一种绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置。


背景技术：

2.大便失禁是肛肠外科常见疾病之一，是一个社会学和卫生学的问题。大便失禁是指不能自主控制液体或固体的排出，临床上主要表现为控制排便能力障碍所导致的不能自主控制排便。大便失禁虽不会致命，但却给患者带来巨大的身心痛苦和生活不便。
3.大便失禁作为一种常见病和多发病，是多种因素参与引发的复杂临床症状。引发大便失禁的危险因素有很多，包括年老体弱、残疾、生育、直肠放疗、肛门直肠手术和腹泻等，所以大便失禁的发生率随着年龄的增加和精神生理状态的下降而升高。大便失禁的病因包括：(1)先天性生理结构缺陷；(2)支配排便的大脑中枢和周围神经系统功能障碍或损伤；(3)肛门括约肌、肛提肌等肛周肌肉功能障碍或损伤。
4.目前，国内外常用的治疗大便失禁的方法有康复性保守治疗和外科性手术治疗。康复性保守治疗包括肠运动治疗、药物辅助治疗、肛周肌肉训练、生物反馈治疗和非手术性电刺激。外科性手术治疗包括括约肌修补术、股薄肌移植术、骶骨神经电刺激、膨胀剂注射整型、结肠造口术和人工肛门括约肌。
5.医生会根据患者不同的病症和病因等具体情况选择相对合适的疗法，但针对患有先天性、神经性肛门失禁和结直肠癌的严重肛门失禁患者，人工肛门括约肌是一种理想的治疗手段。人工肛门括约肌是一种可以有效治疗大便失禁的外科性手术疗法，国外研发的装置已在临床上得到应用。人工肛门括约肌是指一种人工假体装置通过模拟正常肛门外括约肌的生理功能，能够控制排便，从而治疗大便失禁。现有人工括约肌研究中植入物周围组织的远期形态变化引起的生物力学匹配问题导致失效或缺血坏死、组织萎缩，是此项技术在临床应用中的关键问题。


技术实现要素：

6.基于现有技术中人工肛门括约肌装置与肠管组织力学不匹配的问题，本发明提供一种绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置。
7.本发明利用丝状形状记忆合金(shape memory alloy，sma)材料的超弹性特性，通过将设计的恒力装置内嵌在装置传动结构中，能在长期的夹持肠管过程中始终保持恒定的夹持力，有效避免由于肠管受力过大或过小导致的肠管损伤或装置失效，有效解决人工肛门括约肌和肠管之间的生物力学相容性。
8.本发明的目的通过以下技术方案实现：
9.本发明提供一种绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置，包括驱动电机、异面轮、一对恒力元件、同面异向轮及夹持元件，所述异面轮靠近驱动电机设置，同面异向轮靠近夹持元件设置，一对恒力元件分别为恒力元件a和恒力元件b，恒力元件a和恒力元件b的
一端分别和驱动电机连接，恒力元件a和恒力元件b的另一端分别缠绕异面轮和同面异向轮以后与夹持元件连接，所述驱动电机控制恒力元件a和恒力元件b中的一个收紧时，另一个为放松，所述驱动电机通过一对恒力元件协同作用，实现夹持元件的打开与关闭。
10.在本发明的一个实施方式中，所述恒力元件a和恒力元件b均包括形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝一端和驱动电机连接，所述形状记忆合金丝的另一端分别缠绕异面轮和同面异向轮以后与夹持元件连接。
11.在本发明的一个实施方式中，所述夹持元件包括上夹板、下夹板和合页转轴，合页转轴连接上夹板和下夹板。
12.在本发明的一个实施方式中，所述形状记忆合金丝一端和驱动电机连接，所述形状记忆合金丝的另一端分别缠绕异面轮和同面异向轮以后与合页转轴连接，所述驱动电机通过一对恒力元件的形状记忆合金丝收紧或放松来实现上夹板和下夹板之间为打开或关闭的状态。
13.在本发明的一个实施方式中，所述异面轮包括异面设置的异面a号轮、异面b号轮和异面轮机架，异面a号轮和异面b号轮安装在异面轮机架上，异面a号轮和异面b号轮所在空间平面相互垂直，用于改变传动方向。异面a号轮和异面b号轮分别设置两个，分别用于所述恒力元件a和恒力元件b的形状记忆合金丝穿过。
14.在本发明的一个实施方式中，同面异向轮包括一对同面异向a号轮、一对同面异向b号轮和同面异向轮机架，一对同面异向a号轮和一对同面异向b号轮安装在同面异向轮机架上，恒力元件a和恒力元件b通过异面方式缠绕在一对同面异向a号轮和一对同面异向b号轮上。其中一个同面异向a号轮和一个同面异向b号轮作为一组，用于所述恒力元件a或恒力元件b的形状记忆合金丝穿过。
15.在本发明的一个实施方式中，所述形状记忆合金丝一端和驱动电机连接，所述形状记忆合金丝的另一端分别缠绕异面轮的异面a号轮和异面b号轮后，再缠绕同面异向轮的其中一个同面异向a号轮和一个同面异向b号轮以后，与合页转轴连接。
16.在本发明的一个实施方式中，所述形状记忆合金丝的外侧套装有碳纤维管。
17.在本发明的一个实施方式中，所述形状记忆合金丝和驱动电机的连接方式为：所述形状记忆合金丝连接驱动电机后，形状记忆合金丝缠绕在螺栓上，通过螺母锁紧。
18.在本发明的一个实施方式中，所述形状记忆合金丝和合页转轴的连接方式为：所述形状记忆合金丝连接合页转轴后，形状记忆合金丝缠绕在螺栓上，通过螺母锁紧。在本发明的一个实施方式中，恒力元件a包括两对螺母、形状记忆合金丝和一对螺栓，形状记忆合金丝缠绕在螺栓上，通过两侧螺母锁紧。
19.在本发明的一个实施方式中，所述夹持元件还包括一对医用硅胶垫，医用硅胶垫侧面为弧面，便于和肠管贴合，医用硅胶垫另一侧面固定在上夹板、下夹板上。
20.在本发明的一个实施方式中，所述夹持元件中还设置有柔性挡件，所述柔性挡件位于上夹板、下夹板之间。
21.在本发明的一个实施方式中，所述夹持元件连接在同面异向轮机架上，同时，所述夹持元件与同面异向轮机架之间的连接方式不影响所述夹持元件中合页转轴的转动，即不影响上夹板、下夹板之间角度调整。
22.在本发明的一个实施方式中，所述驱动电机为能够正反转的电机。
23.本发明在使用时，驱动电机控制一个恒力元件a收紧，另一个恒力元件b放松，夹持端夹肠管闭合；若要求夹持端使肠管张开，则驱动电机控制恒力元件a收紧，恒力元件b放松。通过一对恒力元件协同作用，可以实现装置的打开与关闭，即对肠管的夹紧与放松，由于形状记忆合金丝具有恒力特性，在此位移变动下，夹持端输出力为恒力。本发明通过电机驱动，恒力元件绳轮传动，控制括约肌的夹持元件，实现人工括约肌打开和关闭。本发明通过设计嵌入形状记忆合金丝的恒力机构，实现了夹持机构对肠管组织的恒力夹持，有效解决了括约肌装置与肠管组织力学不匹配造成的肠管组织缺血坏死等问题。
24.本发明设计的恒力元件通过将形状记忆合金丝内嵌在绳轮传动中实现对肠管的恒力夹持，与现有人工肛门括约肌技术相比较具有如下显著优点：
25.(1)采用绳传动，结构轻便，传动相对更灵活，更利于实现夹持元件的摆动及大自由度运动。
26.(2)结构具有恒力特性，在夹持肠管过程中，始终对肠管施加恒定的夹持力。起到保护肠管的作用，避免过压损伤，实现植入装置与周围生物组织的远期力学匹配，从而提高人工括约肌的生物力学相容性。
附图说明
27.图1为本发明实施例1中绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置的结构示意图；
28.图2为本发明实施例1中绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置中异面轮结构示意图；
29.图3为本发明实施例1中绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置中恒力元件结构示意图；
30.图4为本发明实施例1中绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置中同面异向轮结构示意图；
31.图5为本发明实施例1中绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置中夹持元件结构示意图；
32.图6为本发明实施例1中绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置打开和关闭状态示意图。
33.图中标号所示：
34.1-驱动电机，
35.2-异面轮，201-异面a号轮，202-异面b号轮，203-异面轮机架，
36.3-恒力元件a，301-螺母，302-形状记忆合金丝，303-螺栓，
37.4-同面异向轮，401-同面异向a号轮，402-同面异向b号轮，403-同面异向轮机架，
38.5-夹持元件，501-上夹板，502-下夹板，503-合页转轴，504-医用硅胶垫，
39.6-柔性挡件，
40.7-恒力元件b。
具体实施方式
41.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
42.实施例
43.如图1、2、3、4、5、6所示，本实施例提供一种绳传动式恒力夹持的人工肛门括约肌装置，包括驱动电机1、异面轮2、一对恒力元件、同面异向轮4及夹持元件5。
44.所述异面轮2靠近驱动电机1设置，同面异向轮4靠近夹持元件5设置，一对恒力元件分别为恒力元件a3和恒力元件b7，
45.恒力元件a3和恒力元件b7的一端分别和驱动电机1连接，恒力元件a3和恒力元件b7的另一端分别缠绕异面轮2和同面异向轮4以后与夹持元件5连接，
46.所述驱动电机1控制恒力元件a3和恒力元件b7中的一个收紧时，另一个为放松，所述驱动电机1通过一对恒力元件协同作用，实现夹持元件5的打开与关闭。
47.本实施例中，所述恒力元件a3和恒力元件b7均包括形状记忆合金丝302，所述形状记忆合金丝302一端和驱动电机1连接，所述形状记忆合金丝302的另一端分别缠绕异面轮2和同面异向轮4以后与夹持元件5连接。
48.本实施例中，如图1、5所示，所述夹持元件5包括上夹板501、下夹板502和合页转轴503，合页转轴503连接上夹板501和下夹板502。
49.本实施例中，所述形状记忆合金丝302一端和驱动电机1连接，所述形状记忆合金丝302的另一端分别缠绕异面轮2和同面异向轮4以后与合页转轴503连接，所述驱动电机1通过一对恒力元件的形状记忆合金丝302收紧或放松来实现上夹板501和下夹板502之间为打开或关闭的状态。
50.本实施例中，如图1、2所示，所述异面轮2包括异面设置的异面a号轮201、异面b号轮202和异面轮机架203，异面a号轮201和异面b号轮202安装在异面轮机架203上，异面a号轮201和异面b号轮202所在空间平面相互垂直，用于改变传动方向。异面a号轮201和异面b号轮202分别设置两个，分别用于所述恒力元件a3和恒力元件b7的形状记忆合金丝302穿过。
51.本实施例中，如图1、4所示，同面异向轮4包括一对同面异向a号轮401、一对同面异向b号轮402和同面异向轮机架403，一对同面异向a号轮401和一对同面异向b号轮402安装在同面异向轮机架403上，恒力元件a3和恒力元件b7通过异面方式缠绕在一对同面异向a号轮401和一对同面异向b号轮402上。其中一个同面异向a号轮401和一个同面异向b号轮402作为一组，用于所述恒力元件a3或恒力元件b7的形状记忆合金丝302穿过。
52.本实施例中，所述形状记忆合金丝302一端和驱动电机1连接，所述形状记忆合金丝302的另一端分别缠绕异面轮2的异面a号轮201和异面b号轮202后，再缠绕同面异向轮4的其中一个同面异向a号轮401和一个同面异向b号轮402以后，与合页转轴503连接。
53.本实施例中，所述形状记忆合金丝302的外侧套装有碳纤维管。
54.本实施例中，所述形状记忆合金丝302和驱动电机1的连接方式为：所述形状记忆合金丝302连接驱动电机1后，形状记忆合金丝302缠绕在螺栓303上，通过螺母301锁紧。所述形状记忆合金丝302和合页转轴503的连接方式为：所述形状记忆合金丝302连接合页转轴503后，形状记忆合金丝302缠绕在螺栓303上，通过螺母301锁紧。即，如图1、3所示，恒力元件a3包括两对螺母301、形状记忆合金丝302和一对螺栓303，形状记忆合金丝302缠绕在螺栓303上，通过两侧螺母301锁紧。
55.本实施例中，如图1、5所示，所述夹持元件5还包括一对医用硅胶垫504，医用硅胶垫504侧面为弧面，便于和肠管贴合，医用硅胶垫504另一侧面固定在上夹板501、下夹板502
上。
56.本实施例中，参考图1，所述夹持元件5中还设置有柔性挡件6，所述柔性挡件6位于上夹板501、下夹板502之间。
57.本实施例中，参考图6，所述夹持元件5连接在同面异向轮机架403上，同时，所述夹持元件5与同面异向轮机架403之间的连接方式不影响所述夹持元件5中合页转轴503的转动，即不影响上夹板501、下夹板502之间角度调整。
58.本实施例中，所述驱动电机1为能够正反转的电机。
59.如图6所示，当装置工作时有打开和关闭状态，图6a为装置打开状态时夹持元件示意图，图6b为装置关闭状态时夹持元件示意图。
60.本发明中的“上”、“下”等方位名词均是按照附图进行描述，而非在实际使用情况中装置具体处于的方位。
61.本发明的工作过程具体为：一对恒力元件缠绕驱动电机1后，经过异面a号轮201、异面b号轮202后进入碳纤维管，此过程中恒力元件3的缠绕方向改变90
°
；之后恒力元件分别经过一对同面异向a号轮401和一对同面异向b号轮402，异面缠绕，再连接到合页转轴503上，从而控制夹持元件5偏摆运动，实现对肠管的夹持功能，装置进入关闭状态，如图6b。
62.从恒力元件缠绕方式可以看出，若要求夹持端夹肠管闭合，则驱动电机1控制恒力元件b收紧，恒力元件a放松；若要求夹持端使肠管张开，则驱动电机1控制恒力元件a收紧，恒力元件b放松。通过一对恒力元件协同作用，可以实现装置的打开与关闭，即对肠管的夹紧与放松，如图6所示。由于形状记忆合金丝具有恒力特性，在此位移变动下，夹持端输出力为恒力。
63.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。