JP2553763B2 - ポンプ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ポンプの回転数表示が可能な、手動による
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においては、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
れており、このポンプ駆動装置を安定に操作するため、
回転数の表示を行つていた。この回転数表示機能を持つ
た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５図である。

まず、回転数表示機構の説明の前にポンプ全体の構成
及び動作について説明する。第５図において、右側がポ
ンプ部41であり、左側がこのポンプ部41を駆動するため
のポンプ駆動装置１である。右側のポンプ部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、その回転力が遊星歯車列からなる増
速機構９によつて増速される。増速機構９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31
と、ヨーク31に支持されたマグネツト33が取りつけられ
ており、これらは増速機構９により増速されて回転され
る。ヨーク31およびマグネツト33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33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
31の回転がポンプ部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。

このように構成されたポンプおいて、従来の回転数表
示機構は、以下のように構成されていた。増速機構９の
手前の入力軸５には、ワンウエイクラツチ７を介して、
遊星歯車の支持板61が取りつけられており、この支持板
61のボス部の外周には、プーリー部61aが一体に形成さ
れている。一方、ポンプ駆動装置１のハウジング２には
DCモータ59が固定されている。このDCモータ59の軸に取
りつけられたプーリー60とプーリー部61aの間にベルト6
2がかけられており、回転ハンドル３の回転がこのベル
ト62を通じて、DCモータ59に伝達される。従つて、回転
ハンドル３を回転させるとその回転がDCモータ59に伝達
され、このDCモータ59をアナログ式の電圧計に接続し
て、DCモータ59の発生電圧を表示部37に表示することに
より、回転数を知ることができる。

このように従来のポンプ駆動装置においては、ポンプ
駆動装置内にDCモータを設け、これにアナログ式の電圧
計を接続して回転数を表示したり、あるいは電池を電源
として回転数の表示を行つたりしていた。

［発明が解決しようとしている課題］ 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、DCモータにより直流電圧を発生させる場合には、
DCモータの整流子用のブラシが劣化しやすく、メンテナ
ンスが必要であり、信頼性が低いという問題点があつ
た。また、アナログメータは、回転数を直接数値として
理解しにくいという問題点があつた。

また、回転数の表示回路を電池により動作させる場合
には、一次電池では交換の必要があり、二次電池を用い
ても充電させて使用しなくてはならないため、電池の容
量不足により咄嗟の場合に装置が使用できないことがあ
るという問題点があつた。

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、駆
動モータの故障や停電の場合などの咄嗟の場合でも使用
可能で、信頼性が高く、また、直感的に分かりやすい表
示方法で、ポンプの回転数が表示できるポンプ駆動装置
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、医療用の遠心式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
回転を前記ポンプに伝達する動力伝達手段と、前記ハン
ドルの回転力を利用して発電を行う発電手段と、この発
電手段により発生した電力を前記ポンプの回転数に変換
する電気回路と、この電気回路から出力される前記ポン
プの回転数を、前記発電手段より発生した電力を用いて
表示する表示手段とを具備することを特徴としている。

また、この発明に係わるポンプ駆動装置において、こ
のポンプ駆動装置により駆動されるポンプ部と磁気力に
より結合される連結部を更に具備し、該連結部を構成す
るマグネツトと該マグネツトの近傍に配置されたコイル
により前記発電手段を構成したことを特徴としている。

また、この発明に係わるポンプ駆動装置において、前
記コイルより発生する誘起電圧の周波数をカウントする
ことにより、前記誘起電圧を前記ポンプの回転数に変換
することを特徴としている。

また、この発明に係わるポンプ駆動装置において、前
記ポンプの回転数を、前記表示手段によりデイジタル表
示することを特徴としている。

［作用］ 以上のように、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、手動操作による駆動力を用いて発電
手段を駆動し、且つその発電手段が発生する電力と電気
信号により、ポンプの回転数を表示することが可能とな
り、駆動モータの故障や停電の場合などの咄嗟の場合で
も使用可能で、信頼性が高いポンプ駆動装置を提供する
ことができる。また、ポンプの回転数をデイジタル表示
できるので、直感的に分かりやすい表示方法で、ポンプ
の回転数が表示できるポンプ駆動装置を提供することが
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図から第４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、
増速機構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、マグネツ
トカツプリング部に、発電機構を備えた点である。

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、増速機構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、軸方向に沿つ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、ハウジング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側の支持板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に配置された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、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と歯合してい
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
を旋回（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。

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を保持するための支持板21が圧入等の方法によ
り一体的に取りつけられている。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つ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の遊星歯車13の支持板10とハウジング２
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
外周にはマグネツト33が取りつけられている。このマグ
ネツト33は、ポンプ部41の回転体43に取りつけられたマ
グネツト44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。

ここで、マグネツト33は、上述したマグネツトカツプ
リングのほかに、もうひとつの機能としてコイル35と共
に発電機を構成している。この発電機で発生した交流電
流を用いて、後述する回転数表示回路36を駆動すると共
に、発生した交流電流の周波数を、この回転数表示回路
36でカウントすることにより、ポンプの回転数の表示を
行つている。この発電機能及び回転数表示機能について
以下説明する。

第４図はマグネツト33をポンプ部41側から見た図であ
る。マグネツト33は、円周上を多数の極に分割されてい
る。一方、ハウジング２内のマグネツト33に対向する面
にはコイル35が貼着されている。このコイル35をマグネ
ツト33の側から見た図が第３図である。コイル35はマグ
ネツト33の極数に合わせて、互いに巻線方向の異なるコ
イルを直列に連結し、円弧上に配置した構造となつてい
る。一実施例の場合は、マグネツト33が６極なので６個
のコイルを用いることが望ましい。ただし、最低１個の
コイルがあれば、発電及び、回転数表示を行うことは可
能である。

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、マグネツト33は、コイル35に対向した状態で高
速に回転され、その結果コイル35には短い周期で交互に
逆方向の磁界がかかり、電磁誘導による交流電流が生じ
る。この交流電流を整流することにより、回転数表紙回
路36の電源として使用する。また同時に、コイル35で生
ずる交流電流は、その周波数を回転数表示回路36により
カウントされ、回転数の表示が行われる。

第２図は回転数表示回路36の構成を示したブロツク図
である。まず、コイル35で発生した交流電流は、電源回
路51で整流され電源として使用される。一方、整流用に
用いられるダイオードのうちの１個の両端に発生する電
圧波形を、波形整形回路52により矩形波に整形する。整
形された信号波を分周回路53により回転数に変換しやす
い数に分周する。次にこの分周された信号波をカウンタ
回路54により一定時間カウントアツプする。その後、一
定時間後にカウントアツプした数をラツチ回路55に記憶
し、デジタル表示ができるようにエンコーダ回路56によ
り符号に変換する。そして、この変換されたデイジタル
値を表示ドライバ57を介して、表示部37にデイジタル的
に表示する。また、カウントアツプする時間は基準クロ
ツク発生器58により一定時間に決定される。

ここで、消費電力をおさえるためには、回路構成素子
にはC-MOSを用い、表示部には液晶素子を用いることが
望ましい。また、回転数の検出には、コイル35の誘導電
流を整流したのち、基準抵抗の負荷を接続し、抵抗の両
端に発生した電圧をA/D変換し、デジタル表示を行つて
も良い。

次に、上記の構成からなるポンプ駆動装置の動作につ
いて説明する。

まず、回転ハンドル３を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。

また、同時に、マグネツト33の回転により、コイル35
に交流電流が発生し、この交流電流が前述の回転数表示
回路36の電源として利用される。この交流電流の周波数
が回転数表示回路36でカウントされ、表示部37に回転数
がデジタル表示される。

以上説明したように、ポンプ駆動装置の回転数を表示
する場合、マグネツトカツプリングにより生ずる回転磁
界を利用し、コイルに誘導電力を発生させ、この電力を
用い回転数の検出及び表示を行うことにより、電池交換
はもちろん充電操作も、外部電源も必要とせず、まつた
くメンテナンスフリーで装置を使用できる。

また、ポンプの回転数をデイジタル表示することがで
きるので、ポンプの回転数を直感的に把握しやすい。

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、手動操作による駆動力を用いて発電手段を駆動し、
且つその発電手段が発生する電力と電気信号により、ポ
ンプの回転数を表示することが可能となり、駆動モータ
の故障や停電の場合などの咄嗟の場合でも使用可能で、
信頼性が高いポンプ駆動装置を提供することができると
いう効果がある。また、ポンプの回転数をデイジタル表
示できるので、直感的に分かりやすい表示方法で、ポン
プの回転数が表示できるポンプ駆動装置を提供すること
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の構造を
示した断面図、 第２図は回転数表示回路の構成を示したブロツク図、 第３図はコイルをマグネツトの側から見た図、 第４図はマグネツトをポンプ部側から見た図、 第５図は回転数表示機能を持つた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、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、28……スラストころ軸受け、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、35……コイル、36……回転数表示回路、37…
…表示部、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……電源回路、52
……波形整形回路、53……分周回路、54……カウンタ回
路、55……ラツチ回路、56……エンコーダ回路、57……
表示ドライバ、58……基準クロツク発生器、59……DCモ
ータ、60……プーリー、61……支持板、62……ベルトで
ある。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】医療用の遠心式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、 このハンドルの回転を前記ポンプに伝達する動力伝達手
   段と、 前記ハンドルの回転力を利用して発電を行う発電手段
   と、 この発電手段より発生した電力を前記ポンプの回転数に
   変換する電気回路と、 この電気回路から出力される前記ポンプの回転数を、前
   記発電手段より発生した電力を用いて表示する表示手段
   とを具備することを特徴とするポンプ駆動装置。
2. 【請求項２】前記発電手段は、前記ポンプを磁気力によ
   り駆動するマグネツトと、該マグネツトの近傍に配置さ
   れたコイルにより構成されていることを特徴とする請求
   項第１項に記載のポンプ駆動装置。
3. 【請求項３】前記コイルより発生する誘起電圧の周波数
   をカウントすることにより、前記誘起電圧を前記ポンプ
   の回転数に変換することを特徴とする請求項第２項に記
   載のポンプ駆動装置。
4. 【請求項４】前記ポンプの回転数を、前記表示手段によ
   りデイジタル表示することを特徴とする請求項第１項に
   記載のポンプ駆動装置。