CN109091192A - 一种带拉索的弹性板止血结构及止血装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带拉索的弹性板止血结构及止血装置及方法，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自适应弹性板展开结构基本单元和拉索组成。自适应弹性板展开结构基本单元呈层状分布，每层所述自适应弹性板展开结构基本单元由n片弹性板和支撑杆单元组成。弹性板内端固定在支撑杆单元上，止血材料外敷膜包裹在弹性板的外侧。使用前将弹性板止血结构储存在注射器中，使用时将止血结构注射到伤口中，松开拉索，自适应弹性板展开结构释放弹性势能，沿径向展开，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

一种带拉索的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，特别是一种带拉索的弹性板止血结构及注射式弹性板止血装置，属于止血装置技术领域。

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，设计一种带拉索的弹性板止血结构及注射式弹性板止血装置，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：一种带拉索的弹性板止血结构，包括：止血材料外敷膜、自适应弹性板展开结构和拉索，止血材料外敷膜粘贴固定在所述自适应弹性板展开结构的外端，自适应弹性板展开结构能够通过拉索控制释放弹性势能沿轴向扩展，驱动止血材料外敷膜使其贴合创面，实现止血。带拉索的弹性板止血结构在处于初始收缩状态时，拉索拉紧，并在此状态下放入注射器中，使得自适应弹性板展开结构收紧，弹性板处于收缩状态，在将弹性板止血结构注射到伤口中，松开拉索，拉索对自适应弹性板展开结构的束缚解除，使得弹性板展开，弹性板释放弹性势能使弹性板止血结构沿径向展开。通过设置自适应弹性板展开结构以及材质，自适应弹性板展开结构还能够通过拉索控制释放弹性势能沿径向扩展。

在人体组织的伤口处，由注射器将述的带拉索的弹性板止血结构打入伤口内；进入伤口后，松开拉索，弹性板和支撑杆单元在弹性势能的作用下展开，弹性板沿径向展开，支撑杆单元沿轴向展开。沿径向(弹性板展开方向)和轴向(支撑杆所在的直线方向)展开的自适应弹性板展开结构带动止血材料外敷膜扩张为较大体积，并且产生对人体组织的挤压力。)根据贯穿伤产生的空腔大小，自适应弹性板展开结构带动止血材料外敷膜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。

自适应弹性板展开结构，包括多个自适应弹性板展开结构基本单元，各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单元组成，弹性板有n片，其中，3≤n≤12；每层弹性板均匀排布；弹性板的一端固定在所述支撑杆单元上，弹性板的另一端固定在止血材料外敷膜上；支撑杆单元能够在初始收缩状态时，沿轴向收缩，松开拉索，拉索对支撑杆单元的束缚解除，使得沿轴向展开拉长。

所述弹性板的几何线型为渐开线，渐开线的基圆半径为R。

所述拉索一端固定在所述弹性板上，拉索的另一端经所述支撑杆单元引出。

在每片弹性板上设置有四根所述拉索，一根拉索一端固定在所述弹性板的外端，第二根拉索一端固定在所述弹性板的中部，这两根拉索的另一端经所述支撑杆单元引出，第三根拉索与第四根拉索分别与第一第二根拉索沿弹性板所在的平面对称布置。

所述支撑杆单元为多个，每个支撑杆单元由上段、中段和下段这三段组成，上段、中段和下段的中间预留拉索孔道，其中中段为直柱体，上段和下段为台体且对称分布在中段的两侧并与中段连接。

所述中段直柱体上设有多个圆弧弹性板，各个圆弧弹性板的一端与中段直柱体的外表面固定连接，在圆弧弹性板未展开时，各个圆弧弹性板的另一端位于同一个圆上，受止血材料外敷膜束缚，各个圆弧弹性板的外包络收缩为闭合的圆形。

所述弹性板为圆弧形，中段直柱体的侧面或底面上设有四个半径为R、圆心角为90°的圆弧形状的弹性板相切闭合而成，上段和下段的台体的上底面由四个半径为r、圆心角为90°的圆弧形状的弹性板相切闭合而成，其中，R>r。

所述中段的直柱体包括四个边角，弹性板(6)若为4片，每片弹性板的一端固定在中段的直柱体的四个边角上。

通过调整支撑杆截面尺寸，使其刚度发生变化，以适应伤口轨迹的变化。

本发明的一种注射式带拉索的弹性板止血装置，包括：注射器以及所述的带拉索的弹性板止血结构，带拉索的弹性板止血结构位于注射器内，注射器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。

所述注射器前端存在扩孔刀片，能够切割伤口以放入止血装置。

本发明的一种注射式带拉索的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，由注射器将带拉索的弹性板止血结构打入伤口内；

2)进入伤口后，松开拉索，弹性板和支撑杆单元在弹性势能的作用下展开，弹性板沿径向展开，支撑杆单元沿轴向展开。

3)沿径向和轴向展开的自适应弹性板展开结构带动止血材料外敷膜扩张为较大体积，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带动止血材料外敷膜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有益效果在于：

(1)本发明采用充气和弹性展开结构，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)本发明可利用拉索重复展开收拢，防止伤口组织坏死。

(5)本发明便于储存，可长期存放。

附图说明

图1为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为自适应弹性板展开结构基本单元图；

图6为弹性板构造图；

图7为支撑杆单元图；

图8为弹性板止血结构初始收缩状态图；

图9为弹性板止血结构正常使用状态图；

图10为弹性板止血结构自由展开状态图。

图11为注射式弹性板止血装置局部透视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明的一种弹性板止血结构，包括止血材料外敷膜，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自适应弹性板展开结构基本单元和拉索组成；所述自适应弹性板展开结构基本单元呈层状分布；每层所述自适应弹性板展开结构基本单元由n片弹性板和支撑杆单元组成，其中，3≤n≤12；所述弹性板的内端固定在所述支撑杆单元上，止血材料外敷膜固定在弹性板的外端；所述拉索一端固定在所述弹性板上，拉索的另一端经所述支撑杆单元引出。

所述弹性板的几何线型为渐开线，渐开线的基圆半径为R1。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。

所述支撑杆单元由上段、中段和下三段组成，中间预留拉索孔道，其中中段为直柱体，上段和下段为台体且对称分布在中段的两侧；直柱体的底面由四个半径为R圆心角为90°的圆弧相切闭合而成，台体的上底面由四个半径为r圆心角为90°的圆弧相切闭合而成，其中，R>r；所述弹性板为4片，每片弹性板固定在直柱体的四个边角上。此种截面可以实现弹性板和支撑杆的相切连接，使弹性板的受力更加均匀合理。另外，支撑杆截面有所变化使其刚度有强有弱，更有利于适应伤口轨迹的变化。

设各层弹性板中相邻两层排布的角度为θ，当弹性板为曲面时，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，根部是指支撑杆与弹性板的接触点，当弹性板为平面时，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，

在每片弹性板上设置有四根所述拉索，一根拉索一端固定在所述弹性板的外端，另一根拉索一端固定在所述弹性板的中部，两根拉索的另一端经所述支撑杆单元引出，另外两根拉索对称布置。

所述止血材料外敷膜粘贴固定在所述弹性板的外端。

本发明还提出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，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自适应弹性板展开结构基本单元和拉索组成；所述自适应弹性板展开结构基本单元呈层状分布；每层所述自适应弹性板展开结构基本单元由n片弹性板和支撑杆单元组成，其中，3≤n≤12；所述弹性板的内端固定在所述支撑杆单元上，止血材料外敷膜固定在弹性板的外端；所述拉索一端固定在所述弹性板上，拉索的另一端经所述支撑杆单元引出。

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。

通过张拉和放松拉索，可以控制止血结构的收缩和展开，便于其使用过程中的注射和取出。

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，使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，拉紧拉索使弹性板收缩，将弹性板止血结构储存于注射器中以储存弹性应变能。使用过程即由初始收缩状态向正常使用状态转化，通过注射装置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，放开拉索使弹性板展开，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11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8，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由自适应弹性板展开结构基本单元4和拉索5组成，自适应弹性板展开结构基本单元呈层状分布。如图5所示，自适应弹性板展开结构基本单元4由弹性板6和支撑杆单元7组成，弹性板6的内端固定在所述支撑杆单元7上，止血材料外敷膜固定在弹性板的外端。如图6所示，弹性板6的几何线型为渐开线，渐开线的基圆半径为R₁。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。每个所述弹性板由四根拉索对称约束，拉索一一端固定在所述弹性板的外端，拉索二一端固定在所述弹性板的中部，两根拉索的另一端经所述支撑杆单元引出，另外两根拉索对称布置。如图7所示，支撑杆单元由上、中、下三段组成，中间预留拉索孔道，其中中段为直柱体701，上、下段为台体702。直柱体701的底面由四个半径为R圆心角为90°的圆弧相切闭合而成。台体702的上底面由四个半径为r圆心角为90°的圆弧相切闭合而成，下底面四个半径为R圆心角为90°的圆弧相切闭合而成，其中，R>r。此种变截面支撑杆既足够的刚度，又具有很好的变形性能，可以满足贯穿伤孔道轨迹的变化。

弹性板止血结构的生产使用过程如下：生产时将拉索5拉紧并固定，使弹性板6收缩储存弹性势能，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，此时弹性板止血结构处于初始收缩状态(如图8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，松开拉索5，弹性板6释放弹性势能使自适应弹性板展开结构展开。如图9所示，弹性板止血结构处于正常使用状态，弹性板6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10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以内的贯穿伤，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。

本发明采用充气和弹性展开结构，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(0～16kPa)。

本发明可利用拉索重复展开收拢，防止伤口组织坏死，便于储存，可长期存放。

Claims (13)

1.一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于包括：止血材料外敷膜(2)、自适应弹性板展开结构(3)和拉索(5)，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)能够通过拉索(5)控制释放弹性势能沿轴向扩展，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所述的一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于：自适应弹性板展开结构(3)，包括多个自适应弹性板展开结构基本单元(4)，各自适应弹性板展开结构基本单元(4)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(6)和支撑杆单元(7)组成，弹性板(6)有n片，其中，3≤n≤12；每层弹性板(6)均匀排布；弹性板(6)的一端固定在所述支撑杆单元(7)上，弹性板(6)的另一端固定在止血材料外敷膜(2)上。

3.根据权利要求1所述的一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于：所述弹性板(6)的几何线型为渐开线。

4.根据权利要求1所述的一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于：所述拉索(5)一端固定在所述弹性板(6)上，拉索的另一端经所述支撑杆单元(7)引出。

5.根据权利要求1所述的一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于：在每片弹性板(6)上设置有四根所述拉索(5)，一根拉索一端固定在所述弹性板的外端，第二根拉索一端固定在所述弹性板的中部，这两根拉索的另一端经所述支撑杆单元引出，第三根拉索与第四根拉索分别与第一第二根拉索沿弹性板(6)所在的平面对称布置。

6.根据权利要求2所述的一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于：所述支撑杆单元(7)为多个，每个支撑杆单元(7)由上段、中段和下段这三段组成，上段、中段和下段的中间预留拉索孔道，其中中段为直柱体，上段和下段为台体且对称分布在中段的两侧并与中段连接。

7.根据权利要求6所述的一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于：所述中段直柱体上设有多个圆弧弹性板，各个圆弧弹性板的一端与中段直柱体的外表面固定连接，在圆弧弹性板未展开时，各个圆弧弹性板的另一端位于同一个圆上，受止血材料外敷膜(2)束缚，各个圆弧弹性板的外包络收缩为闭合的圆形。

8.根据权利要求6所述的一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于：中段直柱体的底面由四个半径为R、圆心角为90°的圆弧形状的圆弧相切闭合而成，上段的台体顶面和下段的台体地面由四个半径为r、圆心角为90°的圆弧形状的圆弧相切闭合而成，其中，R>r。

9.根据权利要求2所述的一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于：所述中段的直柱体包括四个边角，弹性板(6)若为4片，每片弹性板的一端固定在中段的直柱体的四个边角上。

10.根据权利要求2所述的一种带拉索的弹性板止血结构，其特征在于：通过调整支撑杆单元截面尺寸，使其刚度发生变化，以适应伤口轨迹的变化。

11.一种注射式带拉索的弹性板止血装置，包括：注射器(1)以及所述的带拉索的弹性板止血结构，带拉索的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。

12.根据权利要求11所述的一种注射式带拉索的弹性板止血装置，其特征在于：所述注射器(1)前端存在扩孔刀片(8)，能够切割伤口以放入止血装置。

13.一种注射式带拉索的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)将所述的带拉索的弹性板止血结构打入伤口内；

2)进入伤口后，松开拉索(5)，弹性板(6)和支撑杆单元(7)在弹性势能的作用下展开，弹性板(6)沿径向展开，支撑杆单元(7)沿轴向展开；

3)沿径向和轴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。