CN116260277A - 一种医用磁力驱动组件及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用磁力驱动组件及其使用方法，包括自动驱动模块，包括驱动件，驱动件与传送带相连，传送带与传送带单元相连，传送带单元与第二超越离合器相连，第二超越离合器与输出轴相连。手动驱动模块，包括手柄摇杆，手柄摇杆与转动轴相连，转动轴与第一超越离合器相连，第一超越离合器与第一换向器相连，第一换向器与第二换向器相连，第二换向器与加速模块相连，加速模块与传动齿轮相连，传动齿轮与与传送带单元相连。磁力耦合驱动模块，包括输出轴，输出轴与永磁耦合驱动件相连，永磁耦合驱动件与固定血泵部件相连。其中，磁力耦合驱动模块同时与自动驱动模块和手动驱动模块相连。具有手自一体，断电通电两用的优点。

Description

一种医用磁力驱动组件及其使用方法

技术领域

本发明涉及机械制造和医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种医用磁力驱动组件及其使用方法。

背景技术

目前，急性呼吸窘迫综合征(acute respi ratory d i stress syndrome，ARDS)是一种短时间内因各种肺内外致病因素引起的呼吸衰竭。由于ARDS的发生机制与病理尚不明确，目前对于该病患者的治疗主要采用体外氧合技术(extracorporea l membraneoxygenat ion，ECMO),该技术通过机械气体交换的方式，实现肺保护性心肺体外循环。

目前，ECMO主要依赖于进口，国内少有研究。作为ECMO的动力源血泵驱动装置因其医疗应用场景，对结构的工作噪声、运行稳定性、便携性等要求很高，技术难度大，目前也缺少相关领域研究。工作噪声低分贝、运行稳定且轻质的医疗用驱动装置成为国产ECMO的迫切需求。

在现有技术中，国内对于ECMO的研究较少且主要集中于ECMO管路、支架等分支结构，对于ECMO的关键部件驱动装置缺少相关研究。

综上所述，目前ECMO系统中驱动装置噪声大，工作环境不稳定且质量较大不利于携带的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种医用磁力驱动组件及其使用方法，以解决现有技术中ECMO系统中驱动装置噪声大，工作环境不稳定且质量较大不利于携带的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种医用磁力驱动组件，包括：

自动驱动模块，包括驱动件，所述驱动件与传送带相连，所述传送带与传送带单元相连，所述传送带单元与第二超越离合器相连，所述第二超越离合器与输出轴相连；

手动驱动模块，包括手柄摇杆，所述手柄摇杆与转动轴相连，所述转动轴与第一超越离合器相连，所述第一超越离合器与第一换向器相连，所述第一换向器与第二换向器相连，所述第二换向器与加速模块相连，所述加速模块与传动齿轮相连，所述传动齿轮与与传送带单元相连；

磁力耦合驱动模块，包括输出轴，所述输出轴与永磁耦合驱动件相连，所述永磁耦合驱动件与固定血泵部件相连；

其中，磁力耦合驱动模块同时与自动驱动模块和手动驱动模块相连。

优选的，所述驱动件为直流无刷电机，所述驱动件与第二带轮相连，所述第二带轮与传送带相连。

优选的，所述传送带单元包括第一带轮和带轮轴，所述第一带轮与传送带相连，所述带轮轴一端与传动齿轮相连，另一端与第二超越离合器相连。

优选的，所述传动齿轮与测速模块相连，所述测速模块包括测速齿轮和测速器，所述测速齿轮与传动齿轮啮合，所述测速齿轮与测速器相连。

优选的，所述第一换向器和第二换向器为锥齿轮，所述第一换向器和第二换向器轴线相互垂直。

优选的，所述第一换向器与低速轮相连。

优选的，所述手动驱动模块、自动驱动模块外部设有固定壳。

优选的，所述固定壳采用轻质高强度碳纤维材质。

优选的，所述手动驱动模块和自动驱动模块的部件采用铝合金材质。

根据本发明的另一方面提供了一种医用磁力驱动组件的使用方法，包括：

步骤1：磁力耦合驱动模块同时连接手动驱动模块和自动驱动模块，在电力供应正常时，手动驱动模块不运行，自动驱动模块单向驱动永磁耦合驱动模块工作。

步骤2：在无电力供应时，自动驱动模块不运行，通过人力手动摇动手柄摇杆驱动手动驱动模块，进而对永磁耦合驱动模块的驱动。

应用本发明的技术方案，通过手动单向驱动模块和自动单向驱动模块均与磁力耦合驱动模块连接，以实现通电时ECMO系统使用电力运行、断电时ECMO系统可通过人力手动驱动维持其正常运行的功能，保证ECMO可在各种复杂突发情况下正常使用。无电力情况下可实现手动驱动工作。磁力驱动组件包含手动机械驱动模块，可在断电情况下保证稳定工作并维持通电工况下相同的功能；同时通过手摇把柄，其大传动比保证了手摇的可操作性。轻质便携，方便医务人员使用和紧急转运。在保证磁驱动装置结构强度的前提下对结构进行轻量化减重设计，模块外壳选用轻质高强碳纤维材料，模块内部传动部件使用铝合金制作，并对结构进行减重优化，具有轻便效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的医用磁力驱动组件的二维结构示意图；

图2示出了图1中的医用磁力驱动组件的结构示意图；

图3示出了图1中的医用磁力驱动组件的内部结构视图；

图4示出了图1中的医用磁力驱动组件的主视图；

图5示出了图1中的医用磁力驱动组件的俯视图；

图6示出了图1中的医用磁力驱动组件的右视图；

图7示出了图1中的医用磁力驱动组件的仰视图；

图8示出了图1中的医用磁力驱动组件的侧视结构视图；

图9示出了图1中的医用磁力驱动组件的磁力耦合驱动模块局部放大视图；

图10示出了图1中的医用磁力驱动组件的自动驱动模块局部放大视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

手动驱动模块100；手动单向驱动单元110；第一超越离合器111；低速轮112；加速模块113；第一换向器114；手动驱动单元120；转动轴121；第二换向器122；低速输出轴123；手柄摇杆124；传动齿轮130；测速模块140；

自动驱动模块200；自动单向驱动单元210；第二超越离合器211；传送带单元212；自动驱动单元220；驱动件221；传送带222；

磁力耦合驱动模块300；永磁耦合驱动单元310；输出轴311；永磁耦合驱动件312；固定血泵部件313；固定壳320。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图10所示，本发明实施例提供了一种医用磁力驱动组件，包括：自动驱动模块200，包括驱动件221，驱动件221与传送带222相连，传送带222与传送带单元212相连，传送带单元212与第二超越离合器211相连，第二超越离合器211与输出轴311相连。手动驱动模块100，包括手柄摇杆124，手柄摇杆124与转动轴121相连，转动轴121与第一超越离合器111相连，第一超越离合器111与第一换向器114相连，第一换向器114与第二换向器122相连，第二换向器122与加速模块113相连，加速模块113与传动齿轮130相连，传动齿轮130与与传送带单元212相连。磁力耦合驱动模块300，包括输出轴311，输出轴311与永磁耦合驱动件312相连，永磁耦合驱动件312与固定血泵部件313相连。其中，磁力耦合驱动模块300同时与自动驱动模块200和手动驱动模块100相连。本实施例中，解决目前ECMO系统中驱动装置噪声大，工作环境不稳定且质量较大不利于携带的问题。本实施例主体包括：手动驱动模块100、自动驱动模块200、磁力耦合驱动模块300。磁力驱动组件在保证结构强度的前提下对结构进行轻量化减重设计，模块外壳选用轻质高强碳纤维材料，模块内部传动部件使用铝合金制作，并对结构进行减重优化，在对装置进行三维设计并赋予材料属性后，预估机构重量2.2kg，该结构质量较小，便于携带，更加及时的救助患者。

本实施例中，自动驱动模块200，包括驱动件221，驱动件221与传送带222相连，传送带222与传送带单元212相连，传送带单元212与第二超越离合器211相连，第二超越离合器211与输出轴311相连。驱动件221为直流无刷电机，直流无刷电机为自动驱动磁力耦合驱动模块300提供动力，驱动件221与第二带轮相连，驱动件221带动第二带轮转动，第二带轮与传送带222相连，第二带轮带动传送带222传动。传送带单元212包括第一带轮和带轮轴，第一带轮与传送带222相连，通过传送带222带动第一带轮转动，带轮轴一端与传动齿轮130相连，传动齿轮130与测速模块140相连，实现测定转速，另一端与第二超越离合器211相连。第二超越离合器211实现控制装置的联动，具体的，自动驱动模块200由自动单向驱动单元210和自动驱动单元220组成。其中，自动单向驱动单元210由第二超越离合器211和传送带单元212组成。自动驱动单元220由第一驱动件221和传送带222组成。自动驱动单元220与磁力耦合模块的连接处选用传送带222传动，使得结构的工作噪声较低，符合医用要求。

本实施例中，手动驱动模块100，包括手柄摇杆124，手柄摇杆124用于人工手握进行摇动，进而实现手动驱动，手柄摇杆124与转动轴121相连，转动轴121将手摇手柄摇杆124的转动进行传递，转动轴121与第一超越离合器111相连，第一超越离合器111起到控制手动驱动的联动，第一超越离合器111与第一换向器114相连，第一换向器114与第二换向器122相连，第一换向器114和第二换向器122设置进行动力传递，减小动力传递装置空间，第二换向器122与加速模块113相连，加速模块113实现对转速加速，加速模块113与传动齿轮130相连，传动齿轮130实现与测速齿轮啮合，传动齿轮130与与传送带单元212相连。传动齿轮130与测速模块140相连，测速模块140包括测速齿轮和测速器，测速齿轮与传动齿轮130啮合，测速齿轮与测速器相连，实现实时测速。第一换向器114和第二换向器122为锥齿轮，第一换向器114和第二换向器122轴线相互垂直。第一换向器114与低速轮112相连。具体的，手动驱动模块100由手动单向驱动单元110、第一换向器120、传送带单元212和测速模块140组成。其中，手动单向驱动单元110由第一超越离合器111、低速轮112、加速模块113和第一换向器114组成。第一换向器120由转动轴121、第二换向器122、低速输出轴311123和手柄摇杆124组成。手动单向驱动单元110和第一换向器120通过转动轴121连接。第一换向器120和传送带单元212通过高速输出轴311连接。第一超越离合器111和低速轮112连接，传送带单元212和磁力耦合驱动模块300连接。第一换向器120与磁力耦合模块的连接处选用传送带222传动，使得结构的工作噪声较低，符合医用要求。

本实施例中，磁力耦合驱动模块300，包括输出轴311，输出轴311与永磁耦合驱动件312相连，永磁耦合驱动件312与固定血泵部件313相连，输出轴311将动力传递给永磁耦合驱动件312，永磁耦合驱动件312将动力传递给固定血泵部件313。具体的，磁力耦合驱动模块300由永磁耦合驱动单元310和固定壳320组成。其中，永磁耦合驱动单元310由输出轴311、永磁耦合驱动件312和固定血泵部件313组成。同时，手动单向驱动模块和自动单向驱动模块均与磁力耦合驱动模块300连接，以实现通电时ECMO系统使用电力运行、断电时ECMO系统可通过人力手动驱动维持其正常运行的功能，保证ECMO可在各种复杂突发情况下正常使用。本实施例中，磁力耦合驱动模块300，永磁耦合驱动件312选择聚苯硫醚材料，其材料稳定性高、绝缘且易于机加，是永磁耦合驱动件312的理想材料。为保证永磁耦合驱动件312的磁头感应强度，使用六对钕铁硼磁钢，通过树脂灌封胶灌封于永磁耦合驱动件312中。永磁耦合驱动件312磁感强度可达500Gs，满足驱动组件磁力性能要求，同时该结构牢固，磁钢稳定且不易脱落。固定血泵组件和固定壳320之间通过固定壳320上的通孔连接，其外部连接血泵以实现患者的血液循环。

本实施例中，磁力耦合驱动模块300同时与自动驱动模块200和手动驱动模块100相连。手动驱动模块100、自动驱动模块200外部设有固定壳320。具体的，磁力耦合驱动单元同时连接手动驱动模块100和自动驱动模块200，在电力供应正常时，系统的自动驱动模块200正常工作，自动单向驱动单元210单向驱动永磁耦合驱动单元310工作；在无电力供应时，结构可通过人力手动摇动手柄摇杆124驱动手动单向驱动单元110，达成对永磁耦合驱动单元310的驱动，实现了在突发断电情况下对患者的正常救治。其中，手动单向驱动单元110和自动单向驱动单元210选用单向轴承，即通电情况下，手动单向驱动单元110不运行，自动端控制驱动顺时针运行；在断电情况下，自动驱动单元220不运行，手动端控制驱动头顺时针运行。

本实施例，工作噪声低于40dB，满足医疗使用条件。磁力驱动模块选用传送带222传动，输出磁头和ECMO主机配合孔精密同心，在保证平稳工作的同时极大地降低了模块的工作噪声，其不大于40dB的工作声级满足医疗标准，在急救时不会对患者身体造成损伤，符合GB 9706.1-2020《医用电气设备第1部分：基本安全和基本性能的通用要求》。运行稳定，无电力情况下可实现手动驱动工作。磁力驱动组件包含手动机械驱动模块，可在断电情况下保证稳定工作并维持通电工况下相同的功能；同时合理设计手摇把柄，其大传动比保证了手摇的可操作性。轻质便携，方便医务人员使用和紧急转运。在保证磁驱动装置结构强度的前提下对结构进行轻量化减重设计，模块外壳选用轻质高强碳纤维材料，模块内部传动部件使用铝合金制作，并对结构进行减重优化，在对装置进行三维设计并赋予材料属性后，预估机构重量2.2kg。

本发明另一实施例中提供了一种医用磁力驱动组件的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：磁力耦合驱动模块300同时连接手动驱动模块100和自动驱动模块200，在电力供应正常时，手动驱动模块100不运行，自动驱动模块200单向驱动永磁耦合驱动模块工作；

步骤2：在无电力供应时，自动驱动模块200不运行，通过人力手动摇动手柄摇杆124驱动手动驱动模块100，进而对永磁耦合驱动模块的驱动。

从以上描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

手动单向驱动模块和自动单向驱动模块均与磁力耦合驱动模块300连接，以实现通电时ECMO系统使用电力运行、断电时ECMO系统可通过人力手动驱动维持其正常运行的功能，保证ECMO可在各种复杂突发情况下正常使用。无电力情况下可实现手动驱动工作。磁力驱动组件包含手动机械驱动模块，可在断电情况下保证稳定工作并维持通电工况下相同的功能；同时通过手摇把柄，其大传动比保证了手摇的可操作性。轻质便携，方便医务人员使用和紧急转运。在保证磁驱动装置结构强度的前提下对结构进行轻量化减重设计，模块外壳选用轻质高强碳纤维材料，模块内部传动部件使用铝合金制作，并对结构进行减重优化，具有轻便、手自一体，断电通电两用的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种医用磁力驱动组件，其特征在于，包括：

自动驱动模块，包括驱动件，所述驱动件与传送带相连，所述传送带与传送带单元相连，所述传送带单元与第二超越离合器相连，所述第二超越离合器与输出轴相连；

手动驱动模块，包括手柄摇杆，所述手柄摇杆与转动轴相连，所述转动轴与第一超越离合器相连，所述第一超越离合器与第一换向器相连，所述第一换向器与第二换向器相连，所述第二换向器与加速模块相连，所述加速模块与传动齿轮相连，所述传动齿轮与与传送带单元相连；

磁力耦合驱动模块，包括输出轴，所述输出轴与永磁耦合驱动件相连，所述永磁耦合驱动件与固定血泵部件相连；

其中，磁力耦合驱动模块同时与自动驱动模块和手动驱动模块相连。

2.如权利要求1所述的医用磁力驱动组件，其特征在于，所述驱动件为直流无刷电机，所述驱动件与第二带轮相连，所述第二带轮与传送带相连。

3.如权利要求1所述的医用磁力驱动组件，其特征在于，所述传送带单元包括第一带轮和带轮轴，所述第一带轮与传送带相连，所述带轮轴一端与传动齿轮相连，另一端与第二超越离合器相连。

4.如权利要求1所述的医用磁力驱动组件，其特征在于，所述传动齿轮与测速模块相连，所述测速模块包括测速齿轮和测速器，所述测速齿轮与传动齿轮啮合，所述测速齿轮与测速器相连。

5.如权利要求1所述的医用磁力驱动组件，其特征在于，所述第一换向器和第二换向器为锥齿轮，所述第一换向器和第二换向器轴线相互垂直。

6.如权利要求1所述的医用磁力驱动组件，其特征在于，所述第一换向器与低速轮相连。

7.如权利要求1所述的医用磁力驱动组件，其特征在于，所述手动驱动模块、自动驱动模块外部设有固定壳。

8.如权利要求7所述的医用磁力驱动组件，其特征在于，所述固定壳采用轻质高强度碳纤维材质。

9.如权利要求1所述的医用磁力驱动组件，其特征在于，所述手动驱动模块和自动驱动模块的部件采用铝合金材质。

10.一种医用磁力驱动组件的使用方法，基于权利要求1-9任意一项所述的医用磁力驱动组件，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：磁力耦合驱动模块同时连接手动驱动模块和自动驱动模块，在电力供应正常时，手动驱动模块不运行，自动驱动模块单向驱动永磁耦合驱动模块工作；

步骤2：在无电力供应时，自动驱动模块不运行，通过人力手动摇动手柄摇杆驱动手动驱动模块，进而对永磁耦合驱动模块的驱动。

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