阅读说明：本技术 用于医用介入器械的快接型磁传动装置 (Quick-connection type magnetic transmission device for medical interventional instrument ) 是由 郑淇文 陆栋梁 余波 于 2019-12-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于医用介入器械的快接型磁传动装置,包括主动侧壳体和从动侧壳体,所述主动侧壳体和从动侧壳体同轴设置并嵌套相连,由内至外依次包括磁耦合结构、磁耦合同轴导向机构和整体同轴导向机构；所述磁耦合结构由磁传动主动端、磁传动从动端和快接隔离套构成；所述磁耦合同轴导向机构由磁耦合导向套和磁耦合导向槽构成；所述整体同轴导向机构由同轴导向套、同轴导向槽和同轴锁紧结构构成。本发明提供的用于医用介入器械的快接型磁传动装置,采用双重导向锁紧配合结构,实现快接的同时保证极小的传动间隙。(The invention discloses a quick-connection type magnetic transmission device for a medical interventional instrument, which comprises a driving side shell and a driven side shell, wherein the driving side shell and the driven side shell are coaxially arranged and are nested and connected, and sequentially comprise a magnetic coupling structure, a magnetic coupling coaxial guide mechanism and an integral coaxial guide mechanism from inside to outside; the magnetic coupling structure consists of a magnetic transmission driving end, a magnetic transmission driven end and a quick connection isolation sleeve; the magnetic coupling coaxial guide mechanism consists of a magnetic coupling guide sleeve and a magnetic coupling guide groove; the integral coaxial guide mechanism is composed of a coaxial guide sleeve, a coaxial guide groove and a coaxial locking structure. The quick-connection type magnetic transmission device for the medical interventional instrument provided by the invention adopts a double-guide locking matching structure, realizes quick connection and simultaneously ensures a tiny transmission gap.)

用于医用介入器械的快接型磁传动装置

技术领域

本发明涉及一种磁传动装置，尤其涉及一种用于医用介入器械的快接型磁传动装置。

背景技术

磁传动装置指利用传动部件中主动端和从动端上安装的磁性材料所产生的耦合力，使主动端带动从动端来实现动力传递的一种传动技术。其中的耦合力包括磁性材料间的引力和斥力。磁传动因其可实现非接触的动力传递而受到广泛应用。磁传动主要优势包括传动件间不存在刚性连接、可提供过载保护、结构简便易于维护、可将动密封转换为静密封等，主要应用包括真空、航天、医药、食品、科学实验、特殊化工或高危领域。

由于磁性材料技术的限制，传动扭矩稳定应是各种应用中的主要限制。同时由于传动应用多为大型工业环境，高扭矩、高稳定性、高寿命和维护性是近年来磁传动技术的主要改进方向，其中尤其针对主动端和从动端两部分的磁性材料布局分布出现了大量的结构改进和发明。

比如发明专利文献 “一种同轴式永磁传动装置”（CN 108880186A）中，提出了一种新的磁铁耦合布局结构。与传统同轴式磁传动结构相比，该专利通过采用通信筒体结构，增加磁铁耦合配对来提高磁传动所能提供的磁转矩。

又比如实用新型专利文献“一种磁传动机构”（CN 207907972U）中，提出一种磁传动结构在燃气密封领域的应用。通过磁传动替代传统密封结构，将静密封转换为动密封，实现降低传动阻力，提高结构稳定性的目的。

此外，发明专利文献“机电磁传动装置”（CN 109921558A）中，提出了一种新的主动端、从动端配合布局结构。与传动磁传动结构相比，该专利通过增加并行机构，使得一个主动端可同时带动多个从动端，实现提高系统的整体传动效率的目的。

与传统的磁传动结构相比，用于介入器械磁传动的关键技术需求在于临床应用时，更多的需求高转速而非高扭矩，同时相对于传动应用对规格的要求限制更高。因此，对用于实现动力源位于体外的介入式泵血导管装置中的扭矩传递结构，比如人工辅助泵血装置，仍有以下几个方面需要改进：

1）提供更小的磁传动结构规格，在采用微型磁体的同时依然可保持有效可满足临床应用的磁传动扭矩；2）可快接插拔的快接结构及更高的磁传动转速，满足临床应用中的高速转动需求；3）有效的磁铁封闭保证临床应用的生物相容性要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于医用介入器械的快接型磁传动装置，能够满足医用介入器械上小规格微型磁传动结构的应用需求，并可实现高传动转速和快接操作。

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用于医用介入器械的快接型磁传动装置，包括主动侧壳体和从动侧壳体，所述主动侧壳体和从动侧壳体同轴设置并嵌套相连，由内至外依次包括磁耦合结构、磁耦合同轴导向机构和整体同轴导向机构；所述磁耦合结构由磁传动主动端、磁传动从动端和快接隔离套构成；所述磁耦合同轴导向机构由磁耦合导向套和磁耦合导向槽构成；所述整体同轴导向机构由同轴导向套、同轴导向槽和同轴锁紧结构构成；所述磁传动从动端包括从动转子隔离套，所述同轴导向槽由从动侧外壳内壁与从动侧内壳外壁间的环形空间构成，所述磁耦合导向槽由从动侧内壳内壁与从动转子隔离套外壁间空间构成，所述从动侧内壳的内壁面与磁耦合导向套的外壁面紧配配合，所述磁传动主动端设于从动转子隔离套的外壁面与磁耦合导向套内壁面之间；所述同轴锁紧结构为设于主动侧壳体和从动侧壳体上且相互配合的键槽。

上述的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，其中，所述磁传动主动端由主动转子、主动转子隔离套和主动磁体构成；所述主动转子为圆筒，内有圆形转动空间，所述圆筒的内表面设有凹槽；所述主动转子隔离套内嵌于圆形转动空间中，并与圆筒内表面凹槽共同构成封闭的磁铁放置槽。

上述的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，其中，所述主动端的磁铁放置槽为偶数对，磁铁对向成对放入，依照圆周方向展开时，相邻磁铁级性相反。

上述的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，其中，所述磁传动从动端还包括从动转子、从动磁体和磁体保持架，所述从动转子为圆轴；所述磁体保持架为细长圆筒，内有圆形装配空间，且装配于从动转子上；所述从动转子隔离套为圆筒，装配于磁体保持架上；所述磁体保持架表面形成有凹槽，并与从动转子和从动转子隔离套共同构成从动端的磁铁放置槽。

上述的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，其中，所述从动端的磁铁放置槽为偶数对，磁铁对向成对放入，依照圆周方向展开时，相邻磁铁级性相反。

上述的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，其中，所述同轴导向套和同轴导向槽采用锥度配合，所述从动侧外壳的内壁面与同轴导向套的外壁面紧配配合，所述从动侧内壳的外壁面与同轴导向套的内壁面间留有间隙。

上述的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，其中，所述磁耦合同轴导向机构和整体同轴导向机构采用相同锥度配合且位于外侧的整体同轴导向机构长度大于位于内侧的磁耦合同轴导向机构的长度。

上述的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，其中，所述同轴导向套和同轴导向槽之间的锥度为6：100。

上述的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，其中，所述磁传动主动端和磁传动从动端之间的间隙为0.3～0.5mm，所述快接型磁传动装置的整体外径为3.5cm～4.0cm。

上述的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，其中，所述快接隔离套位于磁传动主动端和磁传动从动端之间，快接隔离左侧的磁传动从动端位于导管上属于灭菌区域，右侧的磁传动主动端位于动力结构上属于非灭菌区域。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，采用磁耦合同轴导向机构和整体同轴导向机构的双重导向，可在快接操作中保证高度同轴，满足临床应用中的高速转动需求；双重导向锁紧配合结构，可在实现快接的同时保证极小的传动间隙；通过磁传动将原本传动轴的动密封转换为主动端和从动端两者之间的静密封，一方面完全避免了密封磨损并降低了传动阻力，另一方面使得从动端可以完全密封，从而在临床应用中可保证导管内无菌。

附图说明

图1为本发明用于医用介入器械的快接型磁传动装置结构示意图；

图2为本发明的快接型磁传动装置连接前剖面结构示意图；

图3为本发明的快接型磁传动装置连接后剖面结构示意图；

图4为本发明的快接型磁传动装置的磁传动主动端结构展开示意图；

图5为本发明的快接型磁传动装置的磁传动从动端结构展开示意图。

图中：

1 从动侧外壳 2 从动侧内壳 3 主动侧外壳

11 磁传动从动端 12 磁传动主动端 13 快接隔离套

21 磁耦合导向套 22 磁耦合导向槽 31 同轴导向套

32 同轴导向槽 111 从动转子

112 从动转子隔离套 113 从动磁体 114 磁体保持架

121 主动转子 122 主动转子隔离套 123 主动磁体

331 同轴锁紧键 332 同轴锁紧槽 333 锁紧环

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1、图2和图3，本发明提供的用于医用介入器械的快接型磁传动装置，包括主动侧壳体和从动侧壳体，所述主动侧壳体和从动侧壳体同轴设置并嵌套相连，由内至外根据功能划分为磁耦合结构、磁耦合同轴导向机构和整体同轴导向机构三个层次。其中，磁耦合结构由磁传动主动端12、磁传动从动端11和快接隔离套13构成；磁耦合同轴导向机构由磁耦合导向套21和磁耦合导向槽22构成；整体同轴导向机构由同轴导向套31、同轴导向槽32和同轴锁紧结构构成。所述磁传动从动端11包括从动转子隔离套112，所述同轴导向槽32由从动侧外壳1内壁与从动侧内壳2外壁间的环形空间构成，所述磁耦合导向槽22由从动侧内壳2内壁与从动转子隔离套112外壁间空间构成，所述从动侧内壳2的内壁面与磁耦合导向套21的外壁面紧配配合，所述磁传动主动端12设于从动转子隔离套112的外壁面与磁耦合导向套21内壁面之间。

快接并实现高速转动稳定性的核心难点在于保证对接的同轴度，此外，本发明的快接型磁传动装置结构外径上相对传动结构显著缩小，外径缩小相应导致连接强度下降，需要更长的轴向配合距离进行补偿，因此进一步增加同轴难度。为此，本发明提供的快接型磁传动装置采用双重导向锁紧配合结构提供足够的连接强度来保证同轴度；快接***到位后，导向套和导向槽之间形成紧配配合。所述同轴锁紧结构为设于主动侧壳体和从动侧壳体上且相互配合的键槽，比如在从动侧外壳1一端形成同轴锁紧键331，在主动侧外壳3一端设置同轴锁紧槽332。使用***前，同轴锁紧槽332处于“开”档位，同轴锁紧键331***到位后，同轴锁紧槽332调至“关”档位即完成锁紧。此外，从动侧外壳1上还可进一步设置锁紧环333。

请继续参见图4，所述的磁传动主动端12由主动转子121、主动转子隔离套122、主动磁体123构成。其中的主动转子121为圆筒形，内有圆形转动空间，圆形转动空间的内表面存在凹槽；主动转子隔离套122内嵌于圆形转动空间中，与内表面凹槽共同构成封闭的磁铁放置槽。主动端的磁铁放置槽应为偶数对，磁铁放入时需对向成对放入，依照圆周方向展开时，相邻磁铁级性应相反。主动转子隔离套122与主动转子121加工过程中放入一体注塑实现装配，构成磁体容纳腔；主动磁体123放入磁体容纳腔后，通过医用级胶水封闭胶口。磁传动主动端12的另一端与驱动电机紧配连接，驱动电机通过缓冲结构固定于主动侧壳体内，以上装配关系属于常规装配结构，在此不在展开赘述。

请继续参见图5，所述的磁传动从动端11由从动转子111、从动转子隔离套112、从动磁体113和磁体保持架114构成。其中从动转子111为圆轴，磁体保持架114为细长圆筒形，内有圆形装配空间，装配于从动转子111上；从动转子隔离套112为圆筒，装配于磁体保持架114上；磁体保持架114表面具有凹槽，与从动转子111和从动转子隔离套112共同构成从动端的磁铁放置槽。从动端的磁铁放置槽应为偶数对，磁铁放入时需对向成对放入，依照圆周方向展开时，相邻磁铁级性应相反。磁传动从动端11另一侧装配有支撑轴承（图未示），支撑轴承紧配装配于从动侧内壳2的内部，从动侧内壳2通过缓冲结构固定于从动侧外壳1内。以上装配同样属于常规装配结构，在此不在展开赘述。

本发明的磁耦合结构中，磁传动从动端11和磁传动主动端12之间由快接隔离套13隔开。传动结构应用在介入导管中时，快接隔离套13左侧的磁传动从动端11位于导管上属于灭菌区域，右侧的磁传动主动端12位于动力结构上属于非灭菌区域。

本发明的磁耦合同轴导向机构和整体同轴导向机构配合，约束快接隔离套13内外两侧主动端和从动端间的微小转动间隙，保证在快接插拔后主从两端的同轴性，进而实现高转速及稳定性的要求。由于磁传动主动端12和磁传动从动端11之间的间隙仅为0.3～0.5mm，在磁传动配合区域，快接隔离套13的壁厚约为0.3mm；快接隔离套13底部与磁耦合同轴导向机构底部装配放置，为保证装配部分强度及同轴度，在装配处快接隔离套13壁厚加厚至1.0mm。

为了实现更短的轴向配合距离获得更大的连接强度，更进一步地，本发明的同轴导向套31和同轴导向槽32间采用6%配合锥度，实现***导向的同时提高***到位后的配合强度。两处导向配合结构在轴向存在偏移，快接***时外侧的整体同轴导向配合首先接触进行整体的粗导向控制，继续***内侧的磁耦合同轴导向配合开始接触进行磁耦合结构的精密导向控制。进一步的，两处导向配合结构在采用相同锥度的同时存在长度差；相对于磁耦合同轴导向机构，位于外侧的整体同轴导向机构长度更长，***操作时由于内外两侧结构存在轴向偏移使得***阻力呈非线性上升，实现磁耦合同轴导向接触前***阻力较低，接触后***阻力迅速上升进而可在保证最终配合强度的同时避免较高的快插使用难度。

相对于传统工业中的磁传动结构，本发明适用于医用介入器械中的微小结构、高转速、低扭矩类应用。采用本发明的磁传动架构，实现可快接适配操作的同时，结构的整体外径可控制在4.0cm以内，并可在最大50000RPM的磁传动转速下保证结构运行稳定。

本发明首先通过磁传动将原本传动轴的动密封转换为主动端和从动端两者之间的静密封，一方面完全避免了密封磨损并降低了传动阻力，另一方面使得从动端可以完全密封使得临床应用时灭菌后可保证导管内无菌。

进一步的本发明通过双重导向锁紧配合结构，可在实现快接的同时保证极小的传动间隙。一方面，快接型磁传动可满足在医用导管作为耗材单次使用但高值动力结构为设备希望多次使用情况下，一个动力主动端可多次配合不同的从动端使用的需求，节约使用成本的同时因动力结构无需再进行灭菌操作同时提升了系统的可靠性；另一方面，导向结构将主动和从动隔离间的转动间隙稳定控制在极微小的0.5mm间隙内，通过实现更低的控制磁传动间隙在小规格结构中提供足够的扭矩。

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。

进一步的本发明通过双重导向锁紧配合结构，可在实现快接的同时保证极小的传动间隙。一方面，快接型磁传动可满足在医用导管作为耗材单次使用但高值动力结构为设备希望多次使用情况下，一个动力主动端可多次配合不同的从动端使用的需求，节约使用成本的同时因动力结构无需再进行灭菌操作同时提升了系统的可靠性；另一方面，导向结构将主动和从动隔离间的转动间隙稳定控制在极微小的0.5mm间隙内，通过实现更低的控制磁传动间隙在小规格结构中提供足够的扭矩。

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。