CN110141341A - 一种生物动力矫形生长棒 - Google Patents

Abstract

本发明为一种生物动力矫形生长棒，包括：矫形棒及中间的双套筒支架；保护外套筒架作为矫形棒的支架，开有连续或间隔的网孔窗，包裹有矫形棒活塞杆，两矫形棒之间，设有多个旋转内筒，可以相对保护外筒筒架旋转；旋转内筒侧壁上预置有网孔窗及半透膜，部分侧壁预置有磁性材料条或块；旋转内筒内置有可吸水膨胀产生生物膨胀动力的高分子材料，由隔离滑动块隔开。当内、外套筒网孔窗，通过外部磁力旋转重叠后，启动旋转内筒内的高分子材料吸收水分膨胀，实现生物动力矫形棒矫形作用。此发明首次利用生物膨胀作为装置内动力，在外磁场调控下，自动、可控地推动矫形棒系统工作，避免了既往矫形棒系统的弊端。

Description

一种生物动力矫形生长棒

技术领域

本公开涉及人体内使用的医疗设备，具体为一种体外控制套筒及具有该体外控制套筒的生物动力矫形生长棒。

背景技术

此部分的陈述仅仅提供与本公开有关的背景技术信息，并且这些陈述可能构成也可能现有技术。

体外控制套筒可在诸多医疗领域使用。

如，用于脊柱矫形生长棒的套筒。对于早发性脊柱侧凸患儿，为保留其脊柱生长和胸廓发育潜能，一般采用生长棒内固定矫形手术进行治疗，但是为适应脊柱及胸廓的生长发育，该治疗方案还需每隔半年到一年时间进行全麻长切口生长棒撑开调节手术，多次手术会明显增加患儿手术风险,手术弊病及治疗费用，患儿及其家属的精神压力也很大。

现有技术中，主要使用依靠术前撑开的被动式生长棒及主动式生长棒(申请号：201711131231)和依靠外界手动加压的液压生长棒矫形装置(申请号：20150886355.X)。被动式及主动式生长棒因需要术者术前主动撑开弹性复位件，故无法精准控制牵拉的速率及长度，且需要在在特定的体态姿势下进行被动牵拉。患者在日常生活中可能因体态不佳而触发不正确的牵拉，亦有可能因撤销作用力，由于牵拉程度太大导致神经损伤；液压生长棒通过外部注水实现加压，该生长棒需要从外部实现小切口生长棒调节手术，而且无法精准控制矫形棒延伸的程度。且使用的部分材料对人体有一定的影响。

且目前市面上涉及的具有体外控制套筒的生长棒，都无法实现一次手术即可体外控制，都为一次性暴力矫形，每一次矫形都会对脊柱神经系统造成不可逆转的伤害，已出现大量由于暴力矫形所致的瘫痪或死亡患者。

生长棒之所以一次性暴力矫形，主要还是受与生长棒连接的体外控制套筒一次性施压造成的，故急需针对体外控制套筒进行改进。

部分生长棒还存在诸如内筒旋转容易伤害人体、磁体属性导致影响后续核磁共振检查等。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于解决现有技术中的一部分问题，或至少缓解这些问题。

一种体外控制套筒，包括

保护外套筒架，设有贯通侧壁的窗口；

旋转内筒，间隔设有贯通侧壁的若干通槽；所述旋转内筒可转动设于同一圆心的所述保护外套筒架内；所述旋转内筒内重叠包裹有若干隔离滑动块，临近的所述隔离滑动块之间有间隙；所述保护外套筒架与所述旋转内筒侧壁的上、下端分别向中心轴方向弯折延伸一折边，所述折边用于与配套部件组合形成封闭面；

驱动装置，设置在所述旋转内筒上，用以在体外控制所述旋转内筒相对于所述保护外套筒架顺时针或逆时针旋转；

若干溶质腔，为由所述旋转内筒与所述隔离滑动块构成的腔体；所述溶质腔内设有吸水膨胀物；至少一个所述溶质腔与所述通槽连通；

半透膜，设置在溶液通过所述窗口流入所述溶质腔的路径上，或/和包裹所述吸水膨胀物。

所述驱动装置为间隔设于所述旋转内筒上的至少一个磁力件，用于在体外电磁场的驱动下使所述旋转内筒相对于所述保护外套筒架顺时针或逆时针旋转。

进一步的，所述磁力件为磁条或磁块，临近的所述磁条或磁块之间采用非磁性的材料间隔。

所述半透膜外设有防破网，用于防止所述吸水膨胀物膨胀挤破所述半透膜。

所述吸水膨胀物包括能吸水缓慢膨胀的无机电解质或亲水性聚合物。

所述保护外套筒架内表面与所述旋转内筒外表面之间的间隙内填充有密封润滑物质。

一种具有体外控制套筒的生物动力矫形生长棒，所述配套部件包括一个或两个矫形棒，所述矫形棒的第一端通过固定组件固定连接矫形对象，第二端位于所述旋转内筒内。

进一步的，所述配套部件还包括活塞，与所述矫形棒的第二端连接；所述旋转内筒包裹所述活塞。

所述矫形棒的移动方向上设置有限位块，用以限制所述矫形棒的移动超过阈值；其中，所述阈值为所述矫形棒不会对患者造成伤害的移动距离；所述限位块固定设置在所述旋转内筒的内表面，或所述矫形棒上。

所述活塞和所述隔离滑动块由可滑动防水物质构成，或/和所述可滑动防水物质覆盖或镀膜在所述旋转内筒的内表面或所述活塞的外表面或所述矫形棒的外表面。本发明具有如下有益效果：

1、通过在体外转动旋转内筒，触发吸水膨胀材料溶胀动力系统，在专业技术上在医疗中采用以为生物动力的方式，完全依靠人体自身的水分作为动力，实现缓慢施压；

2、具有体外控制套筒的矫形生长棒，能达到一次手术，而后不需手术即可完成多次脊柱矫形的目的，降低患者的心理和经济负担；

3、首次利用磁场开关来启动生物动力矫形生长棒，使矫形装置体外可控；

4、在旋转内筒外设置有保护外套筒架，从而避免旋转内筒的旋转对人体造成伤害，或人体肉芽组织进入装置内部损坏装置致使降低装置工作效率；

5、设置有多个溶质腔，控制溶质腔依次膨胀来构成安全膨胀长度单位，医生可在患者做出检查后再决定是否或如何控制套筒，从而使体外控制套筒的施压分阶段可控，更适合各阶段治疗的需要；

6、限位块的设计，在矫形棒膨胀至一定长度后可固定矫形棒，以达到稳定效果，不会因为矫形棒过度移动对人体造成伤害；

7、吸水膨胀物的膨胀系数固定，避免矫形生长棒失效的情况；且吸水膨胀物吸收水分能够发生缓慢膨胀，便于患者适应矫形，且便于医生随时进行下肢电生理测试、肌张力测试，若有矫形过度可随时关闭孔隙防止伸长过度引起的神经不可逆转伤害；

8、生物动力矫形生长棒的整体设计，如密封润滑物质、可滑动防水物质等，使得装置摩擦力小，只需要配置比较小的磁条或小功率电机即可使旋转内筒旋转，且磁条小不会对后期的检查，如核磁共振等检查，造成影响；

9、磁流体和吸水膨胀物都选用的是对人体安全的物质，最大程度保证人体安全；

10、窗口和通槽的多种排列组合的设计，可根据实际需要选择更适合的矫形装置进行治疗，更适合患者的需要。

附图说明

图1为有两个矫形棒的内矫形生长棒未膨胀时的剖视图；

图2为有两个矫形棒的内矫形生长棒膨胀时的剖视图；

图3为有一个矫形棒的内矫形生长棒未膨胀时的剖视图；

图4为有两个矫形棒的内矫形生长棒分段控制的示意图；

图5为有两个矫形棒的外矫形生长棒未膨胀时的剖视图；

图6为有两个矫形棒的外矫形生长棒膨胀时的剖视图；

图7为有一个矫形棒的外矫形生长棒未膨胀时的剖视图；

图8为有两个矫形棒的外矫形生长棒分段控制的示意图；

图9为本专利窗口与通槽的排列方式实施例的示意图；

图10为本专利窗口与通槽的排列方式另一实施例的示意图；

图11为本专利窗口与通槽的排列方式又一实施例的示意图；

图12为本专利窗口与通槽的排列方式又一实施例的示意图；

图13为内矫形生长棒和外矫形生长棒在人体内的示意图；

图14为半透膜包裹吸水膨胀物未膨胀时的示意图；

图15为半透膜包裹吸水膨胀物膨胀时的示意图。

其中：1-保护外套筒架；2-旋转内筒；3-矫形棒；4-固定杆；5-磁力件；6-溶质腔；7-限位块；8-活塞；9-通槽；10-窗口；11-内矫形生长棒；12-外矫形生长棒；13-吸水膨胀物；14-半透膜；15-隔离滑动块。

具体实施方案

以下结合附图，对本发明作进一步说明，本发明的实施例只用于说明本发明而非限制本发明，在不脱离本发明技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

体外控制套筒可以针对不同的需要向旋转内筒2的两端或中部施压。如图1、2、3、4所示，溶质腔6及吸水膨胀物13位于旋转内筒2的中部，控制旋转内筒2转动，从而实现向体外控制套筒的外部缓慢施压。如图5、6、7、8所示，溶质腔6及吸水膨胀物13位于旋转内筒2的上端或/和下端，控制旋转内筒2转动，从而实现向体外控制套筒的内部缓慢施压。

如图1所示，为体外控制套筒向两端缓慢施压的情况。保护外套筒架1设有贯通侧壁的窗口10，旋转内筒2间隔设有贯通侧壁的若干通槽9；所述旋转内筒2可转动设于同一圆心的所述保护外套筒架1内；所述保护外套筒架1与所述旋转内筒2侧壁的上、下端分别向中心轴方向弯折延伸一折边，所述折边用于与配套部件组合形成封闭面，如图9或10或11或12所示；所述窗口10竖向设置在所述保护外套筒架1上，所述若干通槽9呈错位间隔设置于所述旋转内筒2上。所述体外控制套筒的驱动装置为间隔嵌入在旋转内筒2上端侧壁的4个磁条，与旋转内筒2上的通槽9在竖向线上对应，如图9所示。

所述旋转内筒2内重叠包裹有若干隔离滑动块15，临近的所述隔离滑动块15之间有间隙，使所述旋转内筒2与所述隔离滑动块15构成多个溶质腔6，溶质腔6内设有吸水膨胀物13，半透膜14包裹所述吸水膨胀物13，如图14或15所示。所述半透膜14能承受高强度延伸且可单向透水。

旋转内筒2的上下两端分别穿过一个可在其内移动的配套部件。配套部件可与隔离滑动块15接触，也可以连接隔离滑动块15。溶质腔6及隔离滑动块15重叠位于两个配套部件之间。

如图9所示，起始槽位于通槽9的中部，与其中一个溶质腔6连通。控制与起始槽对应的磁条顺时针旋转旋转内筒2，使该起始槽与保护外套筒架1的窗口10相对。人体内的溶质通过窗口10和该起始槽流入与起始槽连通的溶质腔6内，透过单向透水的半透膜14使吸水膨胀物13吸水膨胀，推动临近的两个隔离滑动块15向旋转内筒2的上端和下端移动，从而使临近的两个溶质腔6分别与临近的两个通槽9连通，如图2所示。以此类推。通过阶段控制与通槽9对应的磁条，使溶质腔6从中部向上下两端依次膨胀，实现向体外控制套筒上下两端缓慢施压的目的。

所述保护外套筒架1与所述旋转内筒2侧壁的上、下端分别向中心轴方向弯折延伸一折边，所述折边用于与配套部件组合形成封闭面，从而可以预防人体内的溶质从体外控制套筒的上、下两端流入旋转内筒2，对其内的吸水膨胀物13造成影响。

所述保护外套筒架1内表面与所述旋转内筒2外表面之间的间隙较小，从而使窗口10与通槽9相对时能处于连通状态。也可以采用在其间隙内填充磁流体。磁流体能够很好的密封体外控制套筒的周边，即使旋转内筒2相对于保护外套筒架1和配套部件旋转，也不会使水不能渗入旋转内筒2。磁流体同时还可起到减小旋转内筒2转动时对保护套筒1的摩擦力，使得驱动装置不需要多大的力就可以带动旋转内筒2进行旋转。

旋转内筒2的通槽9排列也可以如图10所示，控制与起始槽相对应的磁条逆时针转动旋转内筒2，也同样可以使该起始槽与保护外套筒架1的窗口10相对，从而使人体内的水分流入与起始槽连通的溶质腔6。

起始槽也可以位于若干通槽9排列的下端，如图11所示。控制与起始槽相对应的磁条顺时针转动旋转内筒2，可以使该起始槽与保护外套筒架1的窗口10相对。也可以如图12所示。控制与起始槽相对应的磁条逆时针转动旋转内筒2，可以使该起始槽与保护外套筒架1的窗口10相对。

旋转内筒2也可以分段设置，保护外套筒架1包裹活塞8，还包括至少2个中空的内筒，设于旋转内筒2中部。每个内筒上分别设有一个磁条和一个通槽9，通过在体外单独控制某个磁条来控制相对应的内筒旋转，从而使该内筒上的通槽9与窗口10相对，如图4所示。人体内的溶质通过窗口10和通槽9流入与该通槽9连通的溶质腔6内，透过单向透水的半透膜14使吸水膨胀物13吸水膨胀后推动临近的溶质腔6与临近的内筒上的通槽9连通。

体外控制套筒也可只向上端缓慢施压。旋转内筒2的上端穿过一个可在其内移动的配套部件，下端封闭，溶质腔6及隔离滑动块15位于配套部件与旋转内筒2下端的折边之间，如图3所示。通过控制磁条顺时针转动旋转内筒2，使体外控制套筒向旋转内筒2的上端缓慢施压，如图11所示；或通过控制磁条逆时针转动旋转内筒2，使体外控制套筒向旋转内筒2的上端缓慢施压，如图12所示。

同理，旋转内筒2的下端穿过一个可在其内移动的配套部件，上端封闭，通过体外控制旋转内筒2顺时针或逆时针旋转，使体外控制套筒向旋转内筒2的下端缓慢施压。

如图5所示，体外控制套筒由两端向中部缓慢施压。保护外套筒架1设有贯通侧壁的窗口10，旋转内筒2间隔设有贯通侧壁的若干通槽9；所述旋转内筒2可转动设于同一圆心的所述保护外套筒架1内；所述保护外套筒架1与所述旋转内筒2侧壁的上、下端分别向中心轴方向弯折延伸一折边，所述折边用于与配套部件组合形成封闭面，如图9或10或11或12所示；所述窗口10竖向设置在所述保护外套筒架1上，所述若干通槽9呈错位间隔设置于所述旋转内筒2上。所述体外控制套筒的驱动装置为间隔嵌入在旋转内筒2上端侧壁4个磁条，与旋转内筒2上的通槽9在竖向线上对应，如图9所示。

所述旋转内筒2内重叠包裹有若干隔离滑动块15；所述旋转内筒2与所述隔离滑动块15构成多个溶质腔6，溶质腔6内设有吸水膨胀物13，半透膜14包裹所述吸水膨胀物13，如图14或15所示。所述半透膜14能承受高强度延伸且可单向透水。

旋转内筒2的上下两端分别穿过一个可在其内移动的配套部件。配套部件可与隔离滑动块15接触，也可以连接隔离滑动块15。溶质腔6及隔离滑动块15设于体外控制套筒的两端，位于配套部件与旋转内筒2端部的折边之间，如图5所示。

如图9所示，起始槽位于通槽9的两端，分别与其中两个溶质腔6连通。控制与起始槽对应的磁条顺时针旋转旋转内筒2，使两个起始槽与保护外套筒架1的窗口10相对。人体内的溶质通过窗口10和两个起始槽流入与起始槽连通的溶质腔6内，透过单向透水的半透膜14使吸水膨胀物13吸水膨胀，分别推动临近的两个隔离滑动块向旋转内筒2的中部移动，使临近的两个溶质腔6分别与临近的两个通槽9连通，如图6所示。以此类推。通过控制与通槽9对应的磁条，使溶质腔6从旋转内筒2的两端向中部依次膨胀，实现向体外控制套筒中部缓慢施压的目的。

旋转内筒2的通槽9排列也可以如图10所示，控制与起始槽相对应的磁条顺时针转动旋转内筒2，也同样可以使两个起始槽与保护外套筒架1的窗口10相对，从而使人体内的溶质流入与起始槽连通的溶质腔6。

起始槽也可以位于通槽9的上端，如图11所示。控制与起始槽相对应的磁条逆时针转动旋转内筒2，可以使该起始槽与保护外套筒架1的窗口10相对。也可以如图12所示，控制与起始槽相对应的磁条顺时针转动旋转内筒2，可以使该起始槽与保护外套筒架1的窗口10相对。

旋转内筒2也可以分段设置，保护外套筒架1包裹活塞8，还包括至少2个中空的内筒，设于旋转内筒2两端部。每个内筒上分别设有一个磁条和一个通槽9，可以通过在体外单独控制某个磁条来控制相对应的内筒旋转，从而使该内筒上的通槽9与窗口10相对，如图8所示。人体内的水分通过窗口10和通槽9流入与该通槽9连通的溶质腔6，透过单向透水的半透膜14使吸水膨胀物13吸水膨胀后推动临近的溶质腔6与临近的内筒上的通槽9连通。

体外控制套筒也可由上端向中部缓慢施压，旋转内筒2的上端穿过一个可在其内移动的配套部件，下端封闭，溶质腔6及隔离滑动块15重叠位于配套部件与旋转内筒2上端折边之间，如图7所示。通过控制磁条逆时针转动旋转内筒2，如图11所示；或通过控制磁条顺时针旋转旋转内筒2，如图12所示，从而使体外控制套筒由上端向中部缓慢施压。

同理，旋转内筒2的下端穿过一个可在其内移动的配套部件，上端封闭，通过体外控制旋转内筒2顺时针或逆时针旋转，使体外控制套筒由下端向中部缓慢施压。

保护外套筒架1也可以斜向设置有窗口10，旋转内筒2的通槽9呈竖向排列，磁条与保护外套筒架1的窗口10相对应。或，所述窗口10和通槽9都呈斜向设置。只要通过体外控制旋转内筒2旋转使窗口10和通槽9依次相对，都属于本专利保护范畴。

通槽9也可以是通孔或其他通道形状。通槽形状可以使旋转时的容错率高，只需要有部分与窗口10相对即可使人体水分流入溶质腔6。

窗口10也可以设置成竖向或斜向间隔的通槽或通孔或其他形状。整体的窗口设计可以使旋转时容错率更高，只需要有部分与通槽9相对即可使人体水分流入溶质腔6。窗口10也可以分段设置，分别设置在保护内筒1的上端和下端。

起始槽也可以有多个，分别与多个溶质腔6连通。一开始，起始槽与窗口10相对时，多个溶质腔6的吸水膨胀物同时吸水膨胀，再推动临近的溶质腔6与通槽9连通。可以根据实际的矫形进程需要安排溶质腔6同时吸水膨胀的数量，或溶质腔的吸水膨胀物的分量，从而更适合实际需要。

旋转内筒2的磁条不止可设置在上端，也可以设置在下端，或是旋转内筒2的任何部位，只要能与通槽9对应，使控制通槽9对应的磁条旋转旋转内筒2，可使该通槽9能与窗口10相对，都属于本专利的保护范畴。

磁条不止为4个，也可以是1个或8个，或是其他数量。当为1个磁条时，只需要确定好磁条的旋转角度，也可以将通槽9依次旋转至与窗口相对的位置。优选等距间隔的4个或8个磁条。

磁条嵌入在旋转内筒2上，临近的磁条之间采用非磁性的材料间隔。非磁性的材料如钛、铜、铝等，或合金。非磁性材料间隔磁条，可以使矫形装置的整体的磁性更小，不会对后续的检查，如核磁共振等造成影响。磁条嵌入在旋转内筒2上，也可以避免在旋转时与保护外套筒架1产生接触，减小了摩擦力。

也可以是磁块，并不限制磁体的形状。

也可以采用有磁性的物质代替磁条，只要能被体外磁场控制从而使旋转内筒2转动的材料，如铁条等。

也可以在体外控制套筒上安装无线控制驱动装置，如能无线控制的微型电机、马达等，以微型电池作为动力，旋转件叠压在旋转内筒2的折边上，并固定连接。控制无线控制驱动装置使旋转件转动，从而通过与旋转件连接的折边带动旋转内筒2的转动，达到在体外控制旋转内筒2的顺时针或逆时针旋转的目的。无线控制驱动装置的转动轴可连接在旋转件的中部，通过转动带动旋转内筒2旋转。可以预先设定无线控制装置，使每次旋转都能固定一个角度，该角度与通槽9的相对应，使通槽9与窗口10依次相对，使吸水膨胀物13能依次吸水膨胀，从而达到缓慢施压的目的。

或者在旋转内筒2上不止安装一个无线控制驱动装置，如分段设置的旋转内筒2，如图4或8所示。在每个内筒上都安装一个无线控制驱动装置，想要控制哪个内筒旋转就操作哪个无线控制驱动装置。所述无线控制驱动装置及与与旋转内筒2的连接方式为现有技术中已有的装置，本身不属于本专利要求保护的范围。

所述吸水膨胀物13包括能吸水缓慢膨胀的无机电解质或亲水性聚合物。所述吸水膨胀物的膨胀系数是固定的；在中心轴方向上，所述吸水膨胀物的膨胀距离为临近的两个所述通槽9的距离与膨胀前临近的两个所述溶质腔6中心点的距离之差，从而确保溶质腔6吸水膨胀会将临近的溶质腔6推动到与通槽9连通的位置。

半透膜14包裹所述吸水膨胀物13。这里的半透膜14为高强度单向透水的材质构成。吸水膨胀物13未吸水时，半透膜14呈可确定长度的压缩折叠状，如图14所示。当通槽9和窗口10相对时，人体内的水分透过半透膜14被吸水膨胀物13吸收，膨胀后将半透膜14撑大，如图15所示。由于半透膜14具有高强度，使吸水膨胀物13膨胀时不会撑破半透膜14，从而达到单向透水和防膨胀挤出和破裂效果，避免半透膜14破裂或掉落使吸水膨胀物13膨出，在人体体内会形成包块甚至挤压脊髓。由于本装置位于人体内，吸水膨胀物一旦破裂即造成一定的物理伤害，但可控且质地较软，可以通过体外B超控制抽吸该物质控制伤害程度。

半透膜14也可以通过覆盖在旋转内筒2的内侧壁或外侧壁从而设置在通槽9上，或直接加工设于通槽9的空隙内，从而达到单向透水和防膨胀挤出和破裂效果。

半透膜14也可通过覆盖在保护外套筒架1的内侧壁或外侧壁从而设置在窗口10上，或直接加工设于窗口10的空隙内，达到上述相同的目的。

同样的，半透膜14通过以下至少一种方式达到单向透水和防膨胀挤出和破裂效果：设于窗口10、通槽9或包裹吸水膨胀物13。

半透膜14外面也可设防破网，如孔径极小的尼龙网等，能更有效的防膨胀物挤出和防破裂。防破网同样可覆盖在保护外套筒架1或旋转内筒2的外侧壁或内侧壁，也可对包裹吸水膨胀物13的半透膜14进行再次包裹，从而保护半透膜14不破裂。有防破网的保护，半透膜14的强度可适当降低，使得半透膜14的可选择范围增大，从而可选择更适合的材质，也有利于降低成本。

半透膜14的设置方式采用的是现有工艺能达到的技术，不属于本专利的保护范围。

优选采用，半透膜14呈可确定长度的压缩折叠方式包裹吸水膨胀物13，更不易使半透膜14破裂。半透膜14可确定长度和高强度的特性，使得半透膜14能在吸水膨胀物膨胀到一定程度进行限制，防止吸水膨胀物13过度膨胀导致装置运行出现故障。最好在窗口10、通槽9都设有半透膜，更加安全可靠。

所述半透膜是一种只允许某种分子或离子扩散进出、对不同粒子的通过具有选择性的薄膜。例如细胞膜、膀胱膜、羊皮纸以及人工制的胶棉薄膜等，半透膜只允许水分子透过，而不允许溶质通过。

半透膜透过的流体流量J＝K×A×(Δπ-ΔP)

其中J是在流体流量，K是该膜的透水性，A是有效膜表面积，Δπ是跨膜渗透压ΔP为跨膜静水压力。

可选的，所述半透膜采用聚酰亚胺半透膜，商品名Kapton。聚酰亚胺半透膜在20℃、90％湿度条件下的厚度为0.023毫米。聚酰亚胺半透膜的实际厚度随着温度和湿度变化，但由于最大变化的范围只是总厚度的1％(即仅为0.00023mm),因而对结构及密封没有实际影响。聚酰亚胺半透膜可经140℃高温消毒120分钟，结构及功能不变。聚酰亚胺半透膜也可耐受GAMMA射线消毒及酒精消毒。

综上所述的实施例可以得出，一种体外控制套筒，包括

保护外套筒架1，设有贯通侧壁的窗口10；

旋转内筒2，间隔设有贯通侧壁的若干通槽9；所述旋转内筒2可转动设于同一圆心的所述保护外套筒架1内；所述旋转内筒2内重叠包裹有若干隔离滑动块15，临近的所述隔离滑动块15之间有间隙；所述保护外套筒架1与所述旋转内筒2侧壁的上、下端分别向中心轴方向弯折延伸一折边，所述折边用于与配套部件组合形成封闭面；

驱动装置，设置在所述旋转内筒2上，用以在体外控制所述旋转内筒2相对于所述保护外套筒架1顺时针或逆时针旋转；

若干溶质腔6，为由所述旋转内筒2与所述隔离滑动块15构成的腔体；所述溶质腔6内设有吸水膨胀物13；至少一个所述溶质腔6与所述通槽9连通；

半透膜14，设置在溶液通过所述窗口10流入所述溶质腔6的路径上，或/和包裹所述吸水膨胀物13。

体外控制套筒通过驱动装置在体外控制旋转内筒2顺时针或逆时针旋转一个角度，使保护外套筒架1上的窗口10与旋转内筒2上间隔设置的通槽9连通，从而使人体内的溶质流入溶质腔6内。由于半透膜14的单向透水功能，溶质中的水分被吸水膨胀物13吸收，膨胀后通过隔离滑动块15推动临近的溶质腔6与下一个通槽9连通。以此类推。利用与人体生物相容性良好的生物高分子材料，在半透膜的封闭下，单向吸收周围环境水分，通过溶胀提供动力以实现体外控制套筒缓慢施压的目的，避免了一次性暴力施压，避免对患者造成伤害，适用性也更广。

本专利首次综合利用磁场开关启动系统触发吸水膨胀材料溶胀动力系统实现装置的自动缓慢施压，在专业技术上在医疗中采用以为生物动力的方式，完全依靠人体自身的水启动吸水膨胀物13膨胀产生动力，以外界磁场为精准控制，从而构建了一套全新的施压系统。

旋转内筒2外设置有保护外套筒架1，使旋转内筒2在旋转时不会造成人体内部的损伤，更为安全可靠。

设置有多个溶质腔6，控制溶质腔6依次膨胀来分阶段施压，医生可在患者做出检查后再进行体外控制操作，更有利于精准治疗。

所述驱动装置为间隔设于所述旋转内筒2上的至少一个磁力件5，用于在体外电磁场的驱动下使所述旋转内筒2相对于所述保护外套筒架1顺时针或逆时针旋转。

所述磁力件5为磁条或磁块，临近的所述磁条或磁块之间采用非磁性的材料间隔。

所述半透膜14外设有防破网，用于防止所述吸水膨胀物13膨胀挤破所述半透膜14。

所述吸水膨胀物13包括能吸水缓慢膨胀的无机电解质或亲水性聚合物。由于溶质腔内渗透压高于腔外，因此溶剂会停留于腔内。吸水膨胀物吸收水分能够发生缓慢膨胀，便于缓慢施压，避免一次性施压对患者造成伤害。

无机电解质可以是氯化钠、硫酸镁、氯化镁、硫酸钠、硫酸锂、甘露糖醇、琥珀酸镁、酒石酸、肌醇、山梨糖醇、甘露糖醇等。

亲水性聚合物可以是：聚羟基甲基丙烯酸烷基酯；聚乙烯基吡咯烷酮；阴离子和阳离子聚电解质水凝胶；聚乙烯醇；海藻酸钠；甲基纤维素混合物；交联琼脂和羧甲基纤维素的混合物；羟丙基甲基纤维素和羧甲基纤维素钠；羧甲基纤维素钠钾；羧甲基纤维素；交联明胶；聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物；聚氧化亚丁基聚乙烯凝胶；凝胶；角豆胶；聚丙烯酸钠；聚丙烯酸钠凝胶；聚酯凝胶；尿凝胶；聚醚聚酰胺凝胶；聚合物形成水凝胶的聚合物和交联的丙烯酸与聚烯丙基蔗糖，也称为羧基聚亚甲基和羧乙烯基聚合物；聚丙烯酰胺；聚环氧乙烷的聚合物等。

以下是模拟人体内环境进行的吸水膨胀物13吸水膨胀实验。

实验设定：在人体温度、湿度相当的情况下，在旋转内筒2两端的矫形棒3上安装有压力测试仪，用以测试吸水膨胀物13吸水时产生的压力。吸水膨胀物13由半透膜14材料呈压缩折叠状包裹，如图14所示。外部环境为生理盐水。

实验过程：转动旋转内筒2使生理盐水投过半透膜14被吸水膨胀物13吸收。吸水膨胀物13膨胀并向旋转内筒2两端缓慢施压，如图15所示。压力测试仪记录吸水膨胀物13膨胀产生的压力。

实验结果：如下表

材料名称	重量(g)	产生的压力(kg)
			聚丙烯酸钠	3	12.26
a型凝胶	3	4.67
			海藻酸钠	3	6.72

实验结论：

通过上述实验结果可知，上述采用的吸水膨胀物13材料，尤其是聚丙烯酸钠的膨胀系数已经达到现临床需要的强度，足以达到本装置的需要。

优选，所述溶质腔6内的吸水膨胀物13为聚丙烯酸钠，其食品级的溶胀吸水后在无压力情况下膨胀至自身本身体积的10倍，其5ml物质的膨胀强度近9kg，足以达到现临床水平要求。另有材料学专利配方可改变其交织度达到自身体积膨胀3000～4000倍。

由于保护外套筒架1和旋转内筒2的间隙小，旋转内筒2在旋转时摩擦大，故，所述保护外套筒架1内表面与所述旋转内筒2外表面之间的间隙内填充有磁流体。

所述磁流体可以在人体内降解，由3种主要成分组成：①固体铁磁体微粒(Fe3O4)；②包覆着微粒并阻止其相互凝聚的表面活性剂(稳定剂)；③载液(溶媒)：磁性流体是一种新型高科技的纳米复合材料，它是将纳米级的磁性颗粒均匀的分散在基液当中，而形成的稳定的胶体溶液。它具有磁化、流变、流体力学等特性。磁流体密封适用于各类旋转动密封和静密封。使用磁流体密封具有以下特点：

(1)长寿命：无磨损，具有极佳的工作可靠性；

(2)高性能：极限真空度10-6Pa，泄漏率10-12Pa·m3/sec；

(3)高适应性：旋转轴可在任意转速工作，密封从正压到负压，工作温度范围宽。

磁流体在磁控制收缩矫形棒中起密封的作用。一方面，磁流体存在于保护外套筒架1内表面与旋转内筒2外表面之间的间隙内，使人体内的水分在窗口10和通槽9不相对时不能进入旋转内筒2。另一方面，旋转内筒2在旋转时，与矫形棒3接触的位置容易渗入水分，磁流体能在保护外套筒架1和旋转内筒2的间隙内形成密封，使人体内的水分不能渗入旋转内筒2。

磁流体在矫形装置中还起到润滑的作用，使旋转内筒2在旋转时减少与保护外套筒架1的摩擦力。

磁流体的磁性很低，不会对容易受到磁体影响的装置，如核磁共振等造成影响，使得医生更容易通过仪器精确的检查患者的情况，从而确定后续的治疗方案。

磁流体和吸水膨胀物都选用的是对人体安全的物质，即使流入人体也可降解，最大程度保证人体安全。

也可以采用类似磁流体的具有密封、润滑的物质，如猪油等。

故，所述保护外套筒架1内表面与所述旋转内筒2外表面之间的间隙内填充有密封润滑物质。

一种具有体外控制套筒的生物动力矫形生长棒，所述配套部件包括一个或两个矫形棒3，所述矫形棒3的第一端通过固定组件固定连接矫形对象，第二端位于所述旋转内筒2内。

生物动力矫形生长棒分为内矫形生长棒11和外矫形生长棒12。

内矫形生长棒11设置在脊柱凹部，通过体外控制套筒由中部向旋转内筒2的端部缓慢施压来撑开弯曲部位使其变直。外矫形生长棒12设置在脊柱凸部，通过体外控制套筒由两端向中部施压来拉动弯曲部位使其变直，如图13所示。内矫形生长棒11和外矫形生长棒12可以一起使用，也可以单独使用。

固定组件为椎弓根螺钉。

如图1所示的内矫形生长棒11，两个矫形棒3作为配套部件穿过体外控制套筒的上下端部。矫形棒3的第一端通过椎弓根螺钉分别连接脊柱需要矫形的部位。矫形棒3的第二端位于旋转内筒2内。

所述配套部件还包括活塞8，与所述矫形棒3的第二端连接；所述旋转内筒2包裹所述活塞8。溶质腔6和隔离滑动块15位于与两个矫形棒3连接的活塞8之间。

矫形棒3的第二端也可以不连接活塞8，与隔离滑动块15接触，或连接。隔离滑动块15起到了活塞8的作用。通过体外控制套筒对两端部施压，推动与隔离滑动块15接触或连接的矫形棒3或活塞8，使矫形棒3向体外控制套筒两端方向延伸，从而撑开弯曲部分使其变直。

内矫形生长棒11也可以只在旋转内筒2的上端设有一个矫形棒3，旋转内筒2的下端固定连接固定杆4，如图3所示。固定杆4远端也通过椎弓根螺钉分别连接脊柱需要矫形的部位。溶质腔6重叠设置在在活塞8和固定杆4之间。通过体外控制顺时针转动旋转内筒2顺时针，使上端的矫形棒3向旋转内筒2的上端延伸，如图11所示；或通过体外控制逆时针转动旋转内筒2，使上端的矫形棒3向旋转内筒2的上端延伸，如图12所示。

固定杆4也可以固定设置在旋转内筒2的上端，下端设有一个矫形棒3。通过旋转内筒2的顺时针或逆时针的旋转，使下端的矫形棒3向旋转内筒2的下端延伸。

如图5所示的外矫形生长棒12。两个矫形棒3作为配套部件穿过体外控制套筒的上下端部。矫形棒3的第一端通过椎弓根螺钉分别连接脊柱需要矫形的部位。矫形棒3的第二端连接被所述旋转内筒2包裹的活塞。

所述溶质腔(6)与所述隔离滑动块(15)位于所述活塞(8)与离所述活塞(8)距离小的所述旋转内筒(2)端部的所述折边之间。

通过体外控制套筒向中部施压，推动与隔离滑动块15连接的活塞8，使矫形棒3从体外控制套筒的两端向中间收缩，从而拉动弯曲部位使其变直。

外矫形生长棒12也可以只在旋转内筒2的上端设有一个矫形棒3，旋转内筒2的下端固定连接固定杆4，如图7所示。固定杆4远端也通过椎弓根螺钉分别连接脊柱需要矫形的部位。溶质腔6重叠设置在在活塞8与旋转内筒2上端端部之间。通过体外控制旋转内筒2逆时针转动，如图11所示；或通过体外控制旋转内筒2顺时针旋转，如图12所示，从而使上端的矫形棒3向旋转内筒2的下端收缩，即向旋转内筒2的中部收缩。

固定杆4也可以固定设置在旋转内筒2的上端，下端设有一个矫形棒3。通过旋转内筒2顺时针或逆时针的旋转，使下端的矫形棒3向旋转内筒2的上端收缩，即向旋转内筒2的中部收缩。

除了椎弓根螺钉的连接方式外，也可以是其他的连接方式，如螺栓联接、卡接、绑接等固定连接方式。

在使用时，首先将各个组件经高温消毒或者GAMMA射线消毒后无菌包装备用，然后无菌包在手术台上打开，由手术医生简单组装后，像传统矫形棒一样与已经预置的椎弓根钉连接，螺母缩紧，然后手术缝合切口。每3-6个月在体外磁场控制下转动旋转内筒2定期复查X线了解矫形棒3延长情况。当矫形棒3延长至极限距离时，可以再次手术更换或者做最终矫正手术。不需要定期手术从外部注水实现加压，也不需要在特定的体态姿势下进行被动牵拉，没有一次性暴力加压实现延伸，只需要利用体外控制装置作为驱动装置，利用与人体生物相容性良好的生物高分子材料，在半透膜14的封闭下，单向吸收周围环境水分，通过溶胀提供动力以实现矫正脊柱弯曲状况的目的，从而构建了一套全新的延伸、收缩系统，减少了手术次数，继而降低患者的心理和经济负担。

本专利首次综合利用磁场开关启动系统触发吸水膨胀材料溶胀动力系统实现延伸装置的自动缓慢延伸或收缩，在专业技术上在医疗中采用以为生物动力的方式，完全依靠人体自身的水分作为动力，以外界磁场为精准控制，以达到一次手术，而后不需手术即可完成多次脊柱矫形的目的，降低患者的心理和经济负担。

所述临近的所述溶质腔6之间设置有隔离滑动块，可以隔离每个溶质腔6，使溶质腔6之间不会互相吸水导致无法控制体外控制套筒分阶段缓慢施压。隔离滑动块受力时在旋转内筒2的内壁进行滑动。可以设置一定的厚度，防止多个溶质腔6同时连通同一个通槽9。

所述隔离滑动块15除具有隔离和滑动作用，还具有防水作用，从而防止溶质腔6的水分进入到临近的溶质腔6内，影响装置的正常运行。

设置有多个溶质腔，控制溶质腔6依次膨胀来延伸或收缩矫形棒，医生可在患者做出检查后再决定是否或如何移动矫形棒，从而使矫形棒的移动是可控的，使得术后整个恢复过程更安全。

所述吸水膨胀物13包括能吸水缓慢膨胀的无机电解质或亲水性聚合物。吸水膨胀物13吸收水分能够发生缓慢膨胀，便于患者适应矫形，且便于医生随时进行下肢电生理测试、肌张力测试，若有矫形过度可随时关闭孔隙防止伸长过度引起的神经不可逆转伤害。

所述矫形棒3的移动方向上设置有限位块7，用以限制所述矫形棒3的移动超过阈值；其中，所述阈值为所述矫形棒3不会对患者造成伤害的移动距离；所述限位块7固定设置在所述旋转内筒2的内表面，或所述矫形棒3上。

内矫形生长棒11的限位块7可以设置在活塞8与旋转内筒2的端部之间，如图1或2所示。外矫形生长棒12的限位块7可以设置在旋转内筒2的中部，或设置在旋转内筒2的上端或下端。

所述活塞8和所述隔离滑动块15由可滑动防水物质构成，或/和所述可滑动防水物质覆盖或镀膜在所述旋转内筒2的内表面或所述活塞8的外表面或所述矫形棒3的外表面。所述可滑动防水物质可以为石墨，或其他摩擦系数小的物质，用于降低活塞8或矫形棒3与旋转内筒2之间的摩擦力。加之磁流体可以降低保护外套筒架1与旋转内筒2之间的摩擦力，从而使得只需要配置比较小的磁条或功率小的马达即可使旋转内筒2旋转，不会对后期的检查，如核磁共振等检查，造成影响。

石墨采用的是耐高温石墨，可以选用北京吉兴盛安工贸有限公司生产销售的牌号为300，固定碳含量为99.9的耐高温石墨制作。

磁条镶嵌在磁控旋转套筒2上，所述磁控旋转套筒2旋转时不会与保护外套筒架1互相影响。

矫形棒3和活塞8可以是实心的。也可以是中空的，保护外套筒架1外部通过矫形棒3和活塞8与旋转内筒2的中部连通，避免因收缩矫形棒3使旋转内筒2的中部压强增大的情况。

上述没有特指的固定连接，可以是铆接、焊接、螺栓联接等连接方式。

Claims (10)

1.一种体外控制套筒，其特征在于，包括

保护外套筒架(1)，设有贯通侧壁的窗口(10)；

旋转内筒(2)，间隔设有贯通侧壁的若干通槽(9)；所述旋转内筒(2)可转动设于同一圆心的所述保护外套筒架(1)内；所述旋转内筒(2)内重叠包裹有若干隔离滑动块(15)，临近的所述隔离滑动块(15)之间有间隙；所述保护外套筒架(1)与所述旋转内筒(2)侧壁的上、下端分别向中心轴方向弯折延伸一折边，所述折边用于与配套部件组合形成封闭面；

驱动装置，设置在所述旋转内筒(2)上，用以在体外控制所述旋转内筒(2)相对于所述保护外套筒架(1)顺时针或逆时针旋转；

若干溶质腔(6)，为由所述旋转内筒(2)与所述隔离滑动块(15)构成的腔体；所述溶质腔(6)内设有吸水膨胀物(13)；至少一个所述溶质腔(6)与所述通槽(9)连通；

半透膜(14)，设置在溶液通过所述窗口(10)流入所述溶质腔(6)的路径上，或/和包裹所述吸水膨胀物(13)。

2.根据权利要求1所述的体外控制套筒，其特征在于，所述驱动装置为间隔设于所述旋转内筒(2)上的至少一个磁力件(5)，用于在体外电磁场的驱动下使所述旋转内筒(2)相对于所述保护外套筒架(1)顺时针或逆时针旋转。

3.根据权利要求2所述的体外控制套筒，其特征在于，所述磁力件(5)为磁条或磁块，临近的所述磁条或磁块之间采用非磁性的材料间隔。

4.根据权利要求1所述的体外控制套筒，其特征在于，所述半透膜(14)外设有防破网，用于防止所述吸水膨胀物(13)膨胀挤破所述半透膜(14)。

5.根据权利要求1所述的体外控制套筒，其特征在于，所述吸水膨胀物(13)包括能吸水缓慢膨胀的无机电解质或亲水性聚合物。

6.根据权利要求1所述的体外控制套筒，其特征在于，所述保护外套筒架(1)内表面与所述旋转内筒(2)外表面之间的间隙内填充有密封润滑物质。

7.一种具有权利要求1到6任一项所述的体外控制套筒的生物动力矫形生长棒，其特征在于，所述配套部件包括一个或两个矫形棒(3)，所述矫形棒(3)的第一端通过固定组件固定连接矫形对象，第二端位于所述旋转内筒(2)内。

8.根据权利要求7所述的生物动力矫形生长棒，其特征在于，所述配套部件还包括活塞(8)，与所述矫形棒(3)的第二端连接；所述旋转内筒(2)包裹所述活塞(8)。

9.根据权利要求7所述的生物动力矫形生长棒，其特征在于，所述矫形棒(3)的移动方向上设置有限位块(7)，用以限制所述矫形棒(3)的移动超过阈值；其中，所述阈值为所述矫形棒(3)不会对患者造成伤害的移动距离；所述限位块(7)固定设置在所述旋转内筒(2)的内表面，或所述矫形棒(3)上。

10.根据权利要求8所述的生物动力矫形生长棒，其特征在于，所述活塞(8)和所述隔离滑动块(15)由可滑动防水物质构成，或/和所述可滑动防水物质覆盖或镀膜在所述旋转内筒(2)的内表面或所述活塞(8)的外表面或所述矫形棒(3)的外表面。