JPH0363064A - 流体密回転伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ 本発明は、例えば血液ポンプ等の流体密のハウジング内
に配設されたインペラ等の回転体に、ハウジング外の駆
動源から回転を伝達するのに用いられる流体密回転伝達
装置に関する。

［従来の技術１ この種の流体密回転伝達装置としては、例えばシール用
の弾性変形可能な隔膜を介して回転を伝達するものが公
知である。この隔膜を有する流体密回転伝達装置は、ハ
ウジングをダイヤフラム等の変形可能な隔膜により完全
に密閉し、その隔膜の許容し得る変形を通じて、ハウジ
ング内の回転体にハウジング外の駆動源による回転を伝
達し得るようになっている。従って、これを、例えば血
液ポンプ等に用いれば、ハウジングに対して回転体を支
持する軸受等からハウジング内の血液が何等かの原因で
漏れ出た場合にも、その漏出血液がハウジング外の駆動
源側に流出し、ひいては血液汚染が生ずるような恐れは
解消される。

この種の従来の流体密回転伝達装置として、特開昭６３
−２６７４５８号に示された構成においては、ハウジン
グ内のインペラ等の回転体の従動回転軸及びハウジング
外の駆動源の駆動回転軸にそれぞれクランク運動可能な
クランク部を設け、両クランク部を５それらクランク部
に対し、相対回転可能なカップリング部材で連接し、こ
のカップリング部材と前記ハウジングとの間に、ハウジ
ングを流体密に閉成する隔膜が張設された構成となって
いる。この構成のものによれば、駆動回転軸側のクラン
ク部のクランク運動により、カップリング部材が移動す
ると、それに応じて隔膜が変形するとともに、その変形
に伴なう抵抗力でその変形を拡大させない方向に５クラ
ンク部に対しカップリング部材を相対回転させる。従っ
て、カップリング部材は、隔膜を捩り切らないようにそ
の変形を許容限度内に保持し、前記抵抗力により規制さ
れた揺動運動を行ない、駆動回転軸側のクランク部から
従動回転軸側のクランク部にクランク運動を伝達し、そ
の結果ハウジング内の回転体が回転できるようになって
いる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記従来の隔膜を介する流体密回転伝達装置
では、クランク運動を伝達するカップリング部材の揺動
運動が隔膜自体の抵抗力により規制されるので、その分
だけ、隔膜に余分の変形応力がかかり、隔膜の変形強度
を特別に配慮しないと、その耐久性が十分に得られず問
題であった。

特に、血液ポンプ等のように、間断なく連続運転が要求
されるものに、上記流体密回転伝達装置を用いれば、運
転途中において、繰返し応力による疲労で隔膜の破損等
が早期に生じ易く、この結果ハウジング内の血液の漏出
や血液汚染をもたらす等の危険を伴なう問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、そ
の目的は、クランク運動を伝達するカップリング部材の
揺動運動の規制を、隔膜自体の抵抗力によることなく行
ない、隔膜に余分の変形応力がかからないようにし、隔
膜の変形強度を特別に配慮しなくとも、その耐久性が十
分に得られる流体密回転伝達装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 上記従来の課題を解決するために、本発明においては、
装置本体と、内部に流体を流通させるように装置本体に
設けたハウジングと、該ハウジング内に配設された回転
体と、該回転体に取着された回転従動軸と、前記ハウジ
ング外に配設された駆動源によって回転自在な回転駆動
軸と、該回転駆動軸及び前記回転従動軸の互いに対向す
る側にそれぞれ設けられるとともにクランク運動可能な
第１及び第２のクランク部とこれら第１及び第２のクラ
ンク部のそれぞれに連接するとともに該第１のクランク
部より第２のクランク部へのクランク運動を伝達するよ
うに揺動運動可能なカップリング部材とよりなり前記回
転駆動軸の回転を回転従動軸に伝達するクランク伝達手
段と、当該クランク伝達手段のカップリング部材と前記
ハウジングとの間に張設され、前記ハウジングを流体密
に閉成するとともに前記クランク伝達手段のクランク動
作を許容するように変形可能な隔膜とを備えてなるもの
において、前記カップリング部材の揺動運動を平行クラ
ンク機構を介して規制した構成を特徴とする流体密回転
伝達装置を提案するものである。

上記構成においては、前記平行クランク機構は、前記カ
ップリング部材と装置本体との間に軸受を介して配設さ
れるとともに前記回転駆動軸の軸心と平行なクランク軸
を含んでなるものが具体的構成として提案される。

より具体的構成として、前記平行クランク機構は、前記
回転駆動軸を中心としてその回りに均等の関係で配設さ
れた３つのクランク軸よりなる３クランク平行運動機構
であるものが提案される。

又、上記各構成においては、前記カップリング部材は、
前記第１のクランク部に軸受を介して連接する第１のカ
ップリング部と前記第２のクランク部に軸受を介して連
接する第２のカップリング部とよりなり、当該第１及び
第２のカップリング部は前記回転駆動軸及び回転従動軸
の軸方向に分離可能に係合してなるものが具体的構成と
して提案される。

更に、上記各構成においては、前記ハウジングに血液流
入口及び流出口を形成し、前記回転体の回転に応じて血
液を流入口より流入させるとともに流出口より外部へ流
出させてなるものが具体的構成として提案される。

［作　用］ 上記構成の本発明に係る流体密回転伝達装置によれば、
第１のクランク部より第２のクランク部へのクランク運
動を伝達するように揺動運動可能なカップリング部材は
、その揺動運動が平行クランク機構を介して規制される
ので、一定の平面に沿って、いずれの位置にあっても、
それぞれ平行関係を保持するように揺動し、これにより
カップリング部材とハウジングとの間に張設された隔膜
は、あらかじめ規制されたカップリング部材の揺動運動
に基づく変形荷重のみを受け、それ以外には何等、荷重
を受けず、従って隔膜の使用寿命を向上させることがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の流体密回転伝達装置として、血液ポンプ
に用いられるものの一実施例を第１図及び第２図に基づ
いて説明する。

図中１はハウジングである。このハウジングｌはポンプ
ケース２とポンプベース３とより構成されている。ポン
プケース２は略円錐形状に形成され、その底部がポンプ
ベース３で閉成されるようになっている。ポンプケース
２の上端部には血液流入口４が形成され、周側部には接
線方向に血液流出口５が形成されている。

ポンプベース３は、上端部をフランジ３ａで閉成し、略
短筒状に、一体的に形成されている。

フランジ３ａの周縁部は前記ポンプケース２の下端周縁
部に、流体密に、図示しないビス等により固定され、そ
の中央部にはインペラ軸用支持部３ｂが肉厚に形成され
ている。

このように構成されたハウジング１の内部には、回転体
をなすインペラ６が設けられている。

このインペラ６の回転に応じて第１図に矢印で示すよう
に血液流入口４からハウジングｌの内部に血液を流入、
流通させ、血液流出口５より外部へ流出させるようにな
っている。

上記インペラ６の下部には、上下方向に軸心７を有し、
回転従動体を構成するインペラ軸８が一体的に取着され
ている。このインペラ軸８は前記ポンプベース３のイン
ペラ軸用支持部３ｂを貫通するように、該支持部３ｂに
軸受９を介し、回転自在に軸支されている。この軸受９
の上側には、支持部３ｂとインペラ軸８との間にＶリン
グ１０．１０及びそのカウンタフェース１）が設置され
ている。これにより、軸受９が直接的に血液と接触する
ことを防止し、衛生面を配慮した構造となっている。な
お、■リング１０の替りにリップシール等のシール部材
も適用可能である。

一方、ハウジング１の下側には、装置本体を構成するモ
ータホルダ１２が配設されている。このモータホルダ１
２は、底部１２ａを一体的に有し、短筒状に形成されて
いる。ホルダ１２の上端内周面には、拡径部１２ｂが形
成され、この拡径部１２ｂに、前記ポンプベース３の下
端部が嵌入、当接規制されるようにし、これによってモ
ータホルダ１２に対し、ハウジング１が前記軸心７方向
に着脱可能かつ所定位置に装着可能となっている。この
際、拡径部１２ｂの半径方向に形成した雌ねじ孔部に、
その外方から図示しないビスを螺合し、前記ポンプベー
ス３の下端部に対し締付けることにより、ハウジング１
の脱出防止がなされている。

モータホルダ１２の底部下面には、駆動源を構成する駆
動モータ■３が取付けられている。この駆動モータ１３
は、回転駆動軸を構成するモータ軸１４を上向きに有し
ている。このモータ軸１４はホルダ１２の底部１２ａを
貫通してホルダ１２内に臨み、モータ軸１４の軸心が前
記インペラ軸８の軸心７上に位置するようになっている
。

上記モータ軸１４と前記インペラ軸８との間には、モー
タ軸１４の回転をインペラ軸８に伝達するクランク伝達
手段が設けられている。このクランク伝達手段は、第１
のクランク部及び第２のクランク部と、カップリング部
材とより構成されている。

第１のクランク部は、偏心アダプタ１５で構成され、モ
ータ軸１４に嵌合、固定されている。この偏心アダプタ
１５は、モータ軸１４及びインペラ軸８の軸心７に対し
偏心量ｅをもって偏心した偏心軸心１６を有し、円柱状
に形成されている。

これにより、モータ軸１４の回転に対し、偏心アダプタ
１５はクランク運動可能となっている。

第２のクランク部は、偏心継手１７で構成され、インペ
ラ軸８の下端部に嵌合、固定されている。この偏心継手
１７は、その下部に、前記偏心アダプタ１５の偏心軸心
１６上に位置する偏心軸心を有する偏心軸１７ａを一体
的に備えて構成されている。これにより、インペラ軸８
の回転に対し、偏心継手１７はクランク運動可能となっ
ている。

カップリング部材は、第１のカップリング部１８と第２
のカップリング部１９とより構成されている。

第１のカップリング部１８は、前記偏心アダプタ１５に
連接されている。この第１のカップリング部１８は、そ
の下部を円板状に形成し、その上部に内歯車１８ａを一
体的に形成して構成されている。第１のカップリング部
１８の下面には、中央部に軸受２０が装着され、この軸
受２０に前記偏心アダプタ１５が回転自在に支持されて
いる。

第１のカップリング部１８の上部の内歯車１８ａは、そ
の軸心が前記偏心軸心１６と一致するようになっている
。

第１のカップリング部１８の下面とモータホルダ１２の
底部１２ａとの間には、平行クランク機構を構成するク
ランク軸が配設されている。

このクランク軸は拘束軸２１で構成され、その下端部は
、モータホルダ１２の底部１２ａの上面に、回転自在に
軸受２２により軸支されている。この下端部の軸心２３
は、前記軸心７に対して平行となっている。拘束軸２１
の上端部は、その下端部の軸心２３に対して前記偏心量
ｅと同一の偏心量ｅをもって偏心した偏心軸心２４を有
するように形成され、軸受２５を介して第１のカップリ
ング部材１８の下面に回転」在に軸支されている。この
際、拘束軸２１の偏心軸心２４の偏心量ｅの長さ方向と
、前記偏心アダプタ１５の偏心軸心１６の偏心量ｅの長
さ方向とは平行になっている。これにより、拘束軸２１
と偏心アダプタ１５とは平行運動機構のクランクとして
作用する。従って、モータ軸１４の回転に伴ない偏心ア
ダプタ１５が回転すると、第１のカップリング部１８は
、一定の平面に沿って、いずれの位置であっても、それ
ぞれ平行関係を保持するように、規制された揺動運動を
行なうようになっている。

上記拘束軸２１にあっては、第２図に示すようにモータ
軸１４の軸心７を中心としてその回りに均等に３つ配設
し、それら３つの拘束軸２１により３クランク平行運動
機構を構成することができる。この３クランク平行運動
機構によれば、第１のカップリング部１８の揺動運動が
円滑となり、更に拘束軸２１の均等な配設により、−層
、円滑な揺動運動を得ることができる。

この際、拘束軸２１で構成するクランク軸の替りに、歯
車、あるいはベルトを用いても、平行クランク機構を構
成することができるものである。

第２図において、２点鎖線で示す偏心アダプタ１５、拘
束軸２１、第１のカップリング部１８は、モータ軸１４
が１８０回転したときのそれぞれの状態を示している。

第２のカップリング部１９は、前記偏心継手１７に軸受
２６を介して連接されている。この第２のカップリング
部１９は一対の割り部材１９ａ、１９ｂと外歯車１９ｃ
とから構成されている。割り部材１９ａ、１９ｂの内、
一方の割り部材１９ａは環状に形成され、他方の割り部
材１９ｂは段付底部を一体的に有する容器状に形成され
ている。両割り部材１９ａ、１９ｂは一方の割り部材１
９ａを上に、他方の割り部材１９ｂを下にして合致、固
定され、これによりそれら内周面に上記軸受２６が保持
されるようになっている。この軸受２６に、前記偏心継
手１７の偏心軸１７ａが回転可能に支持されている。こ
の偏心軸１７ａの下端部には、ナツト２７が螺合、締付
けられ、軸受２６に対し、偏心軸１７ａの脱出防止がな
されている。

なお、割り部材１９ａ、１９ｂの合致、固定は、それら
周縁部において、上に位置する割り部材１９ａに雌ねじ
部を形成し、この雌ねじ部に、サラビス２８を螺合、締
付けることによりなされる。この際、サラビス２８の頭
部下面が下に位置する割り部材１９ｂの下面と同一面に
なるようにしている。

この下に位置する割り部材１９ｂの下面には、前記偏心
軸心１６上に、雄ねじ部２９が一体的に突設され、外歯
車１９Ｃはその雄ねじ部２９＆こ螺合、固定されている
。この外歯車１９ｃは、凹状に形成され、前記割り部材
１９ｂの下面形状に沿うようになっている。また、外歯
車１９ｃは、その軸心が前記偏心軸心１６と一致し、前
記内歯車２９に、相対回転しないように係脱自在；こ係
合し、第１のカップリング部１８と第２の力・ソプリン
グ部１９とが偏心軸心１６ないし軸心７方向番こ沿って
分離可能となっている。

該係合により、第２のカップリング部１９は、第１のカ
ップリング部１８と一体になって、規制された揺動運動
を行ない、従って前記軸受２６を介して第２のカップリ
ング部１９に対し、偏心継手１７の偏心軸１７ａが回転
し、偏心継手１７がクランク運動を行ない、その結果、
偏心アダプタ１５より偏心継手１７にクランク運動の伝
達が可能となっている。

従って、前述の平行クランク機構にあっては、第１のカ
ップリング部１８について、その揺動運動を規制するよ
うに配設しているが、第２のカップリング部１９につい
て、その揺動運動を規制するように、平行クランク機構
を配設しても、第１及び第２のカップリング部１８．１
９で構成するカップリング部材としては、必要な揺動運
動を得ることができるものである。

更に、第１及び第２のカップリング部１８゜ｉ９の分離
、係合は、上記内歯車１８ａ、外歯車１９ｃによらずと
も、その他の例えばスプライン等のものでも適用可能で
ある。

第２のカップリング部１９を構成する前記割り部材Ｌ９
ａ、１９ｂの外周面と、ハウジングｌを構成するポンプ
ベース３の前記インペラ軸用支持部３ｂの外周面との間
には、変形可能な隔膜３０が張設されている。これによ
り、例えば前記Ｖリング１０の周囲の血液凝固等によっ
てシール効果が低下し、血液が軸受９側に漏れ出てしま
う場合にも、隔膜３０によって遮断され、外部に漏出す
ることはなく、ハウジング１内の良好な流体密が得られ
るようになっている。

上記隔膜３０は、変形可能な、例えば図に示すダイアフ
ラム、あるいは金属ベローズを含みその他のベローズ等
で形成され、これにより第１図に２点鎖線で示すように
、カップリング部材の規制された揺動運動に対し、それ
に追随できるように、すなわち前記クランク伝達手段が
なすクランク動作を許容し得るようになっている。又、
隔膜３０の取付けは、接着、高周波溶着、ねじ締め等に
よる物理的固定等により行なうことができる。

上記構成の流体密回転伝達装置によれば、カップリング
部材は、第１のクランク部１８のクランク運動に伴ない
、一定の平面に沿って移動するにあたり、その移動面に
おいて、いずれの位置にあっても、それぞれ平行関係を
保持するように揺動し、従って第２のカップリング部１
９とハウジング１との間に張設された隔膜３０は、あら
かじめ規制されたカップリング部材の揺動運動に基づく
変形荷重のみを受け、それ以外には何等、荷重を受けず
、その結果、強度的に特別の配慮をしなくとも、例えば
通常の肉薄の隔膜によっても、その耐久性を十分得るこ
とができる。この耐久性の向上により、血液ポンプ等の
医療機器のように連続運転が要求される場合においても
運転途中における隔膜３０の破損等を防止し、ハウジン
グ内の血液の漏出、血液汚染の発生等の恐れを解消する
ことができる。

又、モータホルダ１２からハウジング１を外し、第１の
カップリング部１８と第２のカップリング部１９との間
で本装置を分離することにより、血液の接触部分を含む
ハウジングｌを廃棄して血液汚染等を防止でき、それ以
外の部分、モータホルダ１２については、再使用可能と
なる。

以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変
更しない範囲で種々変更可能である。例えば、実施例に
あっては、血液ポンプに用いられる流体密回転伝達装置
について説明したが、これに限定されるものではなく、
血液以外の流体、更には遠心分離機等にも適用可能であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る流体密回転伝達装置
によれば、カップリング部材の揺動運動を平行クランク
機構を介して規制するようにしたので、カップリング部
材は、一定の平面に沿って、いずれの位置にあっても、
それぞれ平行関係を保持するように揺動し、従ってカッ
プリング部材とハウジングとの間に張設された隔膜は、
あらかじめ規制されたカップリング部材の揺動運動に基
づく変形荷重のみを受け、それ以外には何等、荷重を受
けず、通常の肉薄の隔膜を用いても長期の使用に耐える
耐久性を維持できるので、血液ポンプ等の医療機器の分
野においても危険なく好適に用い得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体密回転伝達装置として、血液ポン
プに用いられるものの一実施例を示す縦断正面図、第２
図は第１図のＡ−Ａ線断面図である。 ｌ・・・ハウジング、　　　　　４・・・血液流入口５
・・・血液流出口、 ７・・・モータ軸及びイ ８・・・インペラ軸、 １３・・・駆動モータ、 １５・・・偏心アダプタ、 １８・・・第１のカッブリ １９・・・第２のカッブリ ２０・・・軸受、 ２２、２５・・・軸受、 ３０・・・隔膜 ６・・・インペラ ンベラ軸の軸心 １２・・・モータホルダ １４・・・モータ軸 １７・・・偏心継手 ング部 ング部 ２１・・・拘束軸 ２６・・・軸受

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）装置本体と、内部に流体を流通させるように装置
   本体に設けたハウジングと、該ハウジング内に配設され
   た回転体と、該回転体に取着された回転従動軸と、前記
   ハウジング外に配設された駆動源によって回転自在な回
   転駆動軸と、該回転駆動軸及び前記回転従動軸の互いに
   対向する側にそれぞれ設けられるとともにクランク運動
   可能な第１及び第２のクランク部とこれら第１及び第２
   のクランク部のそれぞれに連接するとともに該第１のク
   ランク部より第２のクランク部へのクランク運動を伝達
   するように揺動運動可能なカップリング部材とよりなり
   前記回転駆動軸の回転を回転従動軸に伝達するクランク
   伝達手段と、当該クランク伝達手段のカップリング部材
   と前記ハウジングとの間に張設され、前記ハウジングを
   流体密に閉成するとともに前記クランク伝達手段のクラ
   ンク動作を許容するように変形可能な隔膜とを備えてな
   るものにおいて、前記カップリング部材の揺動運動を平
   行クランク機構を介して規制したことを特徴とする流体
   密回転伝達装置。
2. （２）前記平行クランク機構は、前記カップリング部材
   と装置本体との間に軸受を介して配設されるとともに前
   記回転駆動軸の軸心と平行なクランク軸を含んでなる請
   求項１記載の流体密回転伝達装置。
3. （３）前記平行クランク機構は、前記回転駆動軸を中心
   としてその回りに均等の関係で配設された３つのクラン
   ク軸よりなる３クランク平行運動機構である請求項２記
   載の流体密回転伝達装置。
4. （４）前記カップリング部材は、前記第１のクランク部
   に軸受を介して連接する第１のカップリング部と前記第
   ２のクランク部に軸受を介して連接する第２のカップリ
   ング部とよりなり、当該第１及び第２のカップリング部
   は前記回転駆動軸及び回転従動軸の軸方向に分離可能に
   係合してなる請求項１ないし３のいずれか１つに記載の
   流体密回転伝達装置。（５）前記ハウジングに血液流入
   口及び流出口を形成し、前記回転体の回転に応じて血液
   を流入口より流入させるとともに流出口より外部へ流出
   させてなる請求項１ないし４記載の流体密回転伝達装置
   。