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように、モータステータ及びモータロータに対して動作可能な近接距離に配置されることを提供する。

【0009】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４は、非限定的な実施形態１～３のいずれかをさらに変更し、モータロータ及びモータステータのうちの少なくとも一方が永久磁石を含み、モータロータ及びモータステータのうちの少なくとも一方が電磁石を含み、モータが電磁石の極性を周期的に変化させてモータロータの回転を引き起こすように構成されることを提供する。

【0010】

本開示の非限定的で例示的な実施形態５は、非限定的な実施形態１～４のいずれかをさらに変更し、トランスデューサがウィーガンドインダクタを含むことを提供する。

【0011】

本開示の非限定的で例示的な実施形態６は、非限定的な実施形態１～５のいずれかをさらに変更し、トランスデューサがダイナモを含むことを提供する。

【0012】

本開示の非限定的で例示的な実施形態７は、非限定的な実施形態１～６のいずれかをさらに変更し、少なくとも１つのセンサを含む酸素供給器をさらに備える。

【0013】

本開示の非限定的で例示的な実施形態８は、非限定的な実施形態１～７のいずれかをさらに変更し、少なくとも１つのセンサが、血液温度センサ、血圧センサ、流量センサ、及び距離センサのうちの少なくとも１つを含むことを提供する。

【0014】

本開示の非限定的で例示的な実施形態９は、非限定的な実施形態１～８のいずれかをさらに変更し、ロータが回転したときに変化磁界を生成するように、ロータが血液ポンプの電動モータに磁気結合されることを提供する。

【0015】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１０は、非限定的な実施形態１～９のいずれかをさらに変更し、ロータを回転させて、ロータが回転したときに変化磁界を生成するように、ドライブシャフトがロータを血液ポンプの電動モータに連結することを提供する。

【0016】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１１は、非限定的な実施形態１～１０のいずれかをさらに変更し、少なくとも１つのセンサから出力データ信号を受信するようにプログラムまたは構成されたコントローラをさらに備える。

【0017】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１２は、非限定的な実施形態１～１１のいずれかをさらに変更し、少なくとも１つのセンサが、出力データ信号をコントローラに無線で送信するように構成されることを提供する。

【0018】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１３は、非限定的な実施形態１～１２のいずれかをさらに変更し、コントローラを含む心肺装置をさらに備える。

【0019】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１４は、非限定的な実施形態１～１３のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成される電気エネルギーが複数の第１の電圧パルスを含むことを提供する。各第１の電圧パルスは、第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。

【0020】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１５は、非限定的な実施形態１～１４のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成される電気エネルギーが複数の第１の電圧パルスを含むことを提供する。各第１の電圧パルスは、第１の変化磁界及び第２の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。

【0021】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１６は、非限定的な実施形態１～１５のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成される電気エネルギーが複数の第２の電圧パルスを含むことを提供する。各第２の電圧パルスは、第１の変化磁界及び第２の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。第１の電圧パルスは、第２の電圧パルスとは実質的に異なる。

【0022】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１７は、非限定的な実施形態１～１６のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成された電気エネルギーが少なくとも１つのセンサに電力供給するのに適した形態になるように、トランスデューサにより生成された電気エネルギーを貯蔵し調整するための変換ボックスをさらに備える。

【0023】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１８は、非限定的な実施形態１～１７のいずれかをさらに変更し、システムが、心肺バイパス装置、体外膜型酸素供給装置、及びポンプ補助肺保護装置からなる群から選択される医療装置であることを提供する。

【0024】

本開示の非限定的で例示的な実施形態１９は、流体流動システムに関し、流体流動システムは、電動モータにより回転されるように連結されたポンプロータを含む流体ポンプと、ロータに対して動作可能な近接距離に配置されたトランスデューサであって、ポンプロータの回転に関連する第１の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように構成されたトランスデューサと、少なくとも１つのセンサと、を備える。少なくとも１つのセンサは、トランスデューサにより生成される電気エネルギーで電力供給される。

【0025】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２０は、非限定的な実施形態１９をさらに変更し、モータがモータロータ及びモータステータを含み、モータロータが、モータステータ及びモータロータに関連する第２の変化磁界に応じてモータステータに対して回転するように構成されることを提供する。

【0026】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２１は、非限定的な実施形態１９または２０をさらに変更し、トランスデューサが、モータステータ及びモータロータに関連する第２の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように、モータステータ及びモータロータに対して動作可能な近接距離に配置されることを提供する。

【0027】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２２は、非限定的な実施形態１９～２１のいずれかをさらに変更し、モータロータ及びモータステータのうちの少なくとも一方が永久磁石を含み、モータロータ及びモータステータのうちの少なくとも一方が電磁石を含み、モータが電磁石の極性を周期的に変化させてモータロータの回転を引き起こすように構成されることを提供する。

【0028】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２３は、非限定的な実施形態１９～２２のいずれかをさらに変更し、トランスデューサがウィーガンドインダクタを含むことを提供する。

【0029】

本開示の実施形態２４は、非限定的な実施形態１９～２３のいずれかをさらに変更し、トランスデューサがダイナモを含むことを提供する。

【0030】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２５は、非限定的な実施形態１９～２４のいずれかをさらに変更し、少なくとも１つのセンサが、流体温度センサ、流体圧力センサ、流量センサ、及び距離センサのうちの少なくとも１つを含むことを提供する。

【0031】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２６は、非限定的な実施形態１９～２５のいずれかをさらに変更し、ロータが回転したときに変化磁界を生成するように、ロータが流体ポンプの電動モータに磁気結合されることを提供する。

【0032】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２７は、非限定的な実施形態１９～２６のいずれかをさらに変更し、ロータを回転させて、ロータが回転したときに変化磁界を生成するように、ドライブシャフトがロータを血液ポンプの電動モータに連結することを提供する。

【0033】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２８は、非限定的な実施形態１９～２７のいずれかをさらに変更し、少なくとも１つのセンサから出力データ信号を受信するようにプログラムまたは構成されたコントローラをさらに備える。

【0034】

本開示の非限定的で例示的な実施形態２９は、非限定的な実施形態１９～２８のいずれかをさらに変更し、少なくとも１つのセンサが、出力データ信号をコントローラに無線で送信するように構成されることを提供する。

【0035】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３０は、非限定的な実施形態１９～２９のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成される電気エネルギーが複数の第１の電圧パルスを含むことを提供する。各第１の電圧パルスは、第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。

【0036】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３１は、非限定的な実施形態１９～３０のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成される電気エネルギーが複数の第１の電圧パルスを含むことを提供する。各第１の電圧パルスは、第１の変化磁界及び第２の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。

【0037】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３２は、非限定的な実施形態１９～３１のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成される電気エネルギーが複数の第２の電圧パルスを含むことを提供する。各第２の電圧パルスは、第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。第１の電圧パルスは、第２の電圧パルスとは実質的に異なる。

【0038】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３３は、非限定的な実施形態１９～３２のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成された電気エネルギーが少なくとも１つのセンサに電力供給するのに適した形態になるように、トランスデューサにより生成された電気エネルギーを貯蔵し調整するための変換ボックスをさらに備える。

【0039】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３４は、非限定的な実施形態１９～３３のいずれかをさらに変更し、流体ポンプが血液ポンプであり、システムが、心肺バイパス装置、体外膜型酸素供給装置、ポンプ補助肺保護装置、及び血液透析装置からなる群から選択される医療装置であることを提供する。

【0040】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３５は、少なくとも１つの電子デバイスに電力供給するための電気エネルギーを生成する方法に関する。方法は、ポンプロータと電動モータとを結合する磁界を含む流体ポンプにおいて、ポンプロータを回転させて、ポンプロータに関連する第１の変化磁界を生成するステップと、第１の磁界を回転させた結果、トランスデューサに電圧を誘起するステップであって、トランスデューサはウィーガンドインダクタを含み、誘起電圧は複数の第１の電圧パルスを含み、第１の変化磁界を回転させたとき、各第１の電圧パルスは第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する、誘起するステップと、誘起電圧を電気エネルギー源として使用して、少なくとも１つの電子デバイスに電力供給するステップと、を含む。

【0041】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３６は、非限定的な実施形態３５をさらに変更し、電動モータがモータロータ及びモータステータを含むことを提供する。モータロータは、モータステータ及びモータロータに関連する第２の変化磁界に応じて、モータステータに対して回転するように構成される。方法は、モータステータに対してモータロータを回転させるように第２の変化磁界を生成するステップをさらに含む。

【0042】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３７は、非限定的な実施形態３５または３６をさらに変更し、第２の変化磁界を回転させた結果、トランスデューサにさらなる電圧を誘起することをさらに含む。

【0043】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３８は、非限定的な実施形態３５～３７のいずれかをさらに変更し、モータロータ及びモータステータのうちの少なくとも一方が永久磁石を含み、モータロータ及びモータステータのうちの少なくとも一方が電磁石を含み、電動モータが電磁石の極性を周期的に変化させてモータロータの回転を引き起こすように構成されることを提供する。

【0044】

本開示の非限定的で例示的な実施形態３９は、非限定的な実施形態３５～３８のいずれかをさらに変更し、誘起電圧が複数の第２の電圧パルスを含むことを提供する。各第２の電圧パルスは、第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。第１の電圧パルスは、第２の電圧パルスとは実質的に異なる。

【0045】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４０は、非限定的な実施形態３５～３９のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成された電気エネルギーを調整するステップをさらに含む。トランスデューサにより生成された誘起電圧が、少なくとも１つの電子デバイスに電力供給するのに適した形態になるように、電気エネルギーは、変換ボックスにより調整される。

【0046】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４１は、非限定的な実施形態３５～４０のいずれかをさらに変更し、流体ポンプが血液ポンプであり、システムが、心肺バイパス装置、体外膜型酸素供給装置、ポンプ補助肺保護装置、及び血液透析装置からなる群から選択される医療装置であることを提供する。電気エネルギーにより電力供給される少なくとも１つの電子デバイスは、血液温度センサ、血流センサ、血圧センサ、及び距離センサからなる群から選択される。

【0047】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４２は、電動システムに関し、電動システムは、ロータを含む電動モータであって、ロータは電動モータにより回転されるように連結される、電動モータと、ロータに対して動作可能な近接距離に配置されたトランスデューサであって、ロータの回転に関連する第１の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように構成されたトランスデューサと、少なくとも１つの電子デバイスと、を備える。少なくとも１つの電子デバイスは、トランスデューサにより生成される電気エネルギーで電力供給される。

【0048】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４３は、非限定的な実施形態４２をさらに変更し、電動モータがモータロータ及びモータステータを含むことを提供する。モータロータは、モータステータ及びモータロータに関連する第２の変化磁界に応じて、モータステータに対して回転するように構成される。

【0049】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４４は、非限定的な実施形態４２または４３をさらに変更し、トランスデューサが、モータステータ及びモータロータに関連する第２の変化磁界に応じて電気エネルギーを生成するように、モータステータ及びモータロータに対して動作可能な近接距離に配置されることを提供する。

【0050】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４５は、非限定的な実施形態４２～４４のいずれかをさらに変更し、モータロータ及びモータステータのうちの少なくとも一方が永久磁石を含み、モータロータ及びモータステータのうちの少なくとも一方が電磁石を含み、モータが電磁石の極性を周期的に変化させてモータロータの回転を引き起こすように構成されることを提供する。

【0051】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４６は、非限定的な実施形態４２～４５のいずれかをさらに変更し、トランスデューサがウィーガンドインダクタを含むことを提供する。

【0052】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４７は、非限定的な実施形態４２～４６のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成される電気エネルギーが複数の第１の電圧パルスを含むことを提供する。各第１の電圧パルスは、第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。

【0053】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４８は、非限定的な実施形態４２～４７のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成される電気エネルギーが複数の第１の電圧パルスを含むことを提供する。各第１の電圧パルスは、第１の変化磁界及び第２の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。

【0054】

本開示の非限定的で例示的な実施形態４９は、非限定的な実施形態４２～４８のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成される電気エネルギーが複数の第２の電圧パルスを含むことを提供する。各第２の電圧パルスは、第１の変化磁界の回転速度の変化に影響されない略一定の電圧を有する。第１の電圧パルスは、第２の電圧パルスとは実質的に異なる。

【0055】

本開示の非限定的で例示的な実施形態５０は、非限定的な実施形態４２～４９のいずれかをさらに変更し、トランスデューサにより生成された電気エネルギーが少なくとも１つの電子デバイスに電力供給するのに適した形態になるように、トランスデューサにより生成された電気エネルギーを貯蔵し調整するための変換ボックスをさらに備える。

【0056】

本開示の非限定的で例示的な実施形態５１は、非限定的な実施形態４２～５０のいずれかをさらに変更し、電動モータが血液ポンプのコンポーネントであり、システムが、心肺バイパス装置、体外膜型酸素供給装置、ポンプ補助肺保護装置、及び血液透析装置からなる群から選択される医療装置であることを提供する。電気エネルギーにより電力供給される少なくとも１つの電子デバイスは、血液温度センサ、血流センサ、血圧センサ、及び距離センサからなる群から選択される。

【0057】

本明細書で詳しく説明される様々な非限定的な実施例のさらなる詳細及び利点は、添付の図面と併せて、様々な非限定的な実施例の下記の詳細説明を検討すると、明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0058】

【図1A】本開示の実施形態による、体外循環システムの斜視図である。

【図1B】本開示の実施形態による、体外循環システムの概略図である。

【図2A】本開示の実施形態による、図１Ｂの体外循環システムの部分概略図である。

【図2B】本開示の実施形態による、図１Ｂの体外循環システムの部分概略図である。

【図3A】本開示の実施形態による、関連するトランスデューサを含む血液ポンプの上面図である。

【図3B】血液ポンプの動作中に生成される回転磁界を示す、図３Ａの血液ポンプの概略上面図である。

【図3C】本開示の実施形態による、図３Ａの血液ポンプの側断面図である。

【図3D】図３Ｃの切断線ＩＩ－ＩＩに沿って切り取られた、図３Ｃの血液ポンプの横断面図である。

【図3E】本開示の実施形態による、図３Ａの血液ポンプの側断面図である。

【図3F】図３Ｅの切断線ＩＩＩ－ＩＩＩに沿って切り取られた、図３Ｅの血液ポンプの横断面図である。

【図4A】本開示の実施形態による、体外循環システムの部分概略図である。

【図4B】本開示の実施形態による、体外循環システムの部分概略図である。

【図5】本開示の実施形態による、体外循環システムの部分概略図である。

【図6】Ａ～Ｆは、本開示の実施形態による、変化磁界に応答するウィーガンドインダクタの概略図である。

【図7】図６Ａ～６Ｆのウィーガンドインダクタのヒステリシス図である。

【図8】図６Ａ～６Ｆのウィーガンドインダクタの電気出力のグラフ図である。

【図9】図６Ａ～６Ｆのウィーガンドインダクタの電圧出力のグラフである。

【図10】図９のグラフの第１の電圧パルスの詳細図である。

【図11】本発明の実施形態による、ダイナモの電気出力のグラフ図である。

【図12】図１１のダイナモの電圧出力のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0059】

いくつかの図を通して同様の参照記号が同様の部分を指す図面を参照すると、本開示は、概して、体外循環システムの血液ポンプにより生成される回転磁界から電気エネルギーを収集するためのシステム及び方法に関するが、ポンプは血液ポンプである必要はなく、流体は血液以外の流体であってもよく、システムは流体流動システムであってもよい。

【0060】

以下の説明の目的では、用語「上方（ｕｐｐｅｒ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」、「左（ｌｅｆｔ）」、「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「横（ｌａｔｅｒａｌ）」、「縦／長手方向（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）」、及びこれらの派生物は、図面において配向された開示に関する。開示される実施形態は様々な代替的配向を取ることができるため、「左」、「右」、「内側（ｉｎｎｅｒ）」、「外側（ｏｕｔｅｒ）」、「～の上（ａｂｏｖｅ）」、及び「～の下（ｂｅｌｏｗ）」などの空間的または方向的用語は、限定として考慮されるべきではない。

【0061】

本明細書で使用される「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という単数形は、文脈上明らかに別段に示されている場合を除き、複数の指示対象を含む。

【0062】

本明細書及び特許請求の範囲で使用されるすべての数は、すべての事例において用語「約」により変更されることを理解されたい。用語「およそ」、「約」、及び「略／実質的に」は、記載された値のプラスまたはマイナス１０パーセントの範囲を意味する。

【0063】

本明細書で使用される用語「～のうちの少なくとも１つ」は、「～のうちの１つ以上」と同義である。例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」という表現は、Ａ、Ｂ、及びＣのうちのいずれか１つ、またはＡ、Ｂ、及びＣのうちのいずれか２つ以上による任意の組み合わせを意味する。例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ」には、１つ以上のＡ単独、または１つ以上のＢ単独、または１つ以上のＣ単独、または１つ以上のＡと１つ以上のＢ、または１つ以上のＡと１つ以上のＣ、または１つ以上のＢと１つ以上のＣ、または１つ以上のすべてのＡ、Ｂ、及びＣ、が含まれる。同様に、本明細書で使用される用語「～のうちの少なくとも２つ」は、「～のうちの２つ以上」と同義である。例えば、「Ｄ、Ｅ、及びＦのうちの少なくとも２つ」という表現は、Ｄ、Ｅ、及びＦのうちのいずれか２つ以上による任意の組み合わせを意味する。例えば、「Ｄ、Ｅ、及びＦのうちの少なくとも２つ」には、１つ以上のＤと１つ以上のＥ、または１つ以上のＤと１つ以上のＦ、または１つ以上のＥと１つ以上のＦ、または１つ以上のすべてのＤ、Ｅ、及びＦ、が含まれる。

【0064】

添付の図面に示され、下記の明細書に説明される特定のデバイス及びプロセスは、単に本開示の代表的な実施例であることも理解されたい。よって、本明細書に開示される実施例に関する特定の寸法及び他の物理的特性は、限定的であるとみなされるべきではない。

【0065】

用語「第１」及び「第２」などは、いずれの特定の順序または時系列も指すことを意図しないが、異なる条件、属性、または要素を指す。

【0066】

用語「少なくとも～」は、「～以上である」と同義である。用語「～を超えない」は、「～以下」と同義である。

【0067】

本明細書で使用される用語「ダイナモ」は、変化磁界に応じて交番（ＡＣ）出力電圧を生成する電気コンポーネントを意味し、出力電圧の大きさは、磁界が変化する速度に対して正の相関を有する。

【0068】

明確に反対の指定がある場合を除いて、本開示は、代替的な変形形態及びステップシーケンスを想定し得ることを理解されたい。添付の図面に示され、下記の明細書に説明される特定のデバイス及びプロセスは、単に本開示の代表的な態様であることも理解されたい。よって、本明細書に開示される実施例に関する特定の寸法及び他の物理的特性は、限定的であるとみなされるべきではない。

【0069】

まず図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、体外循環システム１０（心肺装置、または心臓バイパスシステム、または心肺バイパスシステムとも称され、心肺バイパス（ＣＰＢ）システム、最小体外循環（ＭＥＣＣ）システム、体外膜型酸素供給（ＥＣＭＯ）システム（呼吸器及び心臓）、及びポンプ補助肺保護（ＰＡＬＰ）システムを含むように広く解釈されるべきである）は、コントローラ１２、静脈血液リザーバ１４、１つ以上の血液ポンプ１６、及び酸素供給器１８を含む。静脈血液リザーバ１４、血液ポンプ１６、及び酸素供給器１８は、従来の方法で相互に接続され、これにより、患者の循環システムの静脈側、例えば心臓Ｈの大静脈及び／または右心房に挿入された大静脈－心房カニューレ３７から抽出された静脈血液は、チューブ２２を介して静脈血液リザーバ１４に流入し、そこから血液ポンプ１６を介して酸素供給器１８へポンプ輸送される。酸素供給器１８は、血液に酸素供給し、ここで酸素供給された血液はその後、チューブ２４を通って、心臓Ｈの大動脈基部に挿入された動脈カニューレ２６に流入する。血液ポンプ１６は、ローラ式ポンプまたは遠心式ポンプであり得、これらのそれぞれが、当技術分野で既知の実質的に異なる機構を介したとしても、血液をポンプ輸送するために電動モータを含む。好適な血液ポンプ１６及び関連コンポーネントの市販例として、Ｍａｑｕｅｔ Ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ ＧｍｂＨにより提供されるＭａｑｕｅｔ Ｃａｒｄｉｏｈｅｌｐ（登録商標）システム及びＭａｑｕｅｔ Ｒｏｔａｆｌｏｗ（登録商標）システムが挙げられるが、これらに限定されない。図１Ａ及び図１Ｂに示される体外循環システム１０は、一般にこのようなシステムは非常に複雑であるため、簡略化された非限定的な例示を構成する。

【0070】

引き続き図１Ｂを参照すると、血液の温度、血圧、及び血流量などの１つ以上のパラメータを測定するために、少なくとも１つのセンサ１８０が酸素供給器１８に関連して設けられ得る。少なくとも１つのセンサ１８０は、酸素供給器１８において流入、流出、または通過する血液の属性、例えば血圧、血液温度、または流量を、検出または測定するように構成され得る。少なくとも１つのセンサ１８０はさらに、検出または測定された属性に対応する出力データ信号を、コントローラ１２に送信するように構成され得る。少なくとも１つのセンサ１８０は、酸素供給器１８の入口近く、酸素供給器１８の出口近く、または酸素供給器１８内など、酸素供給器１８に対して臨床的に望ましい位置に設けられ得る。このようなセンサ１８０は、通常、動作するために５ボルトの電源を必要とするが、いくつかの事例では、１．２ボルト、１．８ボルト、または３．３ボルトしか必要としない電子センサが利用可能であり得る。

【0071】

本開示の体外循環システム１０のさらなる詳細は、２０１５年５月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／１６０，６８９号、及びその対応する米国特許出願公開第ＵＳ２０１８／０３４４９１９号に記載されており、両者とも参照により、それらの開示内容全体が本明細書に組み込まれるものとする。

【0072】

ここで図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本開示による体外循環システム１０は、血液ポンプ１６の電動モータからエネルギーを収集して、少なくとも１つのセンサ１８０、及び／または電子システム１０の他の回路もしくは電子デバイスに電力を供給するためのコンポーネントを含む。血液ポンプ１６は、誘導モータなどの電動モータ１６２を含み、電動モータ１６２は、ポンプロータ１６４（例えばインペラ）に接続され、ポンプロータ１６４を駆動するように構成される。モータ１６２によるロータ１６４の回転が交番磁界を生成するように、モータ１６２とロータ１６４は、磁気結合１６６、すなわち結合する磁界により、磁気的に結合され得る。交番磁界は、例えば電動モータ１６２の動作中に生成される回転磁界であり得、これは、ロータ１６４の回転を生じる。特に図２Ａに示される実施形態を参照すると、ウィーガンドインダクタ含むトランスデューサ１６８は、交番磁界内に存在するように、ロータ１６４に対して動作可能な近接距離に配置される。トランスデューサ１６８は、ロータ１６４に関連する交番磁界の変化に応じて電気エネルギーを生成するように構成される。よって、トランスデューサ１６８は、交番磁界のエネルギーを、電子センサ及び他の電子デバイスなどの１つ以上の電子デバイスに電力供給するのに使用可能な電気エネルギーに変換することから、本開示では「磁気トランスデューサ」と称され得る。

【0073】

血液ポンプ１６に対するトランスデューサ１６８の配置の非限定的な実施例が、図３Ａ～図３Ｄに示される。具体的には、ロータ１６４の回転中に生成される交番磁界の有効動作可能範囲内にトランスデューサ１６８が入るように、トランスデューサ１６８は、ロータ１６４及びモータ１６２に対して動作可能な近接距離に配置され得、これにより、トランスデューサ１６８は、変化磁界からのエネルギーを、電子デバイスに電力供給するのに適した使用可能な電気エネルギーに変換することが可能となる。いくつかの実施形態では、図３Ａに示されるように、トランスデューサ１６８は、血液ポンプ１６の筐体１６７、例えば筐体１６７のカバー１７２の上または中に配置され得、カバー１７２は、１つ以上の留め具１７３により血液ポンプ１６に対して取り外し可能及び再取り付け可能であり、これにより、ロータ１６４の交換が可能となる。カバー１７２、またはトランスデューサ１６８が取り付けられる筐体１６７の任意の他の部分は、ロータ１６４の回転に関連する交番磁界を妨害しないように、プラスチックなどの非磁性材料である。図３Ａに示されるように、カバー１７２、またはトランスデューサ１６８が取り付けられる筐体１６７の任意の他の部分は、ロータ１６４の目視検査を可能にするために、透明であり得る。

【0074】

図３Ａ～図３Ｂに示されるように、トランスデューサ１６８は、ロータ１６４の回転軸Ａの中心から外れた位置に配置され得る。しかし、回転軸Ａに対するトランスデューサ１６８の位置は、図３Ａに示される位置に限定されない。むしろ、変化磁界内で、電気エネルギーに変換する磁気エネルギーをトランスデューサ１６８が収集できる位置に、トランスデューサ１６８が存在する限り、トランスデューサ１６８は、回転軸Ａ対して実質的にいずれの位置に配置されてもよい。図３Ｂは、ロータ１６４に重ねられたトランスデューサ１６８を示し、ロータ１６４の磁石１７（例えば永久磁石または電磁石）のＮ極及びＳ極を交互に含み、これらは、モータ１６２に電流が印加されると回転軸Ａを中心に交番磁界を生成する。モータ１６２に電流を印加して、ロータ１６４を方向Ｒに回転させると、トランスデューサ１６８は、交番磁界により生成されるエネルギーを収集する。

【0075】

ここで図３Ｃ及び図３Ｄを参照すると、非限定的な実施形態では、磁石１７は、ロータ１６４に取り付けられるか、または埋め込まれてもよく、ロータ１６４は、結合プレート２０を介してモータ１６２に磁気結合される。電動モータ１６２は、モータステータ３１０及びモータロータ３２０を含み得、モータ１６２に電流が印加されると、モータステータ３１０及びモータロータ３２０は、シャフト１６３に接続されたロータ３２０を回転させて、シャフト１６３を回転させるために、交番磁界を生成するように動作する。本開示の目的のために、モータステータ３１０及び／またはモータロータ３２０の動作に関連する交番磁界は、モータの交番磁界と称され得る。

【0076】

当技術分野で既知の従来のモータ設計に則して、モータステータ３１０及びモータロータ３２０は、様々な設計が可能である。例えば、モータロータ３２０は、複数の永久磁石を含み得、モータステータ３１０は、複数の電磁石を含み得、複数の電磁石は、周期的に極性が変化して、モータロータ３２０内の磁石の回転を駆動する交番磁界を生成する。より具体的には、モータステータ３１０の交番磁界は、モータロータ３２０の磁界と相互作用して、ステータ３１０に対してモータロータ３２０を回転させるトルクを生成し得る。例えば、モータロータ３２０が電磁石を含み、モータステータ３１０が永久磁石を含む、またはモータステータ３１０及びモータロータ３２０の両方が電磁石を含むなど、モータステータ３１０及びモータロータ３２０の別の実施形態は、従来のモータ設計として、当業者には容易に理解されよう。当技術分野で従来知られているように、モータ１６２は、好適な回路を使用してＡＣ電力またはＤＣ電力のいずれかにより電力供給され得る。よって、電力モータ１６２は、直流（ＤＣ）モータか、または交流（ＡＣ）モータであり得る。

【0077】

引き続き図３Ｃ～図３Ｄを参照すると、シャフト１６３は、モータロータ３２０から延在し、複数の磁石２１（例えば永久磁石または電磁石）を含む結合プレート２０に連結される。結合プレート２０の磁石２１は、Ｎ極とＳ極とが交互になるように円周方向に配置され得る。結合プレート２０の磁石２１の数は、ポンプロータ１６４の磁石１７の数と同じであり得、よって、結合プレート２０の磁石２１は、ポンプロータ１６４の磁石１７と１対１の関係を有する。結合プレート２０の磁石２１は、ポンプロータ１６４の磁石１７と相互作用して、結合プレート２０とポンプロータ１６４との間に磁気結合１６６（図２Ａ～２Ｂに表示される）を形成し得る。具体的には、ポンプロータ１６４は、磁気結合プレート２０に近接すると、自己整列する傾向があり得、よって、図３Ｄに示されるように、ポンプロータ１６４のＮ極性を有する磁石１７は、結合プレート２０のＳ極性を有する磁石２１に対向する傾向があり、またその逆の傾向もある。図３Ｃに示されるように、筐体１６７の部分１６７ａは、ポンプロータ１６４と結合プレート２０との間の磁気結合１６６を妨げることなく、ポンプロータ１６４の磁石１７と結合プレート２０の磁石２１との間に延在し得る。シャフト１６３により結合プレート２０が回転すると、ポンプロータ１６４の磁石１７と結合プレート２０の磁石２１との間の磁気結合効果により、ポンプロータ１６４は、シャフト１６３と同じ方向に実質的に同じ速度で回転する。言い換えると、ポンプロータ１６４と結合プレート２０は機械的接続で相互に直接しっかりと固定されていないが、ポンプロータ１６４の磁石１７と結合プレート２０の磁石２１との間に存在する磁気結合１６６は、結合プレート２０がシャフト１６３により回転するとき、ポンプロータ１６４の回転を生じる磁気接続として機能する。結合プレート２０及びポンプロータ１６４がモータ１６２により回転されると、ポンプロータ１６４の磁石１７と結合プレート２０の磁石２１は、交番磁界（例えば回転磁界）を生成する。本開示の目的のために、ポンプロータ１６４及び／または結合プレート２０の回転に関連するこの交番磁界は、集合的にポンプロータの交番磁界と称され得る。

【0078】

モータの交番磁界及びポンプロータの交番磁界は、それぞれが実質的に異なる磁気源から生じるので、実質的に異なる交番磁界を構成する。１つ以上のトランスデューサ１６８、または１つ以上のダイナモ１６９、またはトランスデューサ１６８とダイナモ１６９との組み合わせを、これらのデバイスが、主にポンプロータの交番磁界から、または主にモータの交番磁界から、または実質的にポンプロータの交番磁界とモータの交番磁界の両方から、電気エネルギーを収集するように、１つ以上の位置に配置することは、本開示の範囲内である。

【0079】

引き続き図３Ｃを参照すると、いくつかの実施形態では、モータステータ３１０及び／またはモータロータ３２０により生成される交番磁界（例えば回転磁界）、すなわちステータ３１０の極性の周期的変化により及び／またはモータロータ３２０の回転により誘起された、集合的にモータの交番磁界と称される交番磁界に対して、トランスデューサ１６８は近接して配置され得る。よって、トランスデューサ１６８は、モータ１６２の交番磁界から直接エネルギーを収集し得る。付加的または代替的に、トランスデューサ１６８は、ポンプロータ１６４の磁石１７と結合プレート２０の磁石２１の回転により生成される交番磁界（例えば回転磁界）からエネルギーを収集するために、ポンプロータ１６４に対して動作可能な近接距離に配置されてもよい。すなわち、トランスデューサ１６８は、モータステータ３１０及びモータロータ３２０に関連する交番磁界と、結合プレート２０及びポンプロータ１６４に関連する交番磁界とのいずれかまたは両方から、エネルギーを収集し得る。

【0080】

図３Ｃでは、トランスデューサ１６８及び関連する変換ボックス１７０に関するこのような代替的な位置が、集積回路または集積電子チップとして仮想線で示されるが（参照番号１６８ｙ、１７０ｙ、及び１６８ｚ、１７０ｚで識別されるが）、これらは、別個に存在して、１つ以上の有線または無線電気接続により電気接続されてもよい。同様に、カバー１７２上に配置されたトランスデューサ１６８及び変換ボックス１７０は、離間して配置された状態が示され、１つ以上の有線（図３Ｃには図示せず）または無線電気接続（図３Ｃには図示せず）がこれらを接続し、よって、トランスデューサ１６８により生成された電圧パルスは、変換ボックス１７０に送られて、１．２ボルト～５．０ボルト以上の範囲などの使用可能な出力電圧へと処理されるが、これらの別個の構造は、集積回路に統合されてもよく、集積電子チップを形成するように統合されてもよい。

【0081】

図３Ａ～図３Ｄに示される血液ポンプ１６のさらなる詳細は、１９９７年８月１９日に発行された米国特許第５，６５８，１３６号に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれるものとする。

【0082】

図３Ｅ～図３Ｆは、血液ポンプ１０６の別の非限定的な実施形態を示し、この実施形態では、ポンプロータ２６４はモータロータとしても機能し、そのためロータ２６４は、モータ２６２のステータにより直接駆動され、よって、この実施形態には、シャフト１６３及び結合プレート２０は含まれない。この実施形態では、ロータ２６４は、図３Ｃ～図３Ｄに関連して説明されたものと実質的に同じであり得る。モータ２６２は、モータステータ３１１を含み、モータステータ３１１は、ロータ２６４の磁石２７に動作可能に関連付けられた１つ以上の磁石２３（例えば電磁石）を含む。ＤＣモータまたはＡＣモータであり得るモータ２６２の動作中、電磁石２３に電流が供給され、電磁石２３の極性は周期的に変化する。ステータ３１１の電磁石２３の交番極性は、軸Ａ中心にロータ２６４を回転させる交番磁界を生成する。より具体的には、モータステータ３１１の交番磁界は、ロータ２６４の磁石２７の磁界と相互作用して、ステータ３１１に対してロータ２６４を回転させるトルクを生成し得る。トランスデューサ１６８は、モータステータ３１１に関連する交番磁界、すなわち磁石２３の極性の周期的変化により誘起される交番磁界からエネルギーを収集するために、ステータ３１１に対して動作可能な近接距離に配置され得る。付加的または代替的に、トランスデューサ１６８は、ロータ２６４の磁石２７の回転に関連する交番磁界からエネルギーを収集するために、ロータ２６４に対して動作可能な近接距離に配置されてもよい。

【0083】

上記のように、トランスデューサ１６８は、ウィーガンドインダクタを含み、これは、ロータ１６４、２６４に関連する交番磁界の回転に応じて、略均一な振幅の一連の電圧パルスを生成する。いくつかの実施形態では、ウィーガンドインダクタの形態のトランスデューサ１６８は、ダイナモ１６９（図２Ｂ及び図４Ｂに示される）に置き換えられ得、これは、ロータ１６４、２６４に関連する交番磁界の回転に応じて、ロータ１６４、２６４の回転速度に比例したＡＣ電圧出力を生成する。ダイナモ１６９は、図３Ａ～図３Ｂに示されるトランスデューサ１６８と同様にロータ１６４、２６４に関連する交番磁界内に配置され得る。ウィーガンドインダクタの形態の磁気トランスデューサ１６８に関連する電気属性及び電気出力のさらなる詳細は、図６Ａ～図１０に関連して本明細書に説明され、ダイナモ１６９に関連する電気属性及び電気出力のさらなる詳細は、図１１及び図１２に関連して本明細書に説明される。

【0084】

ウィーガンドセンサは、磁界の変化の回数及びタイミングを感知するように適合されたウィーガンドインダクタであることに留意されたい。本開示によれば、ウィーガンドインダクタが、電気エネルギーが収集される変化磁界の変化の回数及びタイミングを感知するためにも使用されるかどうかに関係なく、ウィーガンドインダクタは、新規で進歩性のある独創的な方法で、例えばポンプロータの電動モータ及び／または磁石により生成される変化磁界から電気エネルギーを収集するために使用されるデバイスである。本開示の実施形態によれば、ウィーガンドインダクタは、変化磁界から電気エネルギーを収集するように適合されているが、このウィーガンドインダクタは、磁界の変化の回数及びタイミングに関するデータを収集するように適合されていないため、ウィーガンドセンサと解釈することはできない。

【0085】

本開示のいくつかの実施形態では、トランスデューサ１６８、１６９は、主に電動モータにより生成される変化磁界から電気エネルギーを収集するように配置されてもよく、またはトランスデューサ１６８、１６９は、主に回転ロータ１６４、２６４の磁石により生成される変化磁界から電気エネルギーを収集するように配置されてもよく、またはトランスデューサ１６８、１６９は、実質的に、電動モータにより生成される変化磁界と、回転ロータ１６４、２６４の磁石により生成される変化磁界との両方から電気エネルギーを収集するように配置されてもよい。図３Ｃ～図３Ｄに関して説明された実施形態（複数可）では、トランスデューサ１６８、１６９がモータ１６２により生成される変化磁界と、回転ロータ１６４の磁石により生成される変化磁界との両方から電気エネルギーを収集するように配置されたとき、２つの変化磁界は、トランスデューサ１６８及び１６９に異なる影響を与え得る。モータロータ３２０及びポンプロータ１６４は、実質的に同じ速度で一緒に回転していることから、２つの変化磁界は、互いに一緒に位相が変化していることに留意されたい。その結果、ダイナモ１６９に関しては、複合変化磁界の累積効果により、回転サイクルあたり、より多くの電気エネルギーが収集される。

【0086】

図６Ａ～図６Ｆに関して後述されるように、極性シフトを引き起こす閾値に達するのであれば、ウィーガンドインダクタは一定の振幅パルスのみ生成するので、トランスデューサ１６８に関して、必ずしも複合磁界からより多くの電気エネルギーが収集されることはない。しかしながら、複合磁界は同相であるため、単一の変化磁界源のうちの１つから電気エネルギーを収集する場合よりも頻繁に、複合磁界が電圧パルスをトリガすることはあり得ない。一方で、複合変化磁界の累積効果により、複合変化磁界から電気エネルギーを収集するようにトランスデューサ１６８を配置できる領域の拡大が可能となる。

【0087】

図１Ａに示されるように、複数のポンプ１６をポンプアレイで動作させるとき、同相で動作していることのない２つの隣接するポンプ１６から電気エネルギーを収集するように、トランスデューサ１６８を配置することが可能である。この場合、複合磁界により、トランスデューサ１６８は、２つの隣接するポンプ１６のうちのいずれかのポンプにおける変化磁界の周波数よりも高い周波数で、電圧パルスを生成するようにトリガされ得る。よって、トランスデューサ１６８は、電圧パルスをより速く生成するほど、複合変化磁界からますます多くの電力を収集することから、位相が一致しない２つ以上の変化磁界源の複合変化磁界にトランスデューサ１６８を曝すように、トランスデューサ１６８を配置する場所を賢明に選択することにより、トランスデューサ１６８を使用して、複合磁界からより多くの電力を収集することが可能となる。

【0088】

図２Ａを再び参照すると、酸素供給器１８に動作可能に関連付けられた少なくとも１つのセンサ１８０に電力供給するために、トランスデューサ１６８により生成された電気エネルギーが使用され得る。トランスデューサ１６８から少なくとも１つのセンサ１８０に電気エネルギーを供給する電力リード線１８２を介して、トランスデューサ１６８は、少なくとも１つのセンサ１８０と電気通信し得る。少なくとも１つのセンサ１８０は、例えば血圧センサ、血液温度センサ、流量センサ、または距離センサなどを構成し得る。少なくとも１つのセンサ１８０は、酸素供給器１８において流入、流出、または通過する血液の属性、例えば血圧、血液温度、または流量を、検出または測定するように構成され得る。少なくとも１つのセンサ１８０はさらに、検出または測定された属性に対応する出力データ信号を、コントローラ１２へ直接的または間接的に送信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、図４及び図５に関連して本明細書で論述されるように、少なくとも１つのセンサ１８０に関連付けられたさらなる回路が、少なくとも１つのセンサ１８０から出力データ信号を受信し、コントローラ１２に出力データ信号を送信し得る。コントローラ１２は、少なくとも１つのセンサ１８０から、または少なくとも１つのセンサ１８０に関連付けられたさらなる回路から、出力データ信号を受信し、受信した出力データ信号に基づいて、ＧＵＩディスプレイにシステム１０の動作に関連するデータを表示し、及び／またはシステム１０の動作を調整するようにプログラムまたは構成され得る。

【0089】

少なくとも１つのセンサ１８０はトランスデューサ１６８により電力供給され、トランスデューサ１６８自体は血液ポンプ１６上に、または血液ポンプ１６に近接して配置されることから、少なくとも１つのセンサ１８０に電力供給するために、コントローラ１２からの電力ケーブル及び別の外部電源（例えばバッテリ）のいずれも必要ではない。よって、システム１０のセットアップ時間は短縮され、少なくとも１つのセンサ１８０に不適切な電力接続を行う可能性は排除される。

【0090】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのセンサ１８０は、出力データ信号をコントローラ１２に無線で送信するように構成され得る。よって、少なくとも１つのセンサ１８０とコントローラ１２との間に、信号ケーブルを設ける必要はない。よって、システム１０のセットアップ時間は短縮され、コントローラ１２と少なくとも１つのセンサ１８０との間に不適切な信号接続を行う可能性は排除される。図２Ａに参照番号２００で示される無線出力データ信号は、Ｗｉ－Ｆｉ、近接通信（ＮＦＣ）、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの任意の従来の無線プロトコルにより送信され得る。

【0091】

引き続き図２Ａを参照すると、トランスデューサ１６８と少なくとも一つのセンサ１８０との間に変換ボックス１７０が設けられ、トランスデューサ１６８により生成された電気エネルギーが蓄積及び調整され得る。変換ボックス１７０は、トランスデューサ１６８により出力された電気エネルギーを、少なくとも１つのセンサ１８０により使用可能な電力形態に変換するための回路を含む。例えば、変換ボックス１７０は、少なくとも１つのセンサ１８０に対する損傷を防止するために、少なくとも１つのセンサ１８０により受け取られる電圧を制限する回路を含み得る。トランスデューサ１６８の仕様及び少なくとも１つのセンサ１８０の仕様に応じて、変換ボックス１７０内に設けられる具体的な回路は変わり得る。例えば、トランスデューサ１６８がウィーガンドインダクタである実施形態では、変換ボックス１７０は、トランスデューサ１６８により生成された電圧パルスを整流する少なくとも１つの整流器と、トランスデューサ１６８により生成されたエネルギーの整流パルスを蓄積して、蓄積エネルギーを電力出力電圧として少なくとも１つのセンサ１８０（または他の回路コンポーネント）に出力する少なくとも１つのコンデンサと、を含み得る。変換ボックス１７０はさらに、少なくとも１つのセンサ１８０を安全に作動させるのに適した所定閾値に出力電圧を制限する保護回路を含み得る。いくつかの実施形態では、変換ボックス１７０は、約１．２ボルト～約５．０ボルト、または約１．８ボルト～約５．０ボルト、または約３．３ボルト～約５．０ボルトのＤＣ電圧を出力し得る。

【0092】

再び図３Ｃ、図３Ｅを参照すると、いくつかの実施形態では、トランスデューサ１６８、変換ボックス１７０、及び少なくとも１つのセンサ１８０はすべて、血液ポンプ１６の筐体１６７、例えばカバー１７２の部分の上に、配置され得る。よって、ロータ１６４、筐体１６７、カバー１７２、トランスデューサ１６８、変換ボックス１７０、及び少なくとも１つのセンサ１８０は、所定の衛生慣習に沿った定期的な保守間隔で単一ユニットとして容易に交換することができるモジュール（すなわち使い捨てモジュール）を形成し得る。これは、本明細書に説明されるように、変換ボックス１７０及び少なくとも１つのセンサ１８０へ供給を行う外部電力接続の必要性がトランスデューサ１６８により排除されることから、可能となる。さらに、少なくとも１つのセンサ１８０の無線データ転送により、少なくとも１つのセンサ１８０と心肺装置のコントローラ１２との間の信号ケーブルの必要性が排除される。よって、医療提供者は、従来のシステムとは対照的に、血液ポンプ１６からトランスデューサ１６８、変換ボックス１７０、及び少なくとも１つのセンサ１８０を取り外すために、いずれの電気切断も行う必要がない。ロータ１６４、筐体１６７、カバー１７２、トランスデューサ１６８、変換ボックス１７０、及び少なくとも１つのセンサ１８０を、単一のモジュール型ユニットとして設けることにより、これらのコンポーネントを個々に交換することに伴い得るオペレータのエラーの可能性及び深刻度が軽減される。

【0093】

ここで図２Ｂを参照すると、本開示による体外循環システム１０の別の実施形態が示される。図２Ｂの実施形態は、図２Ａの実施形態と実質的に同様であり、相違点のみが説明される。図２Ｂの実施形態は、図２Ａのウィーガンドインダクタトランスデューサ１６８とは対照的に、ダイナモの形態のトランスデューサ１６９を利用する。図２Ｂのダイナモ１６９は、ロータ１６４に関連する交番磁界の回転に応じて、ロータ１６４の回転速度に比例したＡＣ電圧出力を生成し得る。ダイナモの形態の磁気トランスデューサ１６９の様々な形態に関連する電気属性及び電気出力のさらなる詳細は、図１１～図１２に関連して本明細書に説明される。

【0094】

ダイナモ１６９の出力は図２Ａのウィーガンドインダクタ１６８とは異なることから、図２Ｂの実施形態では、図２Ａの変換ボックス１７０は、変換ボックス１７１に置き換えられている。変換ボックス１７１は、ダイナモ１６９により生成されたＡＣエネルギーを蓄積するための１つ以上のインダクタと、１つ以上のインダクタに流入または１つ以上のインダクタから流出する電圧を整流するための１つ以上の整流器と、ダイナモ１６９により生成されたＡＣ電圧を、少なくとも１つのセンサ１８０などの１つ以上の電子コンポーネントに電力供給するのに適したＤＣ電圧に変換するための１つ以上のコンポーネント（例えば回路またはサブ回路）と、を含み得る。例えばＡＣ電圧の整流を含み得る、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するためのこのようなコンポーネントは、従来の市販のユニットを構成し得る。いくつかの実施形態では、変換ボックス１７１は、約１．２ボルト～約５．０ボルト、または約１．８ボルト～約５．０ボルト、または約３．３ボルト～約５．０ボルトのＤＣ電圧を出力し得る。

【0095】

図２Ａ及び図２Ｂは、トランスデューサ１６８、１６９を介して少なくとも１つのセンサ１８０に電力供給するための非限定的で例示的な回路の実施形態を示すが、しかしながら、システム１０は、図４Ａ、図４Ｂ、及び図５に示されるように、トランスデューサ１６８、１６９及び／または少なくとも１つのセンサ１８０のパフォーマンスを促進及び／または改善するさらなる回路を含み得る。図４Ａを参照すると、トランスデューサ１６８の出力は、実質的に図２Ａに示される方法で、変換ボックス１７０と電気通信され得る。図２Ａに関連して本明細書で説明されるように、変換ボックス１７０は、トランスデューサ１６８から出力されるパルス電気エネルギーを、少なくとも１つのセンサ１８０に電力供給するのに適切な形態（例えば適切なＤＣ電圧）に変換する。さらに、変換ボックス１７０は、トランスデューサ１６８から出力されたパルス電気エネルギーを、少なくとも１つのセンサプロセッサ１８５及び少なくとも１つの送信器１９０などの様々な他の電気コンポーネントに電力供給するのに適切な形態（例えば適切なＤＣ電圧）に変換し得る。具体的には、変換ボックス１７０は、約１．２ボルト～約５．０ボルト、または約１．８ボルト～約５．０ボルト、または約３．３ボルト～約５．０ボルトのＤＣ電圧を出力し得る。

【0096】

少なくとも１つのセンサプロセッサ１８５は、有線または無線のデータ接続１８７を介して、少なくとも１つのセンサ１８０と電子通信し得る。センサプロセッサ１８５は、データ接続１８７を介して少なくとも１つのセンサ１８０から出力データ信号（例えばアナログ出力信号）を受信し、その出力データ信号を、少なくとも１つの送信器１９０へ送信するためのセンサデータ信号（例えばデジタル信号）に変換するように構成され得る。センサプロセッサ１８５は、センサ１８０からの出力データ信号をセンサプロセッサ１８５から出力されるセンサデータ信号に変換するためのアルゴリズムを実行するように構成された、当技術分野で従来知られているプロセッサを含み得る。送信器１９０は、有線または無線のデータ接続１８９を介して、少なくとも１つのセンサプロセッサ１８５と電子通信し得る。少なくとも１つの送信器１９０は、センサデータ信号を心肺装置のコントローラ１２に送信するように構成され得る。

【0097】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの送信器１９０は、センサデータ信号をコントローラ１２に無線で送信し得る。よって、少なくとも送信器１９０とコントローラ１２との間に、信号ケーブルを設ける必要はない。よって、システム１０のセットアップ時間は短縮され、コントローラ１２と少なくとも１つの送信器１９０との間に不適切な信号接続を行う可能性は排除される。少なくとも１つの送信器１９０は、Ｗｉ－Ｆｉ、近距離通信（ＮＦＣ）、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの任意の従来の無線プロトコルを使用して、データ信号２００を無線で出力し得る。

【0098】

図４Ｂは、図２Ｂに関連して本明細書に説明されるように、ウィーガンドインダクタ１６８及び関連する変換ボックス１７０が、ダイナモ１６９及び関連する変換ボックス１７１に置き換えられていることを除いて、図４Ａと実質的に同じである別の非限定的で例示的な回路の実施形態を示す。よって、図４Ｂに示される実施形態は、ダイナモ１６９を使用して交番磁界からエネルギーを収集し、少なくとも１つのセンサ１８０、少なくとも１つのセンサプロセッサ１８５、及び少なくとも１つの送信器１９０のうちの１つ以上に、電力を供給する。変換ボックス１７１は、トランスデューサ１６９から出力されたＡＣ電気エネルギーを、少なくとも１つのセンサ１８０、少なくとも１つのセンサプロセッサ１８５、及び少なくとも１つの送信器１９０のうちの１つ以上に電力供給するのに適切な形態（例えば適切なＤＣ電圧）に変換する。具体的には、変換ボックス１７１は、約１．２ボルト～約５．０ボルト、または約１．８ボルト～約５．０ボルト、または約３．３ボルト～約５．０ボルトのＤＣ電圧を出力し得る。少なくとも１つのセンサ１８０、少なくとも１つのセンサプロセッサ１８５、及び少なくとも１つの送信器１９０は、図４Ａに関連して説明されたものと形態及び機能が同一であり得る。

【0099】

図４Ａ及び図４Ｂは、例示を明確にするために、少なくとも１つのセンサ１８０、少なくとも１つのセンサプロセッサ１８５、及び少なくとも１つの送信器１９０を、別個のコンポーネントとして示す。しかし、これらのコンポーネントのうちのいずれかまたはすべては、本開示の範囲から逸脱することなく単一の物理的デバイスに統合されてもよく、これは、少なくとも１つの磁気トランスデューサ１６８またはダイナモ１６９を使用して交番磁界から収集した電気エネルギーで電力供給されることが、当業者には理解されよう。もちろん、集積回路またはコンピュータチップであり得る単一の物理的デバイスに電力供給して通電するために、複数の磁気トランスデューサ１６８、または複数のダイナモ１６９、またはこれらの混合を使用して、ポンプモータまたは他の電動モータにより生成される交番磁界から電気エネルギーを収集することは、本開示の範囲内である。

【0100】

図５を参照すると、それぞれウィーガンドインダクタまたはダイナモのいずれかの形態であるトランスデューサ１６８、１６９、及び少なくとも１つのセンサ１８０に関連する回路の別の実施形態が示されており、さらなる回路により、トランスデューサ１６８、１６９及び／または少なくとも１つのセンサ１８０のパフォーマンスが促進及び／または改善される。

【0101】

図５の回路は、エネルギー収集器２５０を含み、これは、第１の実施形態では、ウィーガンドインダクタ１６８とその関連する変換ボックス１７０との組み合わせ、または第２の実施形態では、ダイナモ１６９とその関連する変換ボックス１７１との組み合わせを含み得る。いずれの実施形態でも、エネルギー収集器２５０は、図５に示される１つ以上の電子コンポーネントに電力供給するのに適したＤＣ電圧の形態の電源を構成する。エネルギー収集器２５０の出力は、エネルギー蓄積コンポーネント１８４と電気通信され得る。エネルギー蓄積コンポーネント１８４は、エネルギー収集器２５０により生成された電気エネルギーを受け取り得、エネルギー蓄積コンポーネント１８４は、１つ以上の電気コンポーネントに電力供給するのに適切な形態（例えば適切なＤＣ電圧）で電気エネルギーを供給し得る。具体的には、エネルギー蓄積コンポーネント１８４は、約１．２ボルト～約５．０ボルト、または約１．８ボルト～約５．０ボルト、または約３．３ボルト～約５．０ボルトのＤＣ電圧を出力し得る。エネルギー蓄積コンポーネント１８４の１つ以上のアウトレットは、少なくとも１つのセンサ１８０、少なくとも１つのセンサ１８０に関連する少なくとも１つの信号プロセッサ１８６、少なくとも１つのデータプロセッサ１８８、及び少なくとも１つの送信器１９０のうちの１つ以上と電気通信し得、これらに前述の電圧範囲内の電力を供給し得る。これらコンポーネントのそれぞれについて順に説明する。少なくとも１つの信号プロセッサ１８６は、有線または無線のデータ接続１８７を介して、少なくとも１つのセンサ１８０と電子通信し得る。少なくとも１つの信号プロセッサ１８６は、データ接続１８７を介して少なくとも１つのセンサ１８０から出力データ信号（例えばアナログ出力信号）を受信し、その出力データ信号を、少なくとも１つのデータプロセッサ１８８へ送信するためのセンサデータ信号（例えばデジタル信号）に変換するように構成され得る。少なくとも１つの信号プロセッサ１８６は、出力データ信号をセンサデータ信号に変換するためのアルゴリズムを実行するように構成された、当技術分野で従来知られている信号処理ユニットを含み得る。

【0102】

少なくとも１つのデータプロセッサ１８８は、有線または無線のデータ接続１９１を介して、少なくとも１つの信号プロセッサ１８６と電子通信し得る。少なくとも１つのデータプロセッサ１８８は、少なくとも１つの信号プロセッサ１８６からセンサデータ信号を受信し、センサデータ信号を少なくとも１つの送信器１９０に送信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのデータプロセッサ１８８は、センサデータ信号を少なくとも１つの送信器１９０に送信する前に、適切な方法でセンサデータ信号をフィルタリングするか、あるいは変換するように構成され得る。さらに、少なくとも１つのデータプロセッサ１８８は、少なくとも１つの送信器１９０から検証信号を受信するように構成され得る。検証信号は、少なくとも１つのデータプロセッサ１８８と少なくとも１つの送信器１９０との間で送信されるデータの真正性を検証するために、例えばハンドシェイク通信またはチェックサム通信を含み得る。少なくとも１つのデータプロセッサ１８８は、センサデータ信号を送信し、少なくとも１つの送信器１９０から検証信号を受信するためのアルゴリズムを実行するように構成された、当技術分野で従来知られているマイクロプロセッサを含み得る。

【0103】

少なくとも１つの送信器１９０は、有線または無線のデータ接続１８９を介して、少なくとも１つのデータプロセッサ１８８と電子通信し得る。少なくとも１つの送信器１９０は、センサデータ信号を心肺装置のコントローラ１２に送信するように構成され得る。さらに、少なくとも１つの送信器１９０は、コントローラ１２から検証信号を受信するように構成され得る。検証信号は、少なくとも１つの送信器１９０とコントローラ１２との間で送信されるデータの真正性を検証するために、例えばハンドシェイク通信またはチェックサム通信を含み得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの送信器１９０は、コントローラ１２にセンサ故障信号を通信するように、及び／またはコントローラ１２から少なくとも１つのデータプロセッサ１８８に信号命令を通信するように、構成され得る。

【0104】

いくつかの実施形態では、少なくとも１つの送信器１９０は、センサデータ信号をコントローラ１２に無線で送信し得る。よって、少なくとも送信器１９０とコントローラ１２との間に、信号ケーブルを設ける必要はない。よって、システム１０のセットアップ時間は短縮され、コントローラ１２と少なくとも１つの送信器１９０との間に不適切な信号接続を行う可能性は排除される。少なくとも１つの送信器１９０は、Ｗｉ－Ｆｉ、近距離通信（ＮＦＣ）、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの任意の従来の無線プロトコルを使用して、データ信号２００を無線で出力し得る。

【0105】

図５は、例示を明確にするために、少なくとも１つのセンサ１８０、エネルギー蓄積コンポーネント１８４、少なくとも１つの信号プロセッサ１８６、少なくとも１つのデータプロセッサ１８８、及び少なくとも１つの送信器１９０を、別個のコンポーネントとして示す。しかし、これらのコンポーネントのうちのいずれかまたはすべては、本開示の範囲から逸脱することなく、集積コンピュータチップなどの単一の物理的デバイスに統合されてもよく、これは、少なくとも１つの磁気トランスデューサ１６８またはダイナモ１６９を使用して交番磁界から収集した電気エネルギーで電力供給されることが、当業者には理解されよう。もちろん、集積コンピュータチップであり得る単一の物理的デバイスに電力供給するために、複数の磁気トランスデューサ１６８、または複数のダイナモ１６９、またはこれらの混合を使用して、ポンプモータまたは他の電動モータにより生成される交番磁界から電気エネルギーを収集することは、本開示の範囲内である。

【0106】

ここで図６Ａ～図６Ｆを参照すると、ウィーガンドインダクタの形態のトランスデューサ１６８によるエネルギー収集及びエネルギー出力の原理が示される。図６Ａ～図６Ｆは、ウィーガンドインダクタの電圧生成特性を説明するための合理的な理論モデルを示すが、このモデルは、図９及び図１０から明らかなように、実験的に測定された電圧生成の特性のすべてを説明し得ないことに、留意されたい。

【0107】

図６Ａ～図６Ｆに示される理論モデルによれば、ウィーガンドインダクタは、内側コア３０２と外側シェル３０４とを有するウィーガンドワイヤを含む。外側シェル３０４は内側コア３０２よりも高い保磁力を有し、よって、極性の変化を誘発するには、外側シェル３０４は比較的強い磁界に曝される必要がある。ウィーガンドワイヤは、低炭素バイカロイ（Ｖｉｃａｌｌｏｙ）（例えばコバルト、鉄、及びバナジウムの強磁性合金）から構成され得、これは、外側シェル３０４を冷間加工するために一連の撚り及び撚り戻し動作を受ける。この冷間加工により、外側シェル３０４は硬磁性を有するようになるが、内側コア３０２は軟磁性を有したままである。この冷間加工に続いて、ウィーガンドワイヤは時効処理され得る。ウィーガンドワイヤに適したビカロイの具体的な例は、実質的に５２％のコバルト、１０％のバナジウム、微量の炭素及びマンガンなどの元素、及び残部（～３７％）の鉄の合金を含む。ピックアップコイル３０６が、ウィーガンドワイヤの周りに巻き付けられ、２つの端子３０８有して、その間に電圧が生成される。このような電圧は、ウィーガンドインダクタが変化磁界に曝されたときに、端子３０８間で生成される。より具体的には、内側コア３０２の極性を反転させるのに十分な大きさの磁界にウィーガンドインダクタが曝されたとき、端子３０８間に第１の電圧パルスｐ１が生成され、続いて、外側シェル３０４の極性を反転させるのに十分な大きさの磁界にウィーガンドインダクタが曝されたとき、端子３０８間に第２の電圧パルスｐ２が生成される。

【0108】

ここで図６Ａを参照すると、外部磁界が存在しない状態のトランスデューサ１６８が示され、内側コア３０２及び外側シェル３０４の両方のそれぞれの極性は、矢印Ｂで示されるように同じ方向に整列している。図６Ａに示される状態では、ピックアップコイル３０６により電圧は生成されない。次に図６Ｂを参照すると、内側コア３０２の極性を反転させるのに十分な大きさであるが、外側シェル３０４の極性を反転させるには不十分な大きさの外部磁界Ｍに曝されたトランスデューサ１６８が示される。内側コア３０２の極性の切り替わりにより、ピックアップコイル３０６の端子３０８間に、第１の電圧パルスｐ１が生成される。次に図６Ｃを参照すると、磁界Ｍが外側シェル３０４の極性を反転させるのに十分な大きさを有するように、外部磁界Ｍの大きさは、図６Ｂと比較して増大される。外側シェル３０４の極性の切り替わりにより、ピックアップコイル３０６の端子３０８間に、第２の電圧パルスｐ２が生成される。内側コア３０２の極性と、外側シェル３０４の極性は、再び整列する。第１の電圧パルスｐ１及び第２の電圧パルスｐ２は、実質的に異なる振幅を有し得るが、これらは同じ極性を有する。具体的には、いくつかの事例では、第２の電圧パルスｐ２の振幅は、第１の電圧パルスｐ１と比較してエネルギー出力が無視できるほど小さくあり得、よって、第２の電圧パルスｐ２から評価できるほどのエネルギーは集されない。

【0109】

ここで図６Ｄを参照すると、外部磁界Ｍが取り除かれるか、または少なくともゼロに低減されるが、内側コア３０２及び外側シェル３０４の極性は、図６Ｃと同じ状態に留まる。コイル３０６により電圧は生成されない。ここで図６Ｅを参照すると、外部磁界Ｍは、図６Ｂと比較して同様の大きさであるが反対方向に存在する。外部磁界Ｍは、内側コア３０２の極性を反転させるのに十分な大きさであるが、外側シェル３０４の極性を反転させるには不十分な大きさである。内側コア３０２の極性の切り替わりにより、ピックアップコイル３０６の端子３０８間に、第３の電圧パルスｐ３が生成される。次に図６Ｆを参照すると、外部磁界Ｍが外側シェル３０４の極性を反転させるのに十分な大きさを有するように、外部磁界Ｍの大きさは、図６Ｅと比較して増大される。外側シェル３０４の極性の切り替わりにより、ピックアップコイル３０６の端子３０８間に、第４の電圧パルスｐ４が生成される。内側コア３０２の極性と、外側シェル３０４の極性は、再び整列する。磁界Ｍが取り除かれるか、または少なくともゼロに低減されると、ウィーガンドインダクタは再び図６Ａの状態になり、外部磁界Ｍを変化させるサイクルが繰り返され得る。

【0110】

第３の電圧パルスｐ３及び第４の電圧パルスｐ４は、実質的に異なる振幅を有し得るが、これらは同じ極性を有する。具体的には、いくつかの事例では、第４の電圧パルスｐ４の振幅は、第３の電圧パルスｐ３と比較してエネルギー出力が無視できるほど小さくあり得、よって、第４の電圧パルスｐ４から評価できるほどのエネルギーは収集されない。第３の電圧パルスｐ３及び第４の電圧パルスｐ４の極性は、第１の電圧パルスｐ１及び第２の電圧パルスｐ２の極性と逆である。電圧パルスｐ１と電圧パルスｐ３の振幅は実質的に同じであるが、極性は反対である。電圧パルスｐ２と電圧パルスｐ４の振幅は実質的に同じであるが、極性は反対である。

【0111】

図６Ａ～図６Ｆに示されるような大きさ及び方向が変化する交番磁界Ｍは、血液ポンプ１６のロータ１６４の回転により生成される（図２Ａ、図３Ａ、及び図３Ｂ参照）。すなわち、ロータ１６４が回転すると、交番磁界が生成され、これにより、図６Ａ～図６Ｆに示されるように、磁界Ｍの大きさ及び方向の周期的な変化にトランスデューサ１６８は曝される。主に第１の電圧パルスｐ１及び第３の電圧パルスｐ３が、変換ボックス１７０及び／またはエネルギー蓄積コンポーネント１８４に収集され蓄積されるように、ピックアップコイル３０６の端子３０８は、電力リード線１８２に取り付けられる（図２Ａ参照）。これは、第２の電圧パルスｐ２及び第４の電圧パルスｐ４の振幅が、第１の電圧パルスｐ１及び第３の電圧パルスｐ３と比べて無視できるほど小さく、よって、第２の電圧パルスｐ２及び第４の電圧パルスｐ４は、収集され蓄積されるエネルギー量に、評価できるほど寄与しないからである。

【0112】

単位時間当たりに生成される電圧パルスｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４の数は、磁界Ｍが交番する速度と共に増加し、すなわち、電圧パルスｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４の生成がより速い速度で起こるので、より速くロータ１６４が回転すると、トランスデューサ１６８により単位時間当たりより多くのエネルギーが収集される。しかし、電圧パルスｐ１の振幅及び極性は一定のままであり、電圧パルスｐ２の振幅及び極性は一定のままであり、電圧パルスｐ３の振幅及び極性は一定のままであり、電圧パルスｐ４の振幅及び極性は一定のままである。図９から理解されるように、電圧パルスｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４のそれぞれは、一連の振動として現れる。しかし、図６Ａ～図６Ｆにおける描写及び説明を容易にするために、電圧パルスｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４のそれぞれは、電圧の単一スパイクとして示される。本開示の目的のために、図６Ａ～図６Ｆにより示される電圧パルスｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４の電圧パルス生成のこのパターンは、交番磁界（ロータ１６４の回転により生成される回転磁界など）にウィーガンドインダクタを曝した結果であり、「ウィーガンドインダクタ電圧パルス生成パターン」と称される。

【0113】

ここで図７を参照すると、本開示の非限定的な実施形態による、図６Ａ～図６Ｂのウィーガンドワイヤ（すなわち内側コア３０２及び外側シェル３０４）の磁気ヒステリシス図７００が示される。図７００では、ｘ軸に磁界Ｈがアンペア／センチメートル（Ａ／ｃｍ）単位でプロットされ、ｙ軸にウィーガンドワイヤの磁束密度Ｂがテスラ単位でプロットされる。図７００から理解され得るように、ウィーガンドワイヤは、高保磁力、すなわち消磁されることなく外部磁界に耐える能力を有し、これにより、図６Ａ～図６Ｆに関連して説明された電圧パルスｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４の生成が促進される。

【0114】

図８は、図６Ａ～図６Ｆにおけるウィーガンドインダクタの形態のトランスデューサ１６８のパルス電圧出力のグラフ図を示す。グラフ８１０は、時間ｔに対してプロットされた磁束Ｂを示す。グラフ８２０は、時間ｔに対してプロットされた電圧Ｖを示す。グラフ８１０には、２つの異なる交番磁界変化率を示す、２つの異なる磁束曲線Ｊ及びＫが表される。曲線Ｊは、曲線Ｋと比べて、経時的磁束変化が比較的遅い。グラフ８２０は、グラフ８１０に表される曲線Ｋ及びＪの磁界変化に関連する電圧パルス生成を経時的に示す。図６Ａ～図６Ｆに関連して本明細書に説明されるように、交番磁界が内側コア３０２及び外側シェル３０４の極性の変化を引き起こすと、ウィーガンドインダクタによりパルスｐの電圧が生成される。パルスｐが発生する時間間隔は、磁界の変化速度、この事例ではロータ１６４の回転速度に応じる。よって、曲線Ｊに関連する電圧パルスｐ_Ｊは、曲線Ｊの極性が変化するたびに生じ、曲線Ｋに関連する電圧パルスｐ_Ｋは、曲線Ｋの極性が変化するたびに生じる。よって、グラフ８１０に示されるように、曲線Ｋは、曲線Ｊと比較して磁束の変化速度が速いため、曲線Ｋは、曲線Ｊが電圧パルスｐ_Ｊを生成するよりも速い速度で、電圧パルスｐ_Ｋを生成する。しかし、ウィーガンドインダクタにより生成されるパルスの振幅は、交番磁界の変化率に依存しないことから、曲線Ｋに関連する電圧パルスｐ_Ｋは、曲線Ｊに関連する電圧パルスｐ_Ｊと同じ振幅を有することに、留意されたい。

【0115】

実質的に異なる回転周波数を有する２つの回転磁界内に（すなわちポンプアレイの２つの隣接するポンプ１６における２つの隣接する電力モータ１６２などの異なる磁気源から生成される２つの回転磁界内に）同時に、トランスデューサ１６８が配置されたとき、トランスデューサ１６８がどのように電圧パルスを生成し得るかを概念化するために、グラフ８１０及び８２０は使用され得る。位相が異なる曲線Ｊ及びＫの両方により表される磁界から電気エネルギーを収集するように配置されたトランスデューサ１６８は、電圧パルスｐ_Ｊ及びｐ_Ｋを生成するため、経時的に生成されるパルス数は、電圧パルスｐ_Ｊとｐ_Ｋの合計となり、よって、トランスデューサ１６８は、ただ１つの変化磁界ＪまたはＫに配置されたときよりも、複合磁界でより多くのパルスを単位時間当たり生成する。これは、複合磁界でより大きい電圧パワーを生成することに等しい。一方、図６Ａ～図６Ｆを参照して上記で説明されたように、トランスデューサ１６８は極性シフトを受けたときに一定のパルス振幅を生成するため、例えば電動モータ１６２により生成される回転磁界Ｊ、及びその関連するポンプロータ１６４の磁石により生成される回転磁界Ｊ’など、同相である２つの変化磁界内にトランスデューサ１６８が配置された場合、生成される電圧パルスｐ_Ｊの数は、トランスデューサ１６８が単一の回転磁界のみに配置された場合と同じである。よって、磁界（複数可）が、トランスデューサ１６８内の極性シフトを引き起こす電圧を生じるのに十分な強さを有するならば、トランスデューサ１６８は、同相で回転する複数の変化磁界内に存在するとき、単一の変化磁界内に存在した場合と同じ電圧パワー出力を生成する。

【0116】

グラフ８３０は、変化磁界の回転速度、すなわちロータ１６４の回転速度に対してプロットされた各パルスｐのパルスエネルギーを示す。グラフ８３０から理解され得るように、個々のパルスｐ_Ｊ、ｐ_Ｋのパルスエネルギーは、磁界のすべての回転速度にわたり一定に留まり、これは、各パルスｐ_Ｊ、ｐ_Ｋの電圧振幅が磁界の回転速度により影響を受けないことを意味する。しかしながら、上記のように、磁界の回転速度の増加により、パルスｐ_Ｊ、ｐ_Ｋが生成される時間間隔は短縮するため、ロータ１６４の回転速度が増加すると、ウィーガンドインダクタから単位時間当たり生成される電圧パルス形態の収集可能エネルギーが増加することから、より多くの電力が生成される。図８に示されるグラフ８１０、８２０、及び８３０は、一般的な概念の例示のみを意図したものであり、これらにプロットされた様々な属性の実際の値の伝達を意図したものではないことを、理解されたい。

【0117】

図９は、回転磁界に応じて、実際の非限定的なウィーガンドインダクタの実施形態から集められた実験的データのグラフを示す。データは、オシロスコープを使用して集められた。ウィーガンドインダクタにより生成された、任意の電圧調整が行われる前の電圧が直接示されることに、留意されたい。すなわち、（図２Ａ及び図４Ａに示されるように）トランスデューサ１６８により出力された、変換ボックス１７０で調整される前の電圧が示される。時間がミリ秒単位でｘ軸にプロットされ（各垂直線は１．０００ミリ秒を表す）、電圧がボルト単位でｙ軸にプロットされる（各水平線は２．００ボルトを表す）。グラフは、図６Ａ～図６Ｃに示されるように、ウィーガンドインダクタにより生成された３つの電圧パルスｐ１、ｐ３、及び第２のサイクルのｐ１を示す。図６Ａ～図６Ｆに関連して本明細書に述べられたように、この事例では、第２の電圧パルスｐ２及び第４の電圧パルスｐ４は図らずも無視できるほど小さいエネルギーを生成するため、第２の電圧パルスｐ２及び第４の電圧パルスｐ４は、オシロスコープで前述の電圧スケールに登録されない。第１のサイクルのパルスｐ１は、約６ボルトの最大振幅を有する。次のパルスｐ３は、約（－６）ボルトの最大振幅を有し、図６Ｅに示される磁界の方向変化の結果、値が負となる。第２のサイクルのパルスｐ１は、約６ボルトの最大振幅を有し、図６Ｂに示される磁界の方向変化の結果、値が正に変化し戻る。図９から理解され得るように、各電圧パルスｐ１、ｐ３は、最大振幅に達する初期スパイクを含み、その後、ゼロ電圧まで徐々に減少する一連の振動が続く。図１０は、これらの振動を例示する図９の第１のサイクルのパルスｐ１のクローズアップ図を示す（各垂直線が５０．００マイクロ秒を表すように拡大されている）。初期スパイクｓ１は、第１のパルスｐ１の最大電圧である約６．０００２ボルトに達する。後続のスパイクｓ２～ｓ１１は、ゼロ電圧の周りで振動し、信号がゼロボルトで安定するまで、順次に振幅が減少する。

【0118】

図１１は、本明細書に記載のウィーガンドインダクタの代替的インダクタ実施形態として使用され得る、ダイナモの形態のトランスデューサ１６９の二乗平均平方根（ＲＭＳ）電圧出力のグラフ図を提供する。グラフ９１０は、時間ｔに対してプロットされた磁束Ｂを示す。２つの異なる交番磁界変化率を示す、２つの異なる磁束曲線Ｌ及びＭが表される。曲線Ｌは、曲線Ｍと比べて、経時的磁束変化が比較的遅い。グラフ９２０は、時間ｔに対してプロットされた、曲線Ｌに関連する二乗平均平方根電圧Ｖ_Ｌ及び曲線Ｍに関連する二乗平均平方根電圧Ｖ_Ｍを示す。グラフ９２０は、グラフ９１０と比較したときの磁界変化に関する経時的な二乗平均平方根電圧生成を示す。グラフ９２０から理解され得るように、電圧Ｖ_Ｌ、Ｖ_Ｍは、ウィーガンドインダクタにより出力される一連の電圧パルスｐ（図８に示される）とは対照的に、略一定の二乗平均平方根値で出力される。ダイナモ１６９のＡＣ電圧出力及び対応する二乗平均平方根電圧出力は、磁界の変化率に依存することから、曲線Ｌに関連する出力電圧Ｖ_Ｌは、曲線Ｍに関連する出力電圧Ｖ_Ｍよりも小さい。これは、パルスｐ_Ｊ、ｐ_Ｋの振幅は磁界の変化率の影響を受けないが、単位時間当たり生成されるパルス数が磁界の変化率の影響を受けるウィーガンドインダクタ１６８のパルス出力とは対照的である（図８参照）。グラフ９３０は、磁界の回転速度、すなわちロータ１６４の回転速度に対してプロットされたＡＣ電圧のエネルギーを示す。グラフ９３０から理解され得るように、ダイナモ１６９により生成されるＡＣ電圧の振幅及び周波数は、ロータ１６４の回転速度の増加に比例して直線的に増加することから、平均電気エネルギーは、磁界の回転速度と共に略直線的に増加する。すなわち、変化磁界の回転速度を増加させると、ダイナモ１６９の二乗平均平方根電圧出力の振幅は、線形的に増加する。これは、磁界の回転速度に関係なく、各パルスｐの電圧振幅が一定のままである図８のウィーガンドインダクタとは対照的であり、つまり図８のウィーガンドインダクタでは、変化磁界の回転速度が増加しても、パルスｐ１の振幅は一定のままであり、パルスｐ２の振幅は一定のままであり、パルスｐ３の振幅は一定のままであり、パルスｐ４の振幅は一定のままである。図１１に示されるグラフ９１０、９２０、及び９３０は、一般的な概念の例示のみを意図したものであり、これらにプロットされた様々な属性の実際の値の伝達を意図したものではないことを、理解されたい。

【0119】

例えば曲線Ｌ及びＭの磁界がダイナモ１６９に課された状況など、複数の変化磁界に同時にダイナモ１６９が曝されたとき、ダイナモ１６９は、より大きいＲＭＳ電圧出力の形態で、より多くの電圧パワーを生成する。これは、曲線Ｌ及びＭの磁界が位相変化するかどうかに関係なく起こる。

【0120】

図１２は、回転磁界に応じて、実際の非限定的なダイナモの実施形態から集められた実験的データのグラフを示す。データは、オシロスコープを使用して集められた。ダイナモインダクタにより生成された、任意の電圧調整が行われる前の電圧が直接示されることに、留意されたい。すなわち、（図２Ｂ及び図４Ｂに示されるように）トランスデューサ１６９により出力された、変換ボックス１７１で調整される前の電圧が示される。時間がミリ秒単位でｘ軸にプロットされ（各垂直線は１０ミリ秒を表す）、電圧がボルト単位でｙ軸にプロットされる（各水平線は２．００ボルトを表す）。図８～図１０のウィーガンドインダクタにより示される周期的パルスｐ１、ｐ３、ｐ１とは対照的に、グラフは、出力電圧が実質的に同形な波形ｗをたどることを示す。図示の実施例では、波状曲線ｗは、約５．７ボルトの振幅、及び約５１．９６２Ｈｚの周波数を有し、このＡＣ出力に対応する二乗平均平方根電圧は、１．８３９ボルトである。図１１に関連して述べられるように、ＲＭＳ電圧の振幅は、回転磁界の速度に応じ、よって、図１２に示される波状曲線ｗは、磁界の具体的な回転速度のみを表す。別の回転速度を有する磁界は、ダイナモ１６９に別の振幅の二乗平均平方根電圧を生成させる。より具体的には、約５２Ｈｚより速い回転周波数を有する磁界は、より高い二乗平均平方根電圧を生成し、約５２Ｈｚより遅い回転周波数を有する磁界は、より低い二乗平均平方根電圧を生成する。

【0121】

前述の説明は主に医療装置、具体的には体外循環システム１０に関するが、本明細書に説明される原理は他の技術分野にも同様に適用され得ることが、当業者には理解されよう。例えば、トランスデューサ１６８及び関連するコンポーネントを含む、図２、図４、及び図５に示される電気回路は、酸素供給器１８を取り外して、血液以外の流体をポンプ輸送する所望のシステムに好適な流体ポンプに血液ポンプ１６を置き換えることにより、体外循環とは別の様々な流体流動システムに実装されてもよい。同様に、少なくとも１つのセンサ１８０は、所望のシステムの任意のセンサまたは他の低電力電子コンポーネントを包含してもよい。例えば、トランスデューサ１６８及び関連するコンポーネントを含む、図２、図４、及び図５に示される電気回路は、透析器に関連するセンサに電力を供給するトランスデューサ１６８を有する血液透析装置に実装されてもよい。さらにより一般的には、ウィーガンドインダクタまたはダイナモの形態のトランスデューサ１６８を使用して、回転磁界あるいは変化磁界を誘起する電動モータからエネルギーを収集し、収集したエネルギーを使用してセンサ及び他の電子コンポーネントに電力供給することが、本開示の範囲内に入ることは、当業者には理解されよう。

【0122】

前述の説明では、本開示の様々な実施例が提供されたが、当業者は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく、これらの実施例に対し変更及び改変を行ってもよい。例えば、本明細書で説明された様々な実施形態の特徴は、本明細書で説明された他の実施形態に適合され得ることを、理解されたい。したがって、前述の説明は、限定的ではなく例示的であることが意図される。本明細書で前述された開示は、添付の特許請求の範囲により定義され、特許請求の範囲の意味及び等価性の範囲に含まれる開示に対するすべての変更は、特許請求の範囲に包含される。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】