物质排出装置制作方法

立野洋人

2012年10月24日

2011年3月4日

2010年3月5日

国立大学法人 鹿儿岛大学

A61M27/00GK102753232SQ201180009382

排出 装置 物质

1.一种物质排出装置，所述物质排出装置从被排出体的表面将排出物质排出到外部，其特征在于，所述物质排出装置具有 超声波振荡部，其对所述被排出体的表面振荡将各超声波的振幅以渐减的方式进行调制后的振幅调制超声波组；以及 控制部，其根据所述排出物质相对于所述被排出体的漂移速度，控制所述振幅调制超声波组的各超声波的振幅2.根据权利要求I所述的物质排出装置，其特征在于，所述控制部控制所述各超声波的振幅，使得所述振幅调制超声波组的各超声波的振幅相对于从所述振幅调制超声波组的振荡开始时起的经过时间的梯度的绝对值为所述漂移速度以下3.根据权利要求I所述的物质排出装置，其特征在于，所述控制部根据所设定的所述排出物质的排出量，决定作为所述振幅调制超声波组进行振荡的所述各超声波的数量4.根据权利要求3所述的物质排出装置，其特征在于，所述控制部进行如下控制从所述振幅调制超声波组的振荡开始时的最初的超声波起，到所述决定的进行振荡的超声波的数量的最后超声波为止，使所述振幅调制超声波组的各超声波的振幅单调减少5.根据权利要求4所述的物质排出装置，其特征在于，所述控制部在进行了所述振幅调制超声波组的所述最后的超声波的控制之后，进行从所述超声波振荡部振荡下一振幅调制超声波组的控制，控制成使该振幅调制超声波组的形状为负梯度的锯齿形状6.根据权利要求5所述的物质排出装置，其特征在于，所述控制部按各所述振幅调制超声波组的振荡顺序控制成使振幅增大7.根据权利要求I所述的物质排出装置，其特征在于，所述超声波振荡部在与被排出体的表面的抵接部分具有环状振子8.根据权利要求I所述的物质排出装置，其特征在于，所述物质排出装置还具有 存储部，其按所述排出物质的种类存储所述漂移速度的值；以及 信息输入部，其至少输入实际排出的所述排出物质的种类的信息， 所述控制部根据从所述信息输入部输入的所述排出物质的种类从所述存储部提取对应的漂移速度的值，根据该提取出的漂移速度的值控制所述振幅调制超声波组的振幅9.根据权利要求I所述的物质排出装置，其特征在于，所述控制部具有检测部，其检测从所述超声波振荡部振荡的所述振幅调制超声波组的各超声波；以及设定部，其根据由所述检测部检测出的所述各超声波，控制该振幅调制超声波组的各超声波的相位差，将所述超声波振荡部设定为共振状态

本发明涉及从人体等被排出体的表面将排出物质排出到该被排出体的外部的物质排出装置

图I是示出本发明的实施方式的物质排出装置100的概略结构的框图如图I所示，物质排出装置100构成为具有振动部120、控制部130、信息输入部140、以及漂移速度值存储部150在被排出体(在本实施方式中例如人体)200的表面(皮肤201)上配设有排出物质吸收体110排出物质吸收体110吸收从该表面排出的排出物质，例如可选择滤纸等振动部120构成为具有例如PZT等的压电元件(未图示)，隔着排出物质吸收体110对被排出体200的表面振荡各超声波的振幅被调制后的振幅调制超声波组通过由该振动部120进行的振幅调制超声波组的振荡，使得被排出体200内的排出物质从皮肤201排出并由排出物质吸收体110吸收在振动部120中，如图2所示，可以在与该被排出体200的表面的抵接部分设置环状振子121该环状振子121的与被排出体200的抵接部位为环状的平坦面通过设置环状振子121，在经由排出物质吸收体110与被排出体200的表面抵接时，在环状振子121的部分产生局部的应力梯度在该情况下，在成为振动部120的与被排出体200的表面的非抵接部的中心部分(由环状振子121包围的区域的中心部分)应力降低，在该表面的排出物质的排出位置被局部化，排出效率增加信息输入部140将例如包含成为排出对象的排出物质的种类的信息和该排出物质的排出量的信息的各种信息输入到控制部130的CPU133漂移速度值存储部150存储多个漂移速度值，在漂移速度值存储部150内例如按排出物质的各种类存储有漂移速度值控制部130根据针对被排出体200的排出物质的漂移速度，控制从振动部120进行振荡的振幅调制超声波组的各超声波中的振幅该控制部130构成为具有振荡超声波检测部131、超声波振幅提取部132、CPU133、超声波振幅调整部134、相位检波部135、共振频率调整部136、交流电压发送部137、电压控制放大器138、以及功率放大部139振荡超声波检测部131检测从振动部120振荡的振幅调制超声波组的各超声波作为电压值超声波振幅提取部132按照由振荡超声波检测部131检测出的各超声波，提取其振幅作为电压值CPU133对物质排出装置100中的动作进行统一控制例如，CPU133根据从信息输入部140输入的排出物质的种类从漂移速度值存储部150提取对应的漂移速度值，根据该提取出的漂移速度值，将用于控制从振动部120进行振荡的振幅调制超声波组的振幅的控制信号发送到超声波振幅调整部134并且，例如，CPU133根据从信息输入部140输入的排出物质的排出量涉及的信息，决定从振动部120作为一个振幅调制超声波组进行振荡的各超声波的数量，将基于该决定的控制信号发送到超声波振幅调整部134具体地说，CPU133将用于控制振幅调制超声波组的振幅的控制信号和作为振幅调 制超声波组进行振荡的各超声波的数量的控制信号作为图I所示的负梯度的锯齿信号电压进行输出这里，各锯齿是单调减少的线性波形锯齿的单调减少部的梯度(斜度)的绝对值相当于提取出的漂移速度值，并且，根据锯齿的接通时间控制作为I个振幅调制超声波组进行振荡的各超声波的数量超声波振幅调整部134将由超声波振幅提取部132提取出的各超声波的振幅的电压值、和来自CPU133的锯齿信号电压作为输入，调整成使振动部120进行振荡的振幅调制超声波组的各超声波中的振幅为所述漂移速度以下，并输出控制电压，该控制电压调整作为该振幅调制超声波组进行振荡的各超声波的数量相位检波部135检测由振荡超声波检测部131检测出的振幅调制超声波组的各超声波的波形、和从交流电压发送部137输出的交流电压的波形的相位共振频率调整部136根据由相位检波部135检测出的相位，控制从交流电压发送部137输出的交流电压的相位，调整成使振动部120处于共振状态即，该相位检波部135和共振频率调整部136构成本发明的“设定部”，即，根据由振荡超声波检测部131检测出的振幅调制超声波组的各超声波，控制该振幅调制超声波组的各超声波的相位差，将振动部120设定为共振状态交流电压发送部137发送交流电压(例如，正弦波电压)电压控制放大器138进行如下控制等，即根据从超声波振幅调整部134输出的控制电压对从交流电压发送部137发送的交流电压进行调制功率放大部139对由电压控制放大器138调制后的交流电压进行功率放大并输出到振动部120在振动部120中，从功率放大部139输入的交流电压施加给上述的压电元件(未图示)，在压电元件产生基于该交流电压的变形由此，从振动部120振荡对各超声波的振幅进行调制后的振幅调制超声波组然后，说明考虑了排出物质相对于被排出体200的漂移速度(以下将该漂移速度设定为Vd)的本发明的物质排出方法图3是示出从振动部120对被排出体200的皮肤201进行振荡的振幅调制超声波组及其调和概率函数的特性图首先，说明图3 Ca)所示的振幅调制超声波组如图3 Ca)所示，在对振动部120对被排出体200的表面(皮肤201)进行振荡的I个振幅调制超声波组内分别有振幅被调制后的多个超声波作为该I个振幅调制超声波组进行振荡的超声波的数量在控制部130 (CPU133)中，例如是根据从信息输入部140所输入(设定)的排出物质的排出量的信息来决定的并且，如图3 Ca)所示，控制部130控制该各超声波的振幅，使得该振幅调制超声波组的各超声波中的振幅相对于从I个振幅调制超声波组的振荡开始时起的经过时间(t)的的梯度(该梯度也可以说是各超声波的振幅相对于经过时间(t)的速度)的绝对值Ve为漂移速度Vd以下这里，在图3 (a)中，使连接各超声波的振幅的单点划线的线段的梯度(斜度)为-V6并且，如图3 Ca)所示，控制部130进行如下控制针对I个振幅调制超声波组的各超声波，从该振幅调制超声波组的振荡开始时的最初的超声波起，到根据排出物质的排出量的信息决定的要进行振荡的超声波的数量的最后的超声波为止，使振幅单调减少即，使各超声波的振幅以梯度-Ve单调减少这里，根据振幅调制超声波组的振荡开始时的最初的超声波(振幅调制超声波组 的各超声波中振幅为最大的超声波)的振幅，决定被排出体200内的超声波的排出深度针对作为振子的振动部120和被排出体200，将杨氏模数设定为EpE2,将变形振幅设定为h、e2，如以下的算式(I)所示，根据振动部120的超声波的振荡产生的应力等于被排出体200的阻力S1E1= e 2E2... (I)因此，作为排出深度的被排出体200的变形振幅e 2如以下算式(2)所示