一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置

1.本发明属于医疗器械领域，涉及一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置，具体涉及一种替代尿道括约肌控制尿道开闭的装置。


背景技术：

2.在临床上尿失禁是常见多发症，常常发生于不同年龄层和性别人群中，尤其以女性和老年人居多。尿失禁会导致会阴部、骶尾部皮炎及压力性溃疡等并发症，不仅会使患者感到不适，还会影响患者的日常生活和心理健康。引发尿失禁的因素很多，其中最主要的因素是尿道括约肌功能缺陷或创伤。为应对尿道括约肌功能障碍而引起的尿失禁问题，现在临床治疗以保守治疗和手术治疗为主。其中，保守治疗包括以激素替代的药物疗法，通过加强盆底肌张力使病症得到减轻或得到纠正的运动疗法，也有通过针灸改善膀胱功能的中医疗法等。但以上疗法只适用于轻度尿失禁患者，对中、重度患者疗效不佳，必须采取手术治疗。但因受患者性别、年龄、体质等各种因素影响，手术治疗效果不明显，而且还会引起身体创伤甚至感染等其他并发症。
3.对于重度尿失禁患者，采取人工尿道括约肌对尿道自主控制的治疗方式可以重度尿失禁问题得到解决。如申请号为cn202111495237.8的一种体内人工尿道括约肌装置，其特点是结构相对简单，主要分为三个部分，液体控制器，密封连接件，以及锁紧件，没有多余的装置，并且体积相对比较小，手术创伤小。但是此方式控制尿道开闭的程度不一定精准，容易控制过位损伤尿道。同时，此方式控制尿道开闭的一端仍安装在体表外侧，控制方式操作不够便捷且与体表相接部分容易感染发炎。


技术实现要素：

4.本发明为克服上述现有技术中尿道开闭程度控制不精准的问题及尿道开闭的控制端仍安装在体表外侧，控制方式操作不够便捷且与体表相接部分容易感染发炎的问题，提供一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置，通过采用磁流体驱动夹持件挤压尿道的方式实现尿道闭合，符合人体生理结构特征，可行性高。且装置完全安装在体内，感染概率更小，更加安全。
5.为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置，包括壳体、驱动组件与夹持件，驱动组件安装在壳体内并于夹持件相连接，夹持件安装在壳体内并在驱动组件的作用下沿固定方向往复运动。
6.安装时，装置完全将尿道包裹，夹持件安装在装置壳体内部并与尿道直接接触，夹持件在驱动组件的作用下向靠近尿道方向上进行往复运动，驱动组件安装在壳体内部并与夹持件相连接。驱动组件可采用电池及推杆等其他机械结构；电磁感应装置及电磁铁弹性件等其他机械结构或强磁场与磁流体等方式驱动夹持件。使用时，患者可以在体外对驱动装置进行遥控，进而驱动整个装置工作。
7.优选的，驱动组件包括动力部与连接部，动力部为为软磁体，连接部为磁流体部，
软磁体安装在壳体内，磁流体部与夹持件相连接。驱动组件采用小型电源作为动力部，连接部采用机械结构时，电池驱动夹持件运动会导致电池电量减少，需进行充电，但是很难在体外对其进行充电，并且此方法要求连接部的机械结构在保证精度和耐久度的同时，还要将连接部的体积做到最小，工艺要求较高。驱动组件采用依靠电磁感应原理制成的动力部和机械结构作为连接部时，无需对体内驱动组件进行充电，但是驱动组件整体结构更加复杂，体积也更大。驱动组件采用软磁体作为动力部，磁流体部作为连接部时，软磁体可以迅速充磁具有强磁场，磁流体部发生形变，软磁体停止充磁后，迅速退磁磁场强度迅速减小，磁流体部恢复形变。通过磁流体部在强磁场内会发生形变的现象，磁流体部与夹持件相连接，驱动夹持件运动，此方法结构简单、精度高、耐久度高、体积小。
8.优选的，磁流体部包括弹性薄膜和磁流体，弹性薄膜包裹磁流体，磁流体通过磁场变化发生形变。磁流体部采用弹性薄膜包裹磁流体的方式构成，弹性薄膜可发生较大的形变，具有弹性好、寿命长的优点，磁流体部安装在夹持件上。软磁体没有充磁时，自身磁场较弱，不足以使磁流体受到的力令弹性薄膜发生形变，磁流体部在弹性薄膜自身弹力的作用下，驱动夹持件挤压尿道，尿道闭合。但是，软磁体充磁后，磁场强度迅速增强，使磁流体部在磁场中受到足以发生形变的力，并向软磁体靠近，带动夹持件远离尿道，尿道张开。当停止向软磁体充磁后，软磁体迅速退磁，磁流体部在弹性薄膜自身弹力的作用下，恢复形变，驱动夹持件再次挤压尿道，使尿道再次闭合。
9.优选的，壳体内部设有分隔部，分隔部将壳体内部分成位于分隔部内部的内腔和位于壳体和分隔部之间的外腔，分隔部上设有导向孔联通内腔和外腔，夹持件穿过导向孔，限制夹持件在磁流体部的驱动下运动时运动方向的多样性，使其只能按照一个方向进行往复运动。
10.优选的，夹持件包括夹持件头部和夹持件尾部，夹持件头部为圆弧形，夹持件尾部为长条形或圆柱形，磁流体部与夹持件尾部连接。夹持件头部为圆弧形，与其他形状相比，圆弧形的夹持件头部挤压尿道时，对尿道的伤害更小，夹持件尾部为长条形或圆柱形，便于与磁流体部相连接。夹持件头部位于内腔，夹持件尾部穿过导向孔，磁流体部位于外腔，防止磁流体部与尿道接触，尿道对磁流体部的约束力不够，会增加磁流体部形变后形状的不确定性。
11.优选的，夹持件由非金属材料组成。夹持件整体采用非金属材料而不是金属材料，因为金属材料对磁场具有屏蔽作用，会影响磁流体部根据磁场变化发生形变的准确性。夹持件可以采用陶瓷或塑料等其他非金属材料。
12.优选的，夹持件头部为软质材料。夹持件头部采用软质材料，可以柔性围蔽挤压尿道，将对尿道的损害降到最低。夹持件头部可以采用硅橡胶或塑料等其他软质非金属材料。
13.优选的，夹持件至少有两个且呈圆周等距分布，磁流体部至少有两个，磁流体部与夹持件尾部串联连接并形成一个闭环。两夹持件头部位于闭环内，用于挤压尿道，使尿道闭合。磁流体部有一个时，磁流体部发生形变或恢复形变带动夹持件在导向孔内运动时沿导向孔旋转，磁流体部至少有两个，位于夹持件尾部两侧，当磁流体部发生形变或恢复形变时，驱动夹持件在导向孔内沿一个固定方向运动。
14.优选的，夹持件有四个，分别为第一夹持件、第二夹持件、第三夹持件和第四夹持件，分隔部上有四个导向孔，四个导向孔呈十字排布，磁流体部有四个，分别为第一磁流体
部、第二磁流体部、第三磁流体部和第四磁流体部，第一磁流体部与第一夹持件、第二夹持件相连接；第二磁流体部与第二夹持件、第三夹持件相连接；第三磁流体部与第三夹持件、第四夹持件相连接；第四磁流体部与第一夹持件、第四夹持件相连接。当软磁体磁场增强时；四个磁流体部在软磁体产生的磁力作用下向软磁体移动，同时四个磁流体部的弹性薄膜发生变形，磁流体部厚度变小，对四个夹持件产生拉力，受四个磁流体薄膜拉力的影响，四个夹持件同时沿着导向孔向远离尿道方向运动，尿道张开，尿液排出体外。排尿后，软磁体退磁，软磁体自身磁场变弱，四个磁流体部受到的磁力减小，在弹性薄膜回复力的作用下逐渐回复初始形状并对四个夹持件产生推力，夹持件在推力作用下复位，尿道重新被围蔽挤压，尿道闭合。采用四个夹持件对尿道进行夹持，四个夹持件布局呈十字，与采用三个或三个以下夹持件相比，夹持效果更好，连接相邻两个夹持件的磁流体部受力变形幅度不会太大，夹持件受力更加均匀；与采用五个或五个以上夹持件相比，夹持件与磁流体部的数量更少，组装更方便并且不会造成资源浪费。
15.一种磁流体驱动的自复位式尿道阀系统，包括上述的磁流体驱动的自复位式尿道阀装置和无线遥控端，所述无线遥控端为磁场发生器。无线遥控端可以在人体外部对体内的软磁体进行充磁，使软磁体磁场变强，磁流体部向软磁体移动，带动夹持件后退，尿道张开；当无线遥控端停止对体内的软磁体进行充磁时，软磁体迅速退磁，磁流体部受到的磁力不足以使其向软磁体运动，磁流体部在弹性薄膜回复力的作用下，带动夹持架恢复初始状态，尿道闭合。无线遥控端可以在体外完成整个驱动尿道开闭的过程，无需在体表外侧留下需永久养护的不闭合伤口，防止二次感染发炎。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明为采用一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置，利用磁流体部在磁场作用下的变形效应，可以在体外通过控制端遥控尿道的开启和闭合，不同于利用液体驱动开启尿道口，采用体表端控制开闭，控制便捷，效率高，无需在体表外侧留下需永久养护的不闭合伤口，防止二次感染发炎；尿道不开孔安装器件，不致造成创口肌肉组织感染；装置各元件与尿液不接触，不致引起泌尿系统感染及并发症；以软质非金属材料垫片与尿道外壁接触，不致造成器官机械损伤；利用尿道管内壁的闭合实现密封，符合生理结构特点，不致引起漏尿。
附图说明
17.图1是本发明的一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置尿道闭合的结构示意图。
18.图2是本发明的一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置尿道张开的结构示意图。
19.图3是本发明的壳体的结构示意图。
20.图4是本发明的夹持件的结构示意图.
21.图5是本发明的一种磁流体驱动的自复位式尿道阀系统尿道张开的结构示意图。
具体实施方式
22.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
23.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”“长”“短”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元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。
24.下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
25.实施例1
26.如图1-3所示为一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置的实施例，包括壳体1、驱动组件与夹持件2，驱动组件安装在壳体1内并于夹持件2相连接，夹持件2安装在壳体1内可沿固定方向往复运动。安装时，装置完全包裹在尿道外侧，夹持件2安装在装置壳体1内部并与尿道直接接触，夹持件2可在靠近尿道方向上进行往复运动，驱动件安装在壳体1内部并与夹持件2相连接，用以驱动夹持件2向尿道方向运动挤压尿道辅助尿道闭合或驱动夹持件向背离尿道方向运动张弛尿道。使用时，患者可以在体外对驱动装置进行遥控，进而驱动整个装置工作。
27.具体的，驱动组件包括动力部与连接部，动力部为软磁体3，连接部为磁流体部4，软磁体3安装在壳体1内，磁流体部4与夹持件2相连接。驱动组件采用软磁体3作为动力部，磁流体部4作为连接部，软磁体3可以迅速充磁具有强磁场，通过磁流体部4在强磁场内会发生形变的现象，将磁流体部4与夹持件2相连接，磁流体部4驱动夹持件2运动，软磁体3停止充磁后，迅速退磁，磁场强度迅速减小，磁流体部4恢复形变，带动夹持件2复位。
28.其中，磁流体部4包括弹性薄膜和磁流体，弹性薄膜包裹磁流体，磁流体通过磁场变化发生形变。磁流体部4采用弹性薄膜包裹磁流体的方式构成，磁流体部4安装在夹持件2上。软磁体3没有充磁时，自身磁场较弱，不足以使磁流体受到的力令弹性薄膜发生形变，磁流体部4在弹性薄膜自身弹力的作用下，驱动夹持件2挤压尿道，尿道闭合。但是，软磁体3充磁后，磁场强度迅速增强，使磁流体部4在磁场中受到足以发生形变的力，并向软磁体3靠近，带动夹持件2远离尿道，尿道张开。当停止向软磁体3充磁后，软磁体3迅速退磁，磁流体部4在弹性薄膜自身弹力的作用下，恢复形变，驱动夹持件2再次挤压尿道，使尿道再次闭合。
29.进一步的，壳体1内部设有分隔部5，分隔部5将壳体1内部分成位于分隔部5内部的内腔6和位于壳体1和分隔部5之间的外腔7，分隔部5上设有导向孔8联通内腔6和外腔7，夹持件2穿过导向孔8，使其只能按照一个方向进行往复运动，从而精准的挤压尿道。
30.本实施例的工作原理或工作流程：本发明采用磁流体部4在磁场作用下形变的原理，通过对体内作用端壳体1内软磁体3进行充磁，充磁后的软磁体3磁场强度增大，使与夹持件2连接的磁流体部4在磁场内受力发生形变靠近软磁体3，从而带动穿过分隔部5上导向孔8的夹持件2向远离尿道方向移动，夹持件停止挤压尿道，尿道张开患者进行排尿。排尿后，停止对软磁体3充磁，软磁体3迅速退磁，退磁后的软磁体3不足以让磁流体部4发生形变向软磁体3移动，磁流体部4在自身弹性薄膜回复力的作用下推动夹持件2复位，使夹持件2重新挤压尿道，尿道闭合。
31.本实施例的有益效果：利用磁流体部在磁场作用下的变形效应在体外通过控制端
遥控尿道的开启和闭合，控制便捷，效率高，无需在体表外侧留下需永久养护的不闭合伤口，防止二次感染发炎；尿道不开孔安装器件，不致造成创口肌肉组织感染；装置各元件与尿液不接触，不致引起泌尿系统感染及并发症；以软质非金属材料与尿道外壁接触，不致造成器官机械损伤；利用尿道管内壁的闭合实现密封，符合生理结构特点，不致引起漏尿。
32.实施例2
33.一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置的实施例2，在实施例1的基础上，如图4所示，对夹持件2的形状与材质进一步限定。
34.具体的，夹持件2包括夹持件头部9和夹持件尾部10，夹持件头部9为圆弧形，夹持件尾部10为长条形或圆柱形，磁流体部4与夹持件尾部10连接。夹持件头部9为圆弧形，夹持件尾部10为长条形或圆柱形。夹持件头部9位于内腔6，夹持件尾部10穿过导向孔8，磁流体部4位于外腔7。
35.更进一步的，夹持件由非金属材料组成，夹持件头部为软质非金属材料。
36.本实施例的工作原理或工作流程：对夹持件2的形状和材质做进一步限定，使其作用效果更好。
37.本实施例的有益效果：夹持件头部9为圆弧形，挤压尿道时对尿道伤害更小；夹持件尾部10为长条形或圆柱形，便于与磁流体部4相连接，磁流体部4位于外腔7不与尿道直接接触，防止尿道对磁流体部4的约束力不够，增加磁流体部4形变后形状的不确定性；夹持件2采用非金属材料，因为金属材料对磁场具有屏蔽作用，会影响磁流体部4根据磁场变化发生形变的准确性；夹持件头部9采用软质材料，可以柔性围蔽挤压尿道，将对尿道的损害降到最低。
38.实施例3
39.一种磁流体驱动的自复位式尿道阀装置的实施例3，在实施例1或2的基础上，如图1-2所示，对壳体1内的分隔部5上导向孔8的数量与位置及夹持件2与磁流体部4的数量进一步限定。
40.具体的，夹持件2有四个，分别为第一夹持件201、第二夹持件202、第三夹持件203和第四夹持件204，分隔部5上有四个导向孔8，四个导向孔8呈十字排布，磁流体部4有四个，分别为第一磁流体部401、第二磁流体部402、第三磁流体部403和第四磁流体部404。第一磁流体部401与第一夹持件201、第二夹持件202相连接；第二磁流体部402与第二夹持件202、第三夹持件203相连接；第三磁流体部403与第三夹持件203、第四夹持件204相连接；第四磁流体部404与第一夹持件201、第四夹持件204相连接。当软磁体3磁场增强时；第一磁流体部401、第二磁流体部402、第三磁流体部403和第四磁流体部404在软磁体3产生的磁场作用下向软磁体3移动，同时第一磁流体部401、第二磁流体部402、第三磁流体部403和第四磁流体部404的弹性薄膜发生变形，磁流体部厚度变小，对第一夹持件201、第二夹持件202、第三夹持件203和第四夹持件204产生拉力，受拉力影响，第一夹持件201、第二夹持件202、第三夹持件203和第四夹持件204同时沿着导向孔8向远离尿道方向运动，尿道张开，尿液排出体外。排尿后，软磁体3退磁，软磁体3自身磁场变弱，第一磁流体部401、第二磁流体部402、第三磁流体部403和第四磁流体部404受到的磁力减小，在弹性薄膜回复力的作用下逐渐回复初始形状并带动第一夹持件201、第二夹持件202、第三夹持件203和第四夹持件204复位，尿道重新被围蔽挤压，尿道闭合。
41.本实施例的工作原理或工作流程：在实施例1的基础上对壳体1内的分隔部5上导向孔8的数量与位置进一步限定，对夹持件2与磁流体部4的数量进一步限定。
42.本实施例的有益效果：采用四个夹持件2对尿道进行夹持，四个夹持件2布局呈十字，夹持效果更好，连接相邻两个夹持件2的磁流体部4受力变形幅度不会太大，夹持件2受力更加均匀；夹持件2与磁流体部4的数量最优，组装方便且不会造成资源浪费。
43.实施例4
44.一种磁流体驱动的自复位式尿道阀系统的实施例，在实施例1、实施例2和实施例3的基础上，如图5所示，包括上述任一实施例的磁流体驱动的自复位式尿道阀装置和无线遥控端11，无线遥控端11为磁场发生器。无线遥控端11可以在人体外部对体内的磁流体驱动的自复位式尿道阀装置中的软磁体3进行充磁，使软磁体3磁场变强，磁流体部4向软磁体3移动，带动夹持件2后退，尿道张开；当无线遥控端11停止对软磁体3充磁时，软磁体3迅速退磁，磁流体部4受到的磁力不足以使其向软磁体3运动，磁流体部4在弹性薄膜回复力的作用下，带动夹持件2恢复初始状态，尿道闭合。
45.本实施例的工作原理或工作流程：采用无线遥控端11实现在体外遥控磁流体驱动的自复位式尿道阀装置内的软磁体3进行充磁或停止充磁。
46.本实施例的有益效果：无线遥控端11可以在体外完成对体内磁流体驱动的自复位式尿道阀装置中的软磁体3进行充磁或停止充磁，进而使尿道完成开启或闭合，无需将控制端固定在体表外侧，留下需永久养护的不闭合伤口，防止二次感染发炎。
47.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式子以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。