CN112386392A - 一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，涉及医疗器械技术领域。该仿生肛门括约肌调控装置包括括约肌调控主体、排泄部，括约肌调控主体的截面呈中空圆环状，所述括约肌调控主体的外围包裹有相容膜层，排泄部置于括约肌调控主体的中空腔体内，括约肌调控主体内设有收缩扩张腔；收缩扩张腔内设有环状的收缩扩张部，收缩扩张部的内部贯穿导线，导线通过两个电接口与电脉冲发生器电性连接。本发明脉冲信号电流沿电极接口通入导线后，刺激收缩扩张部的收缩和扩张，有效控制粪便的排泄和阻止粪便泄露；该调控装置零件少，电脉冲发生器等元件集成于括约肌调控主体内形成一体化结构，节省安装空间，调控方便。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置。
背景技术
人体肛门功能失效导致的大便失禁是一种常见疾病，虽然不致命，却对患者造成身体和精神的双重痛苦，也给患者家庭及社会带来很大负担。为了有效控制肛门失禁及恢复肛门的正常功能，目前已开发的仿生肛门括约肌结构主要有以下两种：水泵式肛门括约肌和形状记忆合金肛门括约肌。水泵式肛门括约肌主要缺点是设计复杂，容易出现机械故障，并且微泵流量小，导致钳夹囊袋收缩时间增大，使得病人排便的时间过长。形状记忆合金肛门括约肌则设计相对简单，而且能够提供更加均匀的压力。
虽然仿生括约肌降低了对肠道及周围组织的压力，且能很好地控制排便功能，但仍存在热灼伤等缺点。离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一种电活性聚合材料，在外加电激励下可产生大变形，当激励撤除后，它又能恢复到原始的形状尺寸。此外，该材料在外力作用下发生形变，在一定条件下能产生相应的电信号。因此，目前需要一种基于电脉冲调控，结构一体化，占用空间小，并有效控制粪便的排泄和阻止粪便泄露的仿生肛门括约肌调控装置。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，包括括约肌调控主体、排泄部，所述括约肌调控主体的外围包裹有相容膜层，排泄部置于括约肌调控主体的中空腔体内，括约肌调控主体内设有收缩扩张腔，收缩扩张腔内设有环状的收缩扩张部，收缩扩张部的内部贯穿导线，导线通过两个电极接口与电脉冲发生器电性连接，电脉冲发生器置于括约肌调控主体内腔与收缩扩张腔外部之间，括约肌调控主体内腔与收缩扩张腔外部之间还设有压力传感器。
进一步的，所述电脉冲发生器包括微处理器模块、可充电电源、无线通讯模块，可充电电源与微处理器模块电连接，无线通讯模块与微处理器模块、压力传感器、设于移动设备内的脉冲调控模块信号连接。
进一步的，所述括约肌调控主体的截面呈中空圆环状，收缩扩张部采用离子聚合物-金属复合材料制作。
进一步的，所述排泄部包括外周的柔性缩放部，柔性缩放部的中心设有排泄口，柔性缩放部的外表面设有多个褶皱。
进一步的，所述柔性缩放部采用医用硅胶材质。
进一步的，所述括约肌调控主体、相容膜层、排泄部的材质为医用硅胶或高分子聚乙烯醇。
本发明的有益效果：
本发明的仿生肛门括约肌调控装置，在括约肌调控主体内设置收缩扩张腔，收缩扩张腔内设置环状的收缩扩张部，电脉冲发生器发出正向或反向电刺激脉冲信号，脉冲信号电流沿电极接口通入导线后，刺激收缩扩张部的收缩和扩张，有效控制粪便的排泄和阻止粪便泄露；该调控装置零件少，电脉冲发生器等元件集成于括约肌调控主体内形成一体化结构，节省安装空间，调控方便。
附图说明
图1为本发明基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置的结构示意图；
图2为本发明基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置的中心横向剖视图；
图3为本发明基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置的中心纵向剖视图；
图4为本发明基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置的控制模块图。
图中：1、括约肌调控主体；2、相容膜层；3、排泄部；4、收缩扩张腔；5、电极接口；6、电脉冲发生器；7、收缩扩张部；8、压力传感器；9、脉冲调控模块；31、柔性缩放部；32、排泄口；33、褶皱；61、微处理器模块；62、可充电电源；63、无线通讯模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
实施例
如图1-4所示，本实施例提供一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，包括括约肌调控主体1、排泄部3，括约肌调控主体1的截面呈中空圆环状，括约肌调控主体1的外围包裹有相容膜层2，排泄部3置于括约肌调控主体1的中空腔体内，括约肌调控主体1内设有收缩扩张腔4；收缩扩张腔4内设有环状的收缩扩张部7，收缩扩张部7的内部贯穿导线，导线通过两个电极接口5与电脉冲发生器6电性连接，电脉冲发生器6置于括约肌调控主体1内腔与收缩扩张腔4外部之间，括约肌调控主体1内腔与收缩扩张腔4外部之间还设有压力传感器8。
本实施例基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，考虑到现有的仿生肛门括约肌调控装置包括复杂、体积大的机械元件和水囊，且均为模块化设计，占用空间，与人体的相容性差，收缩和扩张的调控复杂。本实施例的仿生肛门括约肌调控装置，在括约肌调控主体1内设置收缩扩张腔4，收缩扩张腔4内设置环状的收缩扩张部7，电脉冲发生器6发出正向或反向电刺激脉冲信号，脉冲信号电流沿电极接口5通入导线后，刺激收缩扩张部7的收缩和扩张。该调控装置零件少，且电脉冲发生器6等元件集成于括约肌调控主体1内，节省安装空间，调控方便，有效控制粪便的排泄和阻止粪便泄露。
电脉冲发生器6包括微处理器模块61、可充电电源62、无线通讯模块63，可充电电源62与微处理器模块61电连接，无线通讯模块63与微处理器模块61、压力传感器8、设于移动设备内的脉冲调控模块9信号连接。微处理器模块61内存储有预先设计的程序，能够产生不同频率、不同脉冲宽度、不同幅值的电刺激脉冲信号，电刺激脉冲信号的刺激波形包含但不限于方波、正弦波、指数波、三角波。脉冲调控模块9通过无线通讯模块63与微处理器模块61连接，能够智能调控电刺激脉冲信号的频率、脉冲宽度、幅值。
收缩扩张部7采用离子聚合物-金属复合材料制作，优选由离子聚合物金属复合材料制作而成的IPMC柔性驱动器。
随着人体肠道内的粪便积累，粪便对括约肌调控主体1内周向施加的压力增大，压力传感器8将检测到的压力值转化为数字信号，数字信号通过无线通讯模块63发送至微处理器模块61，微处理器模块61发出正向电刺激脉冲信号，刺激收缩扩张部7进行扩张，排泄部3对粪便进行挤压，实现人体肛门的自禁功能，控制粪便不会泄露出来；当检测压力达到阈值时，微处理器模块61发出反向电刺激脉冲信号，刺激收缩扩张部7进行收缩，对排泄部3的挤压减小，粪便从排泄口32排出。
可充电电源62的电压选自6V或12V，与无线充电器信号连接后，可为可充电电源62进行无线充电；移动设备内的脉冲调控模块9通过无线通讯模块63与微处理器模块61连接后，通过移动设备进行电刺激脉冲信号的频率、脉冲宽度、幅值调控。
排泄部3包括外周的柔性缩放部31，柔性缩放部31的中心设有排泄口32，柔性缩放部31的外表面设有多个褶皱33。柔性缩放部31随着收缩扩张部7的扩张收缩而进行扩张收缩，使得排泄口32进行开放和封闭，褶皱33增加了柔性缩放部31的表面积，提高其弹性恢复能力。
柔性缩放部31采用医用硅胶材质。硅胶材质的柔性缩放部31具有良好的生物相容性，排泄口32的尺寸变化方便对粪便的封堵和排泄。
括约肌调控主体1、相容膜层2、排泄部3的材质为医用硅胶或高分子聚乙烯醇。医用硅胶或高分子聚乙烯醇的材质具有良好的生物相容性，环保安全。
本实施例基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，工作方法如下：
a)将该仿生肛门括约肌调控装置套设于患者肛周外部，随着人体肠道内的粪便积累，粪便对括约肌调控主体1内周向的压力增大，压力传感器8将检测到的压力值转化为数字信号，数字信号通过电脉冲发生器6内的无线通讯模块63发送至微处理器模块61；
b)微处理器模块61发出正向电刺激脉冲信号，脉冲信号电流沿电极接口5通入导线后，刺激收缩扩张部7进行扩张，排泄部3对粪便进行挤压，实现人体肛门的自禁功能，控制粪便不会泄露出来；或移动设备内的脉冲调控模块9通过无线通讯模块63向微处理器模块61发送控制信号，使微处理器模块61发出正向电刺激脉冲信号进行控制；
c)当检测压力达到阈值时，微处理器模块61发出反向电刺激脉冲信号，脉冲信号电流沿电极接口5通入导线后，刺激收缩扩张部7进行收缩，对排泄部3的挤压减小，粪便从排泄口32排出；或移动设备内的脉冲调控模块9通过无线通讯模块63向微处理器模块61发送控制信号，使微处理器模块61发出反向电刺激脉冲信号进行控制；
d)当粪便完全排出后，压力传感器8检测到括约肌调控主体1内周向的压力达到最小，微处理器模块61发出正向电刺激脉冲信号，脉冲信号电流沿电极接口5通入导线后，刺激收缩扩张部7进行扩张，排泄部3对肛周外部进行挤压，排泄口32进行封闭。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，包括括约肌调控主体(1)、排泄部(3)，其特征在于，所述括约肌调控主体(1)的外围包裹有相容膜层(2)，排泄部(3)置于括约肌调控主体(1)的中空腔体内，括约肌调控主体(1)内设有收缩扩张腔(4)，收缩扩张腔(4)内设有环状的收缩扩张部(7)，收缩扩张部(7)的内部贯穿导线，导线通过两个电极接口(5)与电脉冲发生器(6)电性连接，电脉冲发生器(6)置于括约肌调控主体(1)内腔与收缩扩张腔(4)外部之间，括约肌调控主体(1)内腔与收缩扩张腔(4)外部之间还设有压力传感器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，其特征在于，所述电脉冲发生器(6)包括微处理器模块(61)、可充电电源(62)、无线通讯模块(63)，可充电电源(62)与微处理器模块(61)电连接，无线通讯模块(63)与微处理器模块(61)、压力传感器(8)、设于移动设备内的脉冲调控模块(9)信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，其特征在于，所述括约肌调控主体(1)的截面呈中空圆环状，收缩扩张部(7)采用离子聚合物-金属复合材料制作。
4.根据权利要求1所述的一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，其特征在于，所述排泄部(3)包括外周的柔性缩放部(31)，柔性缩放部(31)的中心设有排泄口(32)，柔性缩放部(31)的外表面设有多个褶皱(33)。
5.根据权利要求4所述的一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，其特征在于，所述柔性缩放部(31)采用医用硅胶材质。
6.根据权利要求1所述的一种基于电脉冲调控的仿生肛门括约肌调控装置，其特征在于，所述括约肌调控主体(1)、相容膜层(2)、排泄部(3)的材质为医用硅胶或高分子聚乙烯醇。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210223 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |