CN115040711A - 一种手动和自动一体的血泵驱动装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种手动和自动一体的血泵驱动装置，包括：自动驱动组件、手动驱动组件以及永磁耦合驱动组件，通过所述永磁耦合驱动组件包括永磁耦合驱动件单元，所述自动单向驱动单元和所述手动单向驱动单元共同与所述永磁耦合驱动单元连接，以使有电力所述自动单向驱动单元单向驱动所述永磁耦合驱动单元运动，以及无电力所述手动单向驱动单元单向驱动所述永磁耦合驱动单元运动，从而不需要手动更换手动血泵驱动源装置，直接手动驱使手动单向驱动单元分的方式实现对血泵驱动源装置驱动，不仅节省了抢救工作时间，也不会使受伤人员血液供应不足，即避免了造成二次损伤，不会重大医疗事故。

Description

一种手动和自动一体的血泵驱动装置

技术领域

本申请涉及体外肺氧设备领域，尤其涉及一种手动和自动一体的血泵驱动装置。

背景技术

目前，常见的体外的一种氧合器是ECMO(体外膜肺氧合)系统，ECMO系统主要是通过体外的膜氧合的方式供氧。如果患者呼吸已经衰竭，肺功能很差，或者没有肺的交换功能，又或者心脏也衰竭，没有能力供血，可以用人工体外膜肺代替心脏和肺脏，给患者供氧气。我国目前尚无国产ECMO，临床所用均是进口产品，价格昂贵，在疫情期间更是一机难求，受到诸多制约。研发国产的ECMO系统能够改变这种状态，实现高端医疗装备安全可控，降低患者负担，为人民健康提供坚实的保障，产生巨大的社会效益。

然而，国内传统的ECMO系统动力源通过血泵驱动装置为系统提供动力，血泵驱动装置为电动驱动装置，并没有集成手动驱动的功能，因此在断电紧急情况下无法迅速做到电动驱动到手动驱动的工作模式转换，在断电之后，只能尽可能快的更换手动血泵驱动源装置，这种手动更换方式不仅耽误抢救工作时间，而且受伤人员血液供应不足可能会造成二次损伤，甚至导致重大医疗事故。

发明内容

本申请提供了一种手动和自动一体的血泵驱动装置，以解决无手动更换方式不仅耽误抢救工作时间，而且受伤人员血液供应不足可能会造成二次损伤，甚至导致重大医疗事故。

本申请提供了一种手动和自动一体的血泵驱动装置，包括：自动驱动组件、手动驱动组件以及永磁耦合驱动组件，所述自动驱动组件和所述手动驱动组件共同连接所述永磁耦合驱动组件；

所述自动驱动组件包括自动单向驱动单元和驱动单元，所述自动单向驱动单元与所述永磁耦合驱动组件连接；

所述手动驱动组件包括手动单向驱动单元，所述手动单向驱动单元与所述永磁耦合驱动组件连接；

所述永磁耦合驱动组件包括永磁耦合驱动件单元，所述自动单向驱动单元和所述手动单向驱动单元共同与所述永磁耦合驱动单元连接，以使有电力所述自动单向驱动单元单向驱动所述永磁耦合驱动单元运动，以及无电力所述手动单向驱动单元单向驱动所述永磁耦合驱动单元运动。

可选地，所述手动单向驱动单元包括第一超越离合器、低速轮、第一换向器和加速件，所述低速轮套设在所述第一超越离合器的外侧壁上，所述第一换向器与外界驱动源连接，所述低速轮与所述加速件转动连接，所述加速件与所述永磁耦合驱动单元转动连接。

可选地，所述手动驱动组件还包括手动驱动单元，所述手动驱动单元与所述手动单向驱动单元连接。

可选地，所述手动驱动单元包括连接轴、手柄和第二换向器，所述手柄和所述连接轴连接，所述第一换向器与所述第二换向器连接，所述换向器与所述加速件连接。

可选地，所述手动驱动组件还包括齿轮对和测速件，所述加速件设有低速输入轴和高速输出轴，所述低速输入轴与所述低速轮连接，所述高速输出轴分别与所述永磁耦合驱动单元和齿轮对连接，所述齿轮对和所述测速件连接。

可选地，所述自动单向驱动单元包括第二超越离合器、出轴齿轮和变向惰轮，所述出轴齿轮套设在所述第二超越离合器上，所述第二超越离合器套设于所述手动单向驱动单元的高速输出轴，所述手动单向驱动单元的高速输出轴与所述永磁耦合驱动件单元连接，所述出轴齿轮与所述变向惰轮啮合连接，所述变向惰轮与所述直流无刷电机输出齿轮啮合连接。

可选地，所述驱动单元还包括所述第一驱动件和直流无刷电机输出齿轮，所述第一驱动件和所述直流无刷电机输出齿轮连接。

可选地，所述永磁耦合驱动件单元包括输出轴和永磁耦合驱动件，所述自动驱动组件和所述手动驱动组件共同连接所述输出轴，所述输出轴和所述永磁耦合驱动件连接。

可选地，还包括固定壳，所述自动驱动组件和手动驱动组件设置于所述固定壳体内，所述固定壳体设有一个通孔，所述永磁耦合驱动件单元伸出所述通孔。

可选地，还包括固定血泵部件，所述连接件设置在所述固定壳上并与所述通孔对应，以使所述永磁耦合驱动件单元与血泵不接触式连接。

本申请通过所述永磁耦合驱动组件包括永磁耦合驱动件单元，所述自动单向驱动单元和所述手动单向驱动单元共同与所述永磁耦合驱动单元连接，以使有电力所述自动单向驱动单元单向驱动所述永磁耦合驱动单元运动，以及无电力所述手动单向驱动单元单向驱动所述永磁耦合驱动单元运动，从而不需要手动更换手动血泵驱动源装置，直接手动驱使手动单向驱动单元分的方式实现对血泵驱动源装置驱动，不仅节省了抢救工作时间，也不会使受伤人员血液供应不足，即避免了造成二次损伤，不会重大医疗事故。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种手动和自动一体的血泵驱动装置示意图；

图2为本申请实施例提供的一种手动和自动一体的血泵驱动装置的永磁耦合驱动件单元具体示意图。

以下为主要部件的名称和标号：

自动驱动组件200、自动单向驱动单元210、第二超越离合器211、出轴齿轮212、变向惰轮213、第一驱动件222、直流无刷电机输出齿轮221；

手动驱动组件100、手动单向驱动单元110、第一超越离合器111、低速轮112、加速件113、手动驱动单元120、连接轴121、手柄121、第一换向器115、第二换向器122、齿轮对130、测速件140、低速输入轴123、高速输出轴124；

永磁耦合驱动组件300、永磁耦合驱动件312单元、输出轴311、永磁耦合驱动件312、固定壳320、固定血泵部件313。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前，ECMO可以适用于多种急性严重的心脏衰竭、呼吸功能衰竭疾患。截至2019年中国有ECMO中心约365家，开展ECMO治疗6526例，保守估计国内每年市场规模超过10亿元，并且快速增长。随着医疗水平的提高，ECMO的应用会不断推广，有广阔的市场前景。然而，国内传统的ECMO系统动力源为电动驱动装置，并没有集成手动驱动的功能，因此在断电紧急情况下无法迅速做到电动驱动到手动驱动的工作模式转换，在断电之后，只能尽可能快的更换手动血泵驱动源装置，这不仅耽误抢救工作时间，而且受伤人员血液供应不足可能会造成二次损伤，甚至导致重大医疗事故。基于此本发明综合考虑正常工作的电驱动设计和紧急情况下的手驱设计，发明了一种手动和自动一体的血泵驱动装置，用于ECMO系统中。本发明在保持电动驱动的基础上，耦合了手动驱动机构设计，实现为ECMO系统提供手动和自动一体的血泵驱动装置的功能，有效避免在紧急情况下ECMO系统血泵动力源不足的问题。

如图1所示，本申请提供了一种手动和自动一体的血泵驱动装置，包括：自动驱动组件200、手动驱动组件100以及永磁耦合驱动组件300，所述自动驱动组件200和所述手动驱动组件100共同连接所述永磁耦合驱动组件300，所述自动驱动组件200包括自动单向驱动单元210和驱动单元，所述自动单向驱动单元210与所述永磁耦合驱动组件300连接，所述手动驱动组件100包括手动单向驱动单元110，所述手动单向驱动单元110与所述永磁耦合驱动组件300连接，所述永磁耦合驱动组件300包括永磁耦合驱动件312单元，所述自动单向驱动单元210和所述手动单向驱动单元110共同与所述永磁耦合驱动单元310连接，以使有电力所述自动单向驱动单元210单向驱动所述永磁耦合驱动单元310运动，以及无电力所述手动单向驱动单元110单向驱动所述永磁耦合驱动单元310运动。从而不需要手动更换手动血泵驱动源装置，直接手动驱使手动单向驱动单元110分的方式实现对血泵驱动源装置驱动，不仅节省了抢救工作时间，也不会使受伤人员血液供应不足，即避免了造成二次损伤，不会重大医疗事故。

可选地，自动单向驱动单元210和手动单向驱动单元110均是单项输出，即自动单向驱动单元210在通电时，其只驱动永磁耦合驱动单元310运动，手动单向驱动单元110是不会工作，当没有电时，自动单向驱动单元210停止工作，此时需要手动驱动手动单向驱动单元110，其驱动永磁耦合驱动单元310运动，从而实现了在没有电时手动驱动永磁耦合驱动单元310运动，不会耽误抢救工作时间，而且手动和自动一体设计使得本装置体积更小、重量更轻，具备在通电、断电两种情况下，电驱动、手摇驱动的两种工作模式。手动，电动都能保持驱动头顺时针转动，以及电动时手动端不运转，靠的是内部单向轴承

在一种实施例中，所述手动单向驱动单元110包括第一超越离合器111、低速轮112、第一换向器115和加速件113，所述低速轮112套设在所述第一超越离合器111的外侧壁上，即第一超越离合器111和低速轮112键连接，所述第一换向器115与外界驱动源连接，所述低速轮112与所述加速件113转动连接，所述加速件113与所述永磁耦合驱动单元310转动连接。可选地，低速轮112设计有单向功能，即自动单向驱动单元210工作时，第一超越离合器111与低速轮112脱开的，使得加速件113不会工作，即低速轮112向一个方向运动，当驱动第一超越离合器111从第一方向转动，驱使低速轮112运动，使得加速件113工作，并带动永磁耦合驱动单元310运动，永磁耦合驱动单元310在磁力耦合作用下，驱动血泵内部磁性轮片转动，为血泵提供稳定的驱动力。电源异常情况下提供手摇方式驱动血泵工作的备用方案，使产品同时具备电驱动能力和紧急情况下手动驱动能力。

在一种实施例中，所述手动驱动组件100还包括手动驱动单元120，所述手动驱动单元120与所述手动单向驱动单元110连接。可选地，所述手动驱动单元120包括连接轴122121、手柄121和第二换向器122，所述手柄121和所述连接轴122121连接，所述第一换向器115与所述第二换向器122连接，所述换向器与所述加速件113连接。具体地，通过手柄121转动第一方向驱动连接轴122121转动，连接轴122121带动第一超越离合器111转动，第一超越离合器111使得低速轮112转动，低速轮112带动加速件113工作，其中，先通过两个换向器同时进行手摇输入转速升速，完成手摇输入转速到加速件113低速端的输入轴的一次升速，升速比为1：2，在手摇转速2倍升速后，低速端轮带动加速件113低速端的输入轴旋转，经加速件113进行手摇输入转速的二次升速，加速件113低速端的输入轴与加速件113高速端的输出轴311转速比为1：28，从而带动永磁耦合驱动单元310高速转动。

在一种实施例中，所述手动驱动组件100还包括齿轮对130和测速件140，所述加速件113设有低速输入轴123和高速输出轴124，所述低速输入轴123与所述低速轮112连接，所述高速输出轴124分别与所述永磁耦合驱动单元310和齿轮对130连接，所述齿轮对130和所述测速件140连接。通过对齿轮转动速度的监控，得到最终驱动永磁耦合驱动单元310的转动速度，可以随时根据检测出来的转速，调整驱动永磁耦合驱动单元310的转动速度，保证了驱动永磁耦合驱动单元310的正常的运转。可选地，当驱动手柄121向第一相反的反向转动，第一超越离合器111脱开，加速件113不起作用，测速件140和换向器不工作。

在一种实施例中，所述自动单向驱动单元210包括第二超越离合器211、出轴齿轮212和变向惰轮213，所述出轴齿轮212套设在所述第二超越离合器211上，所述第二超越离合器211套设于所述手动单向驱动单元110的高速输出轴124，所述手动单向驱动单元110的高速输出轴124与所述永磁耦合驱动件312单元连接，所述出轴齿轮212与所述变向惰轮213啮合连接，所述变向惰轮213与所述直流无刷电机输出齿轮221啮合连接。通过在正常供电情况下，电流驱使通过直流无刷电机输出齿轮221、变向惰轮213、出轴齿轮212之间的扭矩传递，驱动永磁耦合驱动单元310旋转，在磁力耦合作用下，带动血泵内部带有磁性的轮片旋转，在涡流和离心力的作用下，推动人体体外血液前进，起到替代人体心脏的作用，实现体外泵血功能。出轴齿轮212设计有单向功能，即只能顺着一个方向转动，使得当无电时，电动驱动组件不会工作。当直流无刷电机正常工作时，加速件113不运行，保证正常供电工作模式对无供电工作模式的手摇驱动输入端无影响。可选地，在手动或电动工作况下，进行了对永磁耦合驱动单元310旋转方向一致性设计，即永磁耦合驱动单元310只能朝向同一个反向转动，保证血泵的泵血方向，实现不同工况下血泵稳定持续性工作的目标。

可选地，所述自动驱动组件200还包括所述第一驱动件222和直流无刷电机输出齿轮221，所述第一驱动件222和所述直流无刷电机输出齿轮221连接，所述直流无刷电机输出齿轮221与所述变向惰轮213啮合连接。具体地，第一驱动件222可为直流无刷电机，给第一驱动件222通电，使得第一驱动件222通电带动带动直流无刷电机输出齿轮221转动，使得变向惰轮213和出轴齿轮212依次转动。

在一种实施例中，所述永磁耦合驱动件312单元包括输出轴311和永磁耦合驱动件312，所述自动驱动组件200和所述手动驱动组件100共同连接所述输出轴311，所述输出轴311和所述永磁耦合驱动件312连接。可选地，通过第一驱动件222或者手柄121作为动力源，驱动输出轴311转动，以驱动永磁耦合驱动件312旋转，进而带动血泵内部磁性轮片旋转，完成体外泵血工作。永磁耦合驱动件312通过螺钉与输出轴轴进行轴向固定，通过第二超越离合器211的外圈与出轴齿轮212内孔键连接实现周向固定，并进行动平衡校对，以保证永磁耦合驱动件312的高速旋转平稳性。血泵内部磁性后室与带有磁性的永磁耦合驱动件312相互磁性耦合无接触连接，通电工作模式或手摇工作模式下，出轴轴带动永磁耦合驱动件312转动，在磁力的作用下，驱动血泵内部磁性轮片转动，产生的离心力与压差推动血液前进，完成泵血功能。

如图1和图2所示，在一种实施例中，还包括固定壳320，所述自动驱动组件200和手动驱动组件100设置于所述固定壳320体内，所述固定壳320体设有一个通孔，所述永磁耦合驱动件312单元伸出所述通孔。可选地，还包括固定血泵部件313，所述连接件设置在所述固定壳320上并与所述通孔对应，以使所述永磁耦合驱动件312单元与血泵不接触式连接。可选地，永磁耦合驱动件312整体骨架使用聚苯硫醚PPS制成，该材料热稳定性突出，难燃。抗蠕变性能和电绝缘性能优良，尺寸稳定性好，吸水性小，易于加工，对金属和无机材料有良好的粘附性，耐化学腐蚀。为保证永磁耦合驱动件312的磁头感应强度，选择钕铁硼磁钢6对，磁感强度可达500Gs，同时使用双组份树脂灌封胶灌封磁钢和永磁耦合驱动件312，以确保磁钢牢固并且可以保护磁钢不受腐蚀。

可选地，通过螺钉安装在固定壳320内部，永磁耦合驱动件312完全伸出固定壳320，在永磁耦合驱动件312与血泵之间装有固定血泵部件313，所述起固定血泵作用部件8通过螺钉安装在机箱12外壳，以实现永磁耦合驱动件312与血泵的不接触式连接。

本申请通过在保证强度的情况下对机构进行轻量化、小型化设计，固定壳320选用铝合金设计，并进行去重设计，固定壳320内部部分齿轮使用工程塑料制作，在减小机构重量的前提下，降低装置的运行噪声，在对装置进行三维设计并赋予材料属性后，预估机构重量2kg-2.8kg。

本申请耦合了电驱动与手摇驱动，设计的一种手自一体驱动机构，用于ECMO系统中为血泵提供驱动源，实现了既可通过装置内部直流无刷电机驱动血泵，也可在手摇工作模式下驱动血泵工作，手摇驱动时经过装置内部升速后可达到与电驱动相同的工作转速，同时在第一超越离合器111和第二超越离合器211的作用下，保证电驱动或手摇驱动工作模式下永磁耦合驱动件312旋转方向的一致性，且实现手摇工作模式下，对机构输出转速的监测。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，包括：自动驱动组件、手动驱动组件以及永磁耦合驱动组件，所述自动驱动组件和所述手动驱动组件共同连接所述永磁耦合驱动组件；

所述自动驱动组件包括自动单向驱动单元和驱动单元，所述自动单向驱动单元与所述连接；

所述手动驱动组件包括手动单向驱动单元，所述手动单向驱动单元与所述永磁耦合驱动组件连接；

所述永磁耦合驱动组件包括永磁耦合驱动件单元，所述自动单向驱动单元和所述手动单向驱动单元共同与所述永磁耦合驱动单元连接，以使有电力所述自动单向驱动单元单向驱动所述永磁耦合驱动单元运动，以及无电力所述手动单向驱动单元单向驱动所述永磁耦合驱动单元运动。

2.根据权利要求1所述的手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，所述手动单向驱动单元包括第一超越离合器、低速轮、第一换向器和加速件，所述低速轮套设在所述第一超越离合器的外侧壁上，所述第一换向器与外界驱动源连接，所述低速轮与所述加速件转动连接，所述加速件与所述永磁耦合驱动单元转动连接。

3.根据权利要求2所述的手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，所述手动驱动组件还包括手动驱动单元，所述手动驱动单元与所述手动单向驱动单元连接。

4.根据权利要求3所述的手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，所述手动驱动单元包括连接轴、手柄和第二换向器，所述手柄和所述连接轴连接，所述第一换向器与所述第二换向器连接，所述换向器与所述加速件连接。

5.根据权利要求2所述的手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，所述手动驱动组件还包括齿轮对和测速件，所述加速件设有低速输入轴和高速输出轴，所述低速输入轴与所述低速轮连接，所述高速输出轴分别与所述永磁耦合驱动单元和齿轮对连接，所述齿轮对和所述测速件连接。

6.根据权利要求1所述的手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，所述自动单向驱动单元包括第二超越离合器、出轴齿轮和变向惰轮，所述出轴齿轮套设在所述第二超越离合器上，所述第二超越离合器套设于所述手动单向驱动单元的高速输出轴，所述手动单向驱动单元的高速输出轴与所述永磁耦合驱动件单元连接，所述出轴齿轮与所述变向惰轮啮合连接，所述变向惰轮与所述直流无刷电机输出齿轮啮合连接。

7.根据权利要求6所述的手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，所述驱动单元还包括所述第一驱动件和直流无刷电机输出齿轮，所述第一驱动件和所述直流无刷电机输出齿轮连接。

8.根据权利要求1所述的手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，所述永磁耦合驱动件单元包括输出轴和永磁耦合驱动件，所述自动驱动组件和所述手动驱动组件共同连接所述输出轴，所述输出轴和所述永磁耦合驱动件连接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，还包括固定壳，所述自动驱动组件和手动驱动组件设置于所述固定壳体内，所述固定壳体设有一个通孔，所述永磁耦合驱动件单元伸出所述通孔。

10.根据权利要求9所述的手动和自动一体的血泵驱动装置，其特征在于，还包括固定血泵部件，所述连接件设置在所述固定壳上并与所述通孔对应，以使所述永磁耦合驱动件单元与血泵不接触式连接。

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