CN109077772A - 一种交错弹性板止血结构及止血装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交错弹性板止血结构及止血装置，该结构由止血材料外敷膜和自适应弹性板展开结构组成。自适应弹性板展开结构由弹性板和支撑杆组成。弹性板固定在支撑杆上，每层有两个弹性板，各层弹性板按照一定的角度差θ排布，弹性板的几何线性为渐开线，渐开线基圆半径为R，止血材料外敷膜粘贴固定在弹性板的外侧。支撑杆为圆柱体，底面半径为r。使用时将止血结构注射到伤口中，弹性板释放弹性势能沿径向扩展，驱动止血材料外敷膜使其贴合创面，从而实现快速止血功能。

Description

一种交错弹性板止血结构及止血装置及方法

技术领域

本发明涉及一种贯穿伤止血结构，特别是一种交错弹性板止血结构及止血装置及装置，属于止血技术领域。

背景技术

现有战场贯穿伤止血治疗主要采用压迫止血、灼烧止血、油脂和纱布填充止血等方法，这些常规止血方法由于战时条件或救治效果的限制还远远不能满足贯穿伤止血的急救要求，因此急需研发一种新的止血方法和装置以填补空白。美国俄勒冈州的医疗技术公司RevMedx研制了一款类似注射器的医疗装置，名为“XStat”，内装微型药棉，能够改变军医治疗枪伤和弹片伤的方式。使用时，军医将几十个药丸形微型药棉注入伤口，药棉经过壳聚糖处理。壳聚糖能够凝结血液并对抗感染。在几秒钟内，药棉便可膨胀十倍，闭合伤口和止血。但是这种依靠吸血膨胀止血的方式对于战场大出血的伤者是非常危险的，而且材料膨胀后其强度变弱，难以对伤口创面提供持续的挤压力，其功能还有待进一步完善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，设计一种具有形状和压力自适应性的贯穿伤止血结构。为此本发明将止血材料外敷膜粘贴在自适应弹性板展开结构的表面，使用前压缩自适应弹性板展开结构使其储存能量，使用时通过弹性板释放弹性应变能使自适应弹性板展开结构展开，并根据伤口几何形状发生相应的变形实现形状自适应，根据血压及人体组织弹性释放相应的弹性应变能实现压力自适应，驱动止血材料外敷膜使其贴合伤口创面，实现快速填充、凝血、止血，挽救战斗中受伤士兵的生命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种交错弹性板止血结构，包括：止血材料外敷膜(2)、自适应弹性板展开结构(3)，止血材料外敷膜(2)粘贴固定在所述自适应弹性板展开结构(3)的外端；自适应弹性板展开结构(3)能够释放弹性势能沿径向扩展，驱动止血材料外敷膜(2)使其贴合创面，实现止血。

所述自适应弹性板展开结构(3)，由自适应弹性板展开结构基本单元和支撑杆(5)组成；

自适应弹性板展开结构基本单元呈层状分布，，每层自适应弹性板展开结构基本单元(4)由弹性板(4)和支撑杆(5)组成；弹性板(4)一端固定在支撑杆(5)上，另一端固定在止血材料外敷膜(2)上。

每层自适应弹性板展开结构基本单元(4)上弹性板(4)有n片，各层的弹性板(4)按照一定的角度排布。

设各层弹性板(4)中相邻两层排布的角度为θ，当弹性板(4)为曲面时，θ定义为相邻两层弹性板到支撑杆垂面的投影曲线根部的切线形成的夹角，根部是指支撑杆(5)与弹性板(4)的接触点，

设各层弹性板(4)中相邻两层排布的角度为θ，当弹性板(4)为平面时，θ定义为相邻两层弹性板到支撑杆垂面的投影形成的夹角，

所述弹性板(4)的几何线型为渐开线，渐开线的基圆半径为R。

所述支撑杆(5)是刚性杆，与各层弹性板(4)的一端连接，承受弹性板(4)的作用力。

一种交错弹性板止血装置，包括：注射器(1)以及所述的可折叠交错式弹性板止血结构，可折叠交错式弹性板止血结构位于注射器内，注射器(1)能够将可折叠交错式弹性板止血结构打入人体组织的伤口内。

所述注射器(1)前端存在扩孔刀片(10)，能够切割伤口以放入止血装置。

一种可折叠交错式弹性板止血装置的止血方法，步骤如下：

(1)在人体组织的伤口处，由注射器(1)将所述的交错式弹性板止血结构打入伤口内；

(2)弹性板(4)在弹性势能的作用下展开，弹性板(4)沿径向展开；

(3)沿径向展开的自适应弹性板展开结构(3)带动止血材料外敷膜(2)扩张为较大体积，并且产生对人体组织的挤压力；

(4)根据贯穿伤产生的空腔大小，自适应弹性板展开结构(3)带动止血材料外敷膜(2)形成与空腔一致的形状，从而顶住出血点，止血材料外敷膜贴合创面，实现止血。

本发明相对于现有技术的优点在于：

(1)本发明采用弹性展开结构，可快速膨胀填充贯穿伤伤口，与现有压迫止血、灼烧止血、油脂和纱布填充止血等方法相比，具有快速填充止血的效果。

(2)本发明的展开结构具有几何形状自适应特性，配合止血材料吸血膨胀特性，对伤口压力均匀，伤口创面贴合性好。

(3)本发明可对伤口创面提供持续的挤压力，挤压压力可调节，调节范围大(0～16kPa)。

(4)本发明的交错式弹性板使得支撑力更均匀。

(5)本发明便于储存，可长期存放。

附图说明

图1为本发明一种交错弹性板止血结构及止血装置(即注射式弹性板止血装置)示意图；

图2为止血材料外敷膜初始折叠状态图；

图3为止血材料外敷膜使用时状态图；

图4为自适应弹性板展开结构图；

图5为弹性板构造图；

图6为弹性板止血结构初始收缩状态图；

图7为弹性板止血结构正常使用状态图；

图8为弹性板止血结构自由展开状态图；

图9为本发明一种交错弹性板止血结构及止血装置(即注射式弹性板止血装置)局部透视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。

本发明公开了一种交错弹性板止血结构及止血装置，该结构由止血材料外敷膜和自适应弹性板展开结构组成。自适应弹性板展开结构由弹性板和支撑杆组成。弹性板固定在支撑杆上，每层有两个弹性板，各层弹性板按照一定的角度差θ排布，弹性板的几何线性为渐开线，渐开线基圆半径为R，止血材料外敷膜粘贴固定在弹性板的外侧。支撑杆为圆柱体，底面半径为r。使用时将止血结构注射到伤口中，弹性板释放弹性势能沿径向扩展，驱动止血材料外敷膜使其贴合创面，从而实现快速止血功能。

本发明一种弹性板止血结构，包括止血材料外敷膜，其特征在于，还包括一自适应弹性板展开结构，所述自适应弹性板展开结构由弹性板和支撑杆组成；所述弹性板呈层状分布，每层所述弹性板有n片，其中，1≤n≤2，各层弹性板按照一定的角度差θ排布，所述弹性板的内端固定在所述支撑杆上，止血材料外敷膜固定在弹性板的外端。

所述弹性板的几何线型为渐开线，渐开线的基圆半径为R。与圆弧相比，渐开线结构在收缩状态时可以提供更大的反作用力，而且作用范围较广；相比直线，产生的反作用较为均匀，开展和收缩过程的运动路径较为明确，可以保证止血材料的在均匀压力下的形状，与伤口可以进行自适应配合。每层布置一或两片弹性板，可以降低或避免同层弹性板之间的干扰，减小弹性止血结构的收缩半径，提高其收缩率。

所述支撑杆为圆柱体，底面半径为r。

所述止血材料外敷膜粘贴固定在所述弹性板的外端。

一种注射式弹性板止血装置，包括注射器以及位于注射器内的止血结构，其特征在于：所述止血结构包括止血材料外敷膜和一自适应弹性板展开结构，所述自适应弹性板展开结构由弹性板和支撑杆组成；所述弹性板呈层状分布，每层所述弹性板有n片，其中，1≤n≤2，各层弹性板按照一定的角度差θ排布，所述弹性板的内端固定在所述支撑杆上，止血材料外敷膜固定在弹性板的外端。

所述注射器前端存在扩孔刀片，在伤口较小时，切割伤口以放入止血装置。

通过自适应弹性板展开结构外包止血材料外敷膜，依靠弹性板释放弹性应变能使止血材料外敷膜与伤口创面相接触并起到按压作用，实现止血凝血。

通过弹性板释放弹性应变能配合止血材料外敷膜的柔韧性，可实现对贯穿伤伤口的几何自适应性，能够根据伤口的形状实现自适应填充。

弹性板可以根据血压及人体组织弹性释放相应的的应变能与其平衡，从而满足不同的伤口止血压力需求，具有压力自适应性。

所述的弹性板止血结构的使用方案为：弹性板止血结构存在自由展开状态、正常使用状态和初始收缩状态。所述的自由展开状态下，弹性板止血结构处于零势能状态；所述的正常使用状态下，自适应弹性板展开结构根据伤口形状发生相应变形，驱动止血材料外敷膜紧贴伤口表面；所述的初始收缩状态下，弹性板止血结构储存于注射器中。生产过程即由自由展开状态向初始收缩状态转化，将弹性板止血结构储存于注射器中，弹性板收缩储存弹性势能。使用过程即由初始收缩状态向正常使用状态转化，当伤口较小时，先通过注射器前端的扩孔刀片切割伤口，然后再将止血结构注入伤口，通过注射装置将弹性板止血结构注射到伤口中，弹性板根据所处的伤口形状和受到的压力释放相应的弹性应变能，使自适应弹性板展开结构沿径向扩展，驱动止血材料外敷膜使其贴合创面，从而实现快速止血功能，同时也能满足形状和压力自适应要求。取出过程即由正常使用状态向自由展开状态转化，达到止血效果后将弹性板止血结构从伤口中取出，其自动恢复至零势能状态。

如图1和图9所示，注射式弹性板止血装置由注射器1、止血材料外敷膜2和自适应弹性板展开结构3组成。注射器1前端存在扩孔刀片6，在伤口较小时，切割伤口以放入止血装置。图2、图3所示分别为止血材料外敷膜2的初始折叠状态和使用时状态，止血材料外敷膜2其具有一定的柔韧性，可遇血(水)膨胀。如图4所示，自适应弹性板展开结构3由弹性板4和支撑杆5组成，所述弹性板4呈层状分布，每层所述弹性板有2片，各层弹性板4按照90°的角度差排布，每层布置2片弹性板，可以降低或避免同层弹性板之间的干扰，减小弹性止血结构的收缩半径，提高其收缩率。所述弹性板4的内端固定在所述支撑杆5上，止血材料外敷膜固定在弹性板的外端。支撑杆为圆柱体，底面半径为r。如图5所示，弹性板4的几何线型为渐开线，渐开线的基圆半径为R。与圆弧相比，渐开线结构在收缩状态时可以提供更大的反作用力，而且作用范围较广；相比直线，产生的反作用较为均匀，开展和收缩过程的运动路径较为明确，可以保证止血材料的在均匀压力下的形状，与伤口可以进行自适应配合。

弹性板止血结构的生产使用过程如下：生产时将止血材料外敷膜包裹在自适应弹性板展开结构的外侧共同储存于注射器中，弹性板4收缩储存弹性势能，此时弹性板止血结构处于初始收缩状态(如图6所示)。使用时将弹性板止血结构注射到伤口中，当伤口较小时，先通过注射器前端的扩孔刀片切割伤口，然后再将止血结构注入伤口，弹性板释放弹性势能驱动弹性板止血结构沿径向展开。如图7所示，弹性板止血结构处于正常使用状态，弹性板4根据所处的伤口形状和受到的压力释放相应的弹性应变能，自适应弹性板展开结构沿径向扩展，驱动止血材料外敷膜2使其贴合创面，从而实现快速止血功能，同时也能满足形状和压力自适应要求。达到止血效果后将弹性板止血结构从伤口中取出，弹性板止血结构自动恢复到自由展开状态。如图8所示，弹性板止血结构处于自由展开状态，其弹性应变能为零。

优选方案为：在注射器内时，止血外敷膜直径为10cm～12cm，高为13cm～15cm，弹性板宽度为0.3cm～0.5cm，展开长度为13mm～15cm，厚度为0.2mm～0.3mm；支撑杆单元长度优选为13～15cm，支撑杆单元长度要优选为13～15cm，使止血效果更佳；

进一步的优选方案为：止血外敷膜优选直径为12cm，且高为15cm，且弹性板宽度为0.5cm，且展开长度为14cm，且厚度为0.3mm、支撑杆单元长度15cm、注射器内径2cm，优选适用于伤口最大包络(当伤口为不规则形状时，最大包络为伤口的外切圆)直径10cm的贯穿伤，止血效果最佳。

伤口最大包络直径10cm以上的贯穿伤能够通过调整弹性板长度和材料实现。

弹性板采用的弹性材料的弹性模量范围优选在50～150Gpa，以同时满足止血效果以并给贯穿伤口提供适当的作用力。

本发明采用弹性展开结构，可快速膨胀填充贯穿伤伤口，与现有压迫止血、灼烧止血、油脂和纱布填充止血等方法相比，具有快速填充止血的效果。

本发明的展开结构具有几何形状自适应特性，配合止血材料吸血膨胀特性，对伤口压力均匀，伤口创面贴合性好。本发明可对伤口创面提供持续的挤压力，挤压压力可调节，调节范围大，能达到0～16kPa。本发明的交错式弹性板使得支撑力更均匀，本发明便于储存，可长期存放。

Claims (10)

1.一种交错弹性板止血结构，其特征在于包括：止血材料外敷膜(2)、交错式自适应弹性板展开结构(3)，止血材料外敷膜(2)粘贴固定在所述自适应弹性板展开结构(3)的外端；交错式自适应弹性板展开结构(3)能够释放弹性势能沿径向扩展，驱动止血材料外敷膜(2)使其贴合创面，实现止血。

2.根据权利要求1所述的一种交错弹性板止血结构，其特征在于：所述交错式自适应弹性板展开结构(3)，由自适应弹性板展开结构基本单元和支撑杆(5)组成；

自适应弹性板展开结构基本单元呈层状分布，每层自适应弹性板展开结构基本单元由弹性板和支撑杆(5)组成；弹性板(4)一端固定在支撑杆(5)上，另一端固定在止血材料外敷膜(2)上。

3.根据权利要求2所述的一种交错弹性板止血结构，其特征在于：每层自适应弹性板展开结构基本单元上弹性板(4)有n片，各层自适应弹性板展开结构基本单元上弹性板(4)的片数和位置不同，并交错分布，1≤n≤2。

4.根据权利要求1或2所述的一种交错弹性板止血结构，其特征在于：设各层弹性板(4)中相邻两层排布的角度为θ，当弹性板(4)为曲面时，θ定义为相邻两层弹性板到支撑杆垂面的投影曲线根部的切线形成的夹角，根部是指支撑杆(5)与弹性板(4)的接触点，

5.根据权利要求2或3所述的一种交错弹性板止血结构，其特征在于：设各层弹性板(4)中相邻两层排布的角度为θ，当弹性板(4)为平面时，θ定义为相邻两层弹性板到支撑杆垂面的投影形成的夹角，

6.根据权利要求2或3所述的一种交错弹性板止血结构，其特征在于：所述弹性板(4)的几何线型为渐开线。

7.根据权利要求2或3所述的一种交错弹性板止血结构，其特征在于：所述支撑杆(5)是刚性杆，与各层弹性板(4)的一端连接，承受弹性板(4)的作用力。

8.一种交错弹性板止血装置，包括：注射器(1)以及权利要求1～7之一所述的可折叠交错式弹性板止血结构，可折叠交错式弹性板止血结构位于注射器内，注射器(1)能够将可折叠交错式弹性板止血结构打入人体组织的伤口内。

9.根据权利要求8所述的一种交错弹性板止血装置，其特征在于：所述注射器(1)前端存在扩孔刀片(10)，能够切割伤口以放入止血装置。

10.一种可折叠交错式弹性板止血装置的止血方法，其特征在于步骤如下：

(1)在人体组织的伤口处，由注射器(1)将权利要求1～7之一所述的交错式弹性板止血结构打入伤口内；

(2)弹性板(4)在弹性势能的作用下展开，弹性板(4)沿径向展开；

(3)沿径向展开的自适应弹性板展开结构(3)带动止血材料外敷膜(2)扩张为较大体积，并且产生对人体组织的挤压力；

(4)根据贯穿伤产生的空腔大小，自适应弹性板展开结构(3)带动止血材料外敷膜(2)形成与空腔一致的形状，从而顶住出血点，止血材料外敷膜贴合创面，实现止血。