KR101374652B1 - 공간 절약 반경을 갖는 회전 변위 펌프 및 이를 포함하는 심장 인공보철물 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 회전 펌프는 다람쥐장의 형태로 형성되고 내부 치(16)를 갖는 외부 기어(13) 및 상기 외부 기어(13)의 내부에서 중심을 벗어난 방식으로 수용되는 내부 기어(9)로 구성된다. 상기 내부 기어(9)는 상기 내부 치(16)와 서로 맞물리는 외부 치(9D)에 의해 끼워 맞춰지고, 상기 외부 치는 상기 내부 치의 치 개수에 대하여 한 자리수 아래의 치 개수로 구성된다. 상기 외부 기어(13)의 회전 수단은 상기한 외부 기어(13)의 플랜지 단부(14, 15)의 중심에 설계되는 적어도 하나의 베어링(11, 12)을 포함하며, 상기한 외부 기어(13)는 내부 기어(9)를 도입시키기 위하여 적어도 부분적으로 해체된다.
Figure R1020087024542
회전변위펌프, 외부기어, 내부기어, 치, 회전수단, 심장보철물, 엑추에이터

Description

공간 절약 반경을 갖는 회전 변위 펌프 및 이를 포함하는 심장 인공보철물{A ROTARY DISPLACEMENT PUMP WITH SPACE-SAVER RADIAL AND A HEART PROSTHESIS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 보다 작은 반경 치수를 갖는 회전 변위 펌프(rotary displacement pump)에 관한 것이다.
특허문헌인 미국특허 제2,458,958호, 프랑스특허 제1 504 705호, 유럽특허 제0 560 709호 및 독일실용신안 제81 21 531호에서는 이미 회전 변위 펌프를 제안하고 있다.
상기 회전 변위 펌프는 아래의 구성요소들을 포함한다.
- 펌핑 챔버 및 상기 펌핑 챔버에 대한 반경방향의 유체 입구 및 출구를 구비하는 케이싱;
- 상기 펌핑 챔버 내측에 위치되는 내부 치세트(toothset)를 가지며, 상기 내부 치세트를 형성하는 길이방향 바에 의해 연결되는 두개의 단부 플레이트가 제공된 다람쥐장(squirrel cage)의 형태를 나타내며, 적어도 부분적으로 분해가능한 외부 기어;
- 제1 축에 대하여 상기 펌핑 챔버 내측에서 상기 외부 기어를 회전할 수 있도록 하며, 상기 외부 기어의 단부 플레이트의 중심에 위치되는 적어도 하나의 베어링을 포함하는 회전 수단;
- 상기 외부 기어의 내측에 수용되고, 상기 외부 기어의 내부 치세트와 맞물리는 외부 치세트가 제공되되, 상기 외부 치세트는 상기 외부 기어의 내부 치세트의 치수보다 한 자리수 만큼 작은 치 개수를 포함하며, 상기 제1 축과 평행하고 그로부터 거리를 갖는 제2 축에 대하여 회전하는 내부 기어; 및
- 상기 제2 축에 대하여 상기 내부 기어의 회전을 구동시키기 위한 모터.
본 발명의 목적은 이러한 타입의 회전 변위 펌프를 개선하여 그의 반경 치수를 감소시키고, 이와 동시에 내부 기어를 외부 기어에 끼워맞춰지고 그로부터 제거될 수 있도록 하기 위한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 전술한 타입의 회전 변위 펌프는 이하의 내용에 특징이 있다.
- 상기 펌핑 챔버는 그 펌핑 챔버를 폐쇄하기 위하여 상기 케이싱에 고정될 수 있는 제거가능한 벽을 포함하고, 상기 회전 수단 중 하나의 베어링은 상기 제거가능한 벽에 위치되고,
- 상기 회전 수단 중 하나의 베어링은 상기 펌핑 챔버의 고정벽에 위치되고,
- 상기 케이싱은 상기 모터에 대한 하우징을 포함하고, 상기 고정벽은 상기 펌핑 챔버로부터 상기 하우징을 분리하고,
- 상기 내부 기어의 회전을 구동시키는 상기 모터의 샤프트는 상기 베어링 내측에서 상기 고정벽을 통과하며;
- 상기 모터의 샤프트는 중공이며, 상기 제거가능한 벽을 상기 케이싱에 고정시키도록 이용되는 타이로드가 간극을 갖고 상기 샤프트를 통과한다.
상기 외부 기어의 상기 단부 플레이트 중 적어도 하나는 해체가능한 것이 바람직하다.
또한, 상기 모터 샤프트에 대한 베어링에서, 상기 내부 기어에 대한 상기 베어링은 상기 타이로드에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 펌프가 유압 액체에 적셔지는 경우, 상기 유압 액체가 상기 타이로드로 유입될 수 있도록 상기 타이로드는 중공으로 이루어질 수 있고, 상기 타이로드의 측벽은 오리피스가 관통될 수 있다. 이에 따라 상기 타이로드에 의해 지탱되는 상기 내부 기어의 베어링은 유압 액체로 윤활될 수 있다.
상기 펌프에 의해 이동되는 유체의 캐비테이션(cavitation)의 위험 및 난류 손실을 회피하기 위하여, 상기 반경방향 유체 입구 및/또는 반경방향 유체 출구는 상기 외부 기어의 하나의 단부 플레이트로부터 다른 단부 플레이트로 연장하는 것이 바람직하다.
동일한 이유로, 상기 외부 기어의 내부 기어세트 및 상기 내부 기어의 외부 기어세트는 각각 최대 5개, 4개를 포함한다. 그러므로 상기 펌프의 외측 직경은 보다 작게 이루어질 수 있고, 따라서 이는 상기 펌프의 주연 둘레의 유체의 속도를 감소시킨다.
상기한 특정 특징으로 인하여, 본 발명에 따른 펌프는 소형화될 수 있음과 동시에, 가역의 출력을 갖는 것임을 용이하게 이해할 수 있다.
본 출원의 일 예시에 따르면, 본 발명에 따른 소형화된 펌프는 환자의 심낭 공동으로 이식될 수 있는 심장 보철물에 통합될 수 있다.
그러므로 일단 제거된 환자의 원래의 좌심실 및 우심실을 대체할 수 있으며, 적어도 하나의 유압 엑추에이터에 의하여 작동되는 인공의 좌심실 및 우심실이 배치되는 바디를 포함할 수 있는 이와 같은 심장 보철물은 상기 유압 엑추에이터가 상기에서 열거한 변위 펌프인 것임을 주목할 수 있다.
대체로, 인공 보철물이 그 보철물 바디에 부착되는 커버 플레이트를 구비하는 경우, 본 발명에 따르면 이와 같은 변위 펌프는 상기 커버 플레이트에 연결되는 잇점이 있다.
첨부된 그림의 도면들은 본 발명을 실시하는 방법을 더욱 용이하게 이해하도록 한다. 이들 도면에서, 동일 참조부호는 유사한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 하나의 소형 실시예의 회전 변위 펌프의 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선의 단면도.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선의 축단면도.
도 4는 외부 기어 및 내부 기어가 제거된 도 1 내지 도 3의 펌프의 사시도.
도 5는 외부 기어의 사시도.
도 6은 외부 기어와 내부 기어 어셈블리의 사시도.
도 7은 유압 엑추에이터가 갖춰진 심장 인공보철물을 개략적이고 부분적으로 나타낸 사시도.
도 8은 심실 커버플레이트에 장착되는 도 1 내지 도 3의 펌프의 평면도.
도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ선의 단면도.
도 1 내지 도 6에 나타낸 본 발명에 따른 회전 변위 펌프(1)는 전기 모터(3)가 수용되는 일부분(2M) 및 펌핑 챔버(4)가 배치되는 일부분(2P)을 포함하는 케이싱(2)을 포함한다. 상기 케이싱(2)의 일부분(2M, 2N)들은 상기 케이싱(2)의 일체형 부품을 형성하는 고정된 내부벽(5)에 의하여 서로 분리된다. 상기 전기 모터(3)는 상기 케이싱 부분(2M)을 통과하는 전기 리드(lead)(6)에 의하여 전력을 공급받고, 상기 케이싱(2)에는 고정 러그(lug)(7)가 제공된다.
상기 전기 모터(3)의 회전 샤프트(8)는 축(A8)을 구비하며, 상기 고정된 내부벽(5)을 통과하여 상기 펌핑 챔버(4)로 들어간다. 상기 펌핑 챔버(4)에 수용된 상기 회전 샤프트(8)의 그 부분에는 4개의 라운드진 외부 치(teeth)(9D)를 갖는 장방형 기어(9)가 쐐기 고정된다(keyed).
상기 펌핑 챔버(4)가 형성되는 상기 케이싱(2)의 일부분(2P)은 상기 일부분(2M)에 대해 대향하는 단부에서 개방되고, 상기 케이싱(2)에 고정될 수 있는 제 거가능한 벽(10)에 의하여 기밀 방식으로 폐쇄될 수 있다.
상기 펌핑 챔버(4)에 수용되는 기어(13)에 대한 축(A13)을 형성하는 베어링(11, 12)은 상기 펌핑 챔버(4)의 동일 측에서 서로 향하는 상기 고정된 내부벽(5)과 상기 제거가능한 벽(10)에 각각 배치된다.
상기 축(A13)은 상기 축(A8)에 평행하지만 그로부터 오프셋(offset)된다.
상기 기어(13)는 그 기어(13)에 대하여 라운드진 내부 치(teeth)를 형성하는 5개의 길이방향 바(bar)(16)에 의하여 연결되는 2개의 단부 플레이트(14, 15)가 제공된 다람쥐장(squirrel cage)의 형태를 나타낸다. 도면에 나타낸 예시에서, 상기 바(16)는 단부 플레이트(15)에 고정되고, 상기 단부 플레이트(14)는 제거가능하고 스크류(17)를 통해 부착되며, 상기 스크류(17)는 단부 플레이트(14)를 상기 단부 플레이트(15)와 바(16)로부터 분리되도록 한다.
상기 단부 플레이트(14, 15)에는 상기 기어(13)가 펌핑 챔버(4) 내측에서 회전되도록 하기 위하여 상기 베어링(11, 12)과 각각 협력할 수 있는 중앙 원형홈(18, 19)이 각각 제공된다.
상기 기어(9)는 상기 단부 플레이트(14, 15) 및 상기 단부 플레이트(14)의 중앙 원형홈(18)을 통과하는 샤프트(18) 부근에 각각 단부 면(9E)을 갖고 상기 기어(13) 내측에 수용된다. 상기 단부 플레이트(14)가 제거될 수 있다는 사실로 인하여 상기 기어(13) 내측에 상기 기어(9)를 용이하게 끼워 맞추는 것임을 쉽게 이해할 수 있다.
상기 기어(13)가 베어링(11, 12)에 장착되고, 상기 기어(9)가 기어(13)의 내 측에 위치되고 상기 샤프트(8)에 쐐기 고정되는 경우, 상기 기어들의 각 라운드진 치(9D, 16)는 펌핑 효과를 생성하기 위하여 서로 협력할 수 있다.
또한, 상기 펌핑 챔버(4)를 형성하는 상기 케이싱(2)의 일부분(2P)은 상기 기어(9)의 길이에 걸쳐 연장하며, 펌핑될 유체에 대한 반경방향 입구 및 출구로서 각각 작용할 수 있는 2개의 대향하는 개구(20, 21)를 갖는다.
그러므로 상기 모터(3)가 축(A8)에 대하여 샤프트(8)를 통해 상기 기어(9)를 회전시키는 경우, 상기 기어(9)의 라운드진 외부 치(9D)는 기어(13)의 라운드진 내부 치(16)와 협력하여 베어링(11, 12)의 축(A13)에 대한 회전으로 후자의 기어를 구동시킨다. 이와 같이 됨에 따라, 유체는 입구(20)를 통해 흡입되고, 출구(21)를 통해 배출된다.
도 3으로부터 명확히 알 수 있듯이, 상기 모터(3) 및 내부 기어(9)의 샤프트(8)는 중공이고, 상기 제거가능한 벽(10)에 고정되는 타이로드(tie rod)(22)는 간극을 갖고 샤프트를 통과한다. 베어링(23, 24)은 상기 타이로드(22)를 지탱하고, 상기 내부 기어(9)의 회전에 기여한다. 상기 타이로드(22)의 자유단에 결합되는 스크류(25)는 상기 제거가능한 벽(10)을 상기 케이싱에 대하여 견고하게 가압하도록 상기 제거가능한 벽(10)의 대향단인 케이싱(2)의 단부에 대하여 지탱한다.
상기 스크류(25) 및 상기 타이로드(22)는 중공이며, 구멍(26)은 상기 타이로드(22)의 측벽에서 관통된다.
그러므로 상기 펌프(1)가 유압 액체로 담길 경우, 이 유압 액체는 상기 내부 기어(9)의 베어링(23, 24)을 윤활시킬 수 있다.
도 7은 환자의 원래 심실이 제거된 후 이식될 수 있고, 각각 환자의 우심방, 좌심방, 대동맥 및 폐동맥에 각각 연결하기 위한 구멍(31 내지 34)이 제공된 심장 인공보철물의 바디(30)를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 이러한 도 7은 심실에 대한 엑추에이터(37)를 지탱시키는 커버 플레이트(36)에 의해 폐쇄된 인공 심실(35)의 일측을 바디(30)의 외측에서 나타낸 것이다.
도 8 및 도 9는 엑추에이터(37)가 본 발명에 따른 펌프(1)에 의해 형성되는 인공 심실(35)의 커버 플레이트(36)의 일 실시예를 나타낸 것으로, 상기 펌프(1)는 러그(7)를 통과하는 볼트(38)에 의해 커버플레이트(36)에 고정된다.

Claims (9)

  1. - 펌핑 챔버(4)와 상기 펌핑 챔버(4)에 대한 반경방향 유체 입구(20) 및 출구(21)가 존재하는 케이싱(2);
    - 상기 펌핑 챔버(4) 내측에 위치되는 내부 치세트(16)를 가지며, 상기 내부 치세트를 형성하는 길이방향 바에 의해 연결되는 두개의 단부 플레이트(14, 15)가 제공되며, 적어도 부분적으로 해체가능한 외부 기어(13);
    - 제1 축(A13)에 대하여 상기 펌핑 챔버(4) 내측에서 상기 외부 기어(13)를 회전할 수 있도록 하며, 상기 외부 기어(13)의 단부 플레이트(14, 15)에 중심으로 위치되는 적어도 하나의 베어링을 포함하는 회전 수단;
    - 상기 외부 기어(13)의 내측에 수용되고, 상기 외부 기어(13)의 내부 치세트(16)와 치합하는 외부 치세트(9D)가 제공되되, 상기 외부 치세트는 상기 외부 기어(13)의 내부 치세트의 치 개수보다 한 자리수만큼 작은 치 개수를 포함하며, 상기 제1 축(A13)과 평행하고 그로부터 거리를 갖는 제2 축(A8)에 대하여 회전하는 내부 기어(9); 및
    - 상기 제2 축(A8)에 대하여 상기 내부 기어(9)의 회전을 구동시키기 위한 모터(3)
    를 포함하는 회전 변위 펌프에 있어서,
    - 상기 펌핑 챔버(4)는 그 펌핑 챔버(4)를 폐쇄하기 위하여 상기 케이싱(2)에 고정될 수 있는 제거가능한 벽(10)을 포함하고, 상기 회전 수단 중 베어링은 상기 제거가능한 벽에 위치되고,
    - 상기 회전 수단 중 베어링은 상기 펌핑 챔버(4)의 고정벽(5)에 위치되고,
    - 상기 케이싱(2)은 상기 모터(3)에 대한 하우징(2M)을 포함하고, 상기 고정벽(5)은 상기 펌핑 챔버(4)로부터 상기 하우징(2M)을 분리하고,
    - 상기 내부 기어(9)의 회전을 구동시키는 상기 모터(3)의 샤프트(8)는 상기 베어링 내측에서 상기 고정벽(5)을 통과하며;
    - 상기 모터(3)의 샤프트(8)는 중공이며, 상기 제거가능한 벽(10)을 상기 케이싱(2)에 고정시키도록 이용되는 타이로드(22)가 간극을 갖고 상기 샤프트를 통과하는
    것을 특징으로 하는 회전 변위 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 기어(13)의 상기 단부 플레이트(14, 15) 중 적어도 하나는 해체가능한 것을 특징으로 하는
    회전 변위 펌프.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부 기어(9)에 대한 상기 베어링은 상기 타이로드(22)에 배치되는 것을 특징으로 하는
    회전 변위 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    유압 액체에 적셔지는 경우, 상기 유압 액체가 상기 타이로드로 유입될 수 있도록 상기 타이로드(22)는 중공으로 이루어지고, 상기 타이로드(22)는 오리피스(26)가 관통되는 것을 특징으로 하는
    회전 변위 펌프.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반경방향 유체 입구(20)는 상기 외부 기어(13)의 하나의 단부 플레이트로부터 다른 단부 플레이트로 연장하는 것을 특징으로 하는
    회전 변위 펌프.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반경방향 유체 출구(21)는 상기 외부 기어(13)의 하나의 단부 플레이트로부터 다른 플레이트로 연장하는 것을 특징으로 하는
    회전 변위 펌프.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부 기어(13)의 내부 기어세트(16)는 최대 5개의 치를 포함하며, 상기 내부 기어(9)의 외부 기어세트는 최대 4개의 치(9D)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    회전 변위 펌프.
  8. 환자의 심낭 공동에 이식될 수 있고, 제거된 환자의 본래의 우심실 및 좌심실을 대체할 수 있으며, 적어도 하나의 유압 엑추에이터에 의하여 작동되는 인공의 좌심실 및 우심실(35)이 배치되는 바디(30)를 포함하는 심장 인공보철물에 있어서,
    상기 유압 엑추에이터는 제1항 또는 제2항에서 열거된 것과 같은 변위 펌프인 것을 특징으로 하는
    심장 인공보철물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인공의 심실(35)은 상기 바디(30)에 부착되는 커버 플레이트(36)을 포함하며,
    상기 변위 펌프는 상기 커버 플레이트(36)에 연결되는 것을 특징으로 하는
    심장 인공보철물.
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