JPH04504891A - spherical rotary machine - Google Patents
spherical rotary machineInfo
- Publication number
- JPH04504891A JPH04504891A JP50544590A JP50544590A JPH04504891A JP H04504891 A JPH04504891 A JP H04504891A JP 50544590 A JP50544590 A JP 50544590A JP 50544590 A JP50544590 A JP 50544590A JP H04504891 A JPH04504891 A JP H04504891A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- spherical
- pistons
- oval
- rotary machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 球状ロータリーマシン 発明の分野 本発明は、ロータリーピストンを有するマシンの分野に関し、これらのマシンは 、内燃機関、蒸気機関、圧縮機、ポンプ及び同様の装置としての用途に通合でき るものである。より詳細には、本発明は、それらのうちで球状の形をしたものに 関する。[Detailed description of the invention] spherical rotary machine field of invention The present invention relates to the field of machines with rotary pistons, these machines , suitable for use in internal combustion engines, steam engines, compressors, pumps and similar equipment. It is something that More specifically, the present invention relates to those having a spherical shape. related.
発明の背景 往復ピストン、ポンプ及び圧縮機は、直線運動の円運動への変換又はその逆を必 要とする。その結果、損失するエネルギーがあり、しばしば往復運動に伴う振動 が起こる。加えて、往復ピストン型のマシンは、カム軸、往復弁(recipr ocating valves)、調時歯車系列、及び他の付属品等の多数の部 品を必要とする。Background of the invention Reciprocating pistons, pumps and compressors require conversion of linear motion into circular motion or vice versa. Essential. As a result, there is energy lost and vibrations often associated with reciprocating motion. happens. In addition, reciprocating piston type machines require a camshaft, reciprocating valve (recipr) ocating valves), timing gear series, and other accessories. goods are required.
はぼ連続的に一定の動力を流すことのできる回転ピストンマシンが、開発されて いる。ホプキンス(Uα1ns)の米国特許第2097881号、キャンペルー ジュニア(恒旺匡旦Jム)の第3439654号、パ二’y (Park)の第 3799126号、及びLエヱ> (Meyman)の第4324537号に開 示されているように、回転ピストンは、しばしば楕円の形をしているか、又は丸 められた正三角形の形である。これらのロータリーマシンでは、回転ピストンの 軸が、互にほぼ平行であるため、ピストンは、空間を基本的に二次元においての み利用している。その結果、これらの種類のマシンの形状は、一般に円筒状、又 は直方角柱(rectangular prism)の形をしている。A rotating piston machine that can flow a constant amount of power almost continuously has been developed. There is. Hopkins (Uα1ns) U.S. Patent No. 2097881, Camperu No. 3439654 of Jr. No. 3799126, and L.E. (Meyman) No. 4324537. As shown, rotating pistons are often oval shaped or rounded. It has the shape of an equilateral triangle. In these rotary machines, a rotating piston Because the axes are approximately parallel to each other, the piston essentially moves through space in two dimensions. I am using it. As a result, the shapes of these types of machines are generally cylindrical or has the shape of a rectangular prism.
球状のピストンマシンが、バジュラズ(■B叫■)の米国特許第4021158 号に開示されている。このマシンは、部分的に球状のチャンバー壁及び二つの要 素を含むチャンバー内に設置された球状ピストンを有している。二つの要素の各 々は、制御車軸に角をなして固定され、それによりマシンの長手方向の軸と角を 形成する。A spherical piston machine is patented in US Patent No. 4021158 by Bajuraz (■B shout■) Disclosed in the issue. This machine features a partially spherical chamber wall and two It has a spherical piston placed in a chamber containing the element. each of the two elements are fixed at an angle to the control axle, thereby aligning the machine with the longitudinal axis. Form.
球状ピストンの二つの要素は、各制御車軸の対して垂直に延びる帯域で接合され ている。各制御車軸にマシンの長手方向の軸の回りを回転駆動させるだけでなく 、少なくとも制御車軸のうちの一つにそれ自身の軸の回りを回転駆動させるため の手段が備っている。米国特許第4021158号に示すマシンは、マシンに接 続された外部ギアシステムを支持するフレーム構造を含んでいる。The two elements of the spherical piston are joined at a zone extending perpendicular to each control axle. ing. As well as driving each control axle to rotate around the longitudinal axis of the machine , for driving at least one of the control axles in rotation about its own axis. There are means available. The machine shown in U.S. Pat. No. 4,021,158 is It includes a frame structure that supports a connected external gear system.
発明の概要 本発明の球状ロータリーマシンは、ポンプ、内燃機関、圧縮機及び他の同様な装 置として具現化できるが、特に人口心臓ポンプとしての用途に通している。好ま しい球状ロータリーマシンは、はぼ球状の内面を有する外部シェルと、外部シェ ル内の中心部に据えられたほぼ球状の外面を含む内部シェルと、内部及び外部シ ェルの間の6個のロータリーピストンとを、含んでいる。各々のロータリーピス トンは、外部シェルの球状内面とほぼ同じ形をとり、該内面に隣接して位置する 頭部凸球状面と、内部シェルの球状外面とほぼ同じ形をとり、該球状外面に隣接 して位置する底部凹球状面とを、含んでいる。力Uえて、各ロータリーピストン は、外部シェルの内部の中心に関して放射状の線によって実質上形成される卵形 の円錐状側面を含んでいる。各ピストンは、それ自身の中心軸の回りを回転可能 である。6fllのピストンの6本の軸は、外部シェルの内部の中心に乗直に集 っている。何れの一つのピストンの卵形の側面も、4個のそれに隣接するピスト ン各々の卵形の側面と概ね放射状の線に沿って接線方向に少なくとも殆ど接触し 、そのため、3mの全てが互に隣接するピストン何れもが、ピストンが回転する につれて大きさが変化する変位チャンバーを形成する。マシンは、8個の変位チ ャンバーを有し、この変位チャンバー各々は、一つのチャンバーを形成する3個 の隣接するピストンの軸から等距離の中心にある。Summary of the invention The spherical rotary machine of the present invention can be used with pumps, internal combustion engines, compressors and other similar equipment. Although it can be implemented as an artificial heart pump, it is particularly suitable for use as an artificial heart pump. Like The new spherical rotary machine consists of an outer shell with a spherical inner surface and an outer shell. an inner shell containing a generally spherical outer surface centered within the cell, and an inner and outer shell; and six rotary pistons between the wells. each rotary piss The ton is approximately the same shape as and is located adjacent to the spherical inner surface of the outer shell. The convex spherical surface of the head has approximately the same shape as the spherical outer surface of the inner shell, and is adjacent to the spherical outer surface. and a bottom concave spherical surface located at the bottom. After applying force, each rotary piston is an oval shape substantially formed by radial lines about the center of the interior of the outer shell Contains a conical side surface. Each piston can rotate around its own central axis It is. The six axes of the 6fl piston are centered directly inside the outer shell. ing. The egg-shaped side of any one piston is connected to the four adjacent pistons. contact at least substantially tangentially along a generally radial line with the sides of each oval; , Therefore, all the pistons that are adjacent to each other within 3 m rotate. forming a displacement chamber whose size changes as the temperature increases. The machine has 8 displacement chips each displacement chamber has three displacement chambers forming one chamber. centered equidistant from the axes of adjacent pistons.
このマシンは、内部シェルの中心に据えられた中心コアと、各々中心コアから一 つのピストンギア及びピストンの支持孔内へと、ピストンの中心軸と共軸関係に 延びる6本のピストン軸とを更に備えている。内部シェルは、各々が一つのピス トン軸と一線をなす6個の開口を有している。各ピストンの底部面に共軸的に取 り付けられたピストンギアは、開口を通って内部シェル内に延びている。8個の 接続ギアは、各々が中心コアと内部シェルとの間に回転可能に設置され、しかも 3個の隣接するピストンギアの間に回転可能に設置されてこれらのピストンギア に作動可能に接続されている。したがって、何れかのピストンの回転が、全ての ピストンをマシンの内部の中心に関して同一の角速度で同一の方向に同期的に回 転させる。あるいは、ピストンを同期的に回転させる歯車装置は、外部シェルの 外部にあっても良い。斯がる代書構造は、球状ロータリーマシンをエンジンとし ての用途に合せる場合に好ましい。This machine consists of a central core placed in the center of the inner shell and a into the two piston gears and the piston support hole, coaxially with the piston center axis. It further includes six extending piston shafts. Each inner shell has one piston It has six openings that are in line with the tongue axis. Coaxially attached to the bottom surface of each piston. A mounted piston gear extends through the opening and into the inner shell. 8 pieces The connecting gears are each rotatably installed between the central core and the inner shell, and These piston gears are rotatably installed between three adjacent piston gears. operably connected to. Therefore, the rotation of any piston causes all The pistons are rotated synchronously in the same direction with the same angular velocity about the internal center of the machine. make it turn Alternatively, a gearing system that rotates the pistons synchronously can be It may be outside. Such a writing structure uses a spherical rotary machine as an engine. This is preferable when it is suitable for all uses.
各ピストンの卵形の円錐状側面は、ピストンの中心軸に関して約180°離れ、 各々がピストンの中心軸に対して凡そ54.7356°の角度で傾いている二つ のピストン端部を含んでいる。ピストンの中心軸に関して各ピストン端部から約 90°において、卵形の円錐状側面は、ピストンの中心軸に対して凡そ35.2 644”の角度で傾いている。各ピストンの卵形の円錐状側面は、各々が中心軸 に関して両端部から約90°において中心部めされている二つの向い合うほぼ楕 円形の円錐状面部分を含むことが好ましい0本発明の心臓ポンプの実施態様では 、各ピストンの卵形の円錐状側面が、二つの円筒状面部分をピストンの端部にお いて含み、この円筒状面部分は、二つの向い合う楕円形の円錐状面部分と交わっ ている。The oval conical sides of each piston are approximately 180° apart with respect to the central axis of the piston; Two, each inclined at an angle of approximately 54.7356° to the central axis of the piston. including the piston end. Approximately from each piston end with respect to the central axis of the piston At 90°, the conical side of the oval is approximately 35.2 to the central axis of the piston. 644". The oval-shaped conical sides of each piston each have a central axis. two opposing approximately ellipsoids centered at approximately 90° from each end with respect to An embodiment of the heart pump according to the invention preferably comprises a circular conical surface portion. , the oval conical side of each piston connects two cylindrical surface sections to the ends of the piston. This cylindrical surface portion intersects with two opposing elliptical conical surface portions. ing.
ロータリーピストンのうちの4つは、本明細書において赤道ピストンとして表わ されており、各々が、ピストンの頭部から放射状に内側に向って延び、ピストン の中心軸に関して同心に形成されたキャビティを有している。マシンが、自蔵ポ ンプ、例えば、人口心臓ポンプとして働く場合には、モーターが、各赤道ピスト ンのキャビティ内に据えられているのが良い。外部シェルは、それらのキャビテ ィの外側に位置する4つの開口を有し、この開口は、それらを蓋嵌めして閉じる 4つのカバーを含んでいる。各モーターは、それらのカバーのうちの一つに据え 付けられていることが好ましい。数個のギアが、各モーターから隣接するピスト ンに回転運動を伝送するために利用されている。Four of the rotary pistons are referred to herein as equatorial pistons. each extending radially inward from the head of the piston and It has a cavity formed concentrically with respect to the central axis of. The machine has a self-contained port For example, when working as an artificial heart pump, a motor is connected to each equatorial piston. It is best if it is placed inside the cavity of the container. The outer shells have their cavities It has four openings located on the outside of the housing, which are closed by fitting the Contains 4 covers. Each motor is installed in one of those covers. It is preferable that it be attached. Several gears from each motor to the adjacent piston It is used to transmit rotational motion to the engine.
ロータリーポンプのうちの二つは、本明細書において極ピストンとして表わされ ており、各々が、流入オリフィスと一組の流入孔とを形成する流入路を有してお り、前記流入オリフィスは、ピストンの頭部凸球状面に形成され、前記−組の流 入孔は、ピストンが回転する際に各流入孔が大きさを増しつつある変位チャンバ ーに面するように、各楕円形の円錐状面部分の端部附近に開いている。同様に、 各極ピストンは、更に流出オリフィスと一組の流出孔とを形成する流出路を有し ており、前記流出オリフィスは、ピストンの頭部凸球状面に形成され、前記−組 の流出孔は、ピストンが回転する際に各流出孔が大きさが減少しつつある変位チ ャンバーに向って面するように、各楕円形の円錐状面部分の他の端部附近に開い ている。Two of the rotary pumps are represented herein as polar pistons. each having an inflow passage forming an inflow orifice and a set of inflow holes. the inlet orifice is formed in a convex spherical surface of the piston head, and the inflow orifice is formed in a convex spherical surface of the piston head and The inlet holes are displacement chambers in which each inlet hole increases in size as the piston rotates. The conical surface of each oval is open near the end so as to face the Similarly, Each pole piston further has an outlet passage defining an outlet orifice and a set of outlet holes. the outflow orifice is formed in a convex spherical surface of the piston head, and the outflow orifice is formed in the convex spherical surface of the piston head; The outflow holes in the piston rotate through a displacement channel in which each outflow hole decreases in size as the piston rotates. Open near the other end of each oval conical face section, facing towards the chamber. ing.
この球状ロータリーマシンは、外側の形態が球状であるように具現化することが できる。したがって、そのポンプとしての実施態様では、流体は、混ざらないよ うな方式で、マシンの上半分と下半分を通って別々に移動することができる。ピ ストンの各まる一回転に対し、球状ロータリーマシンは、4回のパルスを送り出 すことができ、パルスは各々一つの開いた変位チャンバーの容積の2倍に等しい 。したがって、ピストンのよる一回転あたりの総変位は、ポンプ内の容積の約1 20%である。This spherical rotary machine can be realized so that the outer form is spherical can. Therefore, in its embodiment as a pump, the fluids are immiscible. In this way, you can move through the top and bottom halves of the machine separately. Pi For each complete rotation of the stone, the spherical rotary machine sends out four pulses. each pulse is equal to twice the volume of one open displacement chamber. . Therefore, the total displacement per revolution of the piston is approximately 1 of the volume inside the pump. It is 20%.
本発明の他の目的、特徴、及び利点は、添付図面に関連して行う以下の詳細な説 明から明らかとなろう。Other objects, features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. It will become clear from tomorrow.
図面の簡単な説明 図面において: 第1図は、ポンプとして具現化した好ましい球状ロータリーマシンの斜視図であ る。Brief description of the drawing In the drawing: FIG. 1 is a perspective view of a preferred spherical rotary machine embodied as a pump. Ru.
第2図は、断続線で示す類似立方体(analogous cube)内にポン プを据えて、完全に開いた変位チャンバー(displace■ent cha sber)を真っ向から見た、外部シェルを取除いた球状ロータリーマシンの概 略斜視図である。ピストンを、ピストンと相互連携するギアに接続するための代 替手段として、ピストンの外側へと延びる軸が示されている。Figure 2 shows a pump inside an analogous cube, indicated by a dashed line. fully open the displacement chamber. Schematic view of a spherical rotary machine with the outer shell removed, looking directly at the It is a schematic perspective view. Alternatives for connecting the piston to gears that interact with the piston As an alternative, a shaft is shown extending outside the piston.
第3図は、第2図から45@回転した、半ば開き、半ば閉じた変位チャンバーを 真っ向から見た、外部シェルを取除いた球状ロータ1/−マシンの概略斜視図で ある。Figure 3 shows the half-open, half-closed displacement chamber rotated 45@ from Figure 2. In a schematic perspective view of a spherical rotor 1/- machine with the outer shell removed, viewed head on. be.
第4図は、閉じた変位チャンバーを真っ向から見た、外部シェルを取除いた球状 ロータリーマシンの概略斜視図である。Figure 4 shows a spherical shape with the outer shell removed, looking directly into the closed displacement chamber. FIG. 1 is a schematic perspective view of a rotary machine.
第5図は、極ピストン及び赤道ピストンの軸を貫徹する球状ロータリーマシンの 断面図である。ピストンの相対位置は第3図に示す通りである。Figure 5 shows a spherical rotary machine passing through the axes of the polar and equatorial pistons. FIG. The relative positions of the pistons are as shown in FIG.
第6図は、第5図に示す位置から、ピストンが45″回転している第4図に示す ような、極ピストンの軸を貫徹し、赤道ビストンの軸に対して45″の平面内の 球状ロータリーマシンの断面図である。Figure 6 is shown in Figure 4 with the piston rotated 45'' from the position shown in Figure 5. , passing through the axis of the polar piston and in a plane 45″ to the axis of the equatorial piston. FIG. 2 is a cross-sectional view of a spherical rotary machine.
第7図は、ギア及び中心コアを内に備えた内部シェル並びに内部シェルから離れ て間隔をおいたピストンギアを備えたピストンの斜視図である。Figure 7 shows the inner shell with the gear and central core therein and the 1 is a perspective view of a piston with piston gears spaced apart; FIG.
第8図は、内部シェル内で、ピストンギアと接続ギアとが互に噛み合う様子を示 す斜視図である。Figure 8 shows how the piston gear and the connecting gear mesh with each other within the inner shell. FIG.
第9図は、ピストンギア、又は接続ギアとして機能するギアの斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a gear that functions as a piston gear or a connecting gear.
第10図は、中心コアの説明的斜視図である。FIG. 10 is an explanatory perspective view of the central core.
第11図は、閉じた変位チャンバーを間に形成している3個のピストンを示し、 各ピストンの二つの向い合う楕円形の円錐状面部分及び二つの円筒状面部分を示 す概略図である。FIG. 11 shows three pistons forming a closed displacement chamber between them; Two opposing oval conical surface portions and two cylindrical surface portions of each piston are shown. FIG.
第12図は、ピストンの一端部の概略図であり、そのピストンについての幾何学 的考察を実例として示している。FIG. 12 is a schematic diagram of one end of the piston and the geometry of the piston. This study provides examples of practical considerations.
第13図は、ピストンの製作に利用する装置の側面図である。FIG. 13 is a side view of the apparatus used for manufacturing the piston.
第14図は、ピストンの製作の補助に利用する雌型の斜視図である。FIG. 14 is a perspective view of a female mold used to assist in manufacturing the piston.
第15図は、流入及び流出路を示すピストンの水平方向の断面図である。FIG. 15 is a horizontal cross-sectional view of the piston showing the inflow and outflow passages.
第16図は、流入及び流出路を示すピストンの長手方向の断面図である。FIG. 16 is a longitudinal sectional view of the piston showing the inlet and outlet passages.
好ましい実施態様の説明 図面を参照すると、第1図には、本発明による球状ロータリーマシンが、全体と して10で示されている。図示のように、好ましい球状ロータリーマシン10は 、血液をを受入れる二つの流入オリフィス11及び血液が通り抜けてマシン10 から出てゆく流出オリフィス12を備えた心臓ポンプである。第5及び6図に最 も良く示すように、マシン10は、はぼ球状の内面15を備えた外部シェル14 を含み、このシェルに納められている。外部シェル14は、4つのアクセス開口 16.4つの開口16を覆って閉じるピストンカバー17、並びに流入及び流出 オリフィス11及び12が貫通して開いている流体移送開口18を含んでいる。Description of preferred embodiments Referring to the drawings, FIG. 1 shows a spherical rotary machine according to the present invention as a whole. and is indicated by 10. As shown, the preferred spherical rotary machine 10 is , two inflow orifices 11 for receiving blood and a machine 10 through which the blood passes. A heart pump with an outflow orifice 12 exiting from the heart. Figures 5 and 6 are the best. As best shown, the machine 10 includes an outer shell 14 with a spherical inner surface 15. is contained in this shell. The outer shell 14 has four access openings. 16. Piston cover 17 covering and closing four openings 16 and inflow and outflow Orifices 11 and 12 include fluid transfer openings 18 extending therethrough.
第2乃至4図に概略的に示すように、マシン10は、外部シェル14の下に、二 要素対称(two−fold 5yssetry)の6個の同一形状のロータリ ーピストン19及び20を含んでいる。ピストン19及び20の下には、外部シ ェル14の内面15と同心球面であるほぼ球状の外面23を有する内部シェル2 2がある。斯くして、ピストン19及び20は、二つの同心球面15及び23の 間に位置し、マシン10の内部の中心を通過する3つの直交軸上に対をなして向 い合て配備されている。As shown schematically in FIGS. 2-4, the machine 10 has two Six identically shaped rotaries with element symmetry (two-fold 5yssetry) - includes pistons 19 and 20. Below the pistons 19 and 20 there is an external shell. an inner shell 2 having a generally spherical outer surface 23 that is concentric with the inner surface 15 of the well 14; There are 2. Thus, the pistons 19 and 20 have two concentric spherical surfaces 15 and 23. are located in between and are oriented in pairs on three orthogonal axes passing through the center of the interior of the machine 10. They are deployed together.
6個のピストンには、第5及び第6図に示すように内部シェル22の内側に配置 されたギア、即ち第2乃至4図で考慮すると外部シェル14の外側に配置された 外部シャフトとしてのギアが取り付けられているため、6個のピストンの全てが 同じ速さで、同じ回転力(sense of rotation)を以て回転す る。6個のピストンの間には、ピストン19及び20の回転の間に最小容積と過 大容積との間を拍動する正の(positive)変位チャンバー25を形成す る空間8個がある。各変位チャンバー25は、球状の内面15及び球状の外面2 3、並びに回転の間常時互に接線方向に接触又は殆ど接触している3つの隣接す るロータリーピストン19又は20の卵形の円錐状の側面26によって形成さて いれる。心臓ポンプにおいては、ピストン19又は20自体を形成する材料は現 実には接触しないという理由から、「少なくともほぼ接触する」の用語が、時と して「接触する」の語の代りに使用される。心臓ポンプでは、ピストン19又は 20は、きめの粗い表面を有する生物的被膜(bio−coating)、及び 血液それ自身によって形成される内皮ライニング(Endothelial l ining)又は脈管内1[(Intima)と呼ばれる二重層を有することが 好ましい。これらの層に関する更に詳しい説明は、以下に示す。The six pistons are arranged inside the inner shell 22 as shown in FIGS. gears arranged on the outside of the outer shell 14 when considered in FIGS. Since the gear is attached as an external shaft, all six pistons Rotate at the same speed and with the same sense of rotation Ru. Between the six pistons there is a minimum volume and an excess volume during the rotation of pistons 19 and 20. A positive displacement chamber 25 is formed which pulsates between a large volume. There are 8 spaces. Each displacement chamber 25 has a spherical inner surface 15 and a spherical outer surface 2. 3, and three adjacent ones that are in tangential contact or nearly contact with each other at all times during rotation. formed by the oval conical side surface 26 of the rotary piston 19 or 20 I can put it in. In heart pumps, the material forming the piston 19 or 20 itself is currently The term ``at least approximately touching'' has changed over time because there is no actual contact. used instead of the word "contact". In heart pumps, the piston 19 or 20 is a bio-coating with a rough surface, and Endothelial lining formed by the blood itself It may have a double layer called ining) or intravascular 1 [(Intima). preferable. Further details regarding these layers are provided below.
各ピストン19又は20の卵形の円錐状の側面26は、球状の内面15及び球状 の外面23によって面取りされ、球状の面15及び23の中心又はその近くに理 論上の先端を有する卵形の円錐から実質的に形成されている。卵形の円錐は、回 転の間、各ピストン19又は20は、それと隣り合う全てのピストンと接線方向 に常時接触又は殆ど接触していなければならないという条件により決定される。The oval conical side surface 26 of each piston 19 or 20 has a spherical inner surface 15 and a spherical inner surface 15. is chamfered by the outer surface 23 of It is substantially formed from an oval cone with a logical tip. The oval cone is During rotation, each piston 19 or 20 is tangentially connected to all its neighboring pistons. This is determined by the condition that the person must be in constant or almost constant contact with the person.
しかしながら、卵形の断面の伸長の度合いは、二つの尖った端部を有するアーモ ンド形及び円の両極端の間で選択することができる。アーモンド形である極端な 場合は、0の最小変位容積をもたらし、その結果として最大の変位作用をする。However, the degree of elongation of the oval cross section is You can choose between the extremes of a circular shape and a circular shape. Extreme that is almond shaped case results in a minimum displacement volume of 0, resulting in a maximum displacement effect.
円である極端な場合は、ピストン19又は20の間に一定の大きさの変位チャン バーをもたらすため、正の変位作用が全くない。アーモンド形に近いものを選択 することが好ましく、これにより大きな変位作用を与え、しかも尖った端部が、 互に接線方向に接触する端面を有することを回避して端面間をより良好に封止す る。In the extreme case of a circle, there is a displacement chamber of constant size between the pistons 19 or 20. There is no positive displacement effect to bring about the bar. Select one that is close to almond shape. It is preferable that the sharp end is Avoid having end faces that touch each other tangentially to better seal between the end faces. Ru.
第2乃至4図は、ある一つの変位チャンバー25を真っ向から見た、外部シェル 14を取除いた球状ロータリーマシン10を示している。第2図に示すように、 変位チャンバー25は、その最大の大きさまで開いている。第3図では、変位チ ャンバー25は、中間の大きさまで開いている。第4図では、変位チャンバー2 5は、その最小の大きさである。図示のように、ピストン19又は2oの位置は 、断続線で示す立方体28の面と似ており、変位チャンバー25は立方体28の 角と類似の位置にある。Figures 2 to 4 show the outer shell of one displacement chamber 25 viewed head on. The spherical rotary machine 10 is shown with 14 removed. As shown in Figure 2, Displacement chamber 25 is open to its maximum size. In Figure 3, the displacement Chamber 25 is open to a medium size. In Figure 4, displacement chamber 2 5 is its minimum size. As shown, the position of the piston 19 or 2o is , similar to the surface of the cube 28 shown by the dashed line, and the displacement chamber 25 is similar to the surface of the cube 28 shown by the dashed line. Located in a similar position to the corner.
4つのピストン19は、赤道ピストンとよばれ、赤道面内に位置する同一平面上 の中心軸を有している。他の二つのピストン20は、極ピストンとよばれ、共同 の軸を有している。8個の変位チャンバー25のうち、4つは実買上赤道面の上 に、そして4つは実質上赤道面の下に位置している。6個のピストン19及び2 0は全て、実質上同一の外形を有するが、内部的には異なって形成され別の機能 を行う。各ピストン19又は20は、外部シェル14の球状の内面14とほぼ同 じ形をとり、その内面に隣接して位置する頭部凸球状面3oを含んでいる。ピス トン19又は20はまた、各々マシン10の中心附近の点に対してほぼ放射状の 線分によって実質上境界決めされている卵形の円錐状側面26を含んでいる。各 ピストン19又は20は、内部シェル22の球状の外面23とほぼ同じ形をとり 、その外面に隣接して位置する底部凹球状面31を含み、それにより各ピストン 19又は20の卵形の円錐状側面26を面とりしている。流入及び流出オリフィ ス11及び12は、極ピストン20の頭部凸球状面30から外部シェル14を通 って開いている。The four pistons 19 are called equatorial pistons and are located on the same plane within the equatorial plane. It has a central axis of The other two pistons 20 are called pole pistons and are jointly It has an axis of Of the eight displacement chambers 25, four are located above the equatorial plane. , and four are located substantially below the equatorial plane. 6 pistons 19 and 2 0 all have virtually the same external shape, but are internally formed differently and have different functions. I do. Each piston 19 or 20 is substantially identical to the spherical inner surface 14 of the outer shell 14. It has the same shape and includes a convex spherical head surface 3o located adjacent to its inner surface. Piss The tons 19 or 20 are also each approximately radial to a point near the center of the machine 10. It includes an oval-shaped conical side surface 26 that is substantially bounded by a line segment. each The piston 19 or 20 has approximately the same shape as the spherical outer surface 23 of the inner shell 22. , including a bottom concave spherical surface 31 located adjacent to its outer surface, whereby each piston 19 or 20 oval conical side surfaces 26 are chamfered. Inflow and outflow orifices The holes 11 and 12 pass from the convex spherical head surface 30 of the pole piston 20 to the outer shell 14. It's open.
各ピストン19又は20は、それ自身の中心軸の周りに回転可能である。第2乃 至4図に示すように、6本の軸は、内部の中心に直交して集っている。ピストン 19又は20が回転する時、各ピストン19又は20の卵形の側面26は、それ が隣接する4つのピストン19又は20の各々の卵形の側面26とほぼ放射状の 線分に沿って接線方向に実質状接触又は殆ど接触するため、全てが互に接触し、 間に変位チャンバー25を形成するあらゆる3つのピストン19又は20は、は ぼ放射状の線分によって境界決めされたそれらの卵形の側面26のほぼ同一の部 分を有する。言い換えれば、ある一つの変位チャンバー25を形成する各ピスト ン19又は20の前記部分は、いつでも同一であり、それらはチャンバー25の 大きさが変化するにつれて同時に変化する。3つの隣り合うピストン19又は2 0の卵形の側面26のほぼ同一の部分は、斯くしてピストン19又は20が回転 すると最小の大きさから最大の大きさへと大きさが変化する変位チャンバー25 を現実に形成する。各変位チャンバー25は、一つのチャンバー25を形成する 3つの隣接するピストン19又は20の軸から等距離の中心に位置している。Each piston 19 or 20 is rotatable about its own central axis. 2nd no As shown in Figure 4, the six axes are gathered perpendicularly to the center of the interior. piston When 19 or 20 rotates, the oval side surface 26 of each piston 19 or 20 is approximately radial to the oval side surface 26 of each of the four adjacent pistons 19 or 20. substantially touching or almost touching tangentially along the line, so that everything touches each other; Every three pistons 19 or 20 forming a displacement chamber 25 between them are substantially identical parts of their oval sides 26 bounded by radial line segments; have a minute. In other words, each piston forming one displacement chamber 25 Said parts of the chamber 19 or 20 are always the same; they are the parts of the chamber 25. As the size changes, it changes at the same time. three adjacent pistons 19 or 2 A substantially identical portion of the oval side surface 26 of the Then, the displacement chamber 25 changes in size from the minimum size to the maximum size. form into reality. Each displacement chamber 25 forms one chamber 25 It is centrally located equidistant from the axis of three adjacent pistons 19 or 20.
第5図に示すように、マシン10の構成において極めて重要な角度は、立方体の 立体対角線(body diagonal)と立方体の縁(e d ge)との 間の角αであり、即ちα=54.7356’である。同等に重要な角度は、αの 余角である35.2644’に等しい角βである。第12図を参照すると、極端 な場合である端部の尖ったピストンでは、各ピストン19又は20は、いつでも ピストン19又は20に対して54.7356°傾いた線に添って、隣り合うピ ストン19又は20の卵形の円錐状側面26と接触している。第12図では、斯 かる線は、点Gを通り図の平面に垂直な線によって表わされ、この点は変位チャ ンバーが閉じたならば3個の端部の尖ったピストンの全てが接触する場所を示し てもいる。As shown in FIG. 5, the angles of critical importance in the construction of the machine 10 are Between the solid diagonal (body diagonal) and the edge of the cube (ed ge) and the angle α between them, i.e. α=54.7356'. An equally important angle is α of The angle β is equal to the complementary angle 35.2644'. Referring to Figure 12, the extreme For pointed end pistons, which is the case, each piston 19 or 20 is Along a line inclined at 54.7356° with respect to piston 19 or 20, adjacent pistons It is in contact with the oval conical side 26 of the stone 19 or 20. In Figure 12, Such a line is represented by a line passing through point G and perpendicular to the plane of the figure, which points on the displacement channel. indicates where all three pointed pistons would come into contact if the bar was closed. There are also.
しかしながら、好ましいピストン19又は20では、軸に関して約180°Mれ ている二つの端部32は丸くなっている。第11図のピストンAは極ピストンで あり20、一方ピストンB、C及び図示していない池の二つのピストンは、4つ の赤道ピストン19である。ピストンA、B及びCによって形成されている変位 チャンバーは、閉じている。第11及び12図の何れにも示すように、閉じた位 置にある、ピストン19又は20の丸い端部は、したがって第11及び12図を 抜けてほぼ上方に延び出す線りにおいて他のピストン19又は20と接触する。However, the preferred piston 19 or 20 has an angle of approximately 180°M about the axis. The two ends 32 are rounded. Piston A in Figure 11 is a polar piston. Yes 20, while pistons B and C and two pistons in the pond (not shown) have four pistons. This is the equatorial piston 19. Displacement formed by pistons A, B and C The chamber is closed. In the closed position, as shown in both Figures 11 and 12. The rounded end of piston 19 or 20 in position therefore corresponds to FIGS. 11 and 12. It comes into contact with the other piston 19 or 20 at the line which exits and extends substantially upward.
線りは、端部の丸いピストン19又は20の卵形の円錐状側面26を、第11図 の概略的ピストンA、B及びCについてax、azx、bz及びbXXで表わさ れる4つの部分に分けている。部分aは、円状であり円筒状表面部分aを表わし ている。一方、部分すは、対称的に楕円状円錐表面部分である。「楕円状」の用 語は、梼円曲線と見かけ上類銀又は近似した他の曲線を含むよう広く使用されて いる。回転の間、あらゆる部分aの点は、隣り合うピストン19又は20の部分 すの点とのみ接触する。実際、部分aの各点は、部分すの特定の点とのみ接触す る。また、概略1第11及び12図を参照して使用される1点」のV#語は、現 実には図面越しに上方に延びる線を示している。斯くして、ピストンAの部分a X^の各点には、ピストンCの部分brcO点及びピストンBの部分bxsの点 及び更に第11図には図示していない他の二つの隣り合うピストン19又は20 の二つの点が相応する。同様に、部分atX^の点は、部分b rxs及び部分 b !xcO点に相応する。その結果、部分aの曲線は、隣接するピストンの部 分すの曲線を生じさせるが、その逆も言える。The wire has an oval conical side surface 26 of the piston 19 or 20 with a rounded end as shown in FIG. For schematic pistons A, B and C, denoted by ax, azx, bz and bXX It is divided into four parts. Part a is circular and represents a cylindrical surface part a. ing. On the other hand, the part is a symmetrically elliptical conical surface part. For "elliptical" The term is widely used to include other curves that are apparently analogous or similar to the lizard curve. There is. During rotation, the point of every part a is the part of the adjacent piston 19 or 20. Make contact only with the points on the surface. In fact, each point of part a contacts only a particular point of part a. Ru. In addition, the V# word for ``1 point'' used with reference to Figures 11 and 12 is currently It actually shows a line extending upward through the drawing. Thus, part a of piston A At each point of X^, there is a point brcO of the piston C and a point bxs of the piston B. and also two other adjacent pistons 19 or 20 not shown in FIG. The two points are corresponding. Similarly, the point of the part atX^ is the part b rxs and the part b! Corresponds to the xcO point. As a result, the curve of part a is similar to that of the adjacent piston. gives rise to a dividing curve, but the reverse is also true.
これらのピストン19又は2oの製作者は、曲線a又はbの選択に、ある程度の 自由を有する。極端な場合である端部の尖ったピストンでは、第11図の二つの 部分は、一つの点、現実には線Gになる。他の極端な場合である円状の断面を有 するピストンでは、各ピストンの円錐状側面26は、まん丸い円錐になる。The manufacturer of these pistons 19 or 2o has a certain degree of control over the selection of curve a or b. have freedom In the extreme case of a piston with a pointed end, the two The part becomes a point, actually a line G. with a circular cross section, which is the other extreme case. In such pistons, the conical side surface 26 of each piston becomes a rounded cone.
製作を容易にする理由で、部分aの形状を円筒の一部分とじて選択することが実 用的である。第11及び12図に示すように、ピストン19又は20の端部32 を形成する部分aが、断面に中心がCの半径rを有することが示されている。大 きなrを使用することは、接線方向の封止(seal)がより良好であるという 利点及びピストンの製作がより容易であるという利点をもたらすが、ポンプ変位 が小さいという不都合をもたらす。ポンプ変位の減少は、第12図においては、 変位S =0.1547 rから判断することができる。好ましいマシン10で は、rが6.35關であることが選択されるので、第5及び6図に見られるよう にS =0.982−一である。For reasons of ease of manufacture, it is practical to choose the shape of part a as a part of a cylinder. It is useful. As shown in FIGS. 11 and 12, the end 32 of the piston 19 or 20 A portion a forming a section is shown to have a radius r centered at C in the cross section. Big Using Kina r is said to have a better tangential seal. The advantage is that the piston is easier to manufacture, but the pump displacement This brings about the inconvenience of being small. The decrease in pump displacement is shown in Figure 12 as follows: This can be determined from the displacement S = 0.1547 r. With preferred machine 10 Since r is chosen to be 6.35 degrees, as seen in Figures 5 and 6, and S=0.982-1.
また、端部の尖ったピストンは、ピストン19又は20の中心軸に対して角度5 4.7358’で形成された端部を備えた卵形の円錐状側面を有する。例えば、 第5及び6図に示すピストン2oの端部が丸くなっていると、それらの端部は、 ピストン20の中心軸と角度αを形成する断続線Gへと延びる。同様に、端部の 尖ったピストンは、ピストンの中心軸に対して何れの端部からも90°において 、角度β、35.2644’傾いた卵形の円錐状面を有している。Moreover, the piston with a pointed end is at an angle of 5 with respect to the central axis of the piston 19 or 20. It has an oval conical side with an end formed at 4.7358'. for example, If the ends of the piston 2o shown in FIGS. 5 and 6 are rounded, those ends will be It extends to an interrupted line G forming an angle α with the central axis of the piston 20. Similarly, at the end A pointed piston can be used at 90° from either end to the central axis of the piston. , angle β, 35.2644' has an oval-shaped conical surface inclined.
そのため、第5及び6図では、断続線Gは、端部の尖ったピストンの卵形の円錐 状面が、ピストン19の何れの端部からも約90゜においてどれだけ広く延びる かをも示している。図示のように、第5図では、断続線Gは、ピストン19の中 心軸に対して角度β:35.2644@を形成する。Therefore, in Figures 5 and 6, the interrupted line G represents the oval cone of the piston with a pointed end. How wide does the shaped surface extend at approximately 90° from either end of the piston 19? It also shows that. As shown, in FIG. An angle β: 35.2644@ is formed with respect to the central axis.
好ましいピストン19又は20は、端部が尖っておらず、その代わりに丸い端部 32を有するため、ピストン19及び20は、る。よって、ピストン19又は2 0の端部32が中心軸と形成する角度は、54.2644”のままであるが、第 6図に示し、第12図に図解するように距#Sだけシフトしている。同様に、卵 形の円錐状面26が何れの端部32からも約90@において形成する角は、ピス トン19又は20の中心軸に対して35.2644°のままであるが、距離Sだ けシフトしている。A preferred piston 19 or 20 does not have a pointed end, but instead has a rounded end. 32, the pistons 19 and 20 are. Therefore, piston 19 or 2 The angle that the end 32 of 0 forms with the center axis remains 54.2644", but 6, and shifted by distance #S as illustrated in FIG. 12. Similarly, eggs The angle formed by the conical surface 26 of the shape at approximately 90@ from either end 32 is It remains at 35.2644° to the central axis of ton 19 or 20, but the distance S ke shift.
斯くして、第5.6.11及び12図に示すように、好ましい球状ロータリーマ シン10は、中心軸に関して両端32から約900において中心法めされている 二つの向い合う楕円形の円錐状面部分すを各々含む卵形の円錐状側面26を各々 有するピストン19又は20を有している。加えて、斯くピストン19又は20 の卵形の円錐状側面26は、各ピストンの端部32において二つの円筒状面部分 aを更に含み、この円筒状面部分aは、やはりこれらの間を延びる二つの向い合 う楕円形の円錐状面部分すと交わっている。各ピストン19又は20の二つの円 筒状面部分aは、ピストンが回転する際に、他のピストン19又は20の楕円形 の円錐状面部分すとのみ接触又は殆ど接触する。Thus, as shown in Figures 5.6.11 and 12, the preferred spherical rotary Thin 10 is centered about 900 degrees from both ends 32 with respect to the central axis. each having an oval conical side surface 26, each comprising two opposing oval conical surface portions. The piston 19 or 20 has a piston 19 or 20. In addition, the piston 19 or 20 The oval conical side surface 26 of the piston has two cylindrical surface sections at the end 32 of each piston. a, and this cylindrical surface portion a also has two opposing surfaces extending therebetween. It intersects with the elliptical conical surface. Two circles for each piston 19 or 20 The cylindrical surface portion a is shaped like an ellipse of the other piston 19 or 20 when the piston rotates. The conical surface of the surface contacts only or mostly.
第5図は、極ピストン20及び赤道ピストン19の内の二つのピストンの軸を貫 徹する断面図を示している。ピストン19又は20の位置は、全ての変位チャン バー25が同じ大きさ、即ち、それらが第3図に示すように半ば開き、半ば閉じ ているような位置である。赤道ピストン19は、それらの最も狭い部分を通って 切断され、極ピストン20は、それらの最も広い部分を通って切断されている。FIG. A cross-sectional view is shown. The position of piston 19 or 20 is The bars 25 are of the same size, i.e. they are half open and half closed as shown in FIG. It's in a position that makes you feel like you're standing there. The equatorial pistons 19 pass through their narrowest part The pole pistons 20 are cut through their widest parts.
ピストン19及び20は、丸い端部32を有するので、ピストン19及び20は 、断続線Gから約11霞だけシフトした線32で接触する。一方、ピストン19 及び20が尖った端部を有するのであれば、ピストン19及び20は、線Gに沿 って接触する。Pistons 19 and 20 have rounded ends 32 so that pistons 19 and 20 , contact at line 32 shifted by about 11 hazes from the interrupted line G. On the other hand, piston 19 and 20 have pointed ends, the pistons 19 and 20 will move along line G. Contact me.
第6図は、極ピストン20の軸を通り、赤道ピストン19の軸に対して45°の 平面内における断面図、即ち第4図に示すとストンの位置での、変位チャンバー 25の中央を通る断面図を示している。加えて、第6図に示すピストン19及び 20は、第5図に示す位置から45°だけ回転している。上部極ピストン20の 最も広い断面が、再び示されている。二重鎖線58は、断面図の平面内において 6対の赤道ピストン19が互に接触して、上部極ピストン20の端部附近にほぼ 閉じた変位チャンバー25を形成し、二重鎖線58の下に開いた変位チャンバー 25を形成する場所を示している。下部極ピストン20の最も狭い断面が、第6 図に示されている。下部極ピストン2oに隣接し、二重鎖線58へと上方に延び る二つの開いた変位チャンバー25がある。FIG. The displacement chamber in cross-section in the plane, i.e. at the location of the stone as shown in FIG. 25 shows a cross-sectional view through the center of FIG. In addition, the piston 19 shown in FIG. 20 has been rotated by 45° from the position shown in FIG. of the upper pole piston 20 The widest cross section is shown again. The double chain line 58 is within the plane of the cross-sectional view. The six pairs of equatorial pistons 19 are in contact with each other and approximately near the end of the upper pole piston 20. A displacement chamber forming a closed displacement chamber 25 and open below the double-dashed line 58 25 is shown. The narrowest cross section of the lower pole piston 20 is the sixth As shown in the figure. adjacent to the lower pole piston 2o and extending upwardly to the double chain line 58; There are two open displacement chambers 25.
心臓ポンプとしてのマシン1oの実施態様では、外部シェル14は、108mm (8,5インチ)の内径及び2.5乃至3■の壁厚を有するのが典型である。外 部シェル14の上半分は、下半分よりも少し厚く作るが、それは、上半分は左心 室に代るものであり、右心室としての役割をする外部シェル14の下半分におけ る圧力差の6倍高い120mm Hg−の圧力差に耐えなければならないからで ある。二つの半球は、第6図に示すように、赤道34において目違い継ぎで合さ っており、第1及び5図に示すように、捩って蓋をするのが好ましいピストンカ バー17により一緒に保持されている。In the embodiment of the machine 1o as a heart pump, the outer shell 14 is 108 mm (8.5 inches) and a wall thickness of 2.5 to 3 inches. outside The upper half of the shell 14 is made slightly thicker than the lower half; In the lower half of the outer shell 14, which replaces the ventricle and acts as the right ventricle. This is because it must withstand a pressure difference of 120 mm Hg-, which is six times higher than the pressure difference between be. The two hemispheres are joined at the equator 34 with a staggered joint, as shown in Figure 6. The piston cover is preferably screwed on as shown in Figures 1 and 5. They are held together by bars 17.
心臓ポンプとしてのマシン10の実施態様では、内部シェル22は、38mm( 1,5インチ)の外径及び凡そ2 sll(80mils)の壁厚を有するのが 典型的である。第6及び7図に示すように、内部シェルは、赤道36の周りに血 液の漏れない目違い継ぎを有する二つの半球から形成されている。内部シェル2 2は、第5乃至9図に示す6個のピストンギア、81IIの接続ギア及び中心コ ア50を含むギアボックスとしての役割をする。第6図では、8個の接続ギア4 1のうちの4個が断面で示されている。他の4つの接続ギア41は、対になって 第6図をなす図面の平面の上と下に存在する。In the embodiment of the machine 10 as a heart pump, the inner shell 22 has a diameter of 38 mm ( having an outside diameter of 1.5 inches) and a wall thickness of approximately 2 sll (80 mils). Typical. As shown in FIGS. 6 and 7, the inner shell has blood around the equator 36. It is formed from two hemispheres with a leak-tight staggered joint. inner shell 2 2 is the six piston gears shown in FIGS. 5 to 9, the connecting gear of 81II, and the center core. It serves as a gearbox including the gearbox 50. In Figure 6, eight connecting gears 4 4 of 1 are shown in cross section. The other four connection gears 41 are paired It lies above and below the plane of the drawing forming FIG.
内部シェル22は、ボルト42により、第7及び8図に最も良く示されている8 個の接続傘歯車41用の接続ギア車軸46を介してまとめて保持されている。ボ ルトの頭部は、変位チャンバー25の中央に位置するので、生体的被覆をするか 、又は生体適合性のある材料から形成するべきである。The inner shell 22 is secured by bolts 42 to 8, best shown in FIGS. 7 and 8. The connecting bevel gears 41 are held together via a connecting gear axle 46. Bo Since the head of the root is located in the center of the displacement chamber 25, it is necessary to cover it with a biological covering. or from biocompatible materials.
ギア40及び41は、全てのピストン19及び20を正しい相対的位相で回転さ せ、直接駆動される赤道ピストン19から二つの極ピストン20に動力を伝える 。ギア40及び41並びに付属構造は、ピストン19及び20をマシン10の中 心゛に関して同一の角速度で同一の方向に回転させるための手段をなしている。Gears 40 and 41 rotate all pistons 19 and 20 in the correct relative phase. power is transmitted from the directly driven equatorial piston 19 to the two pole pistons 20. . Gears 40 and 41 and associated structures move pistons 19 and 20 into machine 10. It serves as a means for rotating in the same direction at the same angular velocity with respect to the center.
よって、この歯車装置は、全てのピストンを同期に回転させる。6個のピストン ギア40は、各ピストン19及び20の底部凹球状面31に取り付けられている ため、各ピストンと共軸的である。Therefore, this gear system causes all pistons to rotate synchronously. 6 pistons A gear 40 is attached to the bottom concave spherical surface 31 of each piston 19 and 20. Therefore, it is coaxial with each piston.
内部シェル23は、各々一つのピストン19又は20の軸と一線になる6個の開 口44を有している。ピストン19及び20が内部シェル22の周りの所定の位 置にあると、第5.6及び7図に示すように、ピストンギア40は開口44を通 って内部シェル22内へと延びている。各ピストンギア4oは、それにより4個 の隣接する接続ギア41と対称的に噛み合い、各接続ギア41は、第5乃至8図 に示すように、3個の隣接するピストンギア40と対称的に噛み合う。ピストン ギア40は、他のピストンギア40とは噛み合わず、接続ギア41は、他の接続 ギア41とは咬み合わない。各赤道ピストン19及び取り付けられたギア40は 、中空の車軸48に据えられ、各極ピストン20及び取り付けられたギア40は 、車軸47に配置され、車軸47は、接続ギア410車軸46とともに、中心コ ア50内に固定されている。The inner shell 23 has six openings each aligned with the axis of one piston 19 or 20. It has a mouth 44. The pistons 19 and 20 are in position around the inner shell 22. 5.6 and 7, the piston gear 40 passes through the opening 44. and extends into the inner shell 22. Each piston gear 4o thereby has four Each connecting gear 41 meshes symmetrically with adjacent connecting gears 41 of FIGS. As shown in FIG. 2, the three adjacent piston gears 40 mesh symmetrically. piston Gear 40 does not mesh with other piston gears 40, and connection gear 41 does not mesh with other piston gears 40. It does not mesh with gear 41. Each equatorial piston 19 and attached gear 40 are , each pole piston 20 and attached gear 40 are mounted on a hollow axle 48. , the axle 47 is arranged on the central core together with the connecting gear 410 and the axle 46. It is fixed within the housing 50.
第10図に示すように、上述のポンプの寸法にするためには、中心コア50は、 典型的には辺2a=16mmの寸法の立方体51内に形成される。立方体51の 8つの角は、立方体51の中心からの距si a =8m−の立体対角線まで規 則的に切取られる。これは、最初の立方体51の面の中央部にとどまる6つの正 方形部分52を残すものである。As shown in FIG. 10, in order to achieve the pump dimensions described above, the central core 50 is Typically, it is formed in a cube 51 with dimensions of side 2a = 16 mm. cube 51 The eight corners are defined to the solid diagonal at a distance si a = 8 m from the center of the cube 51. regularly cut out. This means that the six regular faces that stay in the center of the face of the first cube 51 A square portion 52 is left.
各正方形部分52の辺の長さは、8.28■■、即ち1.04aである。立方体 51の角を切取ることにより形成された8つの面(face)53は、高さ9. 8mm=1.23aの面取された正三角形の形をしている。中心コア50は、マ シン内部及び内部シェル22の両方の中心に据えられている。6本のピストン車 軸47及び48の各々は、中心コア50からピストンギア40並びにピストン1 9及び20内へと、ピストンの中心軸に関して共軸的に延びている。The length of the side of each square portion 52 is 8.28■■, that is, 1.04a. cube The eight faces 53 formed by cutting off the corners of 51 have a height of 9. It has the shape of an equilateral triangle with a chamfer of 8mm = 1.23a. The central core 50 It is centered both inside the thin and inside shell 22. 6 piston car Each of the shafts 47 and 48 extends from the central core 50 to the piston gear 40 and the piston 1. 9 and 20 coaxially with respect to the central axis of the piston.
8個の接続ギア41は、中心コア50と内部シェル22との間に回転可能に設置 され、しかも3個の隣接するピストンギア40の間に回転可能に設置されてピス トンギアに作動可能に(operably)接続されているため、何れか一つの ピストン19又は20の回転が、全てのピストン19及び20の回転を引き起こ す、ピストンギア40及び接続ギア41のどちらも6の倍数である歯の数Nを有 すべきである。円滑な作動のためには、ピストンギア4oが隣接する接続ギア4 1と係合する4つの箇所における交互の正及び負の係合を有するように、数6の 奇数倍数のNを有することが好ましい。本明細書に示すギア40及び41の実施 態様では、第8及び9図に最も良く示すように、N=3x6であり、そのため各 ギア40又は41は18個の歯を有している。各ギア40又は41の開き角(o pening angle)は、a =54.7356”に等しい。そのため、 ギアの歯は、ギア40又は41の軸に対して約27.36786の角度で傾いて いる。斯かるギアは概して、特別に切削(cut)シなければならない。1:2 マイクギア対の小さい方が、正しい角度から1.6°だけしか違わない53.1 3°の開き角を有することは注目の価f直がある。Eight connecting gears 41 are rotatably installed between the central core 50 and the inner shell 22. Moreover, the piston gears are rotatably installed between three adjacent piston gears 40. Because it is operably connected to the ton gear, any one Rotation of piston 19 or 20 causes rotation of all pistons 19 and 20. Both the piston gear 40 and the connecting gear 41 have a number of teeth N that is a multiple of 6. Should. For smooth operation, the piston gear 4o must be connected to the adjacent connecting gear 4. 1, so as to have alternating positive and negative engagement at the four locations where it engages with number 6. Preferably, N is an odd multiple. Implementation of gears 40 and 41 shown herein In the embodiment, as best shown in FIGS. 8 and 9, N=3x6, so that each Gear 40 or 41 has 18 teeth. Opening angle of each gear 40 or 41 (o pening angle) is equal to a = 54.7356''. Therefore, The gear teeth are inclined at an angle of approximately 27.36786 to the axis of gear 40 or 41. There is. Such gears generally must be specially cut. 1:2 The smaller side of the microphone gear pair only differs by 1.6 degrees from the correct angle 53.1 Having an opening angle of 3° has notable advantages.
ピストン19又は20は、赤道ピストン19のキャビティ56内に据えられた4 つのモーター55(例えば、小型の直流電動機)によって駆動される。キャピテ イ56は、アクセス開口16から放射状に内側に向って位置している。各赤道ピ ストン19は、ピストン19の頭部から放射状に内側に向って延び、ピストンの 中心軸と同心の一つのキャピテイ56を有している。一つのキャビティ内に据え られている各モーターは、第5図において61で示すように一つのピストンカバ ー17に据え付けられている。上述の寸法を有する典型的な心臓ポンプマシン1 0をく同するのに必要な総動力は、4ワツト未満であることが可能である。各モ ーター55は、約1.5ワツトの出力を有することができるのが好ましい。モー ター55は、作動可能に接続されて二つのスパーギア59を駆動する小型ギア5 7を有し、前記スパーギアは、軸受内でピストンカバー17に据え付けられてい る。ピストンキャビティ56の周辺部の周りには、スパーギア59に作動可能に 接続され、スパーギアによって駆動される内側リングギア60がある。小型ギア 57は、約31の直径を有し、内側リングギア60は、約501の直径を有して いる。斯くして、16:1の歯車の減速(gaar reduction)が達 成される。毎分40乃至120のパルス速度(10〜30のピストンRPM ) のために、モーターは160〜480RPMで回転する。The piston 19 or 20 is located in the cavity 56 of the equatorial piston 19. It is driven by two motors 55 (for example, small DC motors). Capite 56 are located radially inwardly from the access opening 16. Each equatorial pin The piston 19 extends radially inward from the head of the piston 19, and It has one cavity 56 concentric with the central axis. placed in one cavity Each motor connected to the -17 is installed. Typical heart pump machine 1 with the dimensions mentioned above The total power required to achieve zero can be less than 4 watts. Each model Preferably, the motor 55 can have an output of about 1.5 watts. Mo The small gear 55 is operably connected to drive the two spur gears 59. 7, and the spur gear is mounted on the piston cover 17 within the bearing. Ru. Around the periphery of the piston cavity 56, a spur gear 59 is operable. There is an inner ring gear 60 connected and driven by a spur gear. small gear 57 has a diameter of about 31, and inner ring gear 60 has a diameter of about 501. There is. In this way, a gear reduction of 16:1 is achieved. will be accomplished. Pulse rate of 40 to 120 per minute (10 to 30 piston RPM) For this reason, the motor rotates at 160-480 RPM.
さらに高い回転速度を有するモーターには、追加の又は異なる減速ギア(red ucing gear)が必要であろう。4個のモーター55間の電気的接続は 、中空車軸48を通して中心コア50を経由して行い、4本の別々の導線を外部 シェル14を通すことを回避することができる。モーター55は、ピストンカバ ー17に据え付けられているので、モーター55は、カバー17を取り外すだけ でキャビティ56から取り外すことができる。アクセス開口16にカバー17を 据えることは、キャビティ56を閉じることにもなる。Motors with even higher rotational speeds may be equipped with additional or different reduction gears (red (guiding gear) may be necessary. The electrical connection between the four motors 55 is , through the central core 50 through the hollow axle 48, and connect four separate conductors to the outside. Passing through the shell 14 can be avoided. The motor 55 has a piston cover -17, so the motor 55 can be installed by simply removing the cover 17. can be removed from the cavity 56. Cover 17 over access opening 16 Setting also closes the cavity 56.
極ピストン20は、第15及び16図に最も良く示す流入路及び流出路、62及 び63を有する。流入路62は、ピストン20の中心軸に関して同心であるリン グ形の流入オリフィス11及び一対の流入孔65を形成し、この流入孔は、ピス トン2oが回転するにしたがって各流入孔65が近接する端部32に対して遅れ て進むように、各楕円状円錐表面部分すの一端部32近くに開いている。流出路 63は、円状の流出オリフィス12をピストン20の頭部の凹んだ球状面30に 形成する。流出オリフィス11は、円状でピストン20の中心軸に関して同心で ある。流出路63も、−組の流出孔66を形成し、この流入孔は、ピストン20 が反時計回りに回転するにしたがって各流入孔66が近接する端部32に対して 先導するように、各円筒状表面部分aにおいてピストン20の一端部32近くに 開いている。流入孔65は、楕円状円錐表面部分すに位1する一方、流出孔66 は、円筒状表面部分a内に位置するため、流入孔65と流出孔66とは、両方が 同時に同じ変位チャンバー25内で開くことはない。流入孔65は拡張してゆく チャンバー25に面する一方、流出孔66は収縮してゆくチャンバー25に面す る。そのため、血液の逆流、即ち血液が大動脈から心房の僧帽弁(mitral atrium)へと流れ返ることが回避できる。流入路62及び流出路63は 、第5図には全体として示されていないことに留意する。The pole piston 20 has inlet and outlet passages, 62 and 62, best shown in FIGS. 15 and 16. and 63. The inflow passage 62 is a ring that is concentric with respect to the central axis of the piston 20. A round-shaped inflow orifice 11 and a pair of inflow holes 65 are formed. As the ton 2o rotates, each inlet hole 65 lags behind the adjacent end 32. Each ellipsoidal conical surface portion is open near one end 32 so as to extend forward. outflow channel 63 connects the circular outflow orifice 12 to the concave spherical surface 30 of the head of the piston 20. Form. The outflow orifice 11 is circular and concentric with respect to the central axis of the piston 20. be. The outflow passage 63 also forms a set of outflow holes 66, which inflow holes are connected to the piston 20. As the inlet hole 66 rotates counterclockwise, each inlet hole 66 becomes closer to the end portion 32. leadingly near one end 32 of the piston 20 at each cylindrical surface portion a. is open. The inflow hole 65 is located on the elliptical conical surface part 1, while the outflow hole 66 is located within the cylindrical surface portion a, so both the inflow hole 65 and the outflow hole 66 are They will not open within the same displacement chamber 25 at the same time. The inflow hole 65 continues to expand. The outflow hole 66 faces the chamber 25 which is contracting. Ru. Therefore, backflow of blood occurs, that is, blood flows from the aorta to the mitral valve in the atrium. Flowing back into the atrium can be avoided. The inflow path 62 and the outflow path 63 are , not shown in its entirety in FIG.
典型的な流入孔65は、長さ301で巾51であり、1.5crrfの処理面積 (througput area)を与えている。そのため、二つの流入孔65 は一緒で3cmの開口を有している。これは、僧帽弁通路(witralρas sage) (凡そ34−1の直径)の断面の約30%であり、開いた状態の僧 帽弁の開口に匹敵する。流出孔66は、長さ30■1で巾3゜5mmであり、1 cnfの断面を与え、二つの孔66で2cr+fの総面積を与えている。更に、 これは大動脈(約28amの直径)の断面の約30%である。ピストン20の内 側で、通路62及び63は広がり、流入孔及び流出孔65及び66に接続してい る。斯くして、流入孔65は拡張しつつあるチャンバー25に開き、流出孔66 は閉じつつあるチャンバー25に開く。上部極ピストン20は、実質上赤道の上 方に位置する4つの変位チャンバー25を供する一方、下部極ピストン20は、 それらのようなチャンバー25を赤道の下方に供する。A typical inlet hole 65 is 301 long by 51 wide and has a treatment area of 1.5 crrf. (throughput area). Therefore, the two inflow holes 65 Both have an opening of 3 cm. This is the mitral valve passageway (witralρas). sage) (approximately 34-1 diameter), and is approximately 30% of the cross section of the Comparable to the opening of the cap valve. The outflow hole 66 has a length of 30 mm and a width of 3.5 mm. cnf cross section, and the two holes 66 give a total area of 2cr+f. Furthermore, This is approximately 30% of the cross section of the aorta (approximately 28 am diameter). Inside the piston 20 At the sides, passages 62 and 63 widen and connect to inlet and outlet holes 65 and 66. Ru. Thus, the inlet hole 65 opens into the expanding chamber 25 and the outlet hole 66 opens into the expanding chamber 25. opens into chamber 25 which is closing. The upper pole piston 20 is located substantially above the equator. The lower pole piston 20 provides four displacement chambers 25 located on the A chamber 25 such as these is provided below the equator.
赤道34の上方の変位チャンバーは、赤道の下方のそれらのようなチャンバー2 5とは連通(comsunicate) L/ていないことに留意する。上方及 び下方チャンバー25は、常に4つの赤道ピストン19によって分けられている 。したがって、マシン10の上半マシンの下半分には、右心室の機能を与えるこ とができる。斯くして、上部極ピストン2oは、僧帽弁の代りをして大動脈連結 部68に給液をし、下部極ピストン20は、三尖弁の代りをして肺動脈連結部6 9に給液をする。マシン10の上半分及び下半分はどちらも、等しいパルスあた りの容積分を排出する。Displacement chambers above the equator 34 are similar to those below the equator 2 Note that it does not communicate with L/5. Kamigata and the lower chamber 25 are always separated by four equatorial pistons 19. . Therefore, the upper half of the machine 10 and the lower half of the machine are provided with right ventricular function. I can do it. Thus, the upper pole piston 2o connects the aorta in place of the mitral valve. The lower pole piston 20 replaces the tricuspid valve and connects the pulmonary artery connecting portion 6. Supply liquid to 9. Both the upper and lower halves of the machine 10 receive equal pulses. Discharge the volume.
マシン1oは、さらに6個の小さな0−リング71及び6個の大きなローリング 72を含んでいる。第5及び6図に示すように、6個の小さな0−リング71の 各々は、内部シェル22の外面23と一つのピストン19又は20の底部凹球状 面31との間に配置されている。0−リング71は、ピストン19又は20の中 心軸と同心であるように位置決めされる。マシンの内部中の流体は、それにより 開口44に殆ど漏れることがない。4個の大きな0−リング72は各々、一つの 赤道ピストン19の頭部凸球状面30と、外部シェル14の球状内面15との間 に、ピストン19の中心軸に関してキャピテイ56の同心的に外部に位置してい る。マシン10の内部中の流体は、それにより赤道ピストン19内のキャビティ に殆ど漏れることがない。二つの残りの大きな0−リング72は各々、各極ピス トン20の頭部凸球面状面15と、外部シェル14の球状内面15との間に、ピ ストン20の中心軸に関してリング形の流入開口11の同心的に外部に位置して いる。したがって、流入オリフィス内の流体は、マシン10の内部のピストン2 oと外部シェル14との間に殆ど漏れることがない。Machine 1o also has 6 small 0-rings 71 and 6 large rolling Contains 72. As shown in FIGS. 5 and 6, six small O-rings 71 Each has a concave spherical shape on the outer surface 23 of the inner shell 22 and the bottom of one piston 19 or 20. It is arranged between the surface 31 and the surface 31. The O-ring 71 is inside the piston 19 or 20. Positioned to be concentric with the central axis. The fluid inside the machine is thereby There is almost no leakage into the opening 44. The four large O-rings 72 each have one Between the convex spherical head surface 30 of the equatorial piston 19 and the spherical inner surface 15 of the outer shell 14 is located concentrically outside the cavity 56 with respect to the central axis of the piston 19. Ru. The fluid in the interior of the machine 10 is thereby drawn into the cavity in the equatorial piston 19. There is almost no leakage. The two remaining large O-rings 72 each A pin is located between the convex spherical surface 15 of the head 20 and the spherical inner surface 15 of the outer shell 14. located concentrically externally of the ring-shaped inflow opening 11 with respect to the central axis of the stone 20; There is. Therefore, the fluid in the inlet orifice will flow to the piston 2 inside the machine 10. There is almost no leakage between o and the outer shell 14.
0−リング71及び72は、血液の漏れに対するシールを形成するよう機能し、 このシールがピストン19及び20を回転させておくことを可能にする。0−リ ングは、商標’ Teflon (テフロン)」のもとに販売されているテトラ フルオロエチレン樹脂のようなテトラフルオロエチレン樹脂からできていること が好ましし)。0−1ノングは、0−リングが間にある1以上の表面に精密に機 械加工された溝にぴったりと合う。血液ポンプとしての用途には、溝は、以下に 説明するように、生体的被覆をして溶血を減少させるの力f良い。第5及び6図 に示すような0−リング71及び72及び付属構造部材は、それらの部品の正確 な断面を意味するものではなし1゜ピストン19及び20の機械加工では、部分 すは卵形の円錐状側面26の部分aとともに作られなくてはならず、その逆も同 じであるということを心に留めておかなければならなIIs。第13図に示すよ うに、二つの45″の傘歯車76及び77を含む特殊な切削装置75は、ピスト ン19又は20をフライス工具(iilHng tool)78に置いて該工具 を通り過ぎるように導くことができる。O-rings 71 and 72 function to form a seal against blood leakage; This seal allows pistons 19 and 20 to remain rotating. 0-li Tetra is sold under the trademark 'Teflon'. Made from tetrafluoroethylene resin, such as fluoroethylene resin is preferred). The 0-1 ring is precisely machined into one or more surfaces between which the 0-ring is located. Fits perfectly into machined grooves. For use as a blood pump, the grooves are As explained, the power of biocoating to reduce hemolysis is good. Figures 5 and 6 O-rings 71 and 72 and attached structural members as shown in FIG. The machining of the 1° pistons 19 and 20 does not imply a must be made with part a of the oval conical side 26 and vice versa. It must be kept in mind that the IIs are the same. It is shown in Figure 13. A special cutting device 75 containing two 45″ bevel gears 76 and 77 is Place the cutter 19 or 20 on the milling tool (IILHng tool) 78 and can be guided to pass.
フライス工具78は、取り付は車軸(s+ounting axle)79に固 定されているピストン19又は20の一つの楕円状円錐面部分すを切削する。池 の楕円状円錐面部分すを機械加工するため、位置決め車軸80は、持上げられて ギア76及び77と脱係合し、1800だけ回転される。ギア76及び77は、 同数の歯を有していなければならない。The milling tool 78 is mounted firmly on an axle 79. Cut the elliptical conical surface of one of the pistons 19 or 20. pond The positioning axle 80 is lifted to machine the elliptical conical surface of the It disengages gears 76 and 77 and is rotated by 1800 degrees. Gears 76 and 77 are Must have the same number of teeth.
出来たピストン19又は20は、尖った端部で合する楕円状円錐面部分すのみを 有している。しかしながら、この端部の尖ったピストンは、第14図に示すよう な雌型82を作る原型になる。The resulting piston 19 or 20 has only two elliptical conical surfaces that meet at the pointed end. have. However, this piston with a pointed end, as shown in FIG. This becomes the prototype for making the female mold 82.
雌型82用の円筒面部分aは、半径rの円筒83を型82の二つの尖った端部に 挿入し、円筒83と尖った端部84との小さな隙間に型材料を満たすことにより 作ることが出来る。ピストン19及び20の内側の通路62及び63は、粘度又 は何か他の適当な材料で、中空にしようとするスペースの型をとることによって 作ることが出来る。もげいは、ゴム型を蝋で型を取ることにより複製することが 出来る。蝋付彫物は、しかる後、鋳造の前にピストン型82の内側に入れる。蝋 付彫物は、出来上がったピストンから溶かすことにより取除くことが出来る。他 の代りの方法として、ピストンの鋳造を、自動車の車体構造に一般に使用される ガラス微小球充填材を含むエポキシを用いて行うことが出来る。同材料は、雌型 82を作るのにも適している。この材料は、充分に不活性で、例えばサンドブラ スティングにより、その表面がざらざらにされて以下に説明するような生体的被 膜を保持するのが良い。The cylindrical surface portion a for the female mold 82 is a cylinder 83 with a radius r attached to the two pointed ends of the mold 82. By inserting and filling the small gap between the cylinder 83 and the pointed end 84 with mold material. You can make it. The passages 62 and 63 inside the pistons 19 and 20 are by molding the space to be hollowed out in some other suitable material You can make it. Mogei can be reproduced by making a rubber mold with wax. I can do it. The wax engraving is then placed inside a piston mold 82 before casting. wax The engravings can be removed by melting them from the finished piston. other As an alternative method, piston casting is commonly used in automotive body construction. This can be done using an epoxy containing glass microsphere filler. The same material is female type Also suitable for making 82. This material should be sufficiently inert, e.g. Sting roughens the surface and creates biological cover as described below. Better to hold the membrane.
心臓ポンプとしての好ましいマシン10を、更に特殊性を以て説明する。ナショ ナルハート、ラング、アンドブラッドインステイテユート(National )Ieart、 Lung、 and Blood In5titute)(N HLBI)ノ人ロ心11ノ1Elllハ、左心室の圧力差I P # 120a mHg=16kPaに対して、120パルス/分以下の拍数(≦ 120 pu lses/sin、)で分あたり10リツトルの拍出量、即ち83c■3/パル ス以上(=83 cya3/pulse)を要求している。右心室用には、同容 積の要求はあるが、−P 押20smHgばかりである。好ましい実施態様は、 100cm’/パルスを送り出す(pu■p)ように設計されている。マシン1 oの全てのピストン19及び20のまる一回転につき、8回の拍動があり、した がってvo。t=800ci3の一回転あたりの総抽出量がある。ポンプの一回 転あたりの総変位は、容積V 、p=4/3πR3のほぼ120%であり、ここ でRは外部シェル14の半径である。方程式を解くと、R(3/4π)X(V aut/1,2)、R=54.2mm=21/8インチである。54+ig+の Rが選択されると、外部シェル14の内径は、したがって108I=4174イ ンチに等しく 、V 5p=658.6cm3である。したがッテ、V 6ut ”790.4c13=98.8cm’/パルスであり、これは所望の100cm ’に近い。The preferred machine 10 as a heart pump will now be described with further particularity. Nation Naru Heart, Lang, and Blood Institute (National ) Ieart, Lung, and Blood In5 titute) (N HLBI) No person's heart 11 no 1 Ell C, left ventricular pressure difference IP # 120a For mHg=16kPa, the beat rate is 120 pulses/min or less (≦120 pu stroke volume of 10 liters per minute, i.e. 83 c 3/pal (=83 cya3/pulse). For the right ventricle, the same volume There is a request for product, but -P is only 20smHg. A preferred embodiment is It is designed to deliver (pup) 100cm'/pulse. machine 1 There are 8 pulsations per full revolution of all pistons 19 and 20 of o. Gatte vo. There is a total extraction amount per revolution of t=800ci3. one time of pump The total displacement per rotation is approximately 120% of the volume V, p = 4/3πR3, where where R is the radius of the outer shell 14. Solving the equation, R(3/4π)X(V aut/1,2), R=54.2 mm=21/8 inches. 54+ig+ When R is selected, the inner diameter of the outer shell 14 is therefore 108I=4174 inches. V5p=658.6cm3. Gatte, V 6ut "790.4c13=98.8cm'/pulse, which is the desired 100cm ’ close to.
内部シェル22に関しては、38mm=11/2インチの外径が選択される。内 部及び外部シェル14及び22の大きさは、ピストン19及び20の卵形の円錐 側面26の形状に影響しないことに注目する。ピストン19及び20の卵形の円 錐側面26の形状は、マシン10の現実の大きさとは無関係な角度の関係によっ てのみ決定される。For the inner shell 22, an outer diameter of 38 mm = 11/2 inches is selected. Inside The size of the outer shells 14 and 22 is similar to that of the oval cones of the pistons 19 and 20. Note that the shape of side 26 is not affected. Oval circles of pistons 19 and 20 The shape of the cone side 26 is determined by angular relationships that are independent of the actual size of the machine 10. will be determined only.
心臓ポンプに具現化したマシン10は、4つの異なる種類の面を有している。Machine 10, embodied in a heart pump, has four different types of surfaces.
1、体液と接触していない内面。これらの面は、赤道ピストンのキャビティ56 の内側及び内部シェル22の内側を含むものである。1.Inner surface not in contact with body fluids. These surfaces form the cavity 56 of the equatorial piston. and the inside of the inner shell 22.
2、心臓−血管システムの外部の体と接触している面。これは、マシン10全体 の外面を含むものである。2. The external body contacting surface of the cardiovascular system. This is the whole machine 10 including the outer surface of the
3、受動的ではあるが、流動する血液と接触している面。これらは、流入路62 及び流出路63、並びに第6図に示す外部連結部70の内面を含むものである。3. A surface in passive contact with flowing blood. These are the inflow passages 62 and an outflow path 63, as well as the inner surface of the external connecting portion 70 shown in FIG.
4、互に拭い合う、流動する血液と接触している面。これらの面は、ピストン1 9及び20の卵形の円錐側面26、内部シェル22のほぼ球状の外面23、及び 外部シェル14のほぼ球状の内面15等の変位チャンバー25の内面を含むもの である。4. Surfaces in contact with flowing blood that wipe each other. These surfaces are piston 1 9 and 20, a generally spherical outer surface 23 of the inner shell 22; including the inner surface of the displacement chamber 25, such as the generally spherical inner surface 15 of the outer shell 14; It is.
上記2.3、及び4のもとに掲げられた面は、ポリエステルポリウレタン尿素( PEUU)又は池の同様な材料のような生体適合性材料で被覆すべきである。こ の生体適合性材料の被膜が、「生体的被膜」と呼ばれる。流動する血液に接触し ている上記3及び4項のもとにに掲げられた面は、追加の被膜を有するのが良い 。一つの被膜は蛋白質の層である一方、第二の被膜は赤血球(血栓)及びフィブ リンの層であるのが良い。この二重層は、内皮ライニング又は脈管内膜と呼ばれ ている。脈管内膜は、血液それ自身から形成される。生体的被膜は、脈管内膜の 形成及び適正な機能を促進するはず、又は少なくとも阻害はしないはずである。The surfaces listed under 2.3 and 4 above are polyester polyurethane urea ( PEUU) or a similar material for ponds should be coated with a biocompatible material. child A coating of biocompatible material is called a "biological coating." contact with flowing blood Surfaces listed under paragraphs 3 and 4 above that are covered may have an additional coating. . One capsule is a layer of proteins, while the second coat contains red blood cells (thrombus) and fibrin. A layer of phosphorus is good. This double layer is called the endothelial lining or intima. ing. The intima is formed from the blood itself. The biological capsule is the intima It should promote, or at least not inhibit, formation and proper function.
生体的被膜は、脈管内膜のための適当な機械定着を提供しなければならない。例 えば、テフロンは、この点では思わしくない。多孔性表面の層が良い。血栓が裂 けたとしたならば、塞栓症の危険がある。The biological capsule must provide adequate mechanical anchorage for the intima. example For example, Teflon does not perform well in this respect. Porous surface layer is good. The blood clot ruptures If this occurs, there is a risk of embolism.
ポンプの部品が作られる材料の選択で考慮すべき主要な要素には、製作の容易さ 、更に生体的被膜の施しやすさ及び付着しやすさがある。The main factors to consider in the selection of the materials from which pump parts are made include ease of fabrication. In addition, there is ease of application and adhesion of biological coatings.
ポンプにおいて、生体的層(bio−1ayer)は、生体的被膜及び脈管内膜 の両方を含むものであり、100μm(マイクロメーター)の桁の厚さを有する 。この厚さは、心臓ポンプが適正に機能するために、極めて?[に決定されなけ ればならない。脈管内膜は、おそらく50μmの深さにもなる生体的被膜の表面 の粗さを含まずに、10〜30μmの厚さを有する。種々のマシンの部品の形成 においては、したがって生体的層のためのゆとりを作らなけれはならない。In the pump, the bio-layer includes a biological capsule and an intima. and has a thickness on the order of 100 μm (micrometer). . Is this thickness extremely necessary for the heart pump to function properly? [must be determined by Must be. The intima is the surface of the biological capsule that is probably up to 50 μm deep. It has a thickness of 10 to 30 μm, not including roughness. Forming parts of various machines Therefore, room must be made for the biological layer.
血液は、複雑なレオロジーを有する複合流体である。その二つの主成分には、低 粘度流体である血漿、及び赤血球がある。各赤血球は、弾性の膜に収まっている ヘモグロビンからなっている。Blood is a complex fluid with complex rheology. The two main components include low There is plasma, which is a viscous fluid, and red blood cells. Each red blood cell is enclosed in an elastic membrane Consists of hemoglobin.
別設強制されていない場合には、赤血球は、直径が8.5μmで縁の厚さが2. 5μmで中央部が薄い丸い小板の形状を有している。If not forced to separate, red blood cells have a diameter of 8.5 μm and a rim thickness of 2.5 μm. It has the shape of a round plate with a thickness of 5 μm and a thin center.
赤血球の凡その容積は90立方ミクロンであり、表面積は凡そ160平方ミクロ ンである。赤血球は、容易に変形し、巾が0.5μmと小さな開口を通り抜ける ことが出来る。赤血球が表面に付着する場合には、それらは小さな付属体によっ て付着して短い紐に繋がれた風船のような外観を呈する。The approximate volume of a red blood cell is 90 cubic microns, and the surface area is approximately 160 square microns. It is. Red blood cells deform easily and pass through openings as small as 0.5 μm in width. I can do it. When red blood cells attach to a surface, they are carried by small appendages. It looks like a balloon attached to a short string.
ヘモグロビンは、η=6センチポアズ(cp)の粘度を有する一方、血漿の粘度 は5倍低い(η=1.2CP)、、乱流は、約1000の臨界(critica l)レイノルズ数において始る。レイノルズ数=Rv6/7、ここでRは特性半 径(charaeteristic radius)であり、Rキm、ここでA は、流体が移動する通路の断面積である。Hemoglobin has a viscosity of η = 6 centipoise (cp), while the viscosity of plasma is 5 times lower (η = 1.2 CP), the turbulence is about 1000 critical l) Start at Reynolds number. Reynolds number = Rv6/7, where R is the characteristic half The characteristic radius is R, where A is the cross-sectional area of the passage through which the fluid moves.
血液の取扱いにおける流体力学に関する問題には、以下のものがある。Hydrodynamic issues in blood handling include:
1、溶血、これは赤血球の破壊である。1. Hemolysis, which is the destruction of red blood cells.
2、血栓閉塞症、遊離した(loose)直埋の形成である。2. Thrombo-occlusive disease, the formation of a loose direct implant.
3、フィブリンの成長(fibrin growth)及び通路の狭窄(「狭窄 症」)を含む組織の発育過度 4、機械的損傷及び保護面からの離脱等の内皮組織ライニングへの損傷 流体がわきを通り過ぎる壁の近くの流体における剪断応力が、これら4つのあら ゆる問題に対する陥りやすさの原因になる。壁の近くの剪断応力が余りに高いと 、脈管内膜を形成する赤血球への損傷の原因になることがある。加えて、壁近く の余りに高い剪断応力は、血栓性材料(thrombie material) 及び内皮組織が引キはがされる原因になることがある。壁近くの剪断応力が余り に低いと、血栓の形成及び組織成長を助長する。「余りに高い」又は「余りに低 い」の値についての合意はないが、多くの著者(auth。3. Fibrin growth and passage narrowing (“stenosis”) hypergrowth of tissues, including 4. Damage to the endothelial tissue lining, such as mechanical damage and detachment from the protective surface. The shear stress in the fluid near the wall beside which the fluid passes is determined by these four characteristics. This can lead to susceptibility to easy problems. If the shear stress near the wall is too high , which can cause damage to the red blood cells that form the lining of blood vessels. In addition, near the wall Too high shear stress of the thrombotic material and may cause endothelial tissue to be avulsed. Excess shear stress near the wall low levels promote thrombus formation and tissue growth. "Too high" or "Too low" There is no consensus on the value of auth, but many authors (auth.
rs)が400ダイン/Cイより大きいと余りに高いと、100ダイン/crr r未満を余りに低いと考えている。結局のところ、流れの停滞している領域及び 過剰乱流の領域の発生を回避すべきである。実用上の問題として、角の尖っ、た ダクトは避けるべきである。加えて、多量流動域(bulk flow are a)内の剪断応力が、溶血を招くことがあるが、臨界値はもっと高い(凡そ15 00ダイン/cnfより上〉。rs) is greater than 400 dynes/C, if it is too high, 100 dynes/crr We consider anything less than r to be too low. After all, areas of stagnation and The creation of regions of excessive turbulence should be avoided. As a practical matter, sharp corners, Ducts should be avoided. In addition, bulk flow areas Shear stress within a) can lead to hemolysis, but the critical value is much higher (approximately 15 00 dynes/cnf>.
心臓ポンプとして使用されるマシン10では、ピストン19及び20の端部32 の速度は、120パルス/分(0,5rps)で約25cm/秒である。(d) を、個々のピストン19及び20の間、内部シェル22の球状の外面23とピス トン19及び20の底部面31との間、及び外部シェル14の球状の内面15と ピストン19及び20の頭部面30との間の約30μmの分かれ目と仮定すると 、剪断応力δ、≦W v/d、1.2< 7 < 6 cp(1cp=10−’ N s/ni )が得られる。In a machine 10 used as a heart pump, the ends 32 of pistons 19 and 20 The speed of is approximately 25 cm/sec at 120 pulses/min (0,5 rps). (d) between the individual pistons 19 and 20, the spherical outer surface 23 of the inner shell 22 and the piston between the bottom surfaces 31 of the tons 19 and 20 and the spherical inner surface 15 of the outer shell 14. Assuming a separation of approximately 30 μm between the head surfaces 30 of the pistons 19 and 20 , shear stress δ, ≦W v/d, 1.2 < 7 < 6 cp (1 cp = 10-' Ns/ni) is obtained.
個々の円錐状側面26の間、並びにピストン19及び20と内部及び外部球体1 4及び22との間の生体的被膜面(多孔性又は非多孔性)から生体被膜面又はで の距離凡そ80μmが提案される。between the individual conical sides 26 and the pistons 19 and 20 and the inner and outer spheres 1 4 and 22 from the biological membrane surface (porous or non-porous) to the biological membrane surface or A distance of approximately 80 μm is proposed.
この距離の目的は、各20±10μmの二つの内皮ライニング及び40±10μ mの間隙を収容することである。生体的に被覆された部品の±20μmの機械加 工の許容差は、許容できる。ピストン19及び20は、流延材料から形成される ことが好ましい。内部及び外部シェル14及び22は、容易に機械加工でき、流 延材料よりも強く、しかも好ましい生体的被膜と適合性のある金属の中から形成 されることが好ましい。例えば、黄銅及びステンレスとアルミニウムの合金が使 用できる。しかしながら、内部及び外部シェル14及び22は、鋳造(cast )しても良い。強さを得るには、ガラス繊維で補強されたエポキシをシェル14 及び22に利用することができる。The purpose of this distance is to separate two endothelial linings of 20 ± 10 μm each and a 40 ± 10 μm It is to accommodate a gap of m. ±20 μm machining of biologically coated parts The manufacturing tolerance is acceptable. Pistons 19 and 20 are formed from cast material It is preferable. The inner and outer shells 14 and 22 are easily machined and flowable. Formed from metals that are stronger than rolled materials yet compatible with favorable biological coatings It is preferable that For example, brass and alloys of stainless steel and aluminum are used. Can be used. However, the inner and outer shells 14 and 22 are cast ) may be done. For strength, the shell is made of fiberglass-reinforced epoxy. and 22.
連結部70を適正な動脈及び静脈に取り付けると、マシン10は、マシン10内 の空間を血液で満たされる。マシン10は、しかる徨赤道ピストン19のキャビ ティ56内の4つのモーター55に電流を流すことにより作動される。モーター 55が作動すると、小さなギア57は、回転してスパーギア59及び内部リング ギア60を介して赤道ピストン19を回転させる。赤道ピストン19の回転は、 4個の取り付けられたピストンギア40を同時に回転させ、ピストンギアは引続 いて8個の接続ギア41を駆動する。接続ギア41は、極ピストン20に取り付 けられた二つのピストンギア40を駆動し、全てのピストン19及び20が、マ シン10の中心に関して同じ角速度で同じ方向に回転することを確かなものとす る。Once the connections 70 are attached to the appropriate arteries and veins, the machine 10 The space is filled with blood. The machine 10 is the cab of the equatorial piston 19. It is operated by passing current through the four motors 55 in the tee 56. motor 55 is activated, the small gear 57 rotates and connects the spur gear 59 and the inner ring. The equatorial piston 19 is rotated via the gear 60. The rotation of the equatorial piston 19 is The four attached piston gears 40 are rotated simultaneously, and the piston gears continue to rotate. and drives eight connecting gears 41. The connection gear 41 is attached to the pole piston 20. Drives the two piston gears 40 which are rotated, and all pistons 19 and 20 are driven by the master. Ensure that it rotates in the same direction with the same angular velocity about the center of Shin 10. Ru.
ピストン19及び20が回転するにしたがい、変位チャンバー25は大きさを変 えて開閉する。チャンバー25が拡張するにつれて、血液はチャンバーに隣接す る流入路62を通ってチャンバー25に引き込まれる。血液は、流入オリフィス 11を通って極ピストン20に流入し、チャンバー25が拡張しつつある時にチ ャンバー内に開いている一対の流入孔65を通って、極ピストンから流出して変 位チャンバー25に流入する。チャンバー25が収縮しつつある時には、一対の 流出孔66が代りにチャンバー25内に開く。チャンバー25が収縮するにした 該、血液は一対の流出孔66を通って流出路63に流入し、しかる後流出オリフ ィス12を通ってピストン20及びマシン10の外に流出する。As pistons 19 and 20 rotate, displacement chamber 25 changes size. to open and close. As chamber 25 expands, blood flows adjacent to the chamber. It is drawn into the chamber 25 through the inflow channel 62. Blood enters the orifice 11 into the pole piston 20 and when the chamber 25 is expanding. The fluid flows out from the pole piston through a pair of inlet holes 65 that are open in the chamber. water flows into the chamber 25. When the chamber 25 is contracting, a pair of Outflow holes 66 open into chamber 25 instead. Chamber 25 is now deflated. The blood flows into the outflow passage 63 through the pair of outflow holes 66, and then flows through the outflow orifice. through the piston 20 and out of the machine 10.
マシン10のした半分に流入する血液は、マシン10の上半分内の血液と、通常 はマシン10内では混ざらない。したがって、マシン10は、人間の心臓が行う のと同様の方法で作動することができ、現実に心臓と体の両方に血液を送り込む 二重ポンプ(double pup)である。第1乃至12及び15乃至16図 に開示したマシン10は、心臓ポンプであるが、マシン10はその代りに、何か 他の種類のポンプ、圧縮機又は内燃機関として役立つことができる。マシン10 を内燃機関に改変する技術は、当該技術分野で周知である。変位チャンバー25 は、燃焼チャンバーになる。The blood entering the lower half of machine 10 is typically equal to the blood in the upper half of machine 10. do not mix in the machine 10. Therefore, the machine 10 performs can operate in a manner similar to that of the heart and actually pump blood to both the heart and the body. It is a double pump. Figures 1 to 12 and 15 to 16 Although the machine 10 disclosed in 1999 is a heart pump, the machine 10 may instead be a heart pump. It can serve as other types of pumps, compressors or internal combustion engines. machine 10 Techniques for converting an internal combustion engine into an internal combustion engine are well known in the art. displacement chamber 25 becomes the combustion chamber.
斯かる実施態様では、ピストン19又は20は、燃焼に耐えることのできる金属 又は他の材料からなる。マシン10は、更に点火プラグ等の各チャンバー内の可 燃物を点火させるための手段を含んでいる。孔65及び66の位置は、適時の燃 料の取入れ及び燃焼副生物の排出ができるように変化させることができるため、 極ピストン2oは、弁として適正に機能する。そのエンジンとしての実施態様で は、球状ロータリーマシンは、外部シェルの外部にある歯車装置を有することが 好ましく、この歯車装置は、ピストンを同じ速度で、マシンの中心に関して同じ 方向に同時に回転させるものである。エンジンとしてのマシン10は、内燃機関 の技術分野で極めて周知のバンケルエンジンと幾分似通った作動をすることもで きる。In such embodiments, the piston 19 or 20 is made of a metal capable of withstanding combustion. or of other materials. The machine 10 further includes a spark plug, etc. in each chamber. Includes means for igniting the fuel. The location of holes 65 and 66 is can be changed to allow for the intake of fuel and the emission of combustion by-products. The pole piston 2o functions properly as a valve. In its engine embodiment A spherical rotary machine can have a gearing device that is external to the external shell. Preferably, this gearing drives the pistons at the same speed and with respect to the center of the machine. It rotates simultaneously in both directions. The machine 10 as an engine is an internal combustion engine. It also operates somewhat similar to the Wankel engine, which is very well known in the technical field. Wear.
本発明は、本明細書に図示し、説明した特定の構成及び配置に限定されず、以下 の請求の範囲にはいるそれらの変形を包含するものと理解される。The present invention is not limited to the specific construction and arrangement shown and described herein, but as follows: It is understood to include those variations that fall within the scope of the claims.
FIG、4 特表平4−504891 (12) FIG、5 FIG、6FIG.4 Special table Hei 4-504891 (12) FIG.5 FIG.6
Claims (45)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1990/001126 WO1990010782A1 (en) | 1989-03-13 | 1990-02-28 | Spherical rotary machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04504891A true JPH04504891A (en) | 1992-08-27 |
Family
ID=22220715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50544590A Pending JPH04504891A (en) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | spherical rotary machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04504891A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008533384A (en) * | 2005-03-16 | 2008-08-21 | サーチモント リミテッド ライアビリティ カンパニー | Radial axis spherical base rotary machine |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP50544590A patent/JPH04504891A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008533384A (en) * | 2005-03-16 | 2008-08-21 | サーチモント リミテッド ライアビリティ カンパニー | Radial axis spherical base rotary machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4979882A (en) | Spherical rotary machine having six rotary pistons | |
AU611072B2 (en) | Diaphragm pump | |
US6135710A (en) | Turbo blood pump | |
JPH11512798A (en) | Micro motor and micro pump | |
JPH0411715Y2 (en) | ||
WO2017133425A1 (en) | Right ventricular assist device | |
CN105597172A (en) | Left heart assisting device | |
CN109296538A (en) | Rotor for positive displacement compressor | |
EP3925566B1 (en) | Fluid-driven medical or dental handheld device | |
JPH04504891A (en) | spherical rotary machine | |
CN103649584B (en) | A kind of device with the rotor formed using involute curve | |
JPH0347870B2 (en) | ||
CN110812552A (en) | Miniature ventricle auxiliary device with foldable impeller | |
CN217615749U (en) | Glue filling barrel | |
Qian | A new total heart design via implantable impeller pumps | |
CN210585452U (en) | 3D goes out water installation and 3D play water installation at many water outlets | |
CN207575197U (en) | A kind of dynamic cardiovascular expansion device | |
JPH0359480A (en) | Turbine for sample analysis by nuclear magnetic resonance | |
JP4557532B2 (en) | Swing plate pump | |
CN118512708A (en) | Blood pump and blood pump group | |
JP2660793B2 (en) | Blood circulation assist pump installed in the body | |
JPH06254154A (en) | Blood pump | |
JPS5867329A (en) | Mixer | |
US3208723A (en) | Dental turbine | |
JPH0525458Y2 (en) |