CN113244525B - 一种传动支撑与分流结构及泵血导管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传动支撑与分流结构及泵血导管，所述传动支撑与分流结构包括叶轮和同轴设置的第一壳体和第二壳体，第二壳***于第一壳体内部，所述第二壳体内设有滚珠轴承，所述叶轮转轴上设置有叶轮，所述第二壳体在叶轮近端的区域形成挡片结构，所述叶轮转轴的一端固定在滚珠轴承上，另一端穿过挡片结构后连接叶轮，所述挡片结构的内圈内径小于滚珠轴承的轴承内圈的外径；所述第一壳体的内侧和所述第二壳体的外侧形成灌注管路入口腔体，所述第二壳体的内侧、所述滚珠轴承的内外圈和挡片结构形成灌注管路出口腔体。本发明结构紧凑，保证回流流量，并能减小轴承与叶轮转轴间的间隙，减小叶轮轴的跳动与运动过程中的摩擦系数。

Description

一种传动支撑与分流结构及泵血导管

技术领域

本发明涉及一种轴承旁路结构，尤其涉及一种传动支撑与分流结构及泵血导管。

背景技术

经皮辅助泵血装置包含两种分类，一种将泵血导管和驱动模块分开设置并通过柔性传动结构相连，有源驱动模块位于体外，通过柔性传动结构驱动植入体内泵血导管实现辅助泵血功能的装置，一种是将驱动模块设置于人体内的情况。

当有源驱动模块位于人体外，柔性绞丝近端需要连接电机转轴，远端需要通过复杂的人体血管结构后与泵血导管内叶轮转轴连接。为了润滑，减震，以及将柔性绞丝产生的磨损颗粒排出，柔性绞丝位于充满灌注液的腔体内。在泵血导管介入时，柔性绞丝需要随人体血管进行弯曲扭转，因此在泵血装置运行时，柔性绞丝在高速旋转时会产生跳动。这种现象将会导致泵血导管内的叶轮旋转偏心或者在径向上发生跳动，使得泵血流量不稳定，严重情况下可能导致叶轮接触壁面产生磨擦，摩擦过程一方面破坏血细胞，另一方面摩擦产生的磨损颗粒进入人体后形成血栓，危害人体生命健康。因此在远端叶轮转轴处，需要一种支撑分流结构，起到支承叶轮转轴，减少旋转部件与固定部件的摩擦的作用，同时需要保证灌注管路灌注液的流量，使灌注液将磨损颗粒带出灌注腔。

当有源驱动模块位于人体内时，电机转动同样会产生磨损颗粒而进入人体，危害人体生命健康。

美国专利文献US8597170 B2公开了一种轴承结构，通过两个轴承定位，用以减小叶轮轴的径向跳动，并通过轴承与叶轮轴之间间隙实现灌注液从远端回流至近端，灌注液同时起到了润滑以及排出导管内碎屑的作用。如图1所示，美国专利文献US8597170B2中232a与232b为两轴承，灌注液在264处分离，一部分灌注液从232b轴承处进入泵血导管流入人体，一部分从232a处回流至灌注管路近端。为了保证232a轴承处的灌注管路回流的流量，轴承232a与叶轮转轴需要有足够的间隙，因此无法在保证回流流量的同时保证减小叶轮的径向跳动。

在美国专利文献US8597170 B2所提到的轴承结构，有以下几点缺陷：

1、该专利中灌注液分离处，位于两(轴套)轴承之间，其远端轴承与叶轮轴可能发生摩擦产生微粒，随进入泵血导管的灌注液进入人体，对人体产生危害。

2、该专利由于两轴承间有复杂的流路结构，导致叶轮主轴整体长度增加，其不可弯曲的长度增加，不利于导管通过复杂的血管结构进入人体，介入失败的风险上升。

3、为保证灌注液从远端回流的流量，其(轴套)轴承与叶轮转轴之间的间隙必须保证足够的大小，至少为0.0005英寸(12.7微米)，因此无法有效起到减少叶轮跳动的问题。

4、该专利提及在轴承中可采用在轴承表面，通过开螺纹槽的方式提高灌注液回流的流量，但是在实际加工中具有极大的工艺难度。

5、该专利所使用的轴承摩擦系数为0.15-0.3之间，过高的摩擦系数可能导致轴承与轴之间发热以及磨损，同时会降低血泵的机械效率，需要更大的转速获得所需流量，结构整体的稳定性下降。

由上可见，现有技术只考虑到叶轮传动***中可能产生的磨损颗粒，而没有考虑到轴承在支承叶轮转轴时摩擦产生的磨损颗粒进入人体，并且没有很好地解决，叶轮径向跳动以及不可弯曲长度的问题，同时还存在轴承与叶轮转轴的摩擦系数高，使得产品稳定性下降的问题，因此无法满足医疗器械产品的长期介入使用情景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有介入式医疗器械领域中由于机械运转产生的磨损颗粒进入人体后危害人体健康的问题。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种传动支撑与分流结构，包括第一壳体、第二壳体、滚珠轴承和叶轮转轴，所述叶轮转轴上设置有叶轮，所述第一壳体和所述第二壳体同轴设置，所述第二壳***于所述第一壳体内部，所述滚珠轴承固定于所述第二壳体内，所述第二壳体在所述叶轮近端的区域形成挡片结构，所述叶轮转轴的一端固定在所述滚珠轴承上，所述叶轮转轴的另一端穿过所述挡片结构后连接所述叶轮，所述挡片结构的内圈内径小于所述滚珠轴承的轴承内圈的外径；所述第一壳体的内侧和所述第二壳体的外侧形成灌注管路入口腔体，所述第二壳体的内侧、所述滚珠轴承的轴承内圈、所述滚珠轴承的轴承外圈和所述挡片结构形成灌注管路出口腔体，灌注液从体外流入所述灌注管路入口腔体后在所述挡片结构处分流，一路流向叶轮进入体内，一路从所述挡片结构和所述叶轮转轴之间的间隙进入灌注管路出口腔体，灌注液在所述灌注管路出口腔体中流经滚轴轴承后排出体外。

进一步地，所述第二壳体包括远端固定架、近端固定架、远端密封盖和近端密封盖；所述远端固定架的远端侧设置有所述远端密封盖，所述远端密封盖为所述挡片结构，所述近端固定架的近端侧设置有所述近端密封盖，所述远端固定架和所述近端固定架固定相连，所述滚珠轴承固定在所述远端固定架上，所述远端固定架和近端固定架为中空结构且与滚珠轴承形成所述灌注管路出口腔体；所述远端固定架和近端固定架外设置有所述第一壳体，所述叶轮转轴贯穿通过远端密封盖和近端密封盖，所述远端固定架上设置有开槽，使得远端固定架与第一壳体内壁之间形成灌注管路入口腔体；所述近端固定架，远端密封盖和近端密封盖外侧构成灌注管路的流入管路，灌注液经由灌注管路入口腔体流入管路流进叶轮，并在远端密封盖处分离为两路，一路从叶轮近端与远端固定架之间进入体内，另一路从叶轮转轴与远端密封盖之间的间隙流入灌注管路出口腔体，灌注液流经滚珠后排除体外。

进一步地，所述滚珠轴承的数目为多个，多个所述滚珠轴承完全处于所述灌注管路出口腔体中；所述叶轮转轴上设置有轴肩，靠近远端的滚珠轴承与远端密封盖相抵接，靠近近端的滚珠轴承与叶轮转轴上的轴肩相抵接。

进一步地，所述第一壳体和所述第二壳体分别为对半设计，所述第二壳体的每一半为一体注塑成型，在第二壳体内装配所述滚珠轴承和所述叶轮转轴后，所述第二壳体的两半连接成一体结构，所述第一壳体的每一半为一体注塑成型，所述第一壳体和所述第二壳体同轴装配后，所述第一壳体的两半连接成一体结构。

进一步地，所述第二壳体内设置有电机绕组线圈，所述叶轮转轴远离所述叶轮的一端设有磁铁，所述第二壳体外接线束，所述电机绕组线圈通电后与所述磁铁形成磁性相对的稳定磁场，从而使得叶轮转轴带动叶轮转动。

进一步地，所述第二壳体内设置有电机绕组线圈，所述叶轮转轴远离所述叶轮的一端和带有磁铁的转子连接，所述第二壳体外接线束，所述电机绕组线圈通电后与所述磁铁形成磁性相对的稳定磁场，从而使得转子转动后带动所述叶轮转轴转动。

进一步地，所述滚珠轴承的轴承外圈和所述第二壳体之间采用紧配方式进行固定。

本发明为解决上述技术问题还提供一种泵血导管，其中，所述泵血导管进入人体的远端设有上述的传动支撑与分流结构。

进一步地，所述泵血导管的中部还包括灌注管路，所述灌注管路与所述第一壳体和所述第二壳体连接，所述灌注管路包括第一管路和第二管路，所述灌注液从所述第一管路流入所述灌注液入口腔体后，在所述叶轮近端分流，一路流出叶轮进入体内，一路经由所述灌注液出口腔体后流出所述第二管路到体外。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的传动支撑与分流结构，结构紧凑，减小导管内不可弯曲部件的长度，利于导管介入，同时降低叶轮转轴运动过程中的摩擦系数，并提供足够的间隙，保证回流流量。此外，本发明的轴承完全处于灌注管路回流腔体内，能够防止轴承所产生的磨损颗粒进入人体，从而很好地保证产品的安全性和有效性；并能减小轴承与叶轮转轴间的间隙，减小叶轮转轴的跳动。

附图说明

图1为现有泵血导管的灌注液路示意图；

图2为本发明传动支撑与分流结构分解示意图；

图3为本发明传动支撑与分流结构剖面结构示意图；

图4为本发明传动支撑与分流结构部分剖开后的结构示意图；

图5为图2中滚珠轴承和挡片结构剖面示意图；

图6为本发明采用一体加工的传动支撑与分流结构分解示意图；

图7为图6中滚珠轴承和挡片结构配合示意图；

图8为本发明采用一体加工的传动支撑与分流结构剖面结构示意图；

图9为本发明使用一体设计的体内电机中的传动支撑与分流结构剖面示意图；

图10为本发明体内电机中的叶轮转轴和转子分开设置连接示意图。

图11为本发明泵血导管的灌注管路示意图。

图中：

1远端固定架 2近端固定架 3远端密封盖

4近端密封盖 5叶轮 6滚珠轴承

7叶轮转轴 8第一壳体 9灌注管路入口腔体

10灌注管路出口腔体 11开槽 12轴肩

13第二壳体 14转子 15磁铁

16第一管路 17第二管路 18体外输液装置

601轴承内圈 602轴承外圈 1301挡片结构

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

请参见图2、图3和图4，本发明提供的传动支撑与分流结构，包括第一壳体8、第二壳体、滚珠轴承6和叶轮转轴7，叶轮转轴7上设置有叶轮5，第一壳体8和第二壳体同轴设置，第二壳***于第一壳体8内部，滚珠轴承6固定于第二壳体内，第二壳体在叶轮5近端的区域形成挡片结构1301，叶轮转轴7的一端固定在滚珠轴承6上，叶轮转轴7的另一端穿过挡片结构后连接叶轮5，挡片结构内圈的内径D1小于滚珠轴承内圈601的外径D2，如图5所示；

第一壳体8的内侧和第二壳体的外侧形成灌注管路入口腔体9，第二壳体的内侧、滚珠轴承6的轴承内圈601、轴承外圈602和挡片结构1301形成灌注管路出口腔体10，灌注液从体外流入灌注管路入口腔体9后在挡片结构1301处分流，一路流向叶轮5进入体内，一路从挡片结构1301和叶轮转轴7之间的间隙进入灌注管路出口腔体10，灌注液在灌注管路出口腔体10中流经滚轴轴承6后排出体外。

第二壳体包括远端固定架1、近端固定架2、远端密封盖3和近端密封盖4，远端密封盖3位于远端固定架1上，近端密封盖4位于近端固定架2上，远端密封盖3和近端密封盖4将滚珠轴承6和叶轮转轴7进行密封，远端密封盖3即为挡片结构；第二壳体外设置有第一壳体8。此处密封是利用远端密封盖和近端密封盖将产生磨损颗粒的部件封闭在灌注管路出口腔体10中，但是远端密封盖3和叶轮转轴7间留有间隙以供灌注液回流。

如图5所示，远端密封盖3的内圈内径D1小于滚珠轴承6的轴承内圈601的外径D2，从而能够保证灌注液从远端密封盖3和叶轮转轴7之间的间隙进入灌注管路出口腔体10时，灌注液流经滚珠轴承内圈和外圈之间的间隙，从而将滚珠中产生的磨损颗粒带出体外，也能起到对轴承润滑的作用。

本发明的两个壳体中都是流动的灌注液，利用流动的灌注液带走滚珠轴承6和叶轮转轴7等机械运动产生的磨损颗粒，且叶片转轴7和挡片结构之间无摩擦，可实现零磨损颗粒进入体内。

本发明采用滚珠轴承6作为轴承件，滚珠轴承6设于叶轮转轴7外；叶轮转轴7贯穿通过远端固定架1和近端固定架2并与叶轮5相连。叶轮转轴7上设置有轴肩12，轴承件与远端固定架1相抵接，轴承件与叶轮转轴7上的轴肩12相抵接。远端密封盖3和叶轮5位于远端固定架1的远端侧，近端密封盖4位于近端固定架2的近端侧，远端固定架1和近端固定架2固定相连，远端固定架1和近端固定架2为中空结构形成灌注管路出口腔体10，即灌注管路出口腔体。远端固定架1上设置有开槽11，使得远端固定架1与壳体8内壁之间形成灌注管路入口腔体；近端固定架2，远端密封盖3，近端密封盖4外侧构成灌注管路的流入管路，灌注液经由灌注管路入口腔体9流入管路流进叶轮5近端，并在叶轮近端处分离为两路，一路从叶轮5近端与远端固定架1之间流出至泵血导管，另一路从叶轮转轴7与远端密封盖3之间的间隙流入灌注管路出口腔体10，使得灌注液从管路远端流向灌注管路近端。

本发明采用的远端固定架1、远端密封盖3、近端固定架2和近端密封盖4中的一种或几种可以一体加工而成，使得结构更为紧凑，如图6和图8所示，远端固定架1、远端密封盖3、近端固定架2和近端密封盖4可全部径向上对半一体加工，再两半焊接形成第二壳体13。具体来说，第一壳体8和第二壳体13分别为对半设计，第二壳体13的每一半为一体注塑成型，在第二壳体13内装配滚珠轴承6和叶轮转轴7后，第二壳体13的两半连接成一体结构；第一壳体8的每一半为一体注塑成型，第一壳体8和第二壳体13同轴装配后，第一壳体8的两半连接成一体结构，比如通过焊接连接成一体。第二壳体13在叶轮5近端的区域形成挡片结构1301，如图7所示。

本发明提供的传动支撑与分流结构，挡片结构1301保证滚珠轴承6完全位于灌注管路出口腔体10内，灌注液从轴承件内部流出，无需滚珠轴承6和叶轮转轴7之间预留间隙，滚珠轴承6固定到叶轮转轴7上，滚珠轴承6位于叶轮转轴7的一侧，滚珠轴承6的数目可为一个、两个或多个。无论滚珠轴承6的数目为几个，各滚珠轴承6之间均可不预留间隙，能够保证叶轮转轴7径向方向上不跳动，且由于减少了预留的间隙，叶轮转轴长度可变短，从而使得导管内不可弯曲部件的长度减小，有利于导管介入。

滚珠轴承6的轴承内圈601固定在叶轮转轴7上，固定方式可为紧配、间隙配合或过渡配合，此处并不做特别限定。滚珠轴承6的轴承外圈602和远端固定架1紧配相连，当然，也可采用间隙配合或过渡配合，内外圈之间的配合方式根据实际应用进行选择。

如图7所示，挡片结构1301的内圈内径D1小于轴承内圈601的外径D2,保证灌注液流经滚珠轴承的内外圈之间，由于无需在轴承与叶轮转轴之间留出间隙或者开螺纹槽保证灌注流量，因此可以在保证灌注流量的同时，减小叶轮径向的跳动。

如果采用单轴承结构，由于自由度限定不足，高速转动时可能仍会导致叶轮轴径向跳动，因此滚珠轴承6的数目优选为多个，即两个及以上，双滚珠轴承起到支承叶轮转轴以及限定叶轮转轴自由度的作用。多个滚珠轴承6完全处于灌注管路出口腔体10内，因此回流的灌注液能够将滚珠轴承产生的磨损颗粒从灌注管路远端带离至灌注管路近端并排出，同时灌注液对轴承起到润滑作用。叶轮转轴7上设置有轴肩12，靠近远端的滚珠轴承6与远端密封盖3相抵接，靠近近端的滚珠轴承6与叶轮转轴上的轴肩12相抵接。为减小导管内不可压缩长度，多个滚珠轴承优选并排放置，使得轴承结构更加紧凑，有效避免高速转动时叶轮轴的径向跳动。

本发明可以采用体内电机，此种情况下灌注液流经电机内部，电机内的转子和轴承件形成灌注管路出口腔体。本发明的电机的转子和叶轮转轴也可以一体设置，即叶轮转轴7构成电机模块的转子，叶轮转轴7穿过第二壳体13后与叶轮5连接。第二壳体13内设置有电机绕组线圈，叶轮转轴7远离叶轮的一端设有磁铁15，第二壳体13外接线束，电机绕组线圈通电后与磁铁形成磁性相对的稳定磁场，从而使得叶轮转轴7带动叶轮5转动，如图9所示。

此外，体内电机中的叶轮转轴7和转子也可以分开设置，第二壳体13内设置有电机绕组线圈，叶轮转轴7远离叶轮的一端和带有磁铁的转子14连接，第二壳体13外接线束，电机绕组线圈通电后与磁铁15形成磁性相对的稳定磁场，从而使得转子14转动后带动叶轮转轴7转动，如图10所示。

本发明在传动支撑与分流结构中设置电机的结构，第一能够实现提供动力的功能，第二能够实现将磨损颗粒带出体外的功能，第三由于灌注液流经电机内部，电机产生的热量经灌注液带出体外，无需增设额外的散热或冷却***，该结构设计紧凑，元器件较少，***稳定性高。

本发明还提供一种泵血导管，如图11所示，泵血导管进入人体的远端设有上述的传动支撑与分流结构。进一步地，还包括灌注管路，灌注管路与第一壳体8和第二壳体13连接，灌注管路包括第一管路16和第二管路17，灌注液从第一管路16流入灌注液入口腔体9后，在叶轮近端分流，一路流出叶轮5进入人体内，一路经由灌注液出口腔体10后流出第二管路17到体外输液装置18。

综上所述，本发明提供的，具有如下优点：1.与现有技术相比，灌注入口位于轴承远端，由于滚珠轴承完全处于灌注回流腔体内，能够有效的保证所产生的磨损颗粒不进入人体，安全性高。2.与现有技术相比采用滚珠轴承，利用滚珠轴承间间隙形成灌注管路通路，无需额外工艺保证回流流量。3.与现有技术相比采用滚珠轴承结构能够大幅减小摩擦系数，使摩擦系数能够达到0.001至0.0015。4.与现有技术相比采用滚珠轴承结构使得叶轮转轴与轴承间的游隙低于5微米，降低了叶轮转轴的径向跳动。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种传动支撑与分流结构，其特征在于，包括第一壳体、第二壳体、滚珠轴承和叶轮转轴，所述叶轮转轴上设置有叶轮，所述第一壳体和所述第二壳体同轴设置，所述第二壳***于所述第一壳体内部，所述滚珠轴承固定于所述第二壳体内，所述第二壳体在所述叶轮近端的区域形成挡片结构，所述叶轮转轴的一端固定在所述滚珠轴承上，所述叶轮转轴的另一端穿过所述挡片结构后连接所述叶轮，所述挡片结构的内圈内径小于所述滚珠轴承的轴承内圈的外径；

所述第一壳体的内侧和所述第二壳体的外侧形成灌注管路入口腔体，所述第二壳体的内侧、所述滚珠轴承的轴承内圈、所述滚珠轴承的轴承外圈和所述挡片结构形成灌注管路出口腔体，灌注液从体外流入所述灌注管路入口腔体后在所述挡片结构处分流，一路流向叶轮进入体内，一路从所述挡片结构和所述叶轮转轴之间的间隙进入灌注管路出口腔体，灌注液在所述灌注管路出口腔体中流经滚轴轴承后排出体外；

所述第二壳体内设置有电机绕组线圈，所述叶轮转轴远离所述叶轮的一端设有磁铁，所述第二壳体外接线束，所述电机绕组线圈通电后与所述磁铁形成磁性相对的稳定磁场，从而使得叶轮转轴带动叶轮转动。

2.如权利要求1所述的传动支撑与分流结构，其特征在于，所述第二壳体包括远端固定架、近端固定架、远端密封盖和近端密封盖；

所述远端固定架的远端侧设置有所述远端密封盖，所述远端密封盖为所述挡片结构，所述近端固定架的近端侧设置有所述近端密封盖，所述远端固定架和所述近端固定架固定相连，所述滚珠轴承固定在所述远端固定架上，所述远端固定架和近端固定架为中空结构且与滚珠轴承形成所述灌注管路出口腔体；

所述远端固定架和近端固定架外设置有所述第一壳体，所述叶轮转轴贯穿通过远端密封盖和近端密封盖，所述远端固定架上设置有开槽，使得远端固定架与第一壳体内壁之间形成灌注管路入口腔体；

所述近端固定架，远端密封盖和近端密封盖外侧构成灌注管路的流入管路，灌注液经由灌注管路入口腔体流入管路流进叶轮，并在远端密封盖处分离为两路，一路从叶轮近端与远端固定架之间进入体内，另一路从叶轮转轴与远端密封盖之间的间隙流入灌注管路出口腔体，灌注液流经滚珠后排出体外。

3.如权利要求1所述的传动支撑与分流结构，其特征在于，所述滚珠轴承的数目为多个，多个所述滚珠轴承完全处于所述灌注管路出口腔体中；所述叶轮转轴上设置有轴肩，靠近远端的滚珠轴承与远端密封盖相抵接，靠近近端的滚珠轴承与叶轮转轴上的轴肩相抵接。

4.如权利要求1所述的传动支撑与分流结构，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体分别为对半设计，所述第二壳体的每一半为一体注塑成型，在第二壳体内装配所述滚珠轴承和所述叶轮转轴后，所述第二壳体的两半连接成一体结构，所述第一壳体的每一半为一体注塑成型，所述第一壳体和所述第二壳体同轴装配后，所述第一壳体的两半连接成一体结构。

5.如权利要求1所述的传动支撑与分流结构，其特征在于，所述第二壳体内设置有电机绕组线圈，所述叶轮转轴远离所述叶轮的一端和带有磁铁的转子连接，所述第二壳体外接线束，所述电机绕组线圈通电后与所述磁铁形成磁性相对的稳定磁场，从而使得转子转动后带动所述叶轮转轴转动。

6.如权利要求1所述的传动支撑与分流结构，其特征在于，所述滚珠轴承的轴承外圈和所述第二壳体之间采用紧配方式进行固定。

7.一种泵血导管，其特征在于，所述泵血导管进入人体的远端设有如权利要求1-6任一项所述的传动支撑与分流结构。

8.如权利要求7所述的泵血导管，其特征在于，所述泵血导管的中部还包括灌注管路，所述灌注管路与所述第一壳体和所述第二壳体连接，所述灌注管路包括第一管路和第二管路，所述灌注液从所述第一管路流入所述灌注液入口腔体后，在所述叶轮近端分流，一路流出叶轮进入体内，一路经由所述灌注液出口腔体后流出所述第二管路到体外。

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