CN115154855A - 一种压力扩张装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种压力扩张装置。本发明的压力扩张装置用于医用球囊，包括：电机底座以及以可装卸的方式嵌插在电机底座上的球囊压力泵，电机底座包括：向球囊压力泵输出驱动力、使得球囊压力泵增压或减压的旋转电机；从球囊压力泵获取压力信息的感应部；根据获取到的压力信息对旋转电机进行控制的控制部；以及对压力信息和旋转电机的电机工作状态进行显示的显示部。本发明通过嵌插结构将作为电控部分的电机底座与作为机械部分的球囊压力泵相连接，两者可拆卸，除了在拆卸时保持了球囊压力泵传统的升压和降压的模式，能够在安装在底座上时通过电机精准控制压力变化，通过液体反馈的压力调节升压降压的速度，达到自动升降压力的目的。

Description

一种压力扩张装置

技术领域

本发明涉及一种压力扩张装置，尤其涉及一种可应用于各类型的医用球囊的压力扩张装置。

背景技术

球囊压力泵是一种广泛应用于介入治疗领域的耗材，球囊压力泵主要用于PTCA(Percutaneous transluminal coronary angioplasty经皮冠状动脉腔内血管成形术)手术中，向球囊扩张导管加压，从而使球囊扩张以达到扩张血管或在血管内留置支架。

目前广泛使用的传统球囊压力泵主要结构由注推系统(推送杆、注射器)、弹簧片、压力表、连接管路组成。使用时可以通过两种方式进行加压与抽离，第一种是按压弹簧片，将推杆螺纹与注射器螺纹分离，直接推拉杆芯实现加压与抽离。第二种松开弹簧片使推杆螺纹与注射器螺纹贴紧，使用手柄旋转，通过杆芯上的螺纹与注射器内部螺纹实现加压与抽离，并且螺纹之间的摩擦力能将推送杆锁定。

传统球囊压力泵的使用方法通常包括如下几个步骤：1、按压弹簧片，直接推拉杆芯，在注射器内抽取稀释的造影剂；2、将注射器倒置，通过直接推送或旋转进行排气；3、排气完成后，松开弹簧片，将球囊压力泵与球囊相连接；4、顺时针旋转推送杆，根据压力表的度数以及影像上球囊形态进行扩张；5、到达目标压力或者影像上球囊形态满意后逆时针旋转或直接抽拉泄压。

然而，传统球囊压力泵通过手动方式升压降压，升压和降压的过程需要双手操作，因此必须双人同时操作、相互配合，术者关注于影像上球囊和病变血管的相对位置，同时术者的一只手必须在体外扶稳球囊，防止球囊移位；而助手则需要在压力泵上手动完成升压泄压的过程，不折不扣的完成手术医生的指令，同时必须时刻提醒手术医师目前的压力情况。因此作为助手必须具有一定经验并且对手术医生的习惯非常了解。临床上常出现因主刀和助手配合问题所导致的相关临床并发症。

另外，球囊压力泵在升压的过程中很难做到匀速，在从0上升到1个大气压时由于要压缩管道内残留的气体因此旋转的圈数相对比较多，而随着气体压缩到极致，旋转一点压力就会迅速上升，一般情况下从0-1个大气压需要旋转720度左右，而上升到6个大气压以后每上升一个大气压仅需要旋转15度左右就能完成；而在脑血管狭窄的手术中，因为脑血管相对比较脆弱，球囊扩张时的速度需要很慢，一般在外周血管扩张时球囊扩张的速度可达1-2秒钟一个大气压，而颅内动脉狭窄手术中，球囊扩张的速度通常在30秒一个大气压以上，最慢的有时候会要求60秒增加一个大气压。

最后，在DSA(Digital subtraction angiography数字减影血管造影)治疗过程中，术者和助手都不可避免地处于射线照射的环境中，但由于压力泵无法遥控，因此控制升压降压的工作都必须在射线环境下进行。

综上所述，传统的球囊压力泵存在三大缺陷：

一、需要2人操作，需要一定的学习曲线以及配合的熟练度。

二、在精细的手术操作中，升压及降压的速度很难控制。

三、在实际操作中，如果可以通过遥控控制电机，能大大减少术者或助手暴露在射线下的时间。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种新的压力扩张装置。

根据本发明的第一方面的压力扩张装置，用于医用球囊，包括：电机底座以及以可装卸的方式嵌插在所述电机底座上的球囊压力泵，其中，所述电机底座包括：向所述球囊压力泵输出驱动力、使得所述球囊压力泵增压或减压的旋转电机；从所述球囊压力泵获取压力信息的感应部；根据获取到的所述压力信息对所述旋转电机进行控制的控制部；以及对所述压力信息和所述旋转电机的电机工作状态进行显示的显示部。

根据本发明的第二方面的压力扩张装置，所述球囊压力泵包括：内部形成有收纳造影剂的空间的腔体，所述腔体具有开放的第一端和第二端，所述第一端与所述医用球囊连接；插入所述第二端并且能够沿所述腔体的中心轴方向移动的活塞推杆，所述活塞推杆的外表面上形成有螺纹；以及固定于所述腔体并且设置在所述第二端的外侧的蜗轮蜗杆联动机构，所述蜗轮蜗杆联动机构设有供所述活塞推杆穿过的孔，对所述活塞推杆进行支撑，并沿所述中心轴方向对所述活塞推杆施加压力。

根据本发明的第三方面的压力扩张装置，所述蜗轮蜗杆联动机构包括：环状的涡轮，所述涡轮围绕所述活塞推杆，所述涡轮的内表面为螺纹结构，设置有与所述活塞推杆的外表面螺纹相互配合的螺纹，所述涡轮的外表面为齿轮结构，设置有沿所述中心轴方向延伸的轮齿；设置在所述涡轮一侧的蜗杆，所述蜗杆的外表面为螺纹结构，设置有与所述涡轮的外表面的轮齿相互配合的螺纹；以及一体化地设置于所述蜗杆的两端中的任一端的电机轴套。

根据本发明的第四方面的压力扩张装置，所述控制部包括：使所述球囊压力泵增压的增压运行按钮；使所述球囊压力泵减压的减压运行按钮；使所述旋转电机暂停工作的暂停按钮；以及控制所述球囊压力泵升压或者降压的速度的速度档位调节按钮。

根据本发明的第五方面的压力扩张装置，所述显示部显示所述球囊压力泵的当前压力值、所述旋转电机的旋转方向、所述旋转电机的当前转速以及电池电量中的至少一者。

根据本发明的第六方面的压力扩张装置，还包括：播报所述球囊压力泵的当前压力值的喇叭；收发遥控信号的无线信号收发部；以及对所述电机底座进行供电的电池。

根据本发明的第七方面的压力扩张装置，还包括：通过所述无线信号收发部与所述电机底座进行信息交互的遥控器，所述遥控器能够远距离地控制至少所述增压运行按钮、所述减压运行按钮以及所述暂停按钮。

根据本发明的第八方面的压力扩张装置，所述遥控器还包括：显示所述球囊压力泵的当前压力值、所述旋转电机的旋转方向、所述旋转电机的当前转速以及电池电量中的至少一者的显示屏。

本发明通过嵌插结构将作为电控部分的电机底座与作为机械部分的球囊压力泵相连接，两者可拆卸，除了在拆卸时保持了球囊压力泵传统的升压和降压的模式，能够在安装在底座上时通过电机精准控制压力变化，通过液体反馈的压力调节升压降压的速度，达到自动升降压力的目的。同时，可重复使用电机底座部分，更为环保，嵌插结构也保证了在使用中的无菌要求。

附图说明

图1A是示出本发明的球囊压力泵的主体结构的立体图。

图1B是示出本发明的球囊压力泵的主体结构的截面图。

图2A是示出本发明的球囊压力泵内部的蜗轮蜗杆结构的立体图。

图2B是示出本发明的球囊压力泵内部的蜗轮蜗杆结构的正视图。

图3A是示出在本发明的球囊压力泵的电机轴套上安装了旋转电机的立体图。

图3B是示出在本发明的球囊压力泵的电机轴套上安装了旋转电机的正视图。

图4A是示出本发明的球囊压力泵与电机底座分离状态的立体图。

图4B是示出本发明的球囊压力泵安装在电机底座上的状态的立体图。

图5A是示出本发明的电机底座上控制按钮的示意图。

图5B是示出本发明的遥控器上控制按钮的示意图。

具体实施方式

下面，为了更详细地说明本发明，根据附图，对用于实施本发明的方式进行说明。附图中，相同或相应的附图标记用来表示相同或相应的技术特征。

总体而言，本发明的压力扩张装置包括球囊压力泵和电机底座两个部分(如图4A和图4B所示)。球囊压力泵是本发明的机械部分，其中采用了蜗轮蜗杆联动机构来实现压力的精确控制。电机底座是本发明的电子控制部分，其中设置了向球囊压力泵输出驱动力、使得球囊压力泵增压或减压的旋转电机；从球囊压力泵获取压力信息的感应部；根据获取到的压力信息对旋转电机的转速和扭矩等进行控制的控制部以及对获取到的压力信息和包括电机转速、旋转方向等信息在内电机工作状态进行显示的显示部。

以下，将首先结合图1A和图1B对本发明的球囊压力泵进行描述。

图1A是示出本发明的球囊压力泵的主体结构的立体图，图1B是示出本发明的球囊压力泵的主体结构的截面图。

如图1A和图1B所示，本发明的球囊压力泵的主体是中空的压力泵腔体2。图中，腔体2大致呈圆柱体状，内部形成收纳造影剂的空间。应当理解，腔体2的形状不限于圆柱体，也可以是棱柱体等其他形状。腔体2两端开放，一端供后述的活塞推杆4推入或拉出，另一端与球囊(未示出)连接。蜗轮蜗杆联动机构3设置在腔体2的靠近活塞推杆4一端的外侧，通过支架(未示出)固定于腔体2。蜗轮蜗杆联动机构3设有供活塞推杆4穿过的孔，以环绕活塞推杆4的方式形成，对活塞推杆4进行支撑，并沿腔体2的长轴方向对活塞推杆4施加压力。后文还将参照图2对蜗轮蜗杆联动机构3做进一步详细说明。

活塞推杆4的中心轴与腔体2的中心轴共轴。活塞推杆4的外表面上形成有螺纹，该螺纹与蜗轮蜗杆联动机构3中的蜗轮7的内表面的螺纹相互配合，使得活塞推杆4能够沿着腔体2的轴方向(图1B中左右方向)移动，对腔体2内部的造影剂施加压力/减除压力。

活塞推杆4插入腔体2的一端设置有冲头，该冲头对腔体的开放端口进行密封，向腔体2内部的造影剂施加压力。活塞推杆4远离腔体2的另一端设置有把手，便于使用者推拉或者旋转该活塞推杆4。

在某些可选实施例中，腔体2的内表面也可以形成有和活塞推杆4的外表面螺纹相互配合的螺纹，这样，在不使用蜗轮蜗杆联动机构3的情况下，和现有的球囊压力泵同样地，利用把手旋转活塞推杆4，也可以通过其外表面的螺纹与腔体2的内表面螺纹的配合进行上述轴方向的移动。

同样，在某些可选实施例中，本发明的球囊压力泵还可以设置压力表1。如图1B所示，该压力表1与腔体2的腔内部分相连，对造影剂的压力值进行测量和显示，方便使用者精确地掌握球囊内部的实时压力值。

在工作时，利用活塞推杆4外表面的螺纹结构进行旋转，从而使得腔体2内的液体(例如造影剂)向前不断的推进，压力不断的上升，压力泵反馈的压力逐渐上升。使用者通过压力表1上的读数掌握当前与球囊连通的腔体2内部的实时压力，及时通过推入/拉出活塞推杆4来进行调整，以确保到达目标压力或者理想的球囊形态。

图2A是示出本发明的球囊压力泵内部的蜗轮蜗杆结构的立体图，图2B是示出本发明的球囊压力泵内部的蜗轮蜗杆结构的正视图。

如图2B所示，蜗轮蜗杆联动机构3包括环状的涡轮6以及设置在涡轮6一侧的蜗杆5组成。涡轮6围绕活塞推杆4，其中心轴与活塞推杆4的中心轴共轴。涡轮6的内表面为螺纹结构，设置有与活塞推杆4的外表面螺纹相互配合的螺纹。涡轮6的外表面为齿轮结构，设置有沿腔体2的轴方向延伸的轮齿。

蜗杆5的中心轴与活塞推杆4的中心轴成一定角度。在某些最优实施例中，该角度为90度，即蜗杆5的中心轴与活塞推杆4的中心轴相互垂直。蜗杆5的外表面为螺纹结构，设置有与涡轮6的外表面的轮齿相互配合的螺纹。蜗杆5的一端(图中作为示例示出为下端)一体化地设置有电机轴套7。后述的电机轴12可以方便地以可装卸的方式安装在该电机轴套7上。或者，也可以在该电机轴套7上安装手动拨轮。

通过上述设置，能够将蜗杆5的外表面螺纹在蜗杆5的中心轴方向上的位移通过涡轮6转换为活塞推杆4在腔体2中心轴方向上的位移。此外，通过合理设置蜗杆5的外螺纹间距、涡轮6的外表面齿数、涡轮6的内螺纹间距，还可以灵活设置传动比，从而能用较小的力带动活塞推杆4。

此外，相较于用电机直接驱动活塞推杆4，由于本发明实现了齿轮变比传动，使得活塞推杆4每前进相同距离，电机轴套7会转动更多圈数。相当于更加细分了推杆的运动步距，提高了推杆的控制精度。

图3A是示出在本发明的球囊压力泵的电机轴套上安装了旋转电机的立体图。图3B是示出在本发明的球囊压力泵的电机轴套上安装了旋转电机的正视图。

如图所示，旋转电机8安装在蜗杆5下端的电机轴套7上。旋转电机8可以被内设于下文所述的电机底座9(图4A)中，仅使电机轴12露出，输出驱动力。通过旋转电机8的转动带动蜗轮蜗杆的转动，从而使活塞推杆4前进或后退，达到使压力泵升压降压的目的。

本领域普通技术人员能够理解，上述安装方式仅仅作为示例示出，本发明并不限于此。例如，在使用不具有复杂控制功能的简易电机模块的情况下，也可以采用将简易电机模块反过来插入球囊压力泵的电机轴套7上的技术方案。

本发明通过嵌插结构将电机底座和球囊压力泵相连，从而能够利用电机控制压力输出达到精准控压的目的。球囊压力泵作为整套设备的机械部分，可以作为一次性耗材保证产品的卫生、安全、无菌性，而电机底座可反复使用以控制成本。

图4A是示出本发明的球囊压力泵与电机底座分离状态的立体图。图4B是示出本发明的球囊压力泵安装在电机底座上的状态的立体图。

首先对本发明的电机底座9进行详细说明。电机底座9作为球囊压力泵的主控台发挥作用。电机底座9中内置了向球囊压力泵输出驱动力的旋转电机8。图中，仅旋转电机8的电机轴12中从外壳露出，输出驱动力，经由球囊压力泵的电机轴套7带动活塞推杆4在腔体2的中心轴方向上移动。

压力传感器10从球囊压力泵获取压力信息。压力传感器10作为本发明的感应部。如图4B所示，在将球囊压力泵嵌插入电机底座9后，使用者须手动连接压力传感器10的导线或导管与球囊压力泵上的输出端口。当然，作为替换实施方式，也可以将压力传感器10和球囊压力泵的连接方式改为插头插座形式，当将球囊压力泵嵌插入电机底座9后，设置在球囊压力泵上的插头/插座自动与设置在电机底座9上的插座/插头相互连接。

作为本发明的电机底座9上的控制部，暂停按钮16、速度档位调节按钮17、增压运行按钮18、减压运行按钮19一起根据获取到的压力信息对旋转电机8的转速和扭矩等进行控制。使用时，使用者打开开关14，按下或持续按下增压运行按钮18，旋转电机8进行正向旋转，带动活塞推杆4推入腔体2，造影剂压力增大。使用者按下或持续按下减压运行按钮19，旋转电机8进行逆向旋转，带动活塞推杆4退出腔体2，造影剂压力减小。在增压/减压过程中，使用者按下暂停按钮16，旋转电机8暂停旋转，造影剂压力维持在固定值。使用者还可以按下速度档位调节按钮17来调整旋转电机8的转速，进而控制球囊压力泵升压/降压的速度。

作为例子，本发明的压力扩张装置可以包含手动和自动两种控制模式。手动模式时，增压运行按钮18和减压运行按钮19每按一下，控制部就驱动旋转电机8并带动活塞推杆4增加或降低0.1个大气压。自动模式时，增压运行按钮18和减压运行按钮19，控制部就根据当前预设的档位(例如总共六个档位：10s、20s、30s、40s、50s和60s)驱动电机匀速运动，进而匀速提升或降低泵内压力，在升压或降压过程中按下暂停按钮16或泵内压力达到门限值则停止驱动电机。

液晶显示屏13对包括腔体2内当前压力值、旋转电机的旋转方向、旋转电机的当前转速、电池电量等信息在内的电机工作状态信息进行显示。速度档位提示灯15对旋转电机8当前的转速档位进行提示。此外，作为可选部件，喇叭11可以发出声音提示，播报当前泵体内的压力。此外，也可以在例如压力达到目标值、暂停超时等特殊情况下通过声音提醒使用者。

除去以上部件，虽然图中进行了省略，但如本领域普通技术人员所能够理解地，本发明的电机底座9还可包括例如用来供电的电池、用来接收遥控信号的无线信号收发部等部件。

本发明的压力扩张装置利用机械结构与电控部分相互配合的形式，一方面可以通过电机精准控制压力变化，另一方面通过液体(造影剂)反馈的压力调节升压降压的速度，达到自动升降压力的目的。

图5A是示出本发明的电机底座上控制按钮的示意图。需要指出的是，图5A仅仅只是本发明的电机底座上按钮布局的一种示例，本领域普通技术人员能够明白，只要能够实现本发明的功能，电机底座的按钮布局并不限于此。如图5A所示，增压运行按钮18被设计成向上的三角形形状，减压运行按钮19被设计成向下的三角形形状，用来通过按钮形状更加形象地提示使用者按钮功能。此外，按钮上还可以选择性地设置向上或者向下的箭头。作为速度档位提示灯15，图5A中示出了10秒/帕、20秒/帕、30秒/帕、40秒/帕、50秒/帕、60秒/帕这六个档位。当然，如本领域普通技术人员所能够理解地，档位设置并不限于此，可以更粗或者更细。设置在控制按钮上方的液晶显示屏13显示有当前的造影剂压力(“18atm”)和电池电量(“80”)。作为可选方案，按钮上或按钮附近也可以显示按钮名称。

图5B是示出本发明的遥控器上控制按钮的示意图。作为可选的实施方式，也可以将本发明的电机底座9上的部分或全部控制功能/显示功能实现在独立的遥控器上，以实现远距离的对本发明的压力扩张装置的控制。如图所示，遥控器上设置了增压、减压和停止三个按钮，分别对应于电机底座9上增压运行按钮18、减压运行按钮19、暂停按钮16的功能。遥控器通过无线收发装置来实行与电机底座的信息交互。作为可选的方案，遥控器上也可以设置和液晶显示屏13一样显示数据的显示屏。

这样，通过遥控器可以做到在一定距离范围内精准遥控升压降压的过程，从而达到减少使用者受到射线照射的效果。

Claims (8)

1.一种压力扩张装置，用于医用球囊，其特征在于，包括：

电机底座以及以可装卸的方式嵌插在所述电机底座上的球囊压力泵，

其中，所述电机底座包括：

向所述球囊压力泵输出驱动力、使得所述球囊压力泵增压或减压的旋转电机；

从所述球囊压力泵获取压力信息的感应部；

根据获取到的所述压力信息对所述旋转电机进行控制的控制部；以及

对所述压力信息和所述旋转电机的电机工作状态进行显示的显示部。

2.如权利要求1所述的压力扩张装置，其特征在于，所述球囊压力泵包括：

内部形成有收纳造影剂的空间的腔体，所述腔体具有开放的第一端和第二端，所述第一端与所述医用球囊连接；

插入所述第二端并且能够沿所述腔体的中心轴方向移动的活塞推杆，所述活塞推杆的外表面上形成有螺纹；以及

固定于所述腔体并且设置在所述第二端的外侧的蜗轮蜗杆联动机构，所述蜗轮蜗杆联动机构设有供所述活塞推杆穿过的孔，对所述活塞推杆进行支撑，并沿所述中心轴方向对所述活塞推杆施加压力。

3.如权利要求2所述的压力扩张装置，其特征在于，所述蜗轮蜗杆联动机构包括：

环状的涡轮，所述涡轮围绕所述活塞推杆，所述涡轮的内表面为螺纹结构，设置有与所述活塞推杆的外表面螺纹相互配合的螺纹，所述涡轮的外表面为齿轮结构，设置有沿所述中心轴方向延伸的轮齿；

设置在所述涡轮一侧的蜗杆，所述蜗杆的外表面为螺纹结构，设置有与所述涡轮的外表面的轮齿相互配合的螺纹；以及

一体化地设置于所述蜗杆的两端中的任一端的电机轴套。

4.如权利要求1所述的压力扩张装置，其特征在于，所述控制部包括：

使所述球囊压力泵增压的增压运行按钮；

使所述球囊压力泵减压的减压运行按钮；

使所述旋转电机暂停工作的暂停按钮；以及

控制所述球囊压力泵升压或者降压的速度的速度档位调节按钮。

5.如权利要求1所述的压力扩张装置，其特征在于，

所述显示部显示所述球囊压力泵的当前压力值、所述旋转电机的旋转方向、所述旋转电机的当前转速以及电池电量中的至少一者。

6.如权利要求4所述的压力扩张装置，其特征在于，还包括：

播报所述球囊压力泵的当前压力值的喇叭；

收发遥控信号的无线信号收发部；以及

对所述电机底座进行供电的电池。

7.如权利要求6所述的压力扩张装置，其特征在于，还包括：

通过所述无线信号收发部与所述电机底座进行信息交互的遥控器，所述遥控器能够远距离地控制至少所述增压运行按钮、所述减压运行按钮以及所述暂停按钮。

8.如权利要求7所述的压力扩张装置，其特征在于，所述遥控器还包括：

显示所述球囊压力泵的当前压力值、所述旋转电机的旋转方向、所述旋转电机的当前转速以及电池电量中的至少一者的显示屏。

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