CN115920225B - 应用于体外循环管路的夹闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于体外循环管路的夹闭装置，装置包括：动力机构、驱动机构、执行机构以及壳体；动力机构包括电机和减速齿轮组；驱动机构包括丝杠，丝杠安装于一套筒中，丝杠的一端连接减速齿轮组丝杠的另一端螺接丝杠螺母；丝杠螺母可随着丝杠的转动而在套筒内上下移动。套筒的侧部设有第一位置传感器和第二位置传感器，丝杠螺母连接一传感器触发拨片；执行机构包括顶盖、夹闭头及推进件，体外循环管可穿过顶盖并位于顶盖与夹闭头之间，夹闭头连接于推进件的前端，推进件位于套筒内并连接丝杠螺母；其中，当传感器触发拨片接触第一位置传感器或者第二位置传感时，电机停止工作。本发明可以快速完成夹闭动作。

Description

应用于体外循环管路的夹闭装置

技术领域

本发明涉及一种夹闭装置，具体涉及一种应用于体外循环管路的夹闭装置。

背景技术

夹闭装置安装于体外循环手术的血液管路外侧，与ECMO、体外心室辅助系统或其他设备通过线缆连接，当ECMO或体外心室辅助系统的气泡传感器监测到血液管路中产生气泡时，装置接收信号并夹闭管路，中断管路中的血液流动，防止气泡进入病人体内。

目前，类似功能的设备有各类夹管阀，按工作原理可分为气动和电磁驱动两大类。气动夹管阀通过高压气体驱动夹闭机构，主要用于工业领域，常见于输气、输油或其他流体管路的通断控制，需要连接高压气源使用；优点是夹闭力强，缺点是体积较大，噪音较大，且无专门针对的医用的产品。电磁夹闭阀通过电磁线圈驱动夹闭装置，主要用于小型软管的通断控制，如精密实验仪器、透析等设备，这类管路通常为硅胶等较软的材质，管径小于10mm；优点是响应速度快，噪音低，但夹闭力较低，无法长时间保持夹闭状态，原因在于采用电磁驱动，夹闭力较大或夹闭时间较长时，导致电磁线圈过热，易损坏设备。

而医用体外循环管路用于心肺手术，为避免负压造成管路变形，硬度较高，能承受约10KG压力，电磁夹闭阀无法应对；由于手术室的无菌环境，各种手术、生命监护设备较多，气动夹闭阀体积较大，还需要准备气源，不方便移动，难以布置。

因此，本领域需要一种新的应用于体外循环管路的夹闭装置，来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于体外循环管路的夹闭装置，旨在解决医用体外循环管路的夹闭问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于体外循环管路的夹闭装置，所述装置包括：动力机构、驱动机构、执行机构以及壳体；

所述动力机构包括电机和减速齿轮组，所述电机的输出轴连接所述减速齿轮组；所述减速齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，所述电机的输出轴连接所述主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮相啮合；

所述驱动机构包括丝杠，所述丝杠安装于一套筒中，所述丝杠的一端连接所述减速齿轮组的所述从动齿轮，并可随着所述减速齿轮组转动而转动，所述丝杠的另一端螺接丝杠螺母；所述丝杠螺母可随着所述丝杠的转动而在所述套筒内上下移动；

所述套筒的侧部设有第一位置传感器和第二位置传感器，所述丝杠螺母连接一传感器触发拨片，所述传感器触发拨片可由所述丝杠螺母驱动而上下移动，并选择性地接触所述第一位置传感器或第二位置传感器；

所述执行机构包括顶盖、夹闭头及推进件，所述体外循环管可穿过所述顶盖并位于所述顶盖与夹闭头之间，所述夹闭头连接于所述推进件的前端，所述推进件位于所述套筒内并连接所述丝杠螺母，并可随着所述丝杠螺母在所述套筒内上下移动；

其中，当所述传感器触发拨片接触所述第一位置传感器或者第二位置传感器时，所述电机停止工作；当所述装置完全夹闭所述体外循环管路时，所述传感器触发拨片接触所述第一位置传感器；当所述装置完全松开所述体外循环管路时，所述传感器触发拨片接触所述第二位置传感器。

较佳地，所述装置还包括快速锁扣机构，

所述顶盖具有沟槽，

所述快速锁扣机构包括卡扣拨片、卡扣旋转轴和弹件，

所述壳体具有凹槽，所述卡扣拨片通过卡扣旋转轴可转动地固定于所述凹槽内，所述弹件位于所述凹槽内并抵顶所述卡扣拨片的一端，所述卡扣拨片的另一端可扣接于所述顶盖的沟槽；

所述卡扣拨片的顶部与所述沟槽具有相对的斜导面。

较佳地，所述套筒的底部设有基座，所述基座的中部安装轴承，所述丝杠部分穿过所述轴承并固定于所述基座。

较佳地，所述推进件为一筒件，所述丝杠的上端部是部分地位于所述筒件内，所述丝杠的上端部还安装有限位环。

较佳地，所述顶盖具有与所述夹闭头相对的凸起部。

较佳地，所述装置还包括控制模块、电流换向模块以及控制电路；

所述控制电路包括第一端、第二端、第一整流二极管、第二整流二极管以及所述第一位置传感器、第二位置传感器、电机；

所述第一端分别连接所述第二位置传感器的一端和所述第一整流二极管的负极，所述第二位置传感器的另一端分别连接所述第一位置传感器的一端和所述第一整流二极管的正极，所述第一整流二极管的正极还连接所述第二整流二极管的正极，所述第二整流二极管的负极分别连接所述第一位置传感器的另一端和所述电机的一端，所述电机的另一端连接所述第二端；

其中，所述第一位置传感器是作为夹闭时的常闭限位开关，所述第二位置传感器是作为松开时的常闭式限位开关；

所述控制模块通过所述电流换向模块控制所控制电路的所述第一端与所述第二端间的电流方向。

本发明的优点在于：

本发明提供的应用于体外循环管路的夹闭装置，采用机械驱动原理，以电机为动力源，驱动执行机构，可以快速完成夹闭动作。

进一步地，该装置内具有两个位置传感器，控制夹闭力度，分别对应夹紧、松开的状态，实现保护管路。

进一步地，该装置具备快速锁扣机构，可长时间保持夹闭状态。

进一步地，该装置在保证响应速度、夹闭力度、可靠性的情况下，实现了较小的体积和重量，方便布置和移动。

进一步地，该装置设计了控制电路，可以进行自锁保护，可在完成夹闭后实现电机自动断电，实现长时间的夹闭，避免因传感器失效造成夹闭结束。

附图说明

图1和图2是本发明的应用于体外循环管路的夹闭装置的立体结构示意图；

图3是本发明的应用于体外循环管路的夹闭装置的剖面结构示意图；

图4至图6是本发明的快速锁扣机构的结构示意图；

图7是本发明中的控制电路系统原理框图；

图8是本发明夹闭时的控制电路结构示意图；

图9是本发明松开时的控制电路结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参阅附图1至图6，为一种实施例的应用于体外循环管路的夹闭装置的主要机构。本实施例提供的一种应用于体外循环管路的夹闭装置主要包括：动力机构、驱动机构、执行机构以及壳体。

壳体整体是由铝合金结构和塑料组成，壳体主要包括塑料本体51、顶盖52、快速锁扣机构53、安装座54以及底盖55。

动力机构包括电机11和减速齿轮组，电机11的输出轴连接减速齿轮组。减速齿轮组包括主动齿轮12和从动齿轮13，电机11的输出轴连接主动齿轮12，主动齿轮12与从动齿轮13相啮合。减速齿轮组是位于底盖55内，主动齿轮12对应于电机11的输出中，而从动齿轮13是对应于驱动机构。

驱动机构包括丝杠21，丝杠21安装于一套筒22中，丝杠21的一端连接减速齿轮组，并可随着减速齿轮组转动而转动，丝杠21的另一端螺接丝杠螺母23。丝杠螺母23可随着丝杠21的转动而在套筒22内上下移动。套筒22的底部设有基座24，基座24的中部安装轴承25，丝杠21部分穿过轴承25并固定于基座24。

套筒22的侧部设有第一位置传感器SW1和第二位置传感器SW2，丝杠螺母23连接一传感器触发拨片26，传感器触发拨片26可由丝杠螺母23驱动而上下移动，并选择性地接触第一位置传感器SW1或第二位置传感器SW2。可以看出，电机11是为位于套筒22的一侧，而第一位置传感器SW1和第二位置传感器SW2是位于套筒22的另一侧，如此布局比较紧凑。第一位置传感器SW1和第二位置传感器SW2沿上下方向布置并安装在一安装片27上，二者之间具有间距，更为具体地，第一位置传感器SW1是位于第二位置传感器SW2的上方。推进件32与丝杠螺母23之间固定传感器触发拨片26。通过调整第一位置传感器SW1、第二位置传感器SW的位置可以调整夹闭位置。传感器、电机11及装置电源线通过底盖55与外部控制电路40连接。

执行机构包括顶盖52、夹闭头31及推进件32。顶盖52是可旋转地扣合于该壳体的顶部，体外循环管可穿过顶盖52并位于顶盖52与夹闭头31之间，顶盖52具有与夹闭头31相对的凸起部33。通过控制夹闭头31与该凸起部33件的距离即可实现夹闭或松开体外循环管的功能。夹闭头31是连接于推进件32的前端，推进件32位于套筒22内并连接丝杠螺母23，并可随着丝杠螺母23在套筒22内上下移动。更为具体地，推进件32为一筒件，丝杠21的上端部是部分地位于筒件内，丝杠21的上端部还安装有限位环34，该限位环34用于防止限制丝杠螺母23脱离该丝杠21和防止过渡挤压体外循环管路。丝杠21的下端部连接从动齿轮13。

其中，当传感器触发拨片26接触第一位置传感器SW1或者第二位置传感器SW2时，电机11停止工作。具体地，当该装置完全夹闭体外循环管路时，传感器触发拨片26接触第一位置传感器SW1；当装置完全松开体外循环管路时，传感器触发拨片26接触第二位置传感器SW2。

参与附图4，本实施例提供的应用于体外循环管路的夹闭装置还包括快速锁扣机构53。顶盖52具有沟槽521，快速锁扣机构53包括卡扣拨片531、卡扣旋转轴532和弹件533。壳体具有凹槽56，卡扣拨片531通过卡扣旋转轴532可转动地固定于凹槽56内，弹件533位于凹槽56内并抵顶卡扣拨片531的一端，卡扣拨片531的另一端可扣接于顶盖52的沟槽521。卡扣拨片531的顶部与沟槽521具有相对的斜导面57。该快速锁扣机构53可防止顶盖52意外打开。该弹件533可以是弹簧。

顶盖52可绕一转轴58进行旋转并扣合于壳体50的顶部。在打开该快速锁扣机构53时，按下卡扣拨片531下半部，卡扣拨片531绕卡扣旋转轴532旋转，同时挤压弹簧件，卡扣拨片531上半部突起完全脱离上盖的沟槽521，此时顶盖52可自由绕转轴进行旋转，完全打开顶盖52。松开后弹件533依靠弹性恢复力顶起卡扣拨片531使其恢复原状。

当顶盖52打开时，即可放置体外循环管路。旋转顶盖52直接扣合，将顶盖52旋转至于卡扣拨片531接触的位置时，稍用力下压顶盖52，顶盖52沟槽521的斜导面挤压卡扣拨片531的斜导面57，将卡扣拨片531的上半部顶起，下半部将挤压弹件533，如图5所示。弹件533到达极限位置时，卡扣拨片531上部抬升最高，自动进入顶盖52的沟槽521内，弹件533释放，顶起卡扣拨片531的下半部，卡扣拨片531的上半部突起完全进入顶盖52的沟槽521。此时顶盖52完全于扣合于壳体50的顶部。如图6所示。由于弹件533的支撑作用，除非再次手动按压卡扣拨片531下半部，顶盖52与壳体50由于机械限位，将完成锁闭。

于使用时，可通过控制电路控制夹闭装置的夹闭与松开，例如：当发出夹闭指令是，电机11正转，通过主动齿轮12、从动齿轮13、丝杠21驱动丝杠螺母23向上运动，带动推进件32、夹闭头31向上移动，与顶盖52夹闭体外循环管路；当传感器触发片接触到第一位置传感器SW1时，控制电机11停止，保持夹闭状态。发出松开指令时，电机11反转，主动齿轮12、从动齿轮13、丝杠21反向转动，丝杠螺母23向下运动，推进件32、夹闭头31、传感器触发片向下移动，松开管路；当传感器触发片接触第二位置传感器SW2时，控制电机11停止，保持松开状态。

据此可以看出通过调整第一位置传感器SW1和第二位置传感器SW2的位置，即可控制夹闭程度，适用于不同尺寸的管路。针对体外循环管路的常用14mm外径的透明管路，通过选择合适的电机11，可在0.2s内完成夹闭，夹闭力可达15KN，完全夹闭体外循环管路。

参阅附图7，图7是一种应用于体外循环管路的夹闭装置的控制电路系统示意图。如图7所示，本实施例提供的应用于体外循环管路的夹闭装置还包括控制模块60、电流换向模块61以及控制电路62。控制模块60为例如ECMO、体外心室辅助系统或其他设备的一控制单元，该控制模块可以是单片机、PLC等常用控制器，本实施例中，该控制模块60是通过控制电流转向模块61，进而控制控制电路62的电流方向，实现控制装置的夹闭和松开。

该控制电路62包括第一端63、第二端64、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2以及第一位置传感器SW1、第二位置传感器SW2、电机11。第一端63分别连接第二位置传感器SW2的一端和第一整流二极管D1的负极，第二位置传感器SW2的另一端分别连接第一位置传感器SW1的一端和第一整流二极管D1的正极，第一整流二极管D1的正极还连接第二整流二极管D2的正极，第二整流二极管D2的负极分别连接第一位置传感器SW1的另一端和电机11的一端，电机11的另一端接第二端64。其中，第一位置传感器SW1是作为夹闭时的常闭限位开关，第二位置传感器SW2是作为松开时的常闭式限位开关。控制模块60通过电流换向模块61控制该控制电路62的第一端63与第二端64间的电流方向。

参阅附图8，图8是一种夹闭时控制电路的状态。可以看出，在夹闭状态时，控制模块60向电流转向模块61发送指令，控制电流转向模块61的电流方向，使得第一端连接+24V的直流电压，第二端为接地状态。此时，第一整流二极管D1为截至状态，第二整流二极管D2为导通状态，第一位置传感器SW1为闭合状态，电机11正转直至触发第一位置传感器SW1，完成夹闭，此时第一位置传感器SW1断开，即电路断开，电机11停止。

参阅附图9，图9是一种松开时控制电路的状态。可以看出，在松开状态时，控制模块60向电流转向模块61发送指令，控制电流转向模块61的电流方向，使得第一端63为接地状态，第二端64连接+24V的直流电压。此时，第一整流二极管D1为导通状态，第二整流二极管D2为截至状态，第二位置传感器SW2为闭合状态，电机11反转直至触发第二位置传感器SW2，致第二位置传感器SW2断开，即电路断开，电机11停止，此时该夹闭装置处于松开状态。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于体外循环管路的夹闭装置，其特征在于，所述装置包括：动力机构、驱动机构、执行机构以及壳体；

所述动力机构包括电机和减速齿轮组，所述电机的输出轴连接所述减速齿轮组；所述减速齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，所述电机的输出轴连接所述主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮相啮合；

所述驱动机构包括丝杠，所述丝杠安装于一套筒中，所述丝杠的一端连接所述减速齿轮组的所述从动齿轮，并可随着所述减速齿轮组转动而转动，所述丝杠的另一端螺接丝杠螺母；所述丝杠螺母可随着所述丝杠的转动而在所述套筒内上下移动；

所述套筒的侧部设有第一位置传感器和第二位置传感器，所述丝杠螺母连接一传感器触发拨片，所述传感器触发拨片可由所述丝杠螺母驱动而上下移动，并选择性地接触所述第一位置传感器或第二位置传感器；

所述执行机构包括顶盖、夹闭头及推进件，所述体外循环管可穿过所述顶盖并位于所述顶盖与夹闭头之间，所述夹闭头连接于所述推进件的前端，所述推进件位于所述套筒内并连接所述丝杠螺母，并可随着所述丝杠螺母在所述套筒内上下移动；

其中，当所述传感器触发拨片接触所述第一位置传感器或者第二位置传感器时，所述电机停止工作；当所述装置完全夹闭所述体外循环管路时，所述传感器触发拨片接触所述第一位置传感器；当所述装置完全松开所述体外循环管路时，所述传感器触发拨片接触所述第二位置传感器。

2.如权利要求1所述的应用于体外循环管路的夹闭装置，其特征在于，所述装置还包括快速锁扣机构，

所述顶盖具有沟槽，

所述快速锁扣机构包括卡扣拨片、卡扣旋转轴和弹件，

所述壳体具有凹槽，所述卡扣拨片通过卡扣旋转轴可转动地固定于所述凹槽内，所述弹件位于所述凹槽内并抵顶所述卡扣拨片的一端，所述卡扣拨片的另一端可扣接于所述顶盖的沟槽；

所述卡扣拨片的顶部与所述沟槽具有相对的斜导面。

3.如权利要求2所述的应用于体外循环管路的夹闭装置，其特征在于，所述套筒的底部设有基座，所述基座的中部安装轴承，所述丝杠部分穿过所述轴承并固定于所述基座。

4.如权利要求2所述的应用于体外循环管路的夹闭装置，其特征在于，所述推进件为一筒件，所述丝杠的上端部是部分地位于所述筒件内，所述丝杠的上端部还安装有限位环。

5.如权利要求2所述的应用于体外循环管路的夹闭装置，其特征在于，所述顶盖具有与所述夹闭头相对的凸起部。

6.如权利要求1所述的应用于体外循环管路的夹闭装置，其特征在于，所述装置还包括控制模块、电流换向模块以及控制电路；

所述控制电路包括第一端、第二端、第一整流二极管、第二整流二极管以及所述第一位置传感器、第二位置传感器、电机；

所述第一端分别连接所述第二位置传感器的一端和所述第一整流二极管的负极，所述第二位置传感器的另一端分别连接所述第一位置传感器的一端和所述第一整流二极管的正极，所述第一整流二极管的正极还连接所述第二整流二极管的正极，所述第二整流二极管的负极分别连接所述第一位置传感器的另一端和所述电机的一端，所述电机的另一端连接所述第二端；

其中，所述第一位置传感器是作为夹闭时的常闭限位开关，所述第二位置传感器是作为松开时的常闭式限位开关；

所述控制模块通过所述电流换向模块控制所控制电路的所述第一端与所述第二端间的电流方向。