CN109044512B - 一种治疗脊柱侧弯的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种治疗脊柱侧弯的装置，植入主体的形状可以根据脊柱侧弯程度进行调节，故而可以适应不同程度的病患，安装臂可进行旋转，所以电极的位置也可进行调节，所以可以根据刺激位置进行调节后在植入椎管，从而增强了治疗效果，电池电极材料的锂钛氧化物‑石墨烯‑锂钛氧化物复合材料的选用也在很大程度上增加了电池电极的比能量，同时具有稳定的电传导和电输出性能，可以在大功率运行的条件下，保持较高的容量维持率，使得整个装置的寿命、稳定性以及安全性得以极大的提高。

Description

一种治疗脊柱侧弯的装置
【技术领域】
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种治疗脊柱侧弯的装置。
【背景技术】
脊柱侧弯是危害青少年和儿童的常见病，如不及时发现、及时治疗，可发展成非常严重的畸形，并可影响心肺功能，严重者甚至导致瘫痪。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种治疗脊椎侧弯的装置。
一种治疗脊椎侧弯的装置，包括植入在脊椎椎管内的作用组件，所述作用组件至少包括：
植入主体，所述植入主体固定安装于椎管内，其外部轮廓调整至与脊椎侧弯的程度相适应的状态，植入主体包括两个可进行相对运动的子主体组合而成，其中第一子主体的底部和第二子主体的顶部之间通过连接件进行连接；所述连接件的一个端部固定在第二子主体的顶部，连接件的表面设有轨道槽，第一子主体的底部设有带有螺杆的圆形滑块，所述圆形滑块置于轨道槽内并可沿该轨道槽运动，所述螺杆伸入第一子主体内并通过螺母进行；所述植入主体通过设置在第二子主体底部的固定抓手固定在黄韧带上；
安装臂，所述安装臂包括第一安装臂和第二安装臂，第一安装臂安装在第一子主体的外壁上，第二安装臂安装在第二子主体的外壁上；
电极，所述电极包括正电极和负电极，所述正电极分布在第一安装臂的端部，负电极分布在第二安装臂的端部
电池，所述电池的正极和负极分别连接正电极和负电极，电池同时用于整个作用组件的供电。
优选地，所述作用组件还包括：
控制器，所述控制器电连接正电极和负电极，用于接收外部终端的控制信号来控制正电极和负电极之间的电流通断和强弱。
作为优选地，所述装置还包括：外部终端，所述外部终端至少包括：
接收模块，用于接收操作者的控制信息的输入；
处理模块，对所述控制信息进行处理，并生成对应的控制信号；
发送模块，将所述控制信号发送至作用组件的控制器。
作为优选地，所述电池包含正极、负极和隔膜，所述隔膜位于正极和负极之间，所述负极包括负极集流体，所述负极集流体表面涂敷有负极材料，所述正极包括正极集流体，所述正极集流体表面涂敷有正极材料；其中，所述负极材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料，该复合材料是由多个锤形结构攒聚在石墨烯连接体上形成的颗粒结构，锤形结构的锤头部分为球形的锂钛氧化物颗粒，锂钛氧化物颗粒的表面分布的石墨烯薄层形成石墨烯导电网络，锤形结构的锤柄为石墨烯杆，且石墨烯杆的根部与石墨烯连接体交连，石墨烯杆横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径，石墨烯连接体横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径；所述正极材料包括锰酸锂、导电剂和粘结剂；所述隔膜为聚丙烯/聚乙烯复合膜；电解液包括有机溶剂和锂盐，其中，有机溶剂各组分的物质的量之比为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸甲乙酯＝1:1:1，锂盐为浓度为1M的六氟磷酸锂。
作为优选地，所述锂钛氧化物颗粒的粒径为100-500nm，所述石墨烯薄层的厚度为5-20nm，所述石墨烯连接体的截面最大尺寸为50-300nm。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
本发明提供了一种治疗脊柱侧弯的装置，植入主体的形状可以根据脊柱侧弯程度进行调节，故而可以适应不同程度的病患，安装臂可进行旋转，所以电极的位置也可进行调节，所以可以根据刺激位置进行调节后在植入椎管，从而增强了治疗效果，电池电极材料的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料的选用也在很大程度上增加了电池电极的比能量，同时具有稳定的电传导和电输出性能，可以在大功率运行的条件下，保持较高的容量维持率，使得整个装置的寿命、稳定性以及安全性得以极大的提高。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例的治疗脊柱侧弯的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料的结构示意图；
图3为本发明实施例的治疗脊柱侧弯的装置的电路原理示意图；
图4为本发明实施例的外部终端的模块示意图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1为本发明实施例的治疗脊柱侧弯的装置的结构示意图；图2为本发明实施例的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料的结构示意图；图3为本发明实施例的治疗脊柱侧弯的装置的电路原理示意图；图4为本发明实施例的外部终端的模块示意图。
如图1-4所示，本发明实施例提供了一种治疗脊柱侧弯的装置，包括植入在脊椎椎管内的作用组件100，作用组件100至少包括：
植入主体1，植入主体1固定安装于椎管内，其外部轮廓调整至与脊椎侧弯的程度相适应的状态，植入主体1包括两个可进行相对运动的子主体组合而成，其中第一子主体11的底部和第二子主体12的顶部之间通过连接件13进行连接；连接件13的一个端部固定在第二子主体12的顶部，连接件13的表面设有轨道槽131，第一子主体11的底部设有带有螺杆112的圆形滑块111，圆形滑块111置于轨道槽131内并可沿该轨道槽131运动，螺杆112伸入第一子主体12内并通过螺母113进行；植入主体1通过设置在第二子主体12底部的固定抓手14固定在黄韧带上；
安装臂2，安装臂2包括第一安装臂21和第二安装臂22，第一安装臂安装21在第一子主体11的外壁上，第二安装臂22安装在第二子主体12的外壁上；
电极3，电极3包括正电极31和负电极32，正电极31分布在第一安装臂21的端部，负电极32分布在第二安装臂22的端部；
电池4，电池的正极和负极分别连接正电极和负电极，电池同时用于整个作用组件的供电。
需要说明的是，第一子主体可以通过连接件相对于第二子主体进行运动，运动分为两种：一种是直线运动，即调整第一子主体和第二子主体的距离，从而改变植入主体的形状，使其适应不同程度脊柱侧弯患者，保证电极能够刺激到需要刺激的部位；另一种是旋转运动，即调整第一子主体上电极的位置。完成运动调整后，均通过螺母对调整后的位置进行固定。作用组件需要植入人体，故其整体外部材料可选用生物医用金属材料，具有塑性的生物医用高分子材料、生物医用高分子材料或生物陶瓷、生物复合材料等。若整体外部材料为非导电材料(如生物陶瓷)，则电极部分需要选用导电材料(如钛合金)，若整体外部材料为导电材料(如钛合金)，则除电极部分的其他部位需要选用绝缘生物材料进行涂覆(如硅胶)。
正电极和负电极均为圆片状，圆片状的电极表面分布有若干可以导电的刺激尖端。
其中，植入主体的第一子主体和第二子主体均为空心结构，植入主体通过设置在第二子主体底部的固定抓手固定在黄韧带上，并通过固定钉固定在目标部位处；电池和控制器集成在植入主体的内部，当然在有需要的情况下还可将电池和控制器集成在植入主体的外部。
进一步地，本实施例的作用组件还包括：
控制器5，所述控制器电连接正电极和负电极，用于接收外部终端的控制信号来控制正电极和负电极之间的电流通断和强弱。
控制器用于接收并识别外部终端发送的控制信号，并基于相应的控制信号，控制作用组件的开闭、电刺激强度等。
需要说明的是，本实施例的装置还包括：外部终端200，该外部终端至少包括：
接收模块201，用于接收操作者的控制信息的输入；
处理模块202，对所述控制信息进行处理，并生成对应的控制信号；
发送模块203，将所述控制信号发送至作用组件的控制器。
控制信息包括但不限于：开关信息、电流强度。
具体的，电池包含正极、负极和隔膜，隔膜位于正极和负极之间，负极包括负极集流体，负极集流体表面涂敷有负极材料，正极包括正极集流体，正极集流体表面涂敷有正极材料；其中，负极材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料，该复合材料是由多个锤形结构攒聚在石墨烯连接体上形成的颗粒结构，锤形结构的锤头部分为球形的锂钛氧化物颗粒，锂钛氧化物颗粒的表面分布的石墨烯薄层形成石墨烯导电网络1000，锤形结构的锤柄为石墨烯杆2000，且石墨烯杆的根部与石墨烯连接体3000交连，石墨烯杆横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径，石墨烯连接体横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径；正极材料包括锰酸锂、导电剂和粘结剂；所述隔膜为聚丙烯/聚乙烯复合膜；电解液包括有机溶剂和锂盐，其中，有机溶剂各组分的物质的量之比为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸甲乙酯＝1:1:1，锂盐为浓度为1M的六氟磷酸锂。
锂钛氧化物颗粒的粒径为100-500nm，石墨烯薄层的厚度为5-20nm，石墨烯连接体的截面最大尺寸为50-300nm。
本实施例的薄膜电池通过以下步骤制备：
a、制备锂钛氧化物颗粒，锂钛氧化物具有球形的颗粒形状；
b、在反应釜中加入浓硫酸(质量分数为80％的纯H2SO4水溶液)，然后加入人造鳞片石墨，人造鳞片石墨的加入总量按质量计为浓硫酸质量的1/3；在低于0℃的温度条件下搅拌均匀后匀速缓慢滴入双氧水，双氧水的加入总量按质量计为浓硫酸质量的1/6，加入时间为2h，随后继续搅拌2h；然后采用水浴加热，温度升至50℃后继续搅拌2h，匀速缓慢滴加去离子水进行稀释，直至混合液的体积为稀释之前的2倍，充分搅拌；然后加入高锰酸钾，高锰酸钾的加入总量按质量计为浓硫酸质量的1/9，充分搅拌均匀，过滤、干燥，得到氧化石墨烯粉末，将氧化石墨烯粉末加入到丙酮中超声分散均匀，得到氧化石墨烯分散液；
c、将步骤a得到的锂钛氧化物颗粒加入到步骤b得到的氧化石墨烯分散液中，充分搅拌均匀，得到混合浆料，其中，混合浆料中锂钛氧化物和氧化石墨烯的质量比为1:6，过滤、干燥，在烘干箱中以70℃的温度进行烘干，得到锂钛氧化物/氧化石墨烯复合材料前驱体，将上述前驱体加入质量浓度为15％的氢氟酸水溶液，进行一次刻蚀，时间为2h，将刻蚀产物进行清洗，去除产物表面的氢氟酸，过滤、干燥，得到一次刻蚀后的复合材料前驱体产物；
d、将步骤c所得的前驱体产物加入乙醇中进行超声分散处理，超声处理的时间为2h，超声频率为100KHz，过滤、干燥，得到粉末状前驱体；
e、将步骤d得到的粉末状前驱体加入该前驱体粉末质量的3倍的N-甲基吡咯烷酮中，搅拌使之混合均匀，得到负极浆料；
f、将步骤e得到的负极浆料涂敷在作为负极集流体的铝箔上，以65℃的温度烘干4h，之后在真空条件以180℃的温度热处理20h，将氧化石墨还原为具有多孔交联结构的石墨烯，使该石墨烯包覆在锂钛氧化物颗粒表面，采用模板法使石墨烯形成由多个锤形结构攒聚在石墨烯连接体上的颗粒结构，从而得到负极集流体表面涂敷有负极材料的负极前驱体；
g、将步骤f得到的负极前驱体浸渍在质量浓度为20％的氢氟酸水溶液中，进行二次刻蚀，时间为4h，将负极前驱体取出，清洗去除负极前驱体表面的氢氟酸，在真空条件下以65℃的温度烘干8h，得到负极集流体表面涂敷有负极材料层的负极，负极材料即为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料；
h、以锰酸锂作为正极活性材料，制备正极；
i、以负极/隔膜/正极/隔膜/负极的堆叠结构，形成电极组件，将上述电极组件放入外壳中，注入电解液并密封，形成电池预成型体，电池预成型体经化成工艺后，经分容、配组，得到薄膜二次电池，其中，上述堆叠结构的电极堆叠数量可以根据电池的输出功率进行调整。
下面通过表1来对比本实施例电池和现有技术中电池的容量保持率和安全性的差异。其中实验组采用的是本发明实施例的电池，对照组是以石墨碳粉作为活性物质、PEO作为粘合剂制备负极，以锰酸锂为正极活性材料制备正极，其他步骤与本发明实施例完全相同。
表1
Figure BDA0001749215870000081
本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供了一种治疗脊柱侧弯的装置，植入主体的形状可以根据脊柱侧弯程度进行调节，故而可以适应不同程度的病患，安装臂可进行旋转，所以电极的位置也可进行调节，所以可以根据刺激位置进行调节后在植入椎管，从而增强了治疗效果，电池电极材料的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料的选用也在很大程度上增加了电池电极的比能量，同时具有稳定的电传导和电输出性能，可以在大功率运行的条件下，保持较高的容量维持率，使得整个装置的寿命、稳定性以及安全性得以极大的提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种治疗脊柱侧弯的装置，其特征在于，包括植入在脊椎椎管内的作用组件，所述作用组件至少包括：
植入主体，所述植入主体固定安装于椎管内，其外部轮廓调整至与脊椎侧弯的程度相适应的状态，植入主体包括两个可进行相对运动的子主体组合而成，其中第一子主体的底部和第二子主体的顶部之间通过连接件进行连接；所述连接件的一个端部固定在第二子主体的顶部，连接件的表面设有轨道槽，第一子主体的底部设有带有螺杆的圆形滑块，所述圆形滑块置于轨道槽内并可沿该轨道槽运动，所述螺杆伸入第一子主体内并通过螺母进行；所述植入主体通过设置在第二子主体底部的固定抓手固定在黄韧带上；
安装臂，所述安装臂包括第一安装臂和第二安装臂，第一安装臂安装在第一子主体的外壁上，第二安装臂安装在第二子主体的外壁上；
电极，所述电极包括正电极和负电极，所述正电极分布在第一安装臂的端部，负电极分布在第二安装臂的端部；
电池，所述电池的正极和负极分别连接正电极和负电极，电池同时用于整个作用组件的供电。
2.如权利要求1所述的治疗脊柱侧弯的装置，其特征在于，所述作用组件还包括：
控制器，所述控制器电连接正电极和负电极，用于接收外部终端的控制信号来控制正电极和负电极之间的电流通断和强弱。
3.如权利要求1所述的治疗脊柱侧弯的装置，其特征在于，所述装置还包括：外部终端，所述外部终端至少包括：
接收模块，用于接收操作者的控制信息的输入；
处理模块，对所述控制信息进行处理，并生成对应的控制信号；
发送模块，将所述控制信号发送至作用组件的控制器。
4.如权利要求3所述的治疗脊柱侧弯的装置，其特征在于，所述电池包含正极、负极和隔膜，所述隔膜位于正极和负极之间，所述负极包括负极集流体，所述负极集流体表面涂敷有负极材料，所述正极包括正极集流体，所述正极集流体表面涂敷有正极材料；其中，所述负极材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料，该复合材料是由多个锤形结构攒聚在石墨烯连接体上形成的颗粒结构，锤形结构的锤头部分为球形的锂钛氧化物颗粒，锂钛氧化物颗粒的表面分布的石墨烯薄层形成石墨烯导电网络，锤形结构的锤柄为石墨烯杆，且石墨烯杆的根部与石墨烯连接体交连，石墨烯杆横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径，石墨烯连接体横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径；所述正极材料包括锰酸锂、导电剂和粘结剂；所述隔膜为聚丙烯/聚乙烯复合膜；电解液包括有机溶剂和锂盐，其中，有机溶剂各组分的物质的量之比为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸甲乙酯＝1:1:1，锂盐为浓度为1M的六氟磷酸锂。
5.如权利要求4所述的治疗脊柱侧弯的装置，其特征在于，所述锂钛氧化物颗粒的粒径为100-500nm，所述石墨烯薄层的厚度为5-20nm，所述石墨烯连接体的截面最大尺寸为50-300nm。
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