CN109247967A - 一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构、装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构、装置及方法，该结构由止血材料外敷膜和混合自适应结构组成。混合自适应结构由气囊、充气装置和自适应竖向剪式铰展开结构组成。自适应竖向剪式铰展开结构由剪式铰结构单元和贯穿线组成，剪式铰结构单元由贯穿线连成一个整体。剪式铰结构单元由剪式铰单元和弹性元件组成，剪式铰单元由四根杆件依次首尾铰接而成。使用时将混合止血结构注射到伤口当中，打开充气装置对气囊充气使其膨胀从而驱动止血材料外敷膜和伤口创面相接触，弹性元件释放弹性势能驱动剪式铰结构单元沿径向扩展为气囊提供支撑，当压力满足伤口按压止血条件后停止充气，从而实现止血功能。

Description

一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构、装置及方法

技术领域

本发明涉及一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构、止血装置及止血方法，用于战场贯穿伤止血治疗。

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

本发明的技术解决问题是：针对上述现有技术存在的不足，设计一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构、止血装置及止血方法，将止血材料外敷膜包裹于混合自适应结构的表面，使用前压缩剪式铰结构单元使其储存能量，使用时通过剪式铰结构单元释放弹性势能和充气装置对气囊充气使其展开，并根据伤口几何形状发生相应的变形实现形状自适应，根据血压充入相应的气体实现压力自适应，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。

本发明的技术解决方案是：

一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构，包括：止血材料外敷膜以及混合自适应结构，所述混合自适应结构包括气囊、充气装置和自适应竖向剪式铰展开结构；

所述充气装置连接在所述气囊上端用于向所述气囊内充入或抽出气体，所述自适应竖向剪式铰展开结构设置在所述气囊内部，止血材料外敷膜包覆在所述气囊的外面，气囊充气之前约束自适应竖向剪式铰展开结构，令自适应竖向剪式铰展开结构处于收缩状态，气囊充气之后自适应竖向剪式铰展开结构沿径向扩展，为气囊提供支撑。

所述自适应竖向剪式铰展开结构包括多个贯穿线和剪式铰结构单元；所述剪式铰结构单元呈层状分布，且剪式铰结构单元通过贯穿线连成一个筒形整体，所述贯穿线的下端与所述气囊底部固定连接。

所述气囊紧贴在自适应竖向剪式铰展开结构的外部且与自适应竖向剪式铰展开结构无直接连接。

所述充气装置根据血压来控制气囊内的气体压强，令气囊内气体压强与气囊外部血压相同。

所述剪式铰结构单元包括剪式铰单元和弹性元件；

所述剪式铰单元由四根杆件依次首尾铰接而成，相邻剪式铰单元通过铰链连接；所述弹性元件连接在所述相邻剪式铰单元的连接铰处，弹性元件释放弹性势能驱动剪式铰结构单元沿径向扩展。

止血材料外敷膜遇水膨胀。

一种注射式混合气囊与竖向剪式铰的止血装置，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以及混合自适应结构，所述混合自适应结构包括气囊、充气装置和自适应竖向剪式铰展开结构；

所述充气装置连接在所述气囊上端用于向所述气囊内充入或抽出气体，所述自适应竖向剪式铰展开结构设置在所述气囊内部，止血材料外敷膜粘贴固定在所述气囊的外面，气囊充气之前约束自适应竖向剪式铰展开结构，令自适应竖向剪式铰展开结构处于收缩状态，气囊充气之后自适应竖向剪式铰展开结构沿径向扩展，为气囊提供支撑。

所述自适应竖向剪式铰展开结构包括多个贯穿线和剪式铰结构单元；所述剪式铰结构单元呈层状分布，且剪式铰结构单元通过贯穿线连成一个筒形整体，所述贯穿线的下端与所述气囊底部固定连接。所述剪式铰结构单元包括剪式铰单元和弹性元件；

所述剪式铰单元由四根杆件依次首尾铰接而成，相邻剪式铰单元通过铰链连接；所述弹性元件连接在所述相邻剪式铰单元的连接铰处，弹性元件释放弹性势能驱动剪式铰结构单元沿径向扩展。

所述注射器前端设置有扩孔刀片，在伤口较小时，切割伤口以放入止血装置。

一种基于注射式混合气囊与竖向剪式铰的止血装置实现的止血方法，步骤如下：

(1)使用注射器将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扩大伤口，然后再将止血结构注入伤口中；

(2)使用充气装置对气囊进行充气令其膨胀从而驱动止血材料外敷膜和伤口创面相接触；

(3)弹性元件释放弹性势能驱动剪式铰结构单元沿径向扩展，为气囊提供支撑；

(4)充气装置根据气囊外部的血压继续对气囊进行充气，驱动止血材料外敷膜贴紧创面，当压力满足伤口按压止血条件后停止充气并保持气囊内压强，从而实现止血。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)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)该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)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)可重复展开收拢，防止伤口组织坏死。

(5)便于储存，可长期存放。

附图说明

图1为注射式混合止血装置示意图；

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为混合自适应性结构图；

图5为自适应竖向剪式铰结构图；

图6为剪式铰结构单元图；

图7为剪式铰单元图；

图8为剪式铰单元连接图；

图9为混合止血结构初始收缩状态图；

图10为混合止血结构正常使用状态图；

图11为混合止血结构自由展开状态图。。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明具体实施方式。

战场贯穿伤带来的失血过多是造成人员伤亡的重要因素之一，但却没有较好的、有效的贯穿伤止血方法。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，但是由于血压较大，这几种止血方式往往无法止血。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。

如图1所示，针对现有技术的不足，本发明提出的一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构，应用于战场贯穿伤的止血急救治疗。

该止血结构包括：止血材料外敷膜2以及混合自适应结构3，所述混合自适应结构3包括气囊4、充气装置5和自适应竖向剪式铰展开结构6；

所述充气装置5连接在所述气囊4上端用于向所述气囊4内充入或抽出气体，所述自适应竖向剪式铰展开结构6设置在所述气囊4内部，止血材料外敷膜2包覆在所述气囊4的外面，气囊4有较大弹性模量，气囊4充气之前约束自适应竖向剪式铰展开结构6，令自适应竖向剪式铰展开结构6处于收缩状态，气囊4充气之后自适应竖向剪式铰展开结构6沿径向扩展，为气囊4提供支撑，进而使得如图2所示的止血材料外敷膜2贴合创面进行止血，止血材料外敷膜2遇水膨胀，止血材料外敷膜2处于被撑开的状态如图3所示。

如图4、图5所示，自适应竖向剪式铰展开结构6包括多个贯穿线7和剪式铰结构单元8；所述剪式铰结构单元8呈层状分布，且剪式铰结构单元8通过贯穿线7连成一个筒形整体，所述贯穿线7的下端与所述气囊4底部固定连接。

气囊4紧贴在自适应竖向剪式铰展开结构6的外部且与自适应竖向剪式铰展开结构6无直接连接。

充气装置5根据血压来控制气囊4内的气体压强，令气囊4内气体压强与气囊4外部血压相同，或大于外部血压，以达到挤压止血的目的。

如图6、图7、图8所示，剪式铰结构单元8包括剪式铰单元9和弹性元件10；

所述剪式铰单元9由四根杆件11依次首尾铰接而成，相邻剪式铰单元9通过铰链连接；所述弹性元件10连接在所述相邻剪式铰单元9的连接铰处，弹性元件10释放弹性势能驱动剪式铰结构单元8沿径向扩展。

如图1所示，基于上述止血结构，本发明还提出一种注射式混合气囊与竖向剪式铰的止血装置，包括注射器1以及位于注射器1内的止血结构，所述止血结构包括止血材料外敷膜2以及混合自适应结构3，所述混合自适应结构3包括气囊4、充气装置5和自适应竖向剪式铰展开结构6；

所述充气装置5连接在所述气囊4上端用于向所述气囊4内充入或抽出气体，所述自适应竖向剪式铰展开结构6设置在所述气囊4内部，止血材料外敷膜2粘贴固定在所述气囊4的外面，气囊4充气之前约束自适应竖向剪式铰展开结构6，令自适应竖向剪式铰展开结构6处于收缩状态，气囊4充气之后自适应竖向剪式铰展开结构6沿径向扩展，为气囊4提供支撑。

自适应竖向剪式铰展开结构6包括多个贯穿线7和剪式铰结构单元8；所述剪式铰结构单元8呈层状分布，且剪式铰结构单元8通过贯穿线7连成一个筒形整体，所述贯穿线7的下端与所述气囊4底部固定连接。所述剪式铰结构单元8包括剪式铰单元9和弹性元件10；

所述剪式铰单元9由四根杆件11依次首尾铰接而成，相邻剪式铰单元9通过铰链连接；所述弹性元件10连接在所述相邻剪式铰单元9的连接铰处，弹性元件10释放弹性势能驱动剪式铰结构单元8沿径向扩展。

如图1所示，注射器1前端设置有扩孔刀片12，在伤口较小时，切割伤口以放入止血装置。

进一步的，本发明还提出一种基于注射式混合气囊与竖向剪式铰的止血装置实现的止血方法，步骤如下：

(1)使用注射器1将止血结构注射到伤口中，止血结构在注射器1之中时，处于初始收缩状态，如图9所示，当伤口较小时，先通过注射器1前端的扩孔刀片12扩大伤口，然后再将止血结构注入伤口中；

(2)如图10所示为止血结构工作时的示意图，使用充气装置5对气囊4进行充气令其膨胀从而驱动止血材料外敷膜2和伤口创面相接触；

(3)弹性元件10释放弹性势能驱动剪式铰结构单元8沿径向扩展，为气囊4提供支撑，止血结构自由展开时的示意图如图11所示。

(4)充气装置5根据气囊4外部的血压继续对气囊4进行充气，驱动止血材料外敷膜2贴紧创面，当压力满足伤口按压止血条件后停止充气并保持气囊4内压强，从而实现止血。

本发明提出的止血结构，止血装置或者止血方法，其工作原理为：混合止血结构存在初始收缩状态、正常使用状态和自由展开状态。

生产时将止血材料外敷膜粘贴固定在混合自适应性结构中气囊4的外侧共同储存于注射器中，剪式铰结构单元收缩，弹性元件10储存弹性势能，此时混合止血结构处于初始收缩状态(如图9所示)。

初始收缩状态下，混合止血结构储存于注射器中；正常使用状态下，混合自适应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；自由展开状态下，混合自适应性展开结构受到气囊的约束。

使用前混合止血结构储存于注射器中。使用时将混合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，打开充气装置对气囊充气使其膨胀从而驱动止血材料外敷膜和伤口创面相接触，弹性元件随之释放弹性势能驱动剪式铰结构单元沿径向扩展为气囊提供支撑，充气装置自带有压力检测功能，当压力满足伤口按压止血条件后停止充气，从而实现止血功能。保持气囊内空气压力，并适时调节气囊压强以保护伤口附近组织。达到止血效果后，释放气囊内气体，混合式自适应结构收缩，将混合止血结构从伤口中取出，其恢复至自由展开状态。

本发明通过剪式铰结构单元释放弹性势能和调节气囊内的气体压力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。通过充气装置可以根据血压及人体组织弹性调节气囊压强与其平衡，从而满足不同的伤口止血压力需求，具有压力自适应性。通过气囊可以抑制剪式铰结构单元的展开，方便止血结构的注射和取出；气囊充气膨胀后，剪式铰结构单元展开为其提供支撑，提高气囊的支撑能力，二者具有互补功能。当完全止血后，通过调节气囊内空气压强，可减小对伤口的压力，使伤口组织再次过血以防伤口附近组织坏死。

实施例：

优选方案为：止血材料外敷膜展开成圆柱形时，直径为10cm～12cm，高为13cm～15cm，扩孔刀片为3～4片，每片长为1～1.2厘米。注射器内径约为1.8～2.2厘米使止血效果更佳；

进一步的优选方案为：止血材料外敷膜展开成圆柱形时，直径为12厘米，高为15厘米；扩孔刀片：扩孔刀片为4片，每片长为1.2厘米。注射器内径为2厘米使止血效果最佳。

剪式铰单元和弹性元件采用的弹性材料的弹性模量范围在50～150Gpa，结合气囊，以同时满足止血效果以并给贯穿伤口提供适当的作用力。

本发明的展开结构具有几何形状自适应特性，可适用于最大伤口直径10厘米的贯穿伤，挤压压力可调节，调节范围为0～16kPa，可对伤口创面提供持续的挤压力。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，可对伤口创面提供持续的挤压力。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。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (12)

1.一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构，其特征在于包括：止血材料外敷膜(2)以及混合自适应结构(3)，所述混合自适应结构(3)包括气囊(4)、充气装置(5)和自适应竖向剪式铰展开结构(6)；

所述充气装置(5)连接在所述气囊(4)上端用于向所述气囊(4)内充入或抽出气体，所述自适应竖向剪式铰展开结构(6)设置在所述气囊(4)内部，止血材料外敷膜(2)包覆在所述气囊(4)的外面，气囊(4)充气之前约束自适应竖向剪式铰展开结构(6)，令自适应竖向剪式铰展开结构(6)处于收缩状态，气囊(4)充气之后自适应竖向剪式铰展开结构(6)沿径向扩展，为气囊(4)提供支撑。

2.根据权利要求1所述的一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构，其特征在于：所述自适应竖向剪式铰展开结构(6)包括多个贯穿线(7)和剪式铰结构单元(8)；所述剪式铰结构单元(8)呈层状分布，且剪式铰结构单元(8)通过贯穿线(7)连成一个筒形整体，所述贯穿线(7)的下端与所述气囊(4)底部固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构，其特征在于：所述气囊(4)紧贴在自适应竖向剪式铰展开结构(6)的外部且与自适应竖向剪式铰展开结构(6)无直接连接。

4.根据权利要求1所述的一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构，其特征在于：所述充气装置(5)根据血压来控制气囊(4)内的气体压强，令气囊(4)内气体压强与气囊(4)外部血压相同。

5.根据权利要求2所述的一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构，其特征在于：所述剪式铰结构单元(8)包括剪式铰单元(9)和弹性元件(10)；

所述剪式铰单元(9)由四根杆件(11)依次首尾铰接而成，相邻剪式铰单元(9)通过铰链连接；所述弹性元件(10)连接在所述相邻剪式铰单元(9)的连接铰处，弹性元件(10)释放弹性势能驱动剪式铰结构单元(8)沿径向扩展。

6.根据权利要求5所述的一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构，其特征在于：剪式铰单元和弹性元件采用弹性材料制成，弹性模量范围在50～150Gpa。

7.根据权利要求1所述的一种混合气囊与竖向剪式铰的止血结构，其特征在于：止血材料外敷膜(2)遇水膨胀。

8.一种注射式混合气囊与竖向剪式铰的止血装置，其特征在于：包括注射器(1)以及位于注射器(1)内的止血结构，所述止血结构包括止血材料外敷膜(2)以及混合自适应结构(3)，所述混合自适应结构(3)包括气囊(4)、充气装置(5)和自适应竖向剪式铰展开结构(6)；

所述充气装置(5)连接在所述气囊(4)上端用于向所述气囊(4)内充入或抽出气体，所述自适应竖向剪式铰展开结构(6)设置在所述气囊(4)内部，止血材料外敷膜(2)粘贴固定在所述气囊(4)的外面，气囊(4)充气之前约束自适应竖向剪式铰展开结构(6)，令自适应竖向剪式铰展开结构(6)处于收缩状态，气囊(4)充气之后自适应竖向剪式铰展开结构(6)沿径向扩展，为气囊(4)提供支撑。

9.根据权利要求8所述一种注射式混合气囊与竖向剪式铰的止血装置，其特征在于：所述自适应竖向剪式铰展开结构(6)包括多个贯穿线(7)和剪式铰结构单元(8)；所述剪式铰结构单元(8)呈层状分布，且剪式铰结构单元(8)通过贯穿线(7)连成一个筒形整体，所述贯穿线(7)的下端与所述气囊(4)底部固定连接。所述剪式铰结构单元(8)包括剪式铰单元(9)和弹性元件(10)；

所述剪式铰单元(9)由四根杆件(11)依次首尾铰接而成，相邻剪式铰单元(9)通过铰链连接；所述弹性元件(10)连接在所述相邻剪式铰单元(9)的连接铰处，弹性元件(10)释放弹性势能驱动剪式铰结构单元(8)沿径向扩展。

10.根据权利要求8或9所述一种注射式混合气囊与竖向剪式铰的止血装置，其特征在于：所述注射器(1)前端设置有扩孔刀片(12)，在伤口较小时，切割伤口以放入止血装置。

11.一种基于权利要求10注射式混合气囊与竖向剪式铰的止血装置实现的止血方法，其特征在于步骤如下：

(1)使用注射器(1)将止血结构注射到伤口中，当伤口较小时，先通过注射器(1)前端的扩孔刀片(12)扩大伤口，然后再将止血结构注入伤口中；

(2)使用充气装置(5)对气囊(4)进行充气令其膨胀从而驱动止血材料外敷膜(2)和伤口创面相接触；

(3)弹性元件(10)释放弹性势能驱动剪式铰结构单元(8)沿径向扩展，为气囊(4)提供支撑；

(4)充气装置(5)根据气囊(4)外部的血压继续对气囊(4)进行充气，驱动止血材料外敷膜(2)贴紧创面，当压力满足伤口按压止血条件后停止充气并保持气囊(4)内压强，从而实现止血。

12.根据权利要求11所述的止血方法，其特征在于：伤口较小是指直径小于注射器直径。