CN108348348B - 速用石膏件 - Google Patents

Abstract

一种速用石膏件，包括贴合人体附肢的一柔性外部套筒。所述速用石膏件还包括套筒内的一囊管网络；储存在所述囊管网络内的能够膨胀且当存在固化剂时能够硬化的一流体；以及用于将所述流体暴露于所述固化剂的一机构。

Description

速用石膏件

技术领域

本发明涉及在骨科医学应用中的石膏件，所述应用包括在军事领域和预防筋膜室综合征中的特定应用。通过利用一种方法和装置以及一种可将规范性数据与患者特定数据进行比较的算法，为用户和行医者提供对与受创肢体的固定相关的并发症的早期检测。

背景技术

本发明通常涉及铸造、监测、提醒、修改和移除石膏件材料。通常，在折断或扭伤的肢体上施加和移除石膏件需要特殊的工具、材料和专业知识。目前面临的难题包括表皮和美容方面的不适或不便，以及危及生命的和长期的风险，例如由于长期吸入玻璃纤维屑而导致的肺癌。此外，由于施用石膏件而产生的肢体创伤和受压可能导致筋膜室综合征，为此可能需要进行给患者和骨科社区带来巨大风险和不利的处理程序。

发明内容

根据本发明的一实施方式，速用石膏件包括贴合人体附肢的柔性外部套筒和套筒内的囊管网络。在囊管内储存有能够膨胀且当存在固化剂时能够硬化的流体。可通过一种机构将流体暴露于固化剂。

根据本发明的另一实施方式，一速用石膏件包括一囊管网络、一流体和一机构。所述囊管网络具有一个或多个相交的空心导管组。在囊管网络中储存有所述流体，其能够膨胀且当存在固化剂时能够硬化。所述机构将流体暴露于固化剂。

通过下文中结合附图的详细描述，本发明的其他特征和方面将变得显而易见，这些附图以示例的方式示出了根据本发明的实施方式的特征。发明内容并不意在限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求限定。

附图说明

参考以下附图详细描述根据一种或多种实施方式的本发明。这些附图仅用于说明的目的，且仅示出本发明的典型性或示例性的实施方式。提供这些附图是为了便于读者理解本发明，而不应被认为是对本发明的广度、范围或适用性的限制。应该注意的是，为了清楚和易于说明，这些附图不一定按比例绘制。

本文中的一些附图从不同的视角示出了本发明的各种实施方式。尽管所附的描述性文本可将这些视图称为“顶视图”、“底视图”或“侧视图”，但是这样的称谓仅仅是描述性的，并不暗示或者要求以特定的空间取向来实现或使用本发明，除非明确指出。

图1示出了在军事应用中使用的速用石膏件；

图2示出了速用石膏件；

图3为速用石膏件的止回阀端口的细节图；

图4为布置有聚氨酯凝胶的速用石膏件的止回阀端口的细节图；

图5为布置有聚氨酯凝胶的速用石膏件的止回阀端口的透视图；

图6示出了布置有气囊的速用石膏件；

图7为布置有气囊的速用石膏件的细节图；

图8为速用石膏件的透视图，示出了连接到囊管的皮肤侧并模仿囊管网络的螺旋和反螺旋图案的杀菌层；

图9为速用石膏件的透视图，示出了能够通过拉链连接件而被拆除的石膏件的接缝；

图10为速用石膏件的一应用的透视图；

图11为速用石膏件的套筒的顶视图；

图12为速用石膏件的套筒的后视图；

图13为带有环绕套筒的速用石膏件的囊管网络的剖视图。

图14为速用石膏件的囊管网络的细节图；

图15为速用石膏件的透视图，示出了能够通过线材而被拆除的石膏件的接缝；

图16A-C为速用石膏件的各种透视图，示出了膨胀接缝和膨胀拉链，其提供最小的膨胀，以在保持就位并保持一定程度的稳定性的同时释放压力；

图17为用于保存和传送传感器数据的速用石膏件的系统概览。

这些附图并非旨在提供详尽的信息或将本发明限制于所公开的确切形式。应该理解的是，本发明可在修改和变更的情况下实施，且本发明仅由权利要求书及其等同物限定。

具体实施方式

本文时常根据示例环境对本发明进行描述。提供对这些环境的描述，以允许在示例性应用的背景下描绘本发明的各种特征和实施方式。在阅读本说明书之后，本领域的普通技术人员将会清楚如何能够在不同的和替代的环境中实施本发明。

除非另外定义，否则本文使用的所有科技术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的那些科技术语相同的含义。在此引用的所有专利、申请、公开的申请和其他出版物的全部内容通过引用并入本文。如果在本部分中阐述的定义与在通过引用并入本文的申请、公开申请和其他出版物中提出的定义相反或不一致，则本文中阐述的定义优先于那些本文通过引用而并入本文的定义。

在本文中使用了以下术语：

石膏件10，止回阀端口15，释放机构18，套筒20，气囊端口25，

囊管30，聚氨酯凝胶35，传感器40，气囊45，石墨烯线55，

线材60，接缝65，拉链连接件66，膨胀接缝67，膨胀拉链68，膨胀材料69，支架70，双侧套筒75，

处理器100，传感器模块140，存储器模块150，通信模块160。

本发明涉及一种用于折断或创伤肢体的石膏件10或夹板或止血带，其可便捷地应用在战场或远离医院的任何其他环境中。本发明还可用于医院或诊所环境。速用石膏件10可用作止血带，且可选择期望的压力，由此允许装置膨胀，以产生更大的抵住肢体的张力/压力。

在一变体中，如图1-5、10-12所示，石膏件10包括具有石墨烯织物外覆层的套筒20。该石膏件被拉到穿着者肢体的整个或者一部分上(比如手臂或者腿)，就像拉上袜子一样。石膏件10包括多个止回阀端口15和多个气囊端口25。阀15具有释放机构18，释放机构18在被致动时允许空气进入阀15并进入囊管30。石膏件10具有覆盖有织物外覆层(其为石墨烯或其他织物)的由囊管30(优选由石墨烯材料制成)的网或网络组成的框架。囊管网络30可以以图案的任何组合(包括但不限于双层、三层或四层螺旋)定向，一组管平行延伸，另一螺旋组与第一组相交于多个点。

此外，如图13-14所示，与止回阀15和气囊端口25流体连通的囊管30容纳有聚氨酯凝胶35。当暴露于空气或其它固化剂时，聚氨酯凝胶35膨胀至其初始体积的多倍(取决于所需性质，如刚性)。当暴露于空气或其它固化剂时，凝胶35的膨胀可为(例如但不限于)其初始体积的3至4倍。取决于凝胶35的可用材料和石膏件10的预期用途，其他膨胀倍数也是可能的。如图3所示，当石膏件10被保存待用时，容纳有凝胶35的管30的内部保持接近真空，止回阀15关闭，且整个装置像弹簧一样被压缩。

在任选的变体中，纤维素海绵被包埋在囊管网络30中，且海绵浸泡在聚氨酯凝胶35中。在一变体中，海绵是脱水压缩的纤维素海绵。类似于在囊管内具有聚氨酯和石墨烯尖顶的变体，当将套筒拉到肢体上时，浸泡的海绵和聚氨酯凝胶35被从止回阀15顶部的储存器引入的水激活。与止回阀15和气囊端口25流体连通的囊管30容纳了浸泡有聚氨酯凝胶35的海绵，且海绵-凝胶当遇到水时可膨胀到其初始体积的3-4倍(或更多倍)。

在又一变体中，海绵中含有分隔的水分，当石膏件10被拉上时这些水分可与聚氨酯结合并活化聚氨酯，且通过拉动和拉伸石膏件10的应力能够提供足够的力来打破分隔聚氨酯和水的壁，由此启动固化过程。固化过程的持续时间例如取决于所使用的聚氨酯凝胶35的类型、凝胶35的期望膨胀程度、期望的刚性、移除的难易程度等因素。在一些实施方式中，可调整固化过程的持续时间。

在一变体中，如图4-5所示，当石膏件10被拉到佩戴者的手臂上时，止回阀15打开，使得空气进入囊管30，聚氨酯凝胶35膨胀并固化，从而形成刚性或半刚性石膏件10。由于囊管30中的压力与大气相比保持接近真空或相对负压，所以止回阀15可操作地通过(例如但不限于)使用者对释放机构18的轻微致动而被轻易打开。图4-5示出了部分切除的囊管30，以说明在囊管30的内部存在有聚氨酯凝胶35。可选地，阀15可在不使用释放机构18的情况下手动打开。

在另一变体中，如图8所示，囊管框架还可包括用于检测张力或压力的传感器40，以便当达到囊管30上的适当张力时，过量或过剩的聚氨酯可被引导到容纳在气囊端口25中的气囊45中，如图6-7所示。在聚氨酯固化之后，用户可手动地将气囊从石膏件10上弹出。

在又一变体中，传感器40还监测石膏件10和使用者肢体的状况，例如石膏件10的完整性、形状和压力。此外，还监测(包括但不限于)pH、脉冲、血流、血氧、酶、蛋白质和其他化合物的生物传感器。石膏件10将该信息(参见图17中更详细的描述)传送到便携式设备(例如具有近距离通信软件的智能电话)，其可将该数据发送到医院或其他位置，以监视患者和石膏件10。可选地，石膏件10可在没有套筒20的情况下起作用。可选地，套筒20包括柔性的压缩袜织物。

图17示出了根据本发明一实施方式的用于保存和传送传感器数据的石膏件10的系统概况。通过一个或多个控制和/或数据总线来连接处理器100、传感器模块140、存储器模块150和通信模块160。为了说明的目的，总体上在图17中示出了控制和/或数据总线。传感器模块140包括如上所述的至少一个传感器40。可通过各种迭代和配置方式来组织传感器模块140的传感器40。

处理器100可操作地从传感器模块40接收数据，并可进行计算和/或将数据存储在存储器模块150中。通信模块160使得能够经由网络与便携式设备(例如具有近距离通信软件的智能电话)进行通信。通信模块160可以是(例如但不限于)Wi-Fi芯片、蓝牙芯片或GSM芯片。在一些实施方式中，信号可由通信模块160实时发送或存储在存储单元150中，直到建立通信模块160与网络之间的连接。在其他实施方式中，近场通信(Near FieldCommunication,NFC)或红外(infrared,IR)技术被用于使用通信模块160来传输信号。

通过监测大量用户的生物传感器反馈而获得的数据可作为铸造指标的不断更新的规范基准，然后与个人用户的基准进行协调，以与适当的压力达到最佳配合。推导出算法，并将其作为适当的铸造标准和对石膏件并发症的预警。一个例子将包括但不限于筋膜室综合征。将要解决的问题包括传统铸造方法的宽泛性和可变性以及缺乏统一的标准，以及由此导致的不一致性和对并发症的无法预测。在一变体中，存储器模块150在其上存储有计算机可读指令，这些计算机可读指令被配置为使得处理器100从传感器模块140的传感器40接收数据，以确定和监测石膏件10的适当贴合度、愈合的进展情况以及患者的个体基线规范性传感器数据，且可根据目标发出并发症预警。

在一示例性的实施方式中，石膏件10一旦被布置好，就开始收集数据，且当达到期望的压力且石膏件10被硬化和固化时，收集的数据集以及规范性数据和算法就成为该特定事件的基线。传感器40一旦被布置好，就继续监测与基线的偏差，使得石膏件10可向监测行医者和/或用户警告问题的存在。在一实施例中，由远端铸造点血氧水平的降低、脉搏减弱、血压降低、pH降低以及通过算法自动运行的其他生物数据组成的组合通过处理器确定最早的可能点，以及是否存在筋膜室综合征的威胁。对筋膜室综合征的早期识别可减少在使用石膏件10期间神经和/或肌肉和/或其他组织受损的可能性。

石墨烯线55或尖顶也容纳在囊管30内，且是导电的。线材55可以是石墨烯、石墨烯复合物或氧化石墨烯或其他导电材料。例如，可通过囊管网络30内的线材55来提供低频电子脉冲或振动，以促进断骨的愈合。低频可以是(例如但不限于)10-100Hz，且用于施加低频的多个时段和/或时间表在本领域中是已知的。低频电子脉冲或振动刺激患者的成骨细胞产生更多的骨材料；在本领域中可能已知其他的频率和效果。

在一变体中，如图9所示，为了移除石膏件10，拉链连接件66可被构造成保持在一起或允许通过接缝65分离，从而提供用于移除石膏件10的机构。使用者拉动拉链连接件66，以使石膏件10沿着接缝65分离，使得使用者能够轻易地移除石膏件10。拉链连接件66处于拉链拉上和/或闭合的位置，而拉链连接件66处于拉链拉开和/或打开的位置。在另一变体中，如图15所示，为了移除石膏件10，使用者拉动两个或更多个线材60，使得石膏件10的外覆层沿接缝65分离。这类似于从一很长的弯曲铰链中拉出整个的销。其结果是，石膏件10分开，使得使用者可以很容易地将其移除。石膏件10的另一变体可包括与接缝65平行的至少一个膨胀接缝(下面参照图16A-C进行描述)。

在一变体中，如图16A-C所示，为了在保持一定的刚性和支撑的同时使石膏件10膨胀并释放一些压力，使用者可沿至少一个膨胀接缝67拉开膨胀拉链68，以允许石膏件10沿着膨胀接缝67最小程度地膨胀，像手提箱那样允许旅行者在保持包的完整性的同时装入更多的衣物。膨胀拉链68可允许石膏件10膨胀(例如但不限于)小于1mm，以减小患者肢体上的压力和张力。

图16A示出了膨胀拉链68拉开后的石膏件10。膨胀接缝67变宽，且膨胀材料69覆盖膨胀区域并连接石膏件10的若干部分。膨胀材料69可以是(例如但不限于)与套筒10或石膏件20相同的材料。其他材料也是可能的，且在本领域中已知。

图16B示出了在膨胀拉链68拉开之前的石膏件10的一部分。石膏件的两个部分10’和10”由膨胀接缝67保持。图16C示出了在膨胀拉链68拉开之后的石膏件10的一部分。石膏件的两个部分10’和10”由其间的膨胀材料69保持。膨胀材料69附接在膨胀接缝67之间，且在膨胀拉链68拉开之前存储在接缝67的底下。在一些实施方式中，如图9、15所示，膨胀接缝67平行于接缝65，用于去除石膏件10。

石膏件10可被构造成多种可选的构型，例如，如图10所示，在两个石膏件10和/或本体石膏件10之间的双侧套管75中插入铰接的膝盖支架70。

虽然上文已经描述了本发明的各种实施方式，但是应该理解，它们仅仅是示例，不具有限制性。同样，各种附图可示出用于本发明的示例性架构或其他配置，其目的是帮助理解可被包括在本发明中的特征和功能。本发明不限于所示出的示例性架构或配置，而是可使用各种可选的架构和配置来实现期望的特征。的确，通过实施替代的功能分区、逻辑分区或物理分区和配置来实现本发明的期望特征的做法对于本领域的技术人员而言是显而易见的。此外，许多不同于本文所述的组成模块名称也可用于各个分区。再者，关于流程图、操作描述和方法权利要求，不应根据在此呈现步骤的顺序而要求在实施各种实施方式时以相同的顺序执行所述功能，除非上下文另有说明。

虽然上文根据各种示例性实施方式和实施情况描述了本发明，应当理解，在一个或多个单独的实施方式中描述的各种特征、方面和功能并不仅适用于所描述的特定实施方式，而是可以单独或以各种组合方式应用于本发明的其他实施方式中的一个或多个，无论是否描述了这样的实施方式以及是否将这些特征呈现为所描述的实施方式的一部分。因此，本发明的广度和范围不应被上述任何示例性实施方式所限制。

在本文中使用的术语和用辞及其变体，除非另有明确说明，应被解释为开放性的而非限制性的。例如，术语“包括”应理解为“包括但不限于”等；术语“示例或实施例”用于提供在议项目的示例性实例，而非对其穷举或限制性列举；术语“一”或“一个”应理解为“至少一个”、“一个或多个”等；诸如“常规”、“传统”、“正常”、“标准”、“已知”之类的形容词不应被解释为将所述项目限制到给定的时段或者限定为在给定时间内可用的项目，而应被理解为涵盖现在或将来任何时候可用或已知的常规、传统、正常或标准的技术。同样，在本文件涉及本领域普通技术人员显而易见或已知的技术的情形中，这样的技术涵盖技术人员现在或将来任何时候显而易见或已知的技术。

由连词“和”连接的一组项目不应被理解为要求每个项目都存在于分组中，而应被理解为“和/或”，除非另有明确说明。类似地，由连词“或”连接的一组项目不应被理解为要求该组中的项目具有相互排他性，而是也应被理解为“和/或”，除非另有明确说明。此外，尽管可以以单数的形式描述或要求本发明的项目、元素或组件，但是复数也被认为是在其范围内，除非明确指出仅限于单数形式。

在一些情况下，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”之类的用辞不应被解读为在这种用辞不存在的情形中意图或需要的内容变窄。术语“模块”的使用并不意味着所述或所要求的作为模块一部分的组件或功能全部被配置在共同的封装中。的确，模块的各种组件中的任何一个或全部(无论是控制逻辑还是其他组件)均可组合在单个包装中或者单独存在，且可进一步分布在多个位置。

此外，本文是根据示例性框图、流程图和其他图示来阐述各种实施方式的。在本领域普通技术人员阅读了本文件之后，对于他们显而易见的是，所示出的实施方式及其各种替代方案可被实现，且不局限于所示实施例。例如，框图及其附述不应被解释为必须具有特定的架构或配置。

Claims (14)

1.一种速用石膏件，包括：

一囊管网络；

储存在所述囊管网络内的能够膨胀且当存在固化剂时能够硬化的一流体；

一在所述石膏件的布置使用期间接收过量流体的气囊；以及

用于将所述流体暴露于所述固化剂的一机构。

2.根据权利要求1所述的速用石膏件，其中用于使所述流体暴露于所述固化剂的所述机构是止回阀端口。

3.根据权利要求1所述的速用石膏件，其中所述囊管网络的内部空间接近真空。

4.根据权利要求1所述的速用石膏件，其中所述流体是聚氨酯凝胶，且所述固化剂是空气或少量的水。

5.根据权利要求1所述的速用石膏件，其中所述流体是聚氨酯凝胶，且所述固化剂是容纳在海绵内或单独在密封的平行隔室内的少量的水，当隔室的膜壁被拉伸并应力破裂时，所述固化剂与所述聚氨酯凝胶结合，从而允许所述聚氨酯凝胶与所述水结合。

6.根据权利要求1所述的速用石膏件，进一步包括气囊端口，用于容纳所述气囊。

7.根据权利要求1所述的速用石膏件，进一步包括用于在所述速用石膏件被布置好且其流体固化后移除所述速用石膏件的机构，所述机构选自如下任一种:

所述机构是嵌入在所述石膏件内的线材，该线材被配置成从所述石膏件中拉出，以使所述石膏件在接缝处分离；

所述机构是拉链，该拉链被配置成当拉开拉链时使所述石膏件在接缝处分离；

所述机构是拉链，该拉链被配置成产生受控的分离量和压力释放量，同时保持完整性，从而允许石膏件穿着者从石膏件的稳定性中受益。

8.一种速用石膏件，包括：

一囊管网络和气囊，

储存在所述囊管网络内的能够膨胀且当存在固化剂时能够硬化的一流体；以及

用于将所述流体暴露于所述固化剂的一机构；

嵌入所述囊管网络中的导电尖顶；以及

用于检测压力或张力的传感器；其中，

所述石膏件被构造成当达到所述囊管网络上的预定张力时，将过量的流体引导到所述气囊中。

9.一种速用石膏件，包括：

一囊管网络和气囊，

储存在所述囊管网络内的能够膨胀且当存在固化剂时能够硬化的一流体；以及

用于将所述流体暴露于所述固化剂的一机构；以及

一传感器，该传感器用于检测压在肢体上的压力，且在所述石膏件被布置好且获得适当的张力时将所述流体的流动重新定向至所述气囊。

10.根据权利要求1-9任一项所述的速用石膏件，所述囊管网络还包括一个或多个相交的空心导管组。

11.根据权利要求1-9任一项所述的速用石膏件，进一步包括用于监测生物数据的传感器以及能够接收和监测来自该传感器的信息的电子设备，所述生物数据包括但不限于pH、脉搏、血流、血氧、酶和蛋白质、表面压力和血压、相对定位和与期望标准的潜在偏差。

12.根据权利要求1-9任一项所述的速用石膏件，进一步包括传感器、处理器和在其上存储有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令被配置成使所述处理器从所述传感器接收数据并基于所述传感器数据确定和监测适当的贴合度、愈合的进展情况和并发症的早期预警。

13.根据权利要求12所述的速用石膏件，其中所述石膏件一旦被布置好，就开始收集用于形成数据集的数据，直到达到预定的压力且所述石膏件被硬化和固化，且所述数据集作为基线被存储在所述存储器中；

其中，在所述石膏件被固化之后，所述传感器继续监视与所述基线的偏差，且在检测到与所述基线数据的偏差时，所述石膏件发出警报。

14.根据权利要求1所述的速用石膏件，所述囊管网络置于贴合人体肢体的一柔性外部套筒内。

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