一种手外科显微手术手指固定器的制作方法

1.本发明涉及外科手术器械领域。具体而言，涉及一种手外科显微手术手指固定器。


背景技术：

2.随着医疗影像技术的发展，目前越来越多针对人体微细部位的外科手术涉及使用高清影像显微镜来实施进行。外科显微手术由于要使用显微镜设备对目标部位进行精确对焦，所以要求观察的目标部位具有足够的固定程度，以避免以观察时发生脱焦现象；同时诸如针对手部的手术因为涉及众多的神经、血管分布，需要在手术中保持手部具有高固定性，因此手指的固定装置一直在相关研究领域中作出重要研究课题。
3.查阅相关已公开技术方案，公开号为cn208626109(u)的技术方案提出一种固定夹装置，用于保证手指固定位置之外，还提供一定的通风性，避免手指出汗影响手术进行；公开号为cn213606781(u)的技术方案提出一种断指再植的手动固定装置，对手掌以及多个手指固定在一块固定板上，适合对于断指修复的长时间手术使用；公开号为ru2748122(c1)的技术方案，针对手指皮肤移植的手术中，亦提到一种对于手指的固定方案，用于提高手指固定的效果。然后以上技术方案都是基于平直长板型结构件，或者软皮带一类配件对人的手指或手掌进行固定，没有针对每人手指和手掌的形状作出适应性调整；该发展方向仍具有很大的提升空间。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，使用多个支撑结构对病人的手指以及手掌部位进行充分的支撑以及固定，并采用电流变流体作为与病人接触部位的填充材料，充分贴合病人的手指与手掌。
5.本发明采用如下技术方案：
6.一种手外科显微手术手指固定器，所述手指固定器包括基板以及多个支撑柱；所述基板的第一面为工作面，包括多个带滑动阻尼的通孔；所述支撑柱与所述通孔配合安装，并在所述通孔中沿所述支撑柱以及所述通孔的中心轴轴向滑动；多个所述支撑柱紧密布置并且均匀覆盖所述基板的工作面；多个所述支撑柱用于在显微手术中支撑病人的手指以及手掌底部，使病人的手指以及手掌相对位置固定；所述手指固定器还包括至少一个固定柄；所述固定柄与所述支撑柱配合使用，用于扣合并紧压病人手指以及手掌的必要固定位置；
7.其中，所述支撑柱的第一端为移动端，穿过所述通孔直到所述基板的底部；所述支撑柱的第二端为支撑端；所述支撑端具有一个支撑软垫；所述支撑软垫内部填充一种电流变流体；所述支撑软垫默认状态下呈自由软化状态；在病人手指和手掌放置在所述手指固定器后，被病人手指和手掌覆盖的所述支撑柱下沉，将病人的手指和手掌调整好固定姿态后，向所述支撑软垫内部的电流变流体施加一个工作电压，令电流变流体硬化后，将病人的手指和手掌固定在多个所述支撑柱之间；
8.所述基板表面覆盖软性物料；多个所述通孔贯穿所述基板表面的软性物料；
9.所述基板底部包括一个基底；所述基底内部填充电流变流体；所述基底支撑所述移动端，并在所述支撑柱下沉到达支撑位置后，向所述基底内部的电流变流体施加工作电压，使所述基底内部的流变流体硬化从而支撑固定多个所述支撑柱的位置；
10.所述基底内部包括至少一个第一电极以及至少一个第二电极，用于向所述基底内部的电流变流体施加第一工作电压；
11.所述支撑柱包括位于中央的主芯；所述主芯采用金属或者刚性复合材料制造，用于保持所述支撑柱的基本形状；
12.在所述主芯的外围包裹所述支撑软垫；所述支撑软垫采用柔软且具弹性的复合材料制造；所述支撑软垫在所述支撑端与所述主芯之间具有一定间隔；所述支撑软垫在所述移动端与所述主芯紧密贴合，从而在所述支撑软垫与所述主芯之间形成内腔；在所述内腔填充电流变流体；
13.在所述主芯的外表面包括至少一个第三电极；在所述支撑软垫的内表面包括至少一个第四电极；所述第三电极与所述第四电极用于向所述内腔中填充的电流变流体施加第二工作电压；
14.所述支撑软垫在所述支撑端的内表面还包括一块电磁体；所述电磁体在通电后产生磁力，用于与所述固定柄通过磁力吸引，从而固定所述固定柄在指定的所述支撑柱顶部；
15.所述固定器还包括电源模块；所述电源模块用于向所述第一电极与所述第二电极，以及第三电极与所述第四电极提供工作电压；
16.所述固定器还包括控制模块；所述控制模块连接所述第一电极以及所述第二电极，并控制所述第一工作电压；所述控制模块连接所述第三电极以及所述第四电极，并控制所述第二工作电压。
17.本发明所取得的有益效果是：
18.1.本发明的固定器使用多个支撑结构对病人的手指以及手掌部位进行充分的支撑以及固定，改变以往固定器的固定方式与病人结构部位生硬接触，保证了固定效果；
19.2.本发明的固定器采用了电流变流体作为多个调节结构的填充材料，能够提供多样的调整效果，适合不同病人的手部尺寸和多种手术要求的手部姿态；
20.3.本发明的使用简洁，而且造形便携，有利于紧急情况需要多空间移动的使用情景；
21.4.本发明的结构零件布局基于模块化设计，可在技术更新和修改阶段方便地进行切换和升级，有利于今后技术方案的优化和提升。
附图说明
22.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
23.图1为本发明所述固定器的总体示意图；
24.图2为本发明所述固定器的内部结构示意图；
25.图3为本发明所述支撑柱的轴向剖面结构示意图；
26.图4为本发明所述支撑柱的径向剖面结构示意图；
27.图5为本发明所述支撑柱的实施例2的示意图；
28.图6为本发明所述固定柄的示意图；
29.附图编号说明：10-病人手部；20-固定器；210-基板；211-工作面；212-基底；213-第一电极；214-第二电极；220-支撑柱；221-支撑软垫；222-电流变流体；223-电磁体；224-主芯；230-固定柄；231-固定柄第一端；232-连接带；233-信号线；234-检测电极；235-信号灯；310-第三电极；311-第四电极；401-隔断；402-压敏传感器；410-第一区域；420-第二区域。
具体实施方式
30.为了使得本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书、本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
31.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位.以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
32.实施例一：
33.如附图1，一种手外科显微手术手指固定器，所述手指固定器包括基板210以及多个支撑柱220；所述基板210的第一面为工作面211，包括多个带滑动阻尼的通孔；所述支撑柱220与所述通孔配合安装，并在所述通孔中沿所述支撑柱220以及所述通孔的中心轴轴向滑动；多个所述支撑柱220紧密布置并且均匀覆盖所述基板210的工作面211；多个所述支撑柱220用于在显微手术中支撑病人的手指以及手掌底部，使病人的手指以及手掌相对位置固定；所述手指固定器还包括至少一个带磁性的固定柄230；所述固定柄230与所述支撑柱220配合使用，用于扣合并紧压病人手指以及手掌的必要固定位置；
34.其中，所述支撑柱220的第一端为移动端，穿过所述通孔直到所述基板210的底部；所述支撑柱220的第二端为支撑端；所述支撑端具有一个支撑软垫221；所述支撑软垫221内部填充一种电流变流体；所述支撑软垫221默认状态下呈自由软化状态；在病人手指和手掌放置在所述手指固定器后，被病人手指和手掌覆盖的所述支撑柱220下沉，将病人的手指和手掌调整好固定姿态后，向所述支撑软垫221内部的电流变流体施加一个工作电压，令电流变流体硬化后，将病人的手指和手掌固定在多个所述支撑柱220之间；
35.所述基板表面覆盖软性物料；多个所述通孔贯穿所述基板表面的软性物料；
36.如附图2，所述基板底部包括一个基底212；所述基底212内部填充电流变流体；所述基底212支撑所述移动端，并在所述支撑柱220下沉到达支撑位置后，向所述基底212内部的电流变流体施加工作电压，使所述基底212内部的电流变流体硬化从而支撑固定多个所述支撑柱220的位置；
37.所述基底212内部包括至少一个第一电极213以及至少一个第二电极214，用于向所述基底212内部的电流变流体施加第一工作电压；
38.所述支撑柱220包括位于中央的主芯224；所述主芯224采用金属或者刚性复合材料制造，用于保持所述支撑柱220的基本形状；
39.如附图3，在所述主芯224的外围包裹所述支撑软垫221；所述支撑软垫221采用柔料且具弹性的复合材料制造；所述支撑软垫221在所述支撑端以及沿轴向周围与所述主芯224之间具有一定间隔；所述支撑软垫221在所述移动端与所述主芯224紧密贴合，从而在所述支撑软垫221与所述主芯224之间形成内腔；在所述内腔填充电流变流体；
40.在所述主芯224的外表面包括至少一个第三电极310；在所述支撑软垫221的内表面包括至少一个第四电极311；所述第三电极310与所述第四电极311用于向所述内腔中填充的电流变流体施加第二工作电压；
41.所述支撑软垫221在所述支撑端的内表面还包括一块电磁体223；所述电磁体223用于与所述固定柄230通过磁力进行定位，从而固定所述固定柄230在指定的所述支撑柱220顶部；
42.所述固定器还包括电源模块；所述电源模块用于向所述第一电极213与所述第二电极214，以及第三电极310与所述第四电极311提供电压从而形成内部电场；
43.所述固定器还包括控制模块；所述控制模块连接所述第一电极213以及所述第二电极214，并控制所述第一电极213以及所述第二电极214的所述第一工作电压；所述控制模块连接所述第三电极310以及所述第四电极311，并控制所述第三电极310以及所述第四电极311的所述第二工作电压；
44.其中，所述支撑软垫221的材质优选地为医用硅橡胶，邵氏硬度a在50至65，拉伸率大于400％；符合医用等级fda认证、欧盟lmbg和lfgb认证以及ul、sgs、rohs、reach检测；进一步的，所述支撑软垫221整体平均厚度为1.5至2mm；
45.其中，电流变流体是将电流变材料混合到非极性液体中构成的一种悬浮液；电流变材料具有在电场中产生电流变效应；在微观上表现为，电流变材料中的极性分子在电场中形成有序同向排列，并且其离子在电极表面附近聚集；宏观上则表现为材料在电场的作用下粘度明显增大；将电流变材料加入非极性材料中，例如绝缘硅油中，形成悬浮液后，悬浮液在电场作用下亦产生电流变效应，在两个电极之间的介质会形成沿电场方向的纤维桥状结构；宏观上的物理表现为悬浮液的表观粘度增大了数个数量级，在强电场作用下甚至可以出现明显的固化现象；而在电场撤去后，固化后的悬浮液回复原来的液体状态；
46.本实施例中，通过将电流变材料与绝缘硅油进行混合后的电流变流体，填充到所述支撑软垫221内部，使所述支撑端在与病人的手指或手掌接触前处于软化状态，而在所述支撑端与病人接触后，使所述支撑端转变为具有一定硬度并紧合贴合病人手指和手掌，大大增加固定性的固定性能；
47.进一步的，在所述基底212内部填充电流变流体；当病人在所述支撑端放置手部时，病人手指或手掌压上的多个所述支撑柱220由于手部的压力使所述移动端下沉；保持基底212内部的电流变流体保持一定的粘度，用于足够适当的阻尼使所述移动端缓缓下沉，并且在所述移动端下沉到适当深度时，增加基底212内部的电流变流体的粘度，使所述移动端停止下沉；通过以上操作，病人的手掌以及围绕手指的一周均被所述支撑柱220围绕并固
定；
48.进一步的，病人的手部各部位的放置姿态可因应手术的需要进行变化，包括采用手心朝向所述支撑端，手背朝向所述支撑端，或者手掌侧面朝向所述支撑端；并且，所述支撑端的下沉深度根据实际需要调整；
49.进一步的，如附图2，所述第一电极213与所述第二电极214以相对位置放置；可选地，所述第一电极213安装于所述基底212的一个端面，所述第二电极214安装于所述基底212的另一个端面；可选地，所述第一电极213以及所述第二电极214安装小凸台上，以保护电极不被基底212破撞造成损坏；可选地，所述第一电极213和所述第二电极214的数量为4对，或者5对；多个所述第一电极213之间、所述第二电极214之间等间距放置，以保证对填充的电流变流体具有均匀的电场作用；
50.进一步的，所述第三电极310在一种实施方式中，依附于所述主芯224的表面；或者在另一种实施方式中，如附图4，多个所述第三电极310以等间距方式，环绕所述主芯224等间距布置；进一步的，所述第四电极311相对所述第三电极310以成对组合的方式进行布置，从而形成有效的组合并在两者之间产生电场；
51.进一步的，所述电源模块采用直流或交流供电方式向多个所述电极供电；所述电源模块以供电电路连接多个所述电极；并且所述电源模块包括向所述控制模块提供电源以支持进行工作；
52.其中，所述电源模块的供电方式采用交流电或直流电进行供电；所述电源模块包括交流-直流转换器，用于将外接的交流电转换为直流电；所述电源的模块还包括升压调节器，用于将初始电压进行升压处理；所述升压调节器将初始的低电压进行升压后达到500v至1000v或以上的电压，并将该较高电压提供到所述第一电极213与所述第二电极214，以及所述第三电极310与第四电极311；
53.进一步的，所述控制模块根据控制人员的操作指令，控制所述电源模块输出所述第一工作电压以及第二工作电压；所述第一工作电压以及第二工作电压的数值为可变数值；工作电压的高低影响电流变流体的粘度表现；所述控制模块包括采用可调节的多级控制对工作电压进行不同数值的调整，以提供所述支撑柱220的外表面变形能力，以及所述支撑柱220的支撑力度。
54.实施例二：
55.本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进；
56.在一些使用情况中，病人的手指或手掌对所述支撑柱除了有垂直方向的压力外，对所述支撑柱的侧面同样具有一定的挤压力，使所述支撑柱发生侧向的变形；由于既要保证所述支撑端具有一定的柔软度，同时又需要所述支撑柱能在固定病人手指或手掌期间维持一定刚度，本实施例对所述支撑柱220的内部结构进行进一步改进；
57.在所述支撑软垫221内部进行多区域的划分，并使各个区域分别密封并且独立；如附图5，通过多个隔断401对所述支撑软垫221内部划分为4个区域，其中包括第一区域410和第二区域420；所述第一区域410和所述第二区域420各自包括一组所述第三电极310和所述第四电极311；进一步的，在每个所述支撑软垫221的侧面嵌入一组压敏传感器402；所述压敏传感器402在其所在一侧的所述支撑软垫221受到压力发生形变时，能够反馈相应的压力
值；
58.设所述第一区域410的所述压敏传感器受到的压力值为α1，所述第二区域420的所述压敏传感器受到的压力值为α2，则通过计算两者的差值α
′
，可以判断所述支撑软垫221当前的变形情况，有：
59.α
′
＝α
1-α2，
ꢀꢀ
公式2-1；
60.在默认状态下，压力值由所述支撑软垫221内部材料的挤压提供一个默认值，并以默认值作为零点，测得的压力值取正值为压缩状态，负值为拉伸状态；
61.若α
′
》0，则所述第一区域410受到的压力较大，所述支撑柱220向所述第一区域410的一侧弯曲；
62.反之，若α
′
《0，所述支撑柱220向所述第二区域420的一侧弯曲；
63.进一步的，对所述第一区域410以及所述第二区域420的所述第三、第四电极的工作调压，根据α1和α2进行偏置调整，分别有：
[0064][0065][0066]
其中，u1为所述第一区域410的一组电极的工作电压，u2为所述第二区域420的一组电极的工作电压，k为偏置系数，根据加入的电流变流体的性能参数由相关人员进行设置；
[0067]
通过以上调整，在所述支撑柱220受到由自病人手指或手掌的侧向压力时，通过对不同所述支撑软垫221区域的工作电压进行偏置调整，使不同区域填充的所述电流变流体表现为不同的粘度，加强所述支撑柱220的固定性。
[0068]
实施例三：
[0069]
本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进；
[0070]
本实施例中，所述的固定器包括采用一个或以上的所述固定柄230；如附图6，所述固定柄230包括第一端231和第二端；所述第一端231包括一块磁性材料，并由外部的保护壳包裹；所述第一端与所述第二端通过一条连接带232连接；所述连接带232的材质可以为皮革、医生硅胶或者纤维织物，用于对病人的手指进行覆盖固定；
[0071]
进一步的，如附图2所示，在所述支撑端的顶部，所述支撑软垫221的内表面，嵌入一块电磁体223；所述电磁体223通过供电线路连接所述电源模块，从而产生可开关控制的磁力；
[0072]
在病人的手指和手掌都在所述固定器上布置妥当后，将所述连接带232的位置正确压实病人需要固定的手指，打开所述电磁体223的磁力控制开关，使两个或以上的所述电磁体223与所述固定柄230的两端由于磁力效应相互吸引，从而实现对病人手指的固定；
[0073]
进一步的，在所述连接带232内部还包括一个信号线233；在所述第一端231与所述电磁体223接触的表面包括一个检测电极234；所述检测电极234由压电材料制造，当所述检测电极被施加适当压力后，可以产生一定电压从而使在所述第一端231与所述第二端产生一定电压差；当所述第一端231与所述第二端都正确地与两个或以上的所述电磁体223接触时，所述信号线233将所述第一端231与所述第二端导通；在所述信号线233表面安装一个信
号灯235，所述信号灯235在所述信号线233能正确导通后被点亮，从而确认所述固定带230是否已经正确地被所述电磁体223吸引固定。
[0074]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0075]
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
[0076]
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
[0077]
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。