CN101785713A - 模拟直肠肛管储便排便功能的装置 - Google Patents

Abstract

一种模拟直肠肛管储便排便功能的装置，包括由柔软人工材料制成的管状直肠假体，管状直肠假体的上下两端设有开口；在管状直肠假体下端设有控制管状直肠假体下端口打开或闭合的活动开合机构；在管状直肠假体的中上段周围还设有将管状直肠假体进行横向压缩的压缩机构。本发明可以模拟直肠及肛管储便、控制排便的功能，仿真度高，排便方式与正常人基本没有区别，且排便有力，动作可靠、迅速、干脆，结构简单，制作容易，成本低，耗电少，并避免出现缺血、溃疡、腐蚀、感染的问题。

Description

模拟直肠肛管储便排便功能的装置

技术领域

本发明属于一种医疗器材的技术领域，具体涉及一种模拟直肠肛管储便排便功能的人造装置。

背景技术

人体中储便、排便的功能主要由直肠、肛管负责实现，当上述部位病变后通常需要切除直肠、肛管，切除后为了解决病人的储便排便问题，常规的方式是采用造瘘术，即在腹壁开口造瘘，并将结肠断端连接在该瘘口，瘘口位置还需装上体外粪兜。造瘘术虽然解决了储便排便问题，但同时也给患者带来明显的不便和痛苦。

另一种方式是传统原位肛门重建术。目前主要有二种方法：一是将结肠向下拉至肛口吻合，通过自体肌肉移植重建肛管括约肌；二是将结肠向下拉至肛口吻合，并在下端结肠外围设置人造括约肌和压力传感器，压力传感器检测体内粪便压力，并将该信号向体外装置传送报告。前者因移植肌肉功能不良致肛门控便功能差；后者因结肠经常承受人造括约肌和压力传感器钳夹、挤压、摩擦，容易发生缺血、溃疡、腐蚀、感染等问题，还存在排便乏力、失禁等问题，从而限制了在临床的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是针对传统技术的上述不足而提供一种模拟直肠肛管储便排便功能的装置，它可以模拟直肠及肛管储便、控制排便的功能，且排便有力，并避免出现缺血、溃疡、腐蚀、感染的问题。

为实现上述目的，本发明的模拟直肠肛管储便排便功能的装置包括由柔软人工材料制成的管状直肠假体，管状直肠假体的上下两端设有开口；在管状直肠假体下端设有控制管状直肠假体下端口打开或闭合的活动开合机构；在管状直肠假体的中上段周围还设有将管状直肠假体进行横向压缩的压缩机构。

较好的是，所述活动开合机构是指在管状直肠假体下端两侧分别设有夹块，其中一侧的夹块设有磁铁，而另一侧的夹块设有铁块和电磁线圈。其中磁铁和铁块在常态下互相吸引而使两夹块将管状直肠假体夹拢；在排便时电磁线圈通电而与磁铁产生排斥力，抵消磁铁和铁块的吸引力使两夹块松开。

所述活动开合机构也可以是指在管状直肠假体下端两侧分别设有夹块，两侧的夹块之间连接有施加弹性拉力的弹力条，且其中一侧的夹块设有电磁线圈，而另一侧的夹块设有电磁线圈或磁铁。其中在常态下该弹力条使两夹块将管状直肠假体夹拢；在排便时一侧的电磁线圈通电，与另一侧同样通电的的电磁线圈或磁铁产生排斥力，该排斥力克服弹力条的拉力，使两夹块放松对管状直肠假体的钳夹。

所述活动开合机构也可以为人工括约肌。该人工括约肌包括位于管状直肠假体两侧或一侧的液囊块，液囊块与液泵连通，液泵还连通有储液囊。

更好的是，在管状直肠假体两侧的夹块之间设有连接支架，该连接支架中央设有供管状直肠假体穿过的镂空孔；所述管状直肠假体两侧的夹块上端与连接支架铰接。

所述管状直肠假体两侧的夹块在夹拢时最好呈倒立的八字形。这样，可以使粪便对两侧的夹块产生协助它们打开的侧压力，减轻排便时电磁线圈的电流(电磁力)负担。

所述压缩机构可以是指：在管状直肠假体的周围设有上下若干个活动环夹，每个活动环夹包括两弧形夹片；两弧形夹片的固定端利用竖向转轴铰接，其中一弧形夹片的自由端设有铁块，另一弧形夹片的自由端设有电磁线圈。这样，在管状直肠假体需要收缩时，可以使电磁线圈通电而产生磁场，对铁块产生吸引力，使两弧形夹片的自由端互相靠拢，于是活动环夹将管状直肠假体进行横向压缩；在常态下，电磁线圈不通电，两弧形夹片的自由端之间没有磁力，管状直肠假体处于舒张状态。所谓“弧形夹片的自由端”，是指两弧形夹片能够张开或闭合的一端。

所述压缩机构也可以是指：在管状直肠假体的周围设有上下若干个活动环夹，每个活动环夹包括两片弧形夹片，两片弧形夹片的固定端利用竖向转轴铰接，其中一弧形夹片的自由端设有磁铁块，另一弧形夹片的自由端设有电磁线圈。这样，在管状直肠假体需要收缩时，可以使电磁线圈通电而产生吸引磁铁块的磁场，使两弧形夹片的自由端靠拢；当电磁线圈不通电，两弧形夹片的自由端之间没有磁力。

所述压缩机构还可以是指：在管状直肠假体的周围设有上下若干个活动环夹，每个活动环夹包括两片弧形夹片，两片弧形夹片的固定端利用竖向转轴铰接，两弧形夹片的自由端分别设有电磁线圈。这样，在管状直肠假体需要收缩时，可以使两电磁线圈通电产生互相吸引的磁场，而电磁线圈断电时两弧形夹片的自由端之间没有磁力。

最好还设有微处理器，微处理器控制各活动环夹的电磁线圈在每个工作过程中按照由上而下的顺序依次通电。这样，上面的活动环夹先闭合，下面的活动环夹后闭合，可以更好地引导粪便向下运动。

所述活动环夹的两弧形夹片在竖向剖面上最好形成为上小下大的八字形。

本发明具有以下优点和效果：

一、本发明的管状直肠假体可反复承受活动开合机构、压缩机构的机械外力，为管状直肠假体、活动开合机构、压缩机构三者的综合协同作用提供了前提条件，其中管状直肠假体模拟出直肠的储便功能，压缩机构模拟出直肠的收缩蠕动功能，活动开合机构及管状直肠假体下端口模拟出肛管排便控制功能，整体可以替代直肠、肛管，使用方便，排便有力，仿真度高，排便方式与正常人基本没有区别(感觉便意的功能可以另外采用公知的压力传感器技术)；既避免了造瘘术粪兜引起的麻烦、尴尬，也避免了传统原位肛门重建术引起的结肠缺血、溃疡、腐蚀、感染、排便乏力、失禁等问题。

二、本发明在管状直肠假体的周围设有上下若干个活动环夹，每个活动环夹包括两片活动弧形夹片，两片活动弧形夹片的固定端利用竖向转轴铰接，两活动弧形夹片的自由端分别设有电磁吸引部件，从而形成可以模拟直肠压缩蠕动的压缩机构。该压缩机构在常态下，电磁线圈不通电，两弧形夹片的自由端之间没有磁力，管状直肠假体中上段处于自然舒张状态；当需要管状直肠假体收缩蠕动时(例如在排便时)，可以使线圈通电，电磁线圈产生磁场，产生电磁吸引力，于是两弧形夹片的自由端靠拢，活动环夹将管状直肠假体进行横向压缩，模拟出人体直肠收缩。

管状直肠假体的横向直径变化(收缩或复位扩张)还可引起其发生纵向位移、蠕动；另外，两弧形夹片的竖向剖面可以呈八字形，因此在合拢收缩过程还会对管状直肠假体产生向下的侧压力，也可以使管状直肠假体稍微向下蠕动，引导粪便向下移动。

三、本发明的活动开合机构，在常态下使管状直肠假体下端口闭合，当需要排便时，可以使管状直肠假体下端口打开，在粪便压力作用下(必要时在收缩机构的收缩压力协同作用下)，可使粪便顺利排出。

四、本发明中，采用电磁力控制的活动开合机构，与采用液泵控制人工括约肌的活动开合机构相比而言，还具有以下进一步的优点：

1、电磁线圈动作可靠、迅速、干脆，结构简单，制作容易，成本低，耗电少；

2、避免液泵的磨损问题，电磁线圈使用寿命几乎不受限制；

3、在出现紧急异常情况下(如电池无电、水泵不正常)导致粪便压力过大时，采用液泵的方式将对此束手无策；而在本发明采用电磁力的活动开合机构中，当万一出现电源无电等异常情况导致粪便压力过大时，管状直肠假体下端口会被迫自行打开，或可以用人工手动打开。

附图说明

图1是本发明第一种具体实施例的整体结构示意图。

图2是图1中的活动开合机构在夹拢闭合状态下的结构示意图。

图3是图1中的活动开合机构在打开状态下的结构示意图。

图4是图1中的夹块的安装结构示意图。

图5是图4中连接支架的结构示意图。

图6是图1中左边的夹块的立体形状示意图。

图7是图1中压缩机构的结构和原理示意图。

图8是本发明第二种具体实施例的整体结构示意图。

图9是图8中活动开合机构在夹拢闭合状态下的水平结构示意图。

图10是图8中活动开合机构在打开状态下的水平结构示意图。

图11是图8中压缩机构的结构和原理示意图。

图12是本发明第三种具体实施例的整体结构示意图。

图13是图12中压缩机构的结构和原理示意图。

具体实施方式

实施例一

图1、图2、图3所示的模拟直肠肛管储便排便功能的装置包括由柔软人工材料制成的直肠假体1，该假体呈两头小、中间粗的管状，内部形成用于储便的囊腔11，上下两端设有开口，模拟直肠的形状，因此构成管状直肠假体；在管状直肠假体1的下端两侧分别设有夹块2，其中一侧的夹块设有磁铁21，而另一侧的夹块设有铁块22和铜线圈23。在常态下铜线圈23不通电，而磁铁21和铁块22互相吸引而使两夹块靠拢，将管状直肠假体下端口夹拢闭合，如图2所示；在排便时，可以使铜线圈23通电而产生与磁铁21相斥的磁力线，使两者出现排斥力，该排斥力基本抵消了磁铁21和铁块22的吸引力，使两夹块2可在粪便压力作用下松开，管状直肠假体下端口打开，如图3所示。图2、图6所示，两侧的夹块2形状对称，在夹拢时呈倒立的八字形。

图4、图5、图6所示，在管状直肠假体两侧的夹块2之间设有连接支架26，该连接支架中央设有供管状直肠假体穿过的镂空孔27；所述管状直肠假体两侧的夹块上端设有小转轴孔28，连接支架周边设有水平的小转轴29，安装后小转轴29穿入对应的小转轴孔28中，使管状直肠假体两侧的夹块2上端与连接支架26形成铰接关系，两侧的夹块2可相对连接支架26转动。

图1、图7所示，在管状直肠假体的中上段周围还设有将管状直肠假体进行横向压缩的压缩机构；该压缩机构是指：在管状直肠假体的周围设有上下三个活动环夹3，每个活动环夹3包括两弧形夹片31，两弧形夹片31的固定端(图7中为左端)利用竖向转轴32铰接，其中一弧形夹31片的自由端(图7中为右端)设有磁铁块34，另一弧形夹片31的自由端(图7中为右端)设有电磁铜线圈33。这样，在常态下，电磁铜线圈33不通电，两弧形夹片的自由端之间没有磁力，管状直肠假体及活动环夹处于舒张状态；当需要排便或排气时，或直肠假体需要蠕动时，可以使电磁铜线圈33通电形成磁场，电磁铜线圈33与磁铁块34两者靠近端的极性相反，两者产生吸引力，使两弧形夹片的自由端绕竖向转轴32转动而相对靠拢，如图7箭头所示，活动环夹3闭合，将管状直肠假体1进行横向压缩。

图1所示，上面两个活动环夹3的弧形夹片在竖向剖面上形成为上小下大的八字形。图7所示，每个活动环夹的其中一弧形夹片的固定端设有限位凸块37，以限制两弧形夹片31张开的角度。

在实施例一中，还设有微处理器，微处理器控制各活动环夹的电磁线圈在每个工作过程中按照由上而下的顺序依次通电。另外，微处理器还可以控制各个电磁线圈动作的力度、次数、持续时间等。

实施例一中，铁块22和铜线圈23，也可改为布置在同一高度。

在实施例一中，每个活动环夹3的两弧形夹片可以倾斜设置，这样每个活动环夹3对管状直肠假体控制的范围更大。

实施例二

图8、图9、图10所示的模拟直肠肛管储便排便功能的装置包括由柔软人工材料制成的直肠假体1，该直肠假体呈管状，上下两端设有开口，中间形成可以储便的囊腔11，模拟出直肠的形状，因此形成管状直肠假体；在管状直肠假体的下端两侧分别设有夹块2，并设有使两侧夹块在常态下夹拢而在排便时松开的活动开合机构；该活动开合机构是指在管状直肠假体两侧的夹块之间连接有施加弹性拉力的弹力条24，该弹力条为胶质弹力筋，且管状直肠假体两侧的夹块2分别设有电磁线圈23，两夹块2的安装结构与实施例一相同。在常态下，该胶质弹力筋24使两夹块将管状直肠假体夹拢，如图9所示；在排便时使两电磁线圈通电，使两电磁线圈23靠近端的电磁极性相同，产生排斥力，该排斥力克服弹力条的夹拢力量而使两夹块松开，加上在粪便压力作用下(必要时在收缩机构的收缩压力协同作用下)，于是管状直肠假体下端口打开进行排便，如图10所示。

图8、图11所示，在管状直肠假体的中上段周围还设有将管状直肠假体进行横向压缩的压缩机构。该压缩机构是指：在管状直肠假体的周围设有上下两个活动环夹3，每个活动环夹包括两弧形夹片31；两弧形夹片的固定端利用竖向转轴24铰接，其中一弧形夹片的自由端设有电磁线圈33，另一弧形夹片的自由端设有电磁线圈35，通电时两电磁线圈33、35靠近端的电磁极性相反，这样，两电磁线圈33、35通电时产生吸引力，电磁线圈不通电时两弧形夹片的自由端之间没有磁力。

实施例二的其中一个特点是整个机构没有磁铁块，患者体内不需存在永磁体，因此不会干扰患者以后的核磁共振成像检查。

实施例三

图12所示的模拟直肠肛管储便排便功能的装置包括由柔软人工材料制成的直肠假体1，该直肠假体呈管状，上下两端设有开口，中间形成可以储便的囊腔11，模拟出直肠的形状，因此称为管状直肠假体；在管状直肠假体1的下端设有环箍，液囊块4置于管状直肠假体1和环箍的右侧41之间。液囊块4与液泵43连通，液泵43还连通有储液囊44。在常态下，液泵43将储液囊44的液体抽到液囊块4中，使液囊块4充满液体而形成压力，液囊块4和环箍的左侧42将管状直肠假体1下端口夹紧；在需要排便时，可以利用液泵43将液囊块4中的液体抽回到储液囊44，使液囊块4缩小变瘪，丧失对管状直肠假体下端夹拢的力量，于是管状直肠假体下端口打开。该液囊块4相当于一种人造括约肌。

图12、图13所示，在管状直肠假体的中上段周围还设有将管状直肠假体进行横向压缩的压缩机构。该压缩机构是指：在管状直肠假体的周围设有上下四个活动环夹3，每个活动环夹包括两弧形夹片；两弧形夹片的固定端利用竖向转轴铰接，其中一弧形夹片的自由端设有铁块36，另一弧形夹片的自由端设有电磁线圈33。这样，电磁线圈通电时对铁块产生吸引力，使两弧形夹片的自由端绕转轴转动靠拢，活动环夹3闭合；电磁线圈不通电时该吸引力消失，两弧形夹片的自由端之间没有作用力，活动环夹3舒张。

实施例四

在该实施例中，管状直肠假体与实施例一相同，压缩机构与实施例一相同，而活动开合机构则为一活动塞子，而活动塞子平时塞紧(或拧紧)在管状直肠假体端口，使管状直肠假体下端闭合，排便时将活动塞子则取出(或拧开)，使管状直肠假体下端口打开。

实施例五

在该实施例中，管状直肠假体与实施例二相同，压缩机构与实施例二相同，而活动开合机构则将实施例二的胶质弹力筋改为在常态下施加拉力的金属弹簧，并将实施例二中图8、图9、图10右边的铜线圈23改为磁铁块，左边的铜线圈通电时产生磁场，且左边的铜线圈与磁铁块两者靠近端的磁场极性相同，在通电时产生排斥力。

上述各实施例使用时，电磁线圈可连接控制电路，并可以在体外设置操控器，通过操控器的按钮向电磁线圈控制电路发布命令，由控制电路控制电磁线圈的通断。

上述各实施例中，只要控制电磁线圈的电流方向，就可决定电磁线圈的磁力线方向，从而决定电磁线圈与磁铁(或另一电磁线圈)产生的作用力是吸引力还是排斥力。

上述各实施例中，为了感知便意，可以在管状直肠假体下端设置压力传感器，将压力检测结果发送到体外的操控器，由位于体内或体外的单片机对检测结果进行分析，根据检测结果由操控器发出便意的声光信号或震动信号。如厕后，利用体外的操控器向体内发射信号，通过控制电路命令电磁线圈动作。上述的压力传感器，已成功应用于“治疗直肠虽然存在但感知便意的神经损坏”等病例中。

上述各实施例中，电磁线圈的电源可以采用蓄电电容、高能电池，也可以采用充电电池，还可以运用已经成熟的无线发射能量供给技术，由体外向体内无线发射以提供电源能量。

本申请文件中，“管状直肠假体的中上段”是指管状直肠假体位于活动开合机构上方的部位。

Claims (10)

1.一种模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于包括由柔软人工材料制成的管状直肠假体，管状直肠假体的上下两端设有开口；在管状直肠假体下端设有控制管状直肠假体下端口打开或闭合的活动开合机构；在管状直肠假体的中上段周围还设有将管状直肠假体进行横向压缩的压缩机构。

2.根据权利要求1所述的模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于：所述活动开合机构是指在管状直肠假体下端两侧分别设有夹块，其中一侧的夹块设有磁铁，而另一侧的夹块设有铁块和电磁线圈。

3.根据权利要求1所述的模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于：所述活动开合机构是指在管状直肠假体下端两侧分别设有夹块，两侧的夹块之间连接有施加弹性拉力的弹力条，且其中一侧的夹块设有电磁线圈，而另一侧的夹块设有电磁线圈或磁铁。

4.根据权利要求2或3所述的模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于：在管状直肠假体两侧的夹块之间设有连接支架，该连接支架中央设有供管状直肠假体穿过的镂空孔；所述管状直肠假体两侧的夹块上端与连接支架铰接。

5.根据权利要求4所述的模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于：所述管状直肠假体两侧的夹块在夹拢时呈倒立的八字形。

6.根据权利要求1、2或3所述的模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于：所述压缩机构是指在管状直肠假体的周围设有上下若干个活动环夹，每个活动环夹包括两弧形夹片；两弧形夹片的固定端利用竖向转轴铰接，其中一弧形夹片的自由端设有铁块，另一弧形夹片的自由端设有电磁线圈。

7.根据权利要求1、2或3所述的模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于：所述压缩机构是指在管状直肠假体的周围设有上下若干个活动环夹，每个活动环夹包括两弧形夹片，两弧形夹片的固定端利用竖向转轴铰接，其中一弧形夹片的自由端设有磁铁块，另一弧形夹片的自由端设有电磁线圈。

8.根据权利要求1、2或3所述的模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于：所述压缩机构是指在管状直肠假体的周围设有上下若干个活动环夹，每个活动环夹包括两弧形夹片，两弧形夹片的固定端利用竖向转轴铰接，两弧形夹片的自由端分别设有电磁线圈。

9.根据权利要求7所述的模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于：还设有微处理器，微处理器控制各活动环夹的电磁线圈在每个工作过程中按照由上而下的顺序依次通电。

10.根据权利要求7所述的模拟直肠肛管储便排便功能的装置，其特征在于：所述活动环夹的两弧形夹片在竖向剖面上形成为上小下大的八字形。

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