具有动态闭塞调节的滚子泵的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本公开涉及用于医疗设备或系统(例如心肺体外循环机)的滚子泵。更具体地，本发明涉及可以在泵的运行期间启动的闭塞调节特征的滚子泵。
[0002]滚子(或蠕动)泵在医疗领域有许多用途。例如，在心血管手术期间使用滚子泵来促进患者与心肺机之间的血液循环。滚子泵的运行是通过使用闭塞软管的回转滚子正移位来泵送流体。在心肺机方面，多个专用滚子泵通常用作灌注回路的一部分，从而泵送动脉回路(其中，不使用离心泵)、排气、心切开术抽吸以及心麻痹。其他常见的医疗用途是血液在患者与肾透析器之间输送，以及IV溶液的静脉内(IV)馈送。通常，滚子泵结构简单，产生恒定流动并使用一次性管道，流体介质通过该一次性管道输送。
[0003]滚子泵通常包括泵驱动器和泵头。泵驱动器导致泵头旋转以泵送流体介质。泵头包括泵定子和泵转子。泵转子实质上是具有内周表面(或“轨道”)，一个或多个管被泵转子抵靠该内周表面压缩。可相对于定子旋转的泵转子以这样的方式布置在泵定子中，即泵转子通过一个或更多个滚子配合定位在泵定子中的管道。在泵转子通过旋转轴(其又是泵驱动器的一部分)旋转时，当滚子沿管道滚动时，滚子(或多个滚子)将管道压靠泵定子的内周表面。然后，含在管道中的流体介质沿泵转子旋转的方向被输送。
[0004]重要的是滚子泵是可调节的。一种方式是转子泵通常在转子(包括滚子)的转速方面是可调节的。大部分滚子泵具有允许用户调节和/或设定转速的控制器。另一种方式是滚子泵通常在滚子与定子的内周表面之间的距离方面是可调节的。该参数通常称为“闭塞”并反映管道在滚子与轨道表面之间被压缩或闭塞的程度。闭塞的程度或水平随着滚子移动至更靠近轨道表面而增加。当滚子移动时阻塞或压缩泵中管道的直径的变化量影响泵送率。管道的阻塞水平还影响了流体介质的抽吸量。如果滚子泵用于解剖结构的一些部分，对于抽吸流体介质可安全地应用的抽吸量，可能存在限制。滚子泵的这种用途的一个示例是连接至心脏排气管，其中太多的抽吸将导致组织受损。另外，滚子与轨道之间的距离可以被调节成适应不同大小(或质量)管道。总之，灌注师通常期望调节闭塞以优化诸如血液溶血、管道飞节内肿、流速计算精度，并补偿管子的制造误差的严苛标准。
[0005]常规的灌注滚子泵通常包括闭塞调节机构，其允许灌注师手动调节灌注“设定”或水平。已知的闭塞调节机构相对并要求在闭塞设置进行调节时该泵驱动被停用(即，辊子泵不泵送流体)。虽然可行，但该方法可能非常耗时且要求灌注师每次希望调节闭塞时需要停止泵。此外，闭塞调节通常要求灌注师一只手调节滚子与轨道之间的距离，而另一只手拿一根填充有在泵头上方一米高度出的液柱的管道并确定何时该液柱以2.5厘米每分钟的速率滴落。这既麻烦又不一致。
[0006]因此，需要设有改进的闭塞调节特征的滚子泵，尤其是用于灌注回路的滚子泵。
【发明内容】
[0007]根据本发明的原理的一些方面涉及滚子泵，其包括驱动轴、马达、转子组件、定子外壳以及闭塞调节组件。驱动轴限定中心轴线并耦合至马达。马达由此围绕中心轴线旋转该驱动轴。滚子头组件包括毂、滑动体和滚子。该毂安装至驱动轴。该滑动体可滑动地连接至毂，从而该滑动体随着毂的旋转而旋转，但可相对于该毂径向移动。该滚子可转动地连接至与驱动轴相对的滑动体。定子外壳形成轨道，该轨道具有内弧形接纳表面。关于此，定子外壳与转子组件关联，以限定该滚子与接纳表面之间的闭塞区域。该闭塞调节组件可滑动地调节滚子相对于接纳表面的径向位置，并包括致动旋钮、致动结构和基轴。该致动结构连接至旋钮。该基轴相对于驱动轴支承致动旋钮。关于此，该致动结构与滑动体相互作用，以在旋钮旋转时，选择性地改变该滑动体相对于驱动轴的中心轴线(以及由此相对于接纳表面)的径向位置。最后，驱动轴和基轴彼此可旋转地隔离。通过该结构，本发明的滚子泵允许用户在泵正在运行以泵送流体介质的同时，执行闭塞调节。一些实施例中，闭塞调节组件进一步包括环，该环螺纹连接于旋钮并纵向固定至凸轮结构，从而该旋钮的旋转经由该环转换成凸轮结构的纵向移动。其它实施例中，闭塞轴同轴地布置在基轴的内腔内，其中，该闭塞轴的端部延伸超过基轴并通过模块化马达动作，该模块化马达经由电控制器可操作地实现闭塞调节。相关的实施例中，控制器编程成基于诸如管线压力、马达转矩、流率和/或用户输入的灌注回路参数来激励该模块化电机的运行。
[0008]根据本发明的原理的其它实施例涉及作为灌注回路的一部分的滚子泵的运行方法。该方法包括将该灌注回路的管线加载至上述的滚子泵，其中管线抵靠轨道接纳表面布置。马达可运行以致使滑动体和滚子相对于加载的管线旋转以实现将流体介质泵送穿过管线。关于此，滚子位于相对于接纳表面的第一径向位置，由此以第一闭塞水平闭塞该管线。在持续运行所述马达的同时，旋转所述致动旋钮以将所述滚子的径向位置改变至与所述第一径向位置不同的第二径向位置，从而提供第二闭塞水平。一些实施例中，所述滚子泵进一步包括链接至所述闭塞调节组件的模块化马达，且控制器被编程以激励所述模块化马达的运行。一些实施例中，所述方法可进一步包括在控制器处接纳指示灌注回路的运行参数的信息。该控制器自动地激励所述模块化马达的运行，从而在所述马达持续运行下，根据所接收的信息，实现滚子相对于接纳表面至第三径向位置的移动。
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明原理的滚子泵的立体图；
[0010]图2是图1的滚子泵的纵剖视图；
[0011]图3是图1的滚子泵的横剖视图；
[0012]图4是图1的滚子泵的分解立体图；
[0013]图5A是图2的滚子泵的一部分的放大图；
[0014]图5B是图2的滚子泵的另一部分的放大图；
[0015]图6是图1的滚子泵的简化俯视图，示出泵送运行模式；
[0016]图7是图1的滚子泵的简化俯视图，示出闭塞调节运行模式；以及
[0017]图8是包含图7的滚子泵的系统的框图。
【具体实施方式】
[0018]图1示出根据本发明原理的滚子泵20的一个实施例。滚子泵20包括保持各种驱动元件(未示出，但下文更详细描述)的外壳22、滚子头组件24、定子框架26以及闭塞调节组件28 ( 一般标记)。下面提供各元件的细节。一般来说，滚子泵20构造成维持在定子框架26与设有滚子头组件24的一个或多个滚子32之间的一段长度柔性管30。可选地，如需要，可设置一个或多个管夹34来保持管道30。无论如何，管道30被压在定子框架26与滚子(或多个滚子)32之间。随着滚子头组件24旋转(经由在外壳22内的驱动元件)，滚子(或多个滚子)32沿管道30行进，由此将流体介质推过管道30。滚子(或多个滚子)32的径向位置相对于定子框架26可经由操作闭塞调节组件28来调节。关于此，闭塞调节组件28构造成使得在滚子头组件24持续旋转的同时(且由此在滚子泵持续泵送流体的同时)可执行闭塞调节(即，改变闭塞的水平或程度)。滚子泵20可选定地包括其它特征，
[0019]由外壳22保持的驱动组件38的各元件在图2中示出并包括马达40和驱动轴42。马达40可采用各种形式，例如包含转子44和定子46的直流无刷和无框马达。驱动轴42耦合至马达40，使得马达40的运行导致驱动轴42围绕中心轴线A旋转。驱动轴42可以是形成中心通路或腔48的细长刚性管，该中心通路或腔48又在驱动轴42的相对的第一和第二端50、52处开口。如整个本说明书中所使用的，参照“径向”或“纵向”相对于中心轴线A。
[0020]马达40与驱动轴42之间的驱动联轴器可以以各种方式实现，例如通过刚性连接至转子44和驱动轴42的毂54来实现。另外，驱动组件38可包括实现马达40和驱动轴42相对于滚子泵20的其它元件(例如，定子框架26和滚子头组件24)的稳定安装的其它特征。例如，外壳22可以包括或限定马达外壳部分56，其至少部分地封围马达40。上和下主轴承单元58、60可旋转地支承驱动轴42。一些实施例中，锁定螺母62在相邻于主轴承单元60处安装至驱动轴42，且凸缘64在上主轴承单元58处由驱动轴42形成，以限制驱动轴42的过度纵向移动。
[0021]参考图2-4，滚子头组件24 (在一些构造中)包括毂70、一个或多个本体72a、72b，一个或多个滚子32，以及一个或