JP2002022048A

JP2002022048A - 圧力可変弁装置

Info

Publication number: JP2002022048A
Application number: JP2000204979A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ito; 隆史伊東
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】外部擾乱によって圧力制御が乱される虞れの
少ない圧力可変弁装置を提供すること【解決手段】圧力可変弁装置２は、一方向に回転され
易い特性を有する少なくとも一つの二極ステップモータ
素体５０，６０と、二極ステップモータ素体の二極ロー
タ５１，６１に結合されたウォーム４０と、ウォームに
噛合したウォームホイール３２と、ウォームホイールに
結合されウォームホイールの回転に応じて弁体２４に対
する押圧力が調整可能な回転押圧機構３１とを有する。
典型的には一対の二極ステップモータ素体が相互に実質
的に平行に延在し、一方のステップモータ素体５０のス
テータ５２に一方の向きにかかる磁場によりウォームを
一方の回転方向Ｇ１に回転させ、他方のステップモータ
素体６０のステータ６２に他方の向きにかかる磁場によ
りウォームを同じ回転方向Ｇ１に回転させるように、夫
々のロータがウォームに結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧力可変弁装置に係
わり、より詳しくは、体内に埋め込まれて髄液などの圧
力を調整するシャントバルブとして用いられるに適した
圧力可変弁装置及びその設定圧力調整装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】水頭症の治療等のために、弁バネの中間
を支点で支持すると共に弁バネの先端を弁体として働く
ボールに当接させ、更に弁バネの基端を中心軸線のまわ
りで回転可能な回転体に形成した螺旋階段状カム面に係
合させておいて、回転体の回転に伴うカム面の回転に応
じてバネの係合基端部を回転体の軸方向に移動させてバ
ネの撓み量を変えることによって、バネによるボールの
押圧力を変えるようにしたシャントバルブ（分岐弁）装
置を髄液等の流路に設けて髄液等の圧力を調整すること
は、特開昭６０−４００６３号公報に開示されている。
特開昭６０−４００６３号公報に開示のシャントバルブ
では、更に、Ｎ，Ｓ極が周方向に沿って交互に配置され
た多極ロータが前記回転体に一体的に固定されており、
該多極ロータの回転位置を調整することにより、シャン
トバルブの弁圧を調整している（同公報の第１７図から
第２９図）。この多極ロータの回転位置の調整に際して
は、相互に直交する向きに沿って一対の磁極を備えた二
組の電磁石を、体表面に配置し、該二組の電磁石を交互
に且つ順次逆向きに励磁する（同第２７図）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この設
定圧力可変シャントバルブないし圧力可変弁装置の場
合、シャントバルブの全体にかかる外部磁場の向きが変
わるような環境下では、設定圧力の意図していない変更
が生じてしまう虞れがある。すなわち、シャントバルブ
が、例えば、頭部の頭皮の下等に埋設されている水頭症
等の患者がＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）装置により
頭部の検査・診断を受けるような場合、患者は、ＭＲＩ
装置内において典型的には該装置のＺ方向にかかってい
る強く空間的に一様な主磁場に対して種々の向きに被検
査・診断部を向けることになるので、結果的に、上述の
ようなシャントバルブの回転体の回転位置を調整すると
きと同様な順序で向きが変わる磁場をシャントバルブの
ところに受けてしまって設定圧力の意図しないズレが生
じる虞れがある。また、多極ロータの回転位置を調整し
ようとする場合、該ロータに対して調整用の電磁石をあ
る程度正確に位置決めする必要があるだけでなく、体皮
下にあるロータに対してほぼ向合う体外位置に電磁石の
磁極を配置する必要がある等、調整用電磁石の位置決め
を所望の精度で行なうことは必ずしも容易ではない。更
に、多極ロータでは、必ずしも特定の回転位置で保持さ
れ難い虞れがあることから、上記調整が煩雑化しやすい
虞れもある。なお、同公報には、１２頁右下欄７行目か
ら１２行目等で、二極ロータの使用も示唆されているけ
れども、ここで示唆されている「二極ロータ」は、同公
報の第３０図や第３１図に示されているように十字型の
形状をして四方向特性を備えた特殊なロータであって、
二極ロータと呼び得るようなものではない。

【０００４】本発明は、前記諸点に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところは、外部擾乱によって圧
力制御が乱される虞れの少ない圧力可変弁装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の圧力可変弁装置
は、前記目的を達成すべく、一方向に回転され易い特性
を有する少なくとも一つの二極ステップモータ素体と、
該二極ステップモータ素体の二極ロータに結合されたウ
ォームと、ウォームに噛合したウォームホイールと、ウ
ォームホイールに結合され、ウォームホイールの回転に
応じて弁体に対する押圧力が調整可能な回転押圧機構と
を有する。

【０００６】本発明の圧力可変弁装置では、ステップモ
ータ素体による回転駆動力が、該ステップモータ素体の
ロータに結合されたウォームから該ウォームに噛合した
ウォームホイールを介して該ウォームホイールに結合さ
れた回転押圧機構に伝達される。ウォームとウォームホ
イールとの間では、ウォームからウォームホイールへの
回転の伝達は容易に行なわれやすい反面ウォームホイー
ルからウォームへの回転は伝達されにくいので、弁体や
回転押圧機構のところにおいて不測の擾乱が生じてもウ
ォームホイールの回転が該ウォームホイールに噛合した
ウォームによって禁止されるから、弁体や回転押圧機構
のところにおける不測の擾乱によって、圧力可変弁装置
の設定状態が変化する虞れが少ない。

【０００７】また、本発明の圧力可変弁装置では、ウォ
ームホイールの回転が一方向に回転され易い特性を有す
る二極ステップモータ素体により制御されている。この
二極ステップモータでは、ステータ内を通る磁束の向き
を反転することにより、二極ロータを半回転させること
を繰返すことによりロータを前記一方向に回転させる。
ステータは透磁率の高い材料からなって磁束路ないし磁
路を与えるから、例えば空間的に一様な磁場中において
は、二極ステップモータ素体の向きがある程度変わって
も二極ステップモータ素体のステータの延在方向に沿っ
て該ステータ中を通る磁束の向きが一定に保たれる限り
ステータを通る磁束の大きさも実際上一定に保たれ得る
から、ロータはステータに対して同じ回転位置に保たれ
得る。

【０００８】従って、例えば、この弁装置がシャントバ
ルブとして用いられてＭＲＩ装置のいわゆるＺ軸方向の
強磁場中におかれた場合、モータ素体の向き即ちステー
タの向きがある程度変わっても、多くの場合、二極ロー
タのステータに対する回転位置はそのまま保たれ得る。
また、ロータのステータに対する回転位置が変わる場合
でも、１８０度回転するだけである。すなわち、このよ
うなロータの１８０度の回転が生じるのは、この弁装置
の向きが、強磁場の向きに対して特定の方向（ステータ
を通る磁束の向きが反転するような向き）を越えて変動
する場合に限られる。したがって、二極ロータがそれ以
上回転される虞れは少ない。

【０００９】一方向に回転され易い特性を有する二極ス
テップモータ素体は、典型的には、時計などで通常用い
られるタイプのもので、細長いステータの全幅に近い直
径の円形孔に直径方向に磁化された円板状二極ロータが
配置され、ステータが円形孔の直径方向に向合った周面
にロータの静磁的な安定位置を規定する凹部を備えると
共に、磁路を狭くして円形孔中への磁束の漏洩を促進す
る一対のノッチをステータの幅方向の両端において円形
孔の周壁の外面に備える。外場が働いていない状態で
は、ロータは、静磁的に安定な回転位置に保たれ、該位
置からの多少のズレに対しては、インデックストルクと
して働く静磁力により元の位置に戻される。ステータの
延在方向にロータを回転させる向きのパルス磁場ないし
磁場パルスがかかると、ロータは、ノッチの内側に位置
する部分が円形孔の凹部の方へ移動する向きに回転さ
れ、当初の回転位置とは１８０度回転した静磁的に安定
な位置に達する。ロータを更に回転させようとする場合
には、ロータを回転させる向きのパルス磁場ないし磁場
パルスをステータの延在方向に更にかける。但し、この
ときの磁場パルスの向きは、当初とは逆向きである。一
方、ロータを回転させる向きのとは逆向きの磁場がステ
ータの延在方向にかかるっても、ロータは回転されな
い。なお、ロータを逆方向に回転させようとする場合に
は、ロータに揺動用のパルス磁場をかけた後、所定のタ
イミングで更に回転駆動用のパルス磁場をかけることに
なる。

【００１０】ウォームは、逆方向の回転を極力抑えると
共に該ウォームの回転によるウォームホイールの回転を
微調整可能なように、過度な回数の回転を要しない範囲
で、螺旋のピッチができる限り小さい歯を有することが
好ましい。但し、ピッチの小ささの程度は、他の条件と
の兼ね合いで、所望の範囲にしておけばよい。

【００１１】本発明の圧力可変弁装置は、好ましくは、
二極ステップモータ素体を少なくとも一対有し、該一対
の二極ステップモータ素体は、相互に実質的に平行に延
在し、一方のステップモータ素体のステータに対して一
方の向きにかかる磁場によりウォームを一方の回転方向
に回転させ、他方のステップモータ素体のステータに対
して前記一方の向きとは逆向きにかかる磁場によりウォ
ームを前記一方の回転方向に回転させるように、夫々の
ロータがウォームに結合されいる。

【００１２】この弁装置がシャントバルブとして用いら
れる場合には、上述のようにＭＲＩ装置の空間的に実際
上一様な強磁場中におかれても、一対のステップモータ
素体が夫々逆向きにウォームを回転させようとするだけ
でなく、仮に一方のステップモータ素体の回転駆動力の
方が他方のステップモータ素体の回転駆動力よりも大き
くても、他方のステップモータ素体が単に逆向き回転駆
動をするだけでなく回転を阻止するように働くから、弁
装置が誤って調整されてしまう虞れを最小限にとどめう
る。

【００１３】この場合、ステップモータの回転され易い
方向が相互に逆向きでもよいけれども、弁圧の調整を容
易にするためには、前記一対の二極ステップモータ素体
の夫々について、前記一方の回転方向が、夫々のロータ
の回転され易い回転方向と一致していることが好まし
い。

【００１４】本発明の圧力可変弁装置では、少なくとも
一対の二極ステップモータ素体を有する場合、ステップ
モータ素体がウォームの一端側に並設されていてもよい
けれども、ステップモータ素体によってウォームに安定
な回転トルクを付与し且つ弁装置のサイズを最小限に抑
えるためには、典型的には、一対のロータがウォームの
両端おいてウォームに同軸に固定される。この場合、ウ
ォームは、長手方向の中間部でウォームホイールに噛合
される。なお、いずれの場合でも、ウォームは、一対の
軸受により両持ちで支持されることが好ましい。

【００１５】本発明の圧力可変弁装置では、回転押圧機
構は、ウォームホイールに結合され、ウォームホイール
の回転に応じて弁体に対する押圧力が調整可能であれば
どのような構造でもよい。但し、可動部分を最小限にす
ると共に、装置のサイズを極力小さくする為には、回転
押圧機構は、典型的には、ウォームホイールと一体的に
形成されカム面を備えたカム部材と、カム面に第一端で
係合され第二端が弁体に係合した弾性部材とを有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい一実施の形態を
添付図面に示した好ましい一実施例に基づいて説明す
る。

【００１７】

【実施例】図１の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）には、本発
明による好ましい一実施例の弁システム１が示されてい
る。弁システム１は、水頭症などの患者の髄液の圧力を
調整するために、患者の例えば頭皮１０１の下（例えば
体表面から数ｍｍ程度の深さところ）において頭骨１０
２上に埋設される圧力可変弁装置としてのシャントバル
ブ２と、該シャントバルブ２による設定圧力ΔＰを調整
すべく体表面上に配設される設定圧力調整装置３とを有
する。

【００１８】シャントバルブ２は、図１の（ｂ）に想像
線で示したように、例えば、髄液の導管５の途中に接続
・配設され、上流側管路ないし導管部５ａにおける髄液
の圧力Ｐが、下流側管路ないし導管部５ｂにおける髄液
の圧力Ｐ０と比較して、シャントバルブ２の設定圧力Δ
Ｐ以上には高くならないように、即ち髄液の圧力ＰがＰ
０＋ΔＰ以下になるように、設定・調整する。例えば、
圧力Ｐ０が実際上大気圧に一致している場合、大気圧を
基準としてＰ０＝０とすると、Ｐ＝ΔＰとなる。なお、
シャントバルブ２は、下流側導管部５ｂの圧力が所定圧
力Ｐ０（＝Ｐ−ΔＰ）以上になるように、圧力を調整す
るための弁装置として用いられてもよい。

【００１９】シャントバルブ２は、シリコーン樹脂やポ
リカーボネート等からなる弁装置本体ないし弁ハウジン
グ１０を有する。弁装置本体１０は、頭骨１０２上に載
置される底壁部１１（図１の（ｃ））、頭皮１０１の下
に位置する頂壁部１２（図１の（ｃ））、頭骨１０２と
頭皮１０１との間で頭骨１０２の表面に対して直角に立
上る側壁部１３，１４（図１の（ｂ））及び端壁部１
５，１６を有し、これらの壁部１１〜１６によって内部
室１７を形成ないし規定している。なお、壁部１１〜１
６により全体として箱の形態を備えた弁装置本体１０
は、下側本体部１０ａと上側本体部１０ｂとを、相互係
合部１０ａ１，１０ｂ１で、液密に嵌め合わせ接合して
なる。側壁部１３には上流側導管部５ａが接続される入
口部１８が形成され、端壁部１６には下流側導管部５ｂ
が接続される出口部１９が形成されている。

【００２０】側壁部１３のうち入口部１８の孔２０が内
部室１７に開口している部位には、円錐台状の座面を備
えたサファイアやルビー等の硬質セラミック製の弁座２
１が装着されており、弁座２１には、同様な硬質セラミ
ック製の弁体としてのボール状弁部材すなわちボール弁
ないし弁ボール２２が着座可能に設けられている。ボー
ル弁２２には、支点部２３のまわりでＡ１、Ａ２方向に
回転可能な弾性アームないし弁バネ２４の一端部ないし
先端部２５が弁座２１に向かってＦ１方向に押しつけら
れている。弁バネ２４の先端部２５は、ボール弁２２に
対して凸状に滑らかに湾曲している。従って、入口部１
８の圧力Ｐと出口部１９の圧力Ｐ０との圧力差Ｐ−Ｐ０
が弁バネ２４によるＦ１方向の押圧力及びボール弁２２
の受圧面積によって規定される圧力ΔＰを超えると、ボ
ール弁２２の表面と弁座２１の座面との間に開口ないし
弁流路Ｂが形成されて、上流側導管部５ａ内の圧力Ｐが
室１７から下流側に逃がされる。

【００２１】支点部２３は、例えば、弁ハウジング１０
の底壁部１１及び頂壁部１２において両端部が軸受部を
介して回転可能に支持され長手方向の中間部にスリット
を備えたピンないし軸体２６を有する。薄片状の弁バネ
２４は、軸体２６のスリットに嵌挿され、該嵌挿部で軸
体２６に固定されている。弁バネ２４の他端部ないし基
端部２７は、円周カム３１及びウォームホイール３２が
一体的に形成された複合カム車ないしカム・ウォームホ
イール複合体３０の円周カム３１の周面３３に押し付け
られている。複合カム車３０も底壁部１１及び頂壁部１
２において軸受部３４，３５を介してＣ１，Ｃ２方向に
回転可能に両持ち支持されている。

【００２２】円周カム３１の周面３３は、図１の（ｂ）
からわかるように、中心軸線Ｃからの距離ないし半径が
最小の始端部Ｄ０から半径が最大の終端部ＤｅまでＣ２
方向に半径が徐々に且つ滑らかに増大しており、最大径
部Ｄｅのところに半径方向に延びた係止面３７が形成さ
れている。従って、図１の（ｂ）に示したように、弁バ
ネ２４の基端部２７の基端縁２８が係止面３７に当接す
ると、複合カム車３０のそれ以上のＣ２方向回転は、禁
止される。複合カム車３０のこの回転位置が初期位置Ｅ
になる。この初期位置Ｅでは、弁バネ２４の基端部２７
が実際上最小径部Ｄ０に最近接した位置Ｄ１に係合し、
複合カム車３０の円周カム３１から弁バネ２４にＡ１方
向に加えられる力が最小になり、支点２３で支持された
弁バネ２４の先端部２５がボール弁２２をＦ１方向に押
圧する力も最小になる。この最小押圧力の時の圧力ΔＰ
は、ゼロでも、ゼロより少し大きい値（例えば下限の調
整圧力と同程度又はそれより少し小さい値（例えば約５
０〜１００Ｐａ（５〜１０ｍｍ水柱）程度）でもよい。

【００２３】カム３１が図１の（ｂ）に示した位置から
Ｃ１方向に回転される回転角α（図示せず）が大きくな
るほど、カム３１の周面３３が弁バネ２３の基端部２７
をＡ１方向に大きく変位させるから、弁バネ２３の先端
部２５によるボール弁２２のＦ１方向の押圧力も大きく
なり、設定差圧ΔＰも大きくなる。

【００２４】図示の例では、円周カム３１を用いている
から、複合カム車３０の回転軸線Ｃと弁バネ２４の支点
２３の軸線とが平行になっているけれども、カム３１と
して例えば端面に螺旋状カム面を備えたものを用いても
よく、その場合、弁バネ２４の支点２３の軸線は、複合
カム車３０の回転軸線Ｃに対して、例えば９０度の角度
をなす向きを採ることになり、弁座２１及び入口部ない
し流入口１８が弁ハウジング１０の底壁部１１に形成さ
れることになる。

【００２５】周面に歯が等間隔に切られたウォームホイ
ール３２は、側壁部１３，１４の軸受穴において軸受部
４１，４２を介してＧ１，Ｇ２方向に回転可能に両持ち
で支持され底壁部１１，頂壁部１２及び端壁部１５，１
６に平行に延びたウォーム４０に噛合している。図示の
例では、ウォーム４０のＧ１，Ｇ２方向の回転に応じ
て、ウォームホイール３２がＣ１，Ｃ２方向に回転され
るように、ウォーム４０には螺旋状に延びた歯４３が形
成されている。ウォーム４０の歯４３の螺旋のピッチ
は、小さく、ウォーム４０の半回転毎にウォームホイー
ル３２が回転する角度は比較的小さい。例えば、図１の
（ｂ）に示した初期位置Ｅからウォーム４０がＧ１方向
に所与の回数（例えば１６回）だけ回転（３２回の半回
転）して、それに相当する角度だけ複合カム車３０がＣ
１方向に回転すると、ウォームホイール３２の歯のＣ２
方向の端Ｈｓがウォーム４０の歯４３に当たってそれ以
上のＣ１方向の回転を禁止するようにしておく。このと
き、カム３１の周面部Ｄｓが弁バネ２４の基端部２７を
最大押圧力で押す（対応する最大調整圧力ΔＰｍａｘが
例えば約４，０００Ｐａ（４００ｍｍ水柱）程度になる
ように設定される）。なお、ウォーム４０の歯４３の螺
旋のピッチは小さいから、ウォームホイール３２を含む
複合カム車３０に相当大きい回転力がかかっても、ウォ
ーム４０は実際上回転されない。なお、以上において、
回転押圧機構は、複合カム車３０と弁バネ２４とからな
る。

【００２６】ウォーム４０の両端近傍には、二極ロータ
５１，６１がウォーム４０と同軸に固定されている。ロ
ータ５１，６１は、図１の（ａ）〜（ｃ）からわかる通
り、夫々、直径方向に磁化された永久磁石からなり、二
極ロータ５１，６１の磁化の向きは、平行で且つ逆向き
である。弁装置本体１０の側壁部１３，１４の内面に
は、各ロータ５１，６１と協働して二極ステップモータ
素体５０，６０を形成するステータ５２，６２が固定さ
れている。

【００２７】この例では、ステップモータ素体５０，６
０の回転駆動特性を同程度にするように、ステータ６２
の端部６８がステータ５２の端部５８と向合うところま
でしか延びていないけれども、所望ならば、ステータ６
２の端部６８が弁装置本体１０の端壁部１５の近傍まで
延びていてもよい。また、弁座２１の外径と比較して側
壁部１３などの高さ（室１７の高さ）をより大きくして
おいて、ステータ５２の端部５８を端壁部１５の近傍ま
で延ばしておいてもよい。その場合、ステータ５２の幅
ないし磁束路の幅は、制御用の磁場パルスでは飽和され
ない程度に充分に大きい限り、弁座２１のところで少し
狭くなっていてもよい。更に、頂壁部１２の上から頂壁
部にほぼ垂直な向きに磁場をかけることを可能にすべ
く、ステータ５２の端部５８，５９やステータ６２の端
部６８，６９が頂壁部に対面するように、図１の（ａ）
及び（ｃ）のような断面で見て、ステータ５２，６２が
Ｕ字状形状を有するようにしておいてもよい。

【００２８】図示の実施例に戻って、更に説明すると、
Ｘ方向に延在したステータ５２，６２は、ロータ５１，
６１が回転可能に嵌め込まれた円形孔５３，６３と、二
極ロータ５１及び６１のステータ５２及び６２に対する
静磁的な安定位置を規定すべく円形孔５３，６３の周壁
のうち直径方向に向合った位置に形成された一対の凹部
５４，５５及び６４，６５と、図１の（ａ）及び（ｃ）
に示したような静磁的安定位置にある二極ロータ５１及
び６１に回転トルクを与える漏洩磁束を円形孔５４及び
５５に生じさせるべくステータ５２及び６２の磁束路を
狭める上下のノッチ乃至切欠き部５６，５７及び６６，
６７とを有する。図１の（ａ）及び（ｃ）の断面で見
て、ステータ５２及び６２の凹部５４，５５及び６４，
６５並びにノッチ５６，５７及び６６，６７の向き乃至
位置は実際上同一である。従って、ステータ５２，６２
にかかるＸ方向の磁場の向きが反転する毎に、ロータ５
１，６１は、Ｇ１方向に半回転し、ウォーム４０の半回
転に相当する角度だけ複合カム車３０がＣ１方向に回転
する。なお、ステータ５２及び６２の凹部５４，５５及
び６４，６５並びにノッチ５６，５７及び６６，６７の
位置が一致し二極ロータ５１，６１が逆向きに磁化され
ているから、ロータ５１，６１に回転駆動力を与えるべ
くステータ５２，６２に対して調整装置３によりかける
べき磁場の向きは、相互に反対向きである。

【００２９】ロータ５１，６１をＧ２方向に回転させよ
うとする場合、周知のとおり、中程度のパルスを調整装
置３にかけてパルス状磁場によりロータ５１，６１に揺
動を与えた後、ロータ５１，６１がＧ２方向に大きく揺
動した際、ロータ５１，６１をそのまま逆向きに回転さ
せるべく再度パルス状磁場をロータ５１，６１にかけれ
ばよい。

【００３０】以上の如く構成されたシャントバルブ２に
おいて、圧力ΔＰを調整するためには、まず、電磁石７
０の磁極片部ないし磁極部７１，７２が端壁部１５，１
６を介してステータ５２の隣接端部５８，５９に対面す
るように電磁石７０を頭皮１０１の表面に配置すると共
に、電磁石８０の磁極部８１，８２が端壁部１５，１６
を介してステータ６２の両端６８，６９に対面するよう
に電磁石８０を頭皮１０１の表面に配置する。ここで、
調整装置３は、電磁石７０及び８０と、モータ素体５
０，６０のロータ５１，６１を正方向Ｇ１及び逆方向Ｇ
２に回転させるパルス状磁場を電磁石７０，８０により
生じさせるように電磁石７０，８０への出力電流パルス
の幅、強さ（大きさ）、立上り・立下り速度（傾斜）、
パルス間隔などが調整可能な電源９０とからなる。

【００３１】次に、調整装置３の電源９０からモータ素
体５０，６０の逆転パルスを電磁石７０，８０に与え
て、ロータ５１，６１を逆転すなわちＧ２方向に回転さ
せることを、繰返す。モータ素体５０，６０のロータ５
１，６１がＧ２方向に半回転してウォーム４３がＧ２方
向に半回転する毎に、ウォームホイール３２がＣ２方向
に対応する角度だけ回転し該ウォームホイール３２を一
体的に含む複合カム車３０も同じ角度だけＣ２方向に回
転する。この複合カム車３０のＣ２方向の回転は、複合
カム車３０の当初の回転位置にかかわらず、弁バネ２４
の基端縁２８が複合カム車３０の円周カム３１の係止面
３７に当接するまで続けられる。弁バネ２４の基端縁２
８が複合カム車３０の円周カム３１の係止面３７に当接
すると、複合カム車３０の回転負荷ないし抵抗が急激に
大きくなり、それに応じてウォーム４０の回転負荷すな
わちモータ素体５０，６０のロータ５１，６１の回転負
荷が急激に大きくなるから、電源９０の出力が急激に大
きくなる。この出力の急激な立上りが生じると、複合カ
ム車３０が初期位置に設定されたことがわかるので、電
源９０からの逆転電流の給電を一旦停止する。なお、こ
の立上りの検出及び給電の停止は、人手によって行なう
ようにしておいても、出力電流ないし出力電圧の検出手
段と、該検出出力の大きさが所定値を越えたかどうかを
判定する判定手段と、判定手段により検出出力が所定値
を越えた旨の判定がなされた場合電源からの給電を停止
させる給電停止制御手段とを備えた初期位置検出用給電
制御手段とによって、自動的に行なうようにしておいて
もよい。

【００３２】次に、電源９０から正転用のパルスを電磁
石７０，８０に与えて、モータ素体５０，６０のロータ
５１，６１を半回転づつＧ１方向に回転させる。この正
転用パルスにより電磁石７０，８０を磁化させる場合、
モータ素体５０，６０のロータ５１，６１が回転方向に
みて１８０度だけ相互に位相がずれた状態にあるから、
例えば、端壁部１５に近接した電磁石７０の磁極７１が
Ｎ極になるように電磁石７０を磁化させる時には、該端
壁部１５に近接した電磁石８０の磁極８１がＳ極になる
ように電磁石８０を磁化させることになる。即ち、二つ
のモータ素体５０，６０のロータを同一の正転方向Ｇ１
に回転させるためには、ステータ５２，６２を相互に逆
向きに磁化させることになる（なお、この点については
詳述しなかったけれども、前述の反転ないし逆転の場合
にも同様である）。

【００３３】モータ素体５０，６０のロータ５１，６１
の半回転に伴うウォーム４０のＧ１方向の半回転に応じ
て、ウォームホイール３２と一体的な円周カム３１が対
応する一定角度だけＣ１方向に回転されて、弁バネ２４
の基端部２７をＡ１方向に押し、先端部２５をＡ１方向
に回転させようとするから、先端部２５がボール弁２２
をＦ１方向に押圧する押圧力が対応する大きさだけ増大
する。ウォーム４０のＧ１方向の半回転の回数と弁バネ
２４の先端部２５によるＦ１方向押圧力（換言すればシ
ャントバルブ２で設定ないし調整される圧力差ΔＰ）と
の関係は一対一に対応しているからこの関係に基づい
て、所定の圧力差ΔＰを与えるに必要な回数だけウォー
ム４０ないしロータ５１，６１をＧ１方向に半回転させ
ることにより、シャントバルブ２による設定圧力を所定
値に調整し得る。

【００３４】この場合、設定圧力ΔＰを初期状態Ｅから
設定し直すようにしているから、複合カム車３０がどの
ような回転位置にあるかを予め知らなくても、圧力設定
ないし調整が可能である。従って、体皮下に埋設された
シャントバルブ２の圧力の設定状態を直接検出する必要
がないだけでなく検出確度の信頼性の高さなどを考慮す
る必要もない。

【００３５】また、このシャントバルブ２では、複合カ
ム車３０のウォームホイール３２がウォーム４０と噛合
しているから、複合カム車３０をＣ１方向やＣ２方向に
回転させようとする外部擾乱が複合カム車３０に加えら
れても、複合カム車３０のウォームホイール３２のＣ１
方向やＣ２方向の回転は歯４３のピッチの小さいウォー
ム４０により実際上禁止されるので、機械的な擾乱によ
って、複合カム車３０やウォーム４０が回転される虞れ
が少ない。

【００３６】更に、このシャントバルブ２では、ロータ
５１，６１は図示のような位置で静磁的に安定している
ので、該安定位置からずれるようなＧ１方向又はＧ２方
向の小回転があっても、ロータ５１，６１の磁極とステ
ータ５２，６２の孔５３の内周面との間に働く静磁力に
よってロータ５１，６１が元の位置に戻る復元力を受け
る。従って、外部的な擾乱により、ロータ５１，６１や
ウォーム４０をＧ１，Ｇ２方向にある程度回転させよう
とする力が働いても、その回転は、ステータ５２，６２
がロータ５１，６１を静磁的な安定回転位置に保持しよ
うとする保持力（インデックス力）により、最小限に抑
えられると共に、復元されることが期待され得る。

【００３７】上述のように、このシャントバルブ２で
は、二つのモータ素体５０，６０のロータを同一の正転
方向Ｇ１に回転させるためには、ステータ５２，６２を
相互に逆向きに磁化させる必要がある。一方、水頭症の
患者がＭＲＩによる診断を受けるべくＭＲＩ装置の強磁
場中に入って空間的にほぼ一様な一方向の強磁場を受け
る場合には、二つのモータ素体５０，６０のステータ５
２，６２には同じ向きの磁場がかかることになる。この
ような空間的に一様な磁場の下で、モータ素体５０，６
０のステータ５２，６２のうちの一方のステータ５２又
は６２にかかる磁場は該一方のステータ５２又は６２に
関連したロータ５１又は６１を正転させる向きになるけ
れども、他方のステータ６２又は５２にかかる磁場はロ
ータ６１又は５１の回転をロックするように働く。その
結果、二つのロータ５１，６１の両方と一体的なウォー
ム４０は回転されず、弁バネ２４によるＦ１方向の押圧
力は変わらないことになる。これは、シャントバルブ２
の向きにかかわらず実際上常に当てはまることである。
従って、シャントバルブ２では、外部に磁気的な擾乱が
あっても、該シャントバルブ２の設定圧力が該磁気的擾
乱によって影響を受けたり乱されたりする虞れが最小限
に抑えられ得る。

【００３８】なお、以上においては、一対のモータ素体
５０，６０は、ウォーム４０の軸方向の両端に設けられ
ているけれども、所望ならば、モータ素体５０に加えて
モータ素体６０を側壁部１３の近傍に並設しても、モー
タ素体６０に加えてモータ素体５０を側壁部１４の近傍
に並設してもよい。いずれの場合にも、ウォーム４０の
軸の両端は、側壁部１３，１４の軸受４１，４２を介し
て両持ちに支持することが好ましい。

【００３９】また、以上においては、二つのモータ素体
５０，６０のロータ５１，６１の正転方向が一致してい
る例について説明したけれども、所望ならば、二つのモ
ータ素体５０，６０のロータ５１，６１の正転方向が逆
でもよい。例えば、モータ素体５０のロータ５１の正転
方向が逆である場合（図１の（ａ）において図示されて
いるものとは鏡映対称なステータの形状及びロータの配
置である場合）、ウォーム４０をＧ１方向に回転させよ
うとするときには、モータ素体６０のステータ６２には
正転用パルス磁場を与え、モータ素体５０のステータ５
２には逆転用の一組のパルス磁場を与えればよく、ウォ
ーム４０をＧ２方向に回転させようとするときには、モ
ータ素体５０のステータ５２には正転用パルス磁場を与
え、モータ素体６０のステータ６２には逆転用の一組の
パルス磁場を与えればよい。一方、ＭＲＩ装置の空間的
にほぼ一様な強磁場などにさらされたときには、ロータ
５１，６１に同時にかかる磁場の時間的変動パターンが
実際上同一になるから、一方に正転用パルス磁場かかり
他方に一組の逆転用パルス磁場がかかることはないの
で、この場合にも、ウォーム４０に不測の回転が生じる
虞れはなく、シャントバルブ２の設定圧力に不測の変動
が生じる虞れはない。

【００４０】更に、以上においては、ウォーム４０を一
対のモータ素体５０，６０で支えているけれども、所望
ならば、モータ素体５０，６０のうちの少なくともいず
れか一方が、例えば、相互に同様な構成を備えた複数の
モータ素体からなっていてもよい。

【００４１】また、更に、以上においては、ウォーム４
０を一対のモータ素体５０，６０で支えているけれど
も、場合によっては、モータ素体５０，６０のうちの一
方はなくてもよい。この場合にも、ウォーム４０のＧ
１，Ｇ２方向回転を生じさせて、弁バネ２４による押圧
力の調整や初期位置設定を同様に行ない得ること、並び
に複合カム車３０のＣ２方向回転のウォーム４０による
同様な阻止機能があること及びロータ５１又は６１に静
磁的な復元力が同様に働くことは、明らかであろう。

【００４２】なお、モータ素体が一つの場合、強磁場下
では、不測の回転が生じる虞れは完全には避け得ないも
のの、この回転も半回転単位で行なわれるものであるか
ら、ステータを介してロータにかかる磁場の向きが極端
に交番的に変動しない限り、ロータの不測の回転の生起
の回数が比較的少ない範囲に抑えられることも期待し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による好ましい一実施例の圧力可変弁装
置としてのシャントバルブを備えた圧力調整システムを
示したもので、（ａ）は一方のモータ素体を詳しく示す
べく（ｂ）のＩＡ−ＩＡ線で取った断面説明図（但し、
ボール弁などは省略して示してある）、（ｂ）は圧力調
整システムのうち弁装置本体の上側部材（蓋部材）を取
除いた状態の平面説明図（但し弁座、流入口、流出口及
びウォームの軸受部のところは破断して示してある）、
（ｃ）は（ｂ）のＩＣ−ＩＣ線断面説明図。

【符号の説明】

１圧力調整システム２圧力可変弁装置３圧力調整装置５，５ａ，５ｂ導管路２１弁座２２ボール弁（弁ボール）２３支点２４弁バネ３０ウォームホイール・円周カム複合体（複合カム
車）３１円周カム３２ウォームホイール４０ウォーム５０，６０モータ素体５１，６１二極ロータ５２，６２ステータ７０，８０電磁石７１，７２，８１，８２磁極９０電源Ｃ１，Ｃ２回転方向Ｆ１押圧方向Ｇ１，Ｇ２回転方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方向に回転され易い特性を有する少な
くとも一つの二極ステップモータ素体と、該二極ステップモータ素体の二極ロータに結合されたウ
ォームと、ウォームに噛合されたウォームホイールと、ウォームホイールに結合され、ウォームホイールの回転
に応じて弁体に対する押圧力が調整可能な回転押圧機構
とを有する圧力可変弁装置。
【請求項２】二極ステップモータ素体を少なくとも一
対有し、該一対の二極ステップモータ素体は、相互に実
質的に平行に延在し、一方のステップモータ素体のステ
ータに対して一方の向きにかかる磁場によりウォームを
一方の回転方向に回転させ、他方のステップモータ素体
のステータに対して前記一方の向きとは逆向きにかかる
磁場によりウォームを前記一方の回転方向に回転させる
ように、夫々のロータがウォームに結合されている請求
項１に記載の圧力可変弁装置。
【請求項３】前記一対の二極ステップモータ素体の夫
々について、前記一方の回転方向が、夫々のロータの回
転され易い回転方向と一致している請求項２に記載の圧
力可変弁装置。
【請求項４】一対のロータがウォームの両端おいてウ
ォームに同軸に固定されており、ウォームが長手方向の
中間部でウォームホイールに噛合している請求項２又は
３に記載の圧力可変弁装置。
【請求項５】回転押圧機構が、ウォームホイールと一
体的に形成されカム面を備えたカム部材と、カム面に第
一端で係合され第二端が弁体に係合した弾性部材とを有
する請求項１から４までのいずれか一つの項に記載の圧
力可変弁装置。
【請求項６】体内に埋設されるように構成されている
請求項１から５までのいずれか一つの項に記載の圧力可
変弁装置。