JP2513927B2

JP2513927B2 - ポンプ駆動装置

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Publication number: JP2513927B2
Application number: JP2330255A
Authority: JP
Inventors: 邦雄堀内
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPH04203364A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ポンプを手動により駆動するためのポンプ
駆動装置に関するものである。

［従来の技術］これまで、医療用の遠心式血液ポンプでは、電動モー
タが用いられており、この電動モータやこれへの電力供
給部に故障等が発生した場合、あるいは停電の場合に
は、手動によるポンプ駆動装置が一時的に用いられてい
た。この手動によるポンプ駆動装置及びポンプ部の従来
例の概略構造を示したものが、第６図である。

第６図において、左側がポンプ部41であり、右側がこ
のポンプ部41を駆動するためのポンプ駆動装置１であ
る。左側のポンプ部41は、内部をポンプ室とするポンプ
ハウジング42の内部に回転体43を備えている。この回転
体43に複数起立した羽根43aが回転体43とともに回転す
ることにより、ポンプハウジング42に設けられた流入口
42aから、血液を吸い込んで、流出口42bから送り出すよ
うになされている。

一方、ポンプ駆動装置１には、手動で回転させる回転
ハンドル３が、ポンプ部41が設けられた側とは反対側の
端部に取りつけられている。この回転ハンドル３を回転
させることにより、その回転力が歯車列等からなる増速
機構51によつて増速される。増速機構51の回転ハンドル
３が設けられた側の反対側の端部には、出力軸19が突出
している。この出力軸19には回転体であるヨーク52と、
ヨーク52に支持されたマグネツト53が取りつけられてお
り、これらは増側機構51により増速されて回転される。
ヨーク52およびマグネツト53は、ポンプ部41側の回転体
43に取りつけられたマグネツト44とともに、マグネツト
カツプリングを構成しており、マグネツト53とマグネツ
ト44との吸引力により、ポンプ駆動装置１の回転体52の
回転ポンプ部41の回転体43に伝達される。

従つて、ポンプ駆動装置１の回転ハンドル３を回転さ
せることにより、ポンプ部41の回転体43に起立した羽根
43aが、回転ハンドル３の数十倍の速さで回転し、血液
を送り出す様に働く。

以上のように構成された従来のポンプ駆動装置におい
ては、回転ハンドル３、増速機構51、及びポンプ部41と
のカツプリング部を構成するヨーク52が単純に結合され
ているのみであつた。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記の従来例のポンプ駆動装置におい
ては、上述しように、回転ハンドルからポンプ部とカツ
プリング部までの一連の動力伝達機構が単純に結合され
ていたため、例えば、回転ハンドルの回転方向を誤つて
操作した場合、血液を逆方向に送出してしまつたり、ま
た、同方向に送出する場合でも、ポンプ性能を著しく低
下させるという問題点があつた。

また、回転ハンドルの回転ムラが、そのままポンプ部
内の回転体（羽根）に伝達されてしまうため、ポンプ吐
き出し流体の脈動を発生させたり、回転ハンドルの回転
を急に停止させると、羽根の回転も停止し、逆流が発生
してしまうという問題点があつた。特に医療用の血液ポ
ンプにおいてこのような事が起こるのは大きな問題であ
る。しかも、電動ポンプが停止してしまつた場合に、代
替え措置としてこの手動ポンプが用いられる場合が多い
のであるから、手動ポンプの操作は緊急を要することと
なり、更に誤操作を起こしやすいものである。

従つて、本発明のポンプ駆動装置は、上述の課題に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、回
転ハンドルの回転方向を間違えたり、回転ハンドルの回
転操作にムラがあるような場合でも、安定に流体の送出
が行われるようにしたポンプ駆動装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明
のポンプ駆動装置は、ポンプを手動操作により駆動して
送液を行わせるポンプ駆動装置において、手動により回
転駆動されるハンドルと、このハンドルの一方向のみの
回転を伝達する一方向動力伝達手段と、前記ハンドルの
回転を増速して伝達する増速手段と、この増速手段によ
り増速された回転エネルギーを保存する慣性エネルギー
保存手段と、この保存手段で保存されたエネルギーで回
転駆動される出力軸と、該出力軸に固定され、前記ポン
プとマグネツトカップリングを構成するマグネットとを
具備し、前記マグネットはフライホイールを兼ね、前記
慣性エネルギー保存手段を構成することを特徴としてい
る。

［作用］以上の様に、この発明に係わるポンプ駆動装置は構成
されているので、動力入力のための回転ハンドルを誤つ
て逆回転させた場合でも一方向動力伝達手段の働きによ
り、ポンプ部に動力が伝達されないので、ポンプ部が誤
動作してしまうことがなくなる。また、回転ハンドルの
回転にムラがあつても、慣性エネルギー保存手段が、ポ
ンプ部内の羽根を常に同じ速度で回転させ続けようとす
るので、ポンプ部自体は安定した動作を続けることがで
きる。

また、ポンプと駆動装置とをマグネットカップリング
で連動させることにより、モータを用いた自動式の駆動
装置が故障した場合に、ポンプの密閉状態を保ったまま
駆動装置のみを手動のものに即座に切り替えることがで
き、緊急時の対応性が向上する。また、マグネットがフ
ライホイールを兼ねているので、マグネットとは別にフ
ライホイールを設ける場合に比較して部品点数を減らす
ことができ、装置のローコスト化を図ることができる。

［実施例］以下、本発明に係わるポンプ駆動装置の好適な一実施
例について、添付図面の第１図乃至第３図を参照して詳
細に説明する。

第１図は、一実施例のポンプ駆動装置１とこのポンプ
駆動装置により駆動されるポンプ部41との構造を示した
断面図である。ポンプ駆動装置１は図示しない取付台上
に載置され、このポンプ駆動装置の図中右側に、ポンプ
部41が取りつけられている。ポンプ駆動装置１とポンプ
部41とは後述するマグネツトカツプリング30を介して、
着脱自在な連結構造として互いに結合されている。

ここで、ポンプ駆動装置１のポンプ部41に接続される
側と反対側には、入力軸５が外方に突出しており、この
入力軸５には回転ハンドル３が取りはずし自在に取りつ
けられている。そして、この回転ハンドル３の回転が、
増側機構９等の動力伝達機構により回転体31に伝達され
るのは、従来例のポンプ駆動装置と同様である。また、
ポンプ部41において、ポンプ部41内の回転体43に起立し
た羽根43aが回転して送液を行うメカニズムも従来例と
同様である。

この一実施例が、従来例と異なる主な点は、動力伝達
機構の途中に、一方向動力伝達機構８及び、慣性エネル
ギー保存機構14が設けられている点である。

以下、このポンプ駆動装置１の構成について説明す
る。ポンプ駆動装置１は、内部に動力伝達機構を内蔵す
るハウジング２を外殻として備えている。ハウジング２
の内部には円筒状の空間が形成されており、その内周面
には、増側機構９の第一の遊星歯車列を構成する第１の
内歯歯車2aと第２の遊星歯車列を構成する第２の内歯歯
車2bが互いに同軸に、軸方向に沿って離間した状態で、
一体に形成されている。

ハウジング２の中心には、増速機構９の中心軸が支持
されている。この中心軸は、互いに同軸の入力軸５と出
力軸19との２つの部分に分割されている。入力軸５及び
出力軸19のそれぞれ一端は、ハウジング２に対して軸受
け６及び軸受け29により回転自在に軸支されており、ま
た、入力軸５と出力軸19の連結部は、軸受け16を介して
互いに回転自在に連結されている。従つて、入力軸５と
出力軸19とは、ハウジグ２に対してそれぞれ独立に、回
転できるようになされている。

入力軸５には、摩擦力あるいはラチエツト機構を利用
したワンウエイクラツチ７等からなる、一方向動力伝達
機構８を介して、第１の遊星歯車13の支持板10が取りつ
けられている。この支持板10には、スペーサ12を介して
軸方向に離間した状態で、反対速の支持板15がボルト等
で固定されている。これらの２枚の支持板10及び15の間
には、軸受け11を介して、ほぼ等角度的な配置された３
つの第１の遊星歯車13が、各々回転自在に保持されてい
る。

また、各第１の遊星歯車13は、外周側において、ハウ
ジング２の内周面に形成された第１の内歯歯車2aと歯合
し、内周側において第１の太陽歯車20の歯合している。
この第１の太陽歯車20は、出力軸19に軸受け17を介して
回転自在に軸支されており、出力軸19とは独立に回転可
能になされている。従つて、回転ハンドル３を回転させ
ると、第１の遊星歯車13が第１の太陽歯車20の回りに旋
回（公転）し、第１の太陽歯車20は、第１の遊星歯車列
の増速比で増速された回転数で、出力軸19とは独立に回
転（自転）する。

ここで、第１図のＡ−Ａ断面図を示したものが第２図
であり、第２図に、回転ハンドル３を矢印Ｃ方向に回転
させた時の、第１の遊星歯車列の各歯車の回転方向を矢
印で示している。

次に、第１の太陽歯車20のボス部20aには第２の遊星
歯車24保持するための支持板21が圧入等の方法により、
一体的に下り付けられている。ほぼ等角度的に配置され
た３つの第２の遊星歯車24が、第１の遊星歯車13と同様
に、この支持板21と、これに軸方向に沿つて離間した反
対側の支持板26との間で、軸受け23を介して回転自在に
保持されている。支持板21と反対側の支持板26とは、ス
ペーサ25を介して、軸方向に沿って一定間隔を保つた状
態で、ボルトにより互いに連結されている。

第２の遊星歯車24はその外周側において、ハウジング
２の内周面に形成された第２の内歯歯車2bと歯合してお
り、内周側において第２の太陽歯車27と歯合している。
ここで、第２の太陽歯車27は出力軸19に同軸に固定され
ている。従つて、第１の太陽歯車20が回転すると、第２
の遊星歯車24が第２の太陽歯車27の回りを旋回（公転）
し、第２の太陽歯車27が第２の遊星歯車列の増速比で増
速された回転数で回転（自転）し、この回転が出力とし
て出力軸19から取り出されることになる。

ここで、第１図のＢ−Ｂ断面図を示したものが第３図
であり、第３図に、第１の太陽歯車20が矢印Ｄ方向に回
転した時の、第２の遊星歯車列の各歯車の回転方向を矢
印で示している。

また、第１の遊星歯車13の支持板10とハウジング２と
の間及び、第１の遊星歯車13の支持板15と第２の遊星歯
車24の支持板21との間には、スラストころ軸受け28が配
置されており、これらのスラストころ軸受け28は、入力
軸５と出力軸19の連結部で、両方の軸が傾かないように
保持する役目を果たしている。

出力軸19には、ヨーク31が固定され、このヨーク31の
外周にはマグネット33が取りつけられている。このマグ
ネット33は、ポンプ部41の回転対43に取りつけられたマ
グネツト44とともに、マグネツトカツプリング30を構成
している。このマグネツトカツプリング30によりポンプ
部41とポンプ駆動装置１は着脱自在に結合されており、
ポンプ動作時に両者を接続して用いることにより、ポン
プ駆動装置１の回転出力がポンプ部41の回転体43に非接
触の状態で伝達される。

また、ヨーク31とマグネツト33とは、フライホイール
を兼ねており、慣性エネルギー保存機構14を構成してい
る。即ち、一般にマグネツトのヨークは強磁性体でなく
てはならず、比重の重い金属であり、さらに、このマグ
ネツトカツプリング部は装置内で最も高回転部分である
ため、この部分にフライホイールを構成することが好ま
しい。

次に、上記の構成からなるポンプ駆動装置１の動作に
ついて説明する。

まず、回転ハンドル３を矢印Ｃ方向（第２図示）で示
す順方向に回転させるとワンウエイクラツチ７を介して
支持板10が入力軸５を中心に同方向に回転する。この
時、回転ハンドル３を逆方向に回転させると、ワンウエ
イクラツチ７が空回りして回転ハンドル３の回転力は増
速機構９には伝達されない。

支持板10が回転すると、それに保持された第１の遊星
歯車13がハウジング２の第１の内歯歯車2aと第１の太陽
歯車20に同時に歯合しながら旋回する。これにより、第
１の太陽歯車20は、出力軸19に軸受け17を介して支持さ
れているので、出力軸19とは独立に、回転ハンドル３の
回転数に対して第１の遊星歯車列の増速比（約５倍）で
増速された回転数で回転する。

一方、第１の太陽歯車20が回転すると、第２の遊星歯
車24が、ハウジング２の第２の内歯歯車2bと第２の太陽
歯車27とに同時に歯合しながら旋回し、第２の太陽歯車
27は、第１の太陽歯車20の回転数に対して第２の遊星歯
車列の増速比（約６倍）で増速された回転数で回転す
る。第２の太陽歯車27は、出力軸19に固定されているの
で、結果として、出力軸19は、回転ハンドル３の回転数
に対して２段階に増速された回転数で回転する。この増
速比は約30倍である。

出力軸19が回転すると、出力軸19に取りつけられたヨ
ーク31とマグネツト33とが回転し、その回転がマグネツ
トカツプリング30により、ポンプ部41の回転体43に伝達
され、周知のようにして流体の送出動作が行われる。

このとき、ポンプ部41内の回転体43が回転しているス
ピードに相当する回転数より低い回転数で回転ハンドル
３を回転させたり、回転ハンドル３の回転を停止したり
した場合は、ワンウエイクラツチ７が空回りして、フラ
イホイールを構成するヨーク31とマグネツト33の慣性力
により、一定回転でポンプを回転させ続けようとする作
用が働く。

従つて、回転ハンドル３の回転方向を間違えたり、回
転ハンドル３の回転操作にムラがあるような場合でも、
安定した流体の送出が行われ続けることになる。

次に、他の実施例の概略構造を第４図に示す。第１図
に示した一実施例との違いは、ポンプ部41から軸45がポ
ンプ駆動装置１に向けて出ており、この軸端に従動側カ
ツプリングとしての外歯車46が設けられていて、ポンプ
駆動装置１側の出力軸19に形成された駆動側カツプリン
グとしての内歯車31と機械的に結合されていることであ
る。第１図に示したマグネツトカツプリングでは、マグ
ネツトの吸引力以上のトルクが作用した場合、ポンプ部
内の従動マグネツトが脱調してトルク伝達ができなくな
つてしまう。これに対し、第４図に示した構造では、こ
のようなことが発生せず、回転ハンドル３の回転トルク
は実質的に全てポプ部41に伝達されることになり、この
点で好ましい。尚、この他の実施例では、駆動側カツプ
リグ31の外周部31aは半径方向外方に広がり、フライホ
イールを形成している。

以上、一実施例と他の実施例について説明したが、基
本的に回転ハンドル、一方向伝達機構、増速機構、慣性
エネルギー保存機構を備えたポンプ駆動装置の構成は様
々なものが考えられる。

ここで、第５図に、ポンプ駆動装置の種々の構成例を
模式的に示す。まず、第５図（ａ）は、上記の他の実施
例のポンプ駆動装置に類似の構成であり、他の実施例に
おいてカツプリングを用いずに、ポンプ駆動装置の出力
軸とポンプ部の回転軸を直結させたものである。回転ハ
ンドル３を回転させることにより、動力は一方向動力伝
達機構８を介し増速機構９に伝達され、ポンプ駆動に必
要な回転数に増速され、更に、慣性エネルギー保存機構
14にエネルギーを蓄えながらポンプ部41内の回転体（羽
根）43を回転させ、送液を行うことができる。

また、第５図（ｂ）は、一実施例のポンプ駆動装置の
構成であり、慣性エネルギー保存機構14がマグネツトカ
ツプリング30と兼用されており、駆動マグネツト33とヨ
ーク31がフライホイールを構成している。この場合ポン
プ部41とポンプ駆動装置１とが着脱自在に構成されてい
る。

また、第５図（ｃ）に示すように、回転ハンドル３の
回転力が、まず増速機構９に伝達され、次に一方向動力
伝達機構８を介し、慣性エネルギー保存機構14さらにポ
ンプ部へ伝達されてゆく構成を用いると、慣性エネルギ
ー保存機構14の慣性力のみにより回転体43を回転させる
場合、増速機構９が関与しないため、この部分の摩擦力
により慣性力が減衰することを防止できる。

さらに構成によつては、第５図（ｄ）に示すように、
増速機構９（ａ）及び９（ｂ）間に慣性エネルギー保存
機構14を設けてもよく、また、第５図（ｅ）に示すよう
に、増速機構９より慣性エネルギー保存機構14とみを独
立して設けてもよい。

以上説明したように、ポンプ駆動装置においてワンウ
エイクラツチとフライホイーユを組み合わせて用いるこ
とにより、回転ハンドルを誤つて逆回転させた場合でも
ポンプ本体が誤動作してしまう心配がなくなる。また、
回転ハンドルの回転にムラがあつても、ポンプ自体は安
定した動作を続けることができるとともに、ハンドルを
急に停止してしまつても、羽根が急激に停止することが
ないので、直ちに流体の逆流などが発生することがな
い。

なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲で、上記実
施例を修正もしくは変形したものに適用可能である。

［発明の効果］以上述べたように、本発明のポンプ駆動装置において
は、動力入力のための回転ハンドルを誤つて逆回転させ
た場合でも一方向動力伝達手段の働きにより、ポンプ部
に動力が伝達されないので、ポンプ部が誤動作してしま
うことがなくなるという効果がある。また、回転ハンド
ルの回転にムラがあつても、慣性エネルギー保存手段
が、ポンプ部内の羽根を同じ速度で回転させ続けようと
するので、ポンプ部自体は安定した動作を続けることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例のポンプ駆動装置とポンプ部との構造
を示した断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面図、第４図は他の実施例の概略構造を示した図、第５図はポンプ駆動装置の種々の構成例を模式的に示す
図、第６図は従来のポンプ駆動装置の概略構造を示した図で
ある。図中、１……ポンプ駆動装置、２……ハウジング、３…
…回転ハンドル、５……入力軸、６……軸受け、７……
ワンウエイクラツチ、８……一方向動力伝達機構、９…
…増速機構、10……支持板、11……軸受け、12……スペ
ーサ、13……第１の遊星歯車、14……慣性エネルギー保
存機構、15……支持板、16……軸受け、17……軸受け、
19……出力軸、20……第１の太陽歯車、21……支持板、
23……軸受け、24……第２の遊星歯車、25……スペー
サ、26……支持板、27……第２の太陽歯車、29……軸受
け、30……マグネツトカツプリング、31……ヨーク、33
……マグネツト、41……ポンプ部、42……ポンプハウジ
ング、43……回転体、44……マグネツト、51……増速機
構、52……ヨーク、53……マグネツトである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプを手動操作により駆動して送液を行
わせるポンプ駆動装置において、手動により回転駆動されるハンドルと、このハンドルの一方向のみの回転を伝達する一方向動力
伝達手段と、前記ハンドルと回転を増速して伝達する増速手段と、この増速手段により増速された回転エネルギーを保存す
る慣性エネルギー保存手段と、この保存手段で保存されたエネルギーで回転駆動される
出力軸と、該出力軸に固定され、前記ポンプとマグネットカップリ
ングを構成するマグネットとを具備し、前記マグネットはフライホイールを兼ね、前記慣性エネ
ルギー保存手段を構成することを特徴とするポンプ駆動
装置。