CN112587298B - 一种用于角膜胶原交联术的供氧装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于眼科手术器械领域，具体涉及一种用于角膜胶原交联术的供氧装置，包括筒状的壳体和可使紫外线透过的盖体，所述壳体的下端面形成与巩膜表面形状一致的曲面，所述盖体连接在壳体的上端与壳体之间形成环境气体注入腔，所述壳体通过管道连接有环境气体注入装置和环境气体抽出装置，所述环境气体注入装置中设有氧气注入口、氮气注入口、气体混合腔，所述气体混合腔与环境气体注入腔连通。本发明提供一种用于角膜胶原交联术的供氧装置，其中氧气注入口和氮气注入口按比例注入氧气和氮气，从而精准控制角膜胶原交联术眼球外的氧气浓度，从而实现手术的精准控制。

Description

一种用于角膜胶原交联术的供氧装置

技术领域

本发明属于眼科手术器械领域，具体涉及一种用于角膜胶原交联术的供氧装置。

背景技术

角膜胶原交联术（CXL）是采用核黄素为光敏剂，配合紫外线-A的照射。促使角膜胶原分子和糖蛋白分子之间生成新的化学共价键，增大角膜基质纤维间的强度，从而增强角膜力学特性，达到治疗眼部疾病的目的。研究表明，CXL术后角膜基质细胞凋亡速度明显变缓，角膜周边基质细胞增殖活跃，快速补充凋亡的基质细胞，同时新生基质细胞通过活化参与角膜基质的重塑，因此角膜胶原交联术能长时间增加角膜的生物力学强度。目前，角膜胶原交联术主要应用于医源性角膜扩张、大泡性角膜病变、各种难治性感染性角膜炎等角膜疾病的治疗。

交联过程中，紫外光长时间照射有损伤人角膜内皮、晶状体或视网膜的可能。核黄素在紫外光照射时会激发成三重态，从而产生活性氧（ROS），ROS与各种分子进一步反应，从而诱导桥接胶原原纤维氨基的化学共价键（Ⅱ型光化学反应），实现诱导交联。因此需要分解产生ROS的核黄素分子的剂量和产生ROS需要的基质内氧气的含量对治疗效率至关重要，目前有研究表明，空气中的氧气含量不足以供给高效交联需要的氧气消耗量，通过在紫外线照射期间增加氧气浓度（在角膜外部供给氧气流），发现可以实现更好地交联效果。但是通过供给氧气流，无法很好地控制氧气浓度，不利于手术的精准控制。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种用于角膜胶原交联术的供氧装置。

本发明所采取的技术方案如下：一种用于角膜胶原交联术的供氧装置，包括筒状的壳体和可使紫外线透过的盖体，所述壳体的下端面形成与巩膜表面形状一致的曲面，所述盖体连接在壳体的上端与壳体之间形成环境气体注入腔，所述壳体通过管道连接有环境气体注入装置和环境气体抽出装置，所述环境气体注入装置中设有氧气注入口、氮气注入口、气体混合腔，所述气体混合腔与环境气体注入腔连通。

所述盖体为紫外透过率≥80%的刚性材质制成。

所述环境气体注入装置内设有氧气定量腔和氮气定量腔，所述氧气注入口和氮气注入口分别与氧气定量腔和氮气定量腔连通，所述氧气注入口和氮气注入口分别通过管道与纯氧气源和纯氮气源连通，所述氧气定量腔通过单向通气阀与气体混合腔连通向气体混合腔单向进气，所述氮气定量腔通过单向通气阀与气体混合腔连通向气体混合腔单向进气。

所述壳体的下端面设有朝下方开口的环形抽吸槽，所述环形抽吸槽通过管道与抽真空装置连接。

所述壳体内设有磁场加载装置。

所述磁场加载装置包括至少一个磁发生单元，所述磁发生单元为可单独控制通断电以及控制电流大小的通电线圈。

所述磁场加载装置包括磁发生单元固定架，所述壳体内设有固定架活动槽，所述磁发生单元固定架设置在固定架活动槽内相对固定架活动槽可上下位移和/或左右位移，所述磁发生单元固定在磁发生单元固定架上，所述壳体上设有用于驱动磁发生单元固定架相对固定架活动槽上下位移和/或左右位移的驱动装置。

所述磁发生单元固定架设有至少两个，每个磁发生单元固定架上固定有一个或多个磁发生单元，所述磁发生单元固定架在固定架活动槽上下设置，且每个磁发生单元固定架单独连接有一组用于驱动其相对固定架活动槽上下位移和/或左右位移的驱动装置；

所述驱动装置为丝杆驱动装置，其包括电机和丝杆，所述丝杆纵向设置于固定架活动槽中且穿过所有的磁发生单元固定架，一组驱动装置中的丝杆与一个磁发生单元固定架螺纹连接且与其它所有的磁发生单元固定架分离。

所述环境气体注入腔内设有湿度检测传感器和/或温度检测传感器。

所述环境气体注入装置中设有交联剂注入口，所述交联剂注入口与环境气体注入腔连通。

本发明的有益效果如下：本发明提供一种用于角膜胶原交联术的供氧装置，其中氧气注入口和氮气注入口按比例注入氧气和氮气，从而精准控制角膜胶原交联术眼球外的氧气浓度，从而实现手术的精准控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明的一种实施例设置在眼球上的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大示意图；

图3为一种磁发生单元固定架与磁发生单元配合的结构示意图；

图4为磁发生单元固定架与壳体配合的结构示意图；

图5为另一种磁发生单元固定架与磁发生单元配合的结构示意图；

图6为另一种结构环境气体注入装置的结构示意图；

图中，1，壳体；101，环形抽吸槽；102，固定架活动槽；2，盖体；3，湿度检测传感器；4，温度检测传感器；5，环境气体注入腔；6，环境气体注入装置；601，氧气注入口；602，氮气注入口；603，气体混合腔；604，氧气定量腔；605，氮气定量腔；；7，环境气体抽出装置；8，单向通气阀；9，抽真空装置；10，磁发生单元；11，磁发生单元固定架；1101，通孔；12，电机；13，丝杆；14，磁场屏蔽层；15，电机固定支架；16，活塞推杆；17，轴承。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是 为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二” 仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再 一一说明。

本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

在本发明中，所描述的“环境气体”指的是用于角膜胶原交联术的在角膜外需要控制的环境气体。

如图1所示，一种用于角膜胶原交联术的供氧装置，包括筒状的壳体1和可使紫外线透过的盖体2，所述壳体1的下端面形成与巩膜表面形状一致的曲面，所述盖体2连接在壳体1的上端与壳体1之间形成环境气体注入腔5，所述壳体1通过管道连接有环境气体注入装置6和环境气体抽出装置7，所述环境气体注入装置6中设有氧气注入口601、氮气注入口602、气体混合腔603，所述气体混合腔603与环境气体注入腔5连通。

所述盖体2为紫外透过率≥80%的刚性材质制成。具体可以为石英玻璃、含氟聚酰亚胺、无定型含氟聚合物、丙烯酸酯类聚合物、环氧树脂类聚合物、有机硅聚合物等材料。

所述环境气体注入装置6内设有氧气定量腔604和氮气定量腔605，所述氧气注入口601和氮气注入口602分别与氧气定量腔604和氮气定量腔605连通，所述氧气注入口601和氮气注入口602分别通过管道与纯氧气源和纯氮气源连通，所述氧气定量腔604通过单向通气阀8与气体混合腔603连通向气体混合腔603单向进气，所述氮气定量腔605通过单向通气阀8与气体混合腔603连通向气体混合腔603单向进气。氧气定量腔604和氮气定量腔605中分别设有一个活塞推杆16，先将根据目标浓度计算的一定体积比的氧气和氮气分别注入到氧气定量腔604和氮气定量腔605，然后通过活塞推杆16推入到气体混合腔603混合，然后注入到环境气体注入腔5中，实现对环境气体注入腔5中的氧气浓度的控制。

所述环境气体注入装置6也可以采用如图6所示的结构，环境气体注入装置6内仅设有气体混合腔603，气体混合腔603内设有活塞推杆16，环境气体注入装置6上设有氧气注入口601和氮气注入口602，可以通过定量泵直接将根据目标浓度计算的一定体积比的氧气和氮气注入到环境气体注入装置6中，然后通过气体混合腔603内的活塞推杆16将气体注入到环境气体注入腔5中。

如图1所示，所述壳体1的下端面设有朝下方开口的环形抽吸槽101，所述环形抽吸槽101通过管道与抽真空装置9连接。壳体1贴合到眼球表面后，通过抽真空装置9对环形抽吸槽101进行抽真空操作，使环形抽吸槽101内形成负压，从而使壳体1有效地固定在巩膜上。环境气体注入腔5中的气压可以小于等于外界气压。

所述壳体1内设有磁场加载装置。氧气分子为顺磁性分子，氮气为逆磁性分子，在外加磁场的作用下，氧气分子会自汇聚从而与逆磁性的氮气分离，从而实现局部氧气浓度高于其它区域的氧气浓度，从而实现对局部区域的更高效交联。

所述磁场加载装置包括至少一个磁发生单元10，所述磁发生单元10为可单独控制通断电以及控制电流大小的通电线圈。

优选地，所述磁场加载装置包括磁发生单元固定架11，所述壳体1内设有固定架活动槽102，所述磁发生单元固定架11设置在固定架活动槽102内相对固定架活动槽102可上下位移和/或左右位移，所述磁发生单元10固定在磁发生单元固定架11上，所述壳体1上设有用于驱动磁发生单元固定架11相对固定架活动槽102上下位移和/或左右位移的驱动装置。

优选地，所述磁发生单元固定架11设有至少两个，在本实施例中设置3个每个磁发生单元固定架11上固定有一个或多个磁发生单元10，所述磁发生单元固定架11在固定架活动槽102上下设置，且每个磁发生单元固定架11单独连接有一组用于驱动其相对固定架活动槽102上下位移和/或左右位移的驱动装置；

优选地，所述驱动装置为丝杆驱动装置，其包括电机12和丝杆13，所述丝杆13纵向设置于固定架活动槽102中且穿过所有的磁发生单元固定架11，一组驱动装置中的丝杆13与一个磁发生单元固定架11螺纹连接且与其它所有的磁发生单元固定架11分离。

如图2所示，在本实施例中，所述磁场加载装置包括多个磁发生单元固定架11，每个磁发生单元固定架11为环形，磁发生单元10为矩形线圈，固定在磁发生单元固定架11上，一个磁发生单元固定架11固定有多个磁发生单元10，多个磁发生单元固定架11上下排列设置在固定架活动槽102内上下设置，具有多组驱动装置，每组驱动装置包括一个电机12和一个丝杆13，壳体1上方连接有电机固定支架15，电机12固定在电机固定支架15上，丝杆13一端与电机12配合，依次穿过电机固定支架15和多个磁发生单元固定架11，另一端通过轴承17与固定架活动槽102底部的壳体1部分连接，丝杆13仅与其中一个磁发生单元固定架11螺纹传动配合，与其它磁发生单元固定架11之间均无接触，这样通过一组驱动装置可以实现对一个磁发生单元固定架11的上下驱动。

磁发生单元固定架11和驱动装置的数量可以相同也可以不同，例如，如图中所示的，具体设置为3个磁发生单元固定架11和6组驱动装置，每两组驱动装置与一个磁发生单元固定架11配合。磁发生单元固定架11设置为正六边形环，固定架活动槽102内侧壁为与磁发生单元固定架11设置为正六变形环内壁适配的正六边形，使磁发生单元固定架11与壳体1形成周向联动配合关系，使磁发生单元固定架11仅可沿轴向方向也就是图中的上下方向移动。

在本实施例中，正六边形环的磁发生单元固定架11在外周面的每一个平面上均固定有一个矩形线圈，共18个矩形线圈分为三组，每组为6个矩形线圈等间距设置呈环形排列在环境气体注入腔5外周，且每组均可以单独上下位移，每个矩形线圈单独控制其通断电以及电流大小，这样可以实现多种磁场模式，通过磁场模式的选择和变化，可以实现对氧气浓度分布的精准控制。

磁发生单元固定架11、矩形线圈的数量和组合方式也可以采取其它。

磁发生单元10也可以为绕组线圈，如图5所示，导电线缠绕在磁发生单元固定架11外形成绕组线圈。一个装置中可以同时有连接绕组线圈的磁发生单元固定架11与连接矩形线圈的磁发生单元固定架11，也可以只设有连接绕组线圈的磁发生单元固定架11和只设有连接矩形线圈的磁发生单元固定架11。

进一步地，所述环境气体注入腔5内设有湿度检测传感器3。通过湿度检测传感器3可以对环境气体注入腔5进行湿度监测，若环境气体注入腔5内的湿度不利于手术进行，可以通过环境气体注入装置6和环境气体抽出装置7对环境气体注入腔5内进行换气，实现对环境气体注入腔5内的湿度的控制。也可以采用其它方式对环境气体注入腔5进行湿度控制，如采用加湿装置和除湿装置。

进一步地，所述环境气体注入腔5内设有温度检测传感器4。通过温度检测传感器4可以对环境气体注入腔5进行温度监测，若环境气体注入腔5内的温度不利于手术进行，可以通过环境气体注入装置6和环境气体抽出装置7对环境气体注入腔5内进行换气，实现对环境气体注入腔5内的温度的控制。也可以采用其它方式对环境气体注入腔5进行温度控制，如可以在壳体1内设置循环冷却液进行降温，设置电热丝进行加热。

进一步地，所述环境气体注入装置6中设有交联剂注入口606，所述交联剂注入口606与环境气体注入腔5连通。在手术过程中，交联剂如一定浓度的核黄素可以通过交联剂注入口606注入，浸润角膜，可以使交联剂雾化后注入，便于控制注入量，避免注入过量。这样在手术过程中需要补充交联剂不需要取下本实施例的供氧装置即可直接给药。

进一步地，壳体1外周设有磁场屏蔽层14.

使用本实施例进行角膜胶原交联术包括以下过程：

（1）进行交联剂给药（目前多使用核黄素溶液点眼给药和在前房注入核黄素）；

（2）将本实施例的壳体1设置在巩膜外，使角膜位于环境气体注入腔5中，对环形抽吸槽101进行抽气，使环形抽吸槽101内形成负压，从而使壳体1有效地固定在巩膜上；

（3）通过环境气体注入装置向环境气体注入腔5中注入目标氧气浓度的气体，通过磁场加载装置控制环境气体注入腔5内的氧气浓度的分布，用紫外光对着盖体2进行照射；

（4）在手术过程中，可以对磁场加载装置进行调整使环境气体注入腔5内的氧气浓度的分布变化；

（5）在手术过程中，可以对环境气体注入腔5注入雾化的交联剂进行补充。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种用于角膜胶原交联术的供氧装置，其特征在于：包括筒状的壳体（1）和可使紫外线透过的盖体（2），所述壳体（1）的下端面形成与巩膜表面形状一致的曲面，所述盖体（2）连接在壳体（1）的上端与壳体（1）之间形成环境气体注入腔（5），所述壳体（1）通过管道连接有环境气体注入装置（6）和环境气体抽出装置（7），所述环境气体注入装置（6）中设有氧气注入口（601）、氮气注入口（602）、气体混合腔（603），所述气体混合腔（603）与环境气体注入腔（5）连通；

所述壳体（1）内设有磁场加载装置；

所述磁场加载装置包括至少一个磁发生单元（10），所述磁发生单元（10）为可单独控制通断电以及控制电流大小的通电线圈；

所述磁场加载装置包括磁发生单元固定架（11），所述壳体（1）内设有固定架活动槽（102），所述磁发生单元固定架（11）设置在固定架活动槽（102）内相对固定架活动槽（102）可上下位移和/或左右位移，所述磁发生单元（10）固定在磁发生单元固定架（11）上，所述壳体（1）上设有用于驱动磁发生单元固定架（11）相对固定架活动槽（102）上下位移和/或左右位移的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的用于角膜胶原交联术的供氧装置，其特征在于：所述盖体（2）为紫外透过率≥80%的刚性材质制成。

3.根据权利要求1所述的用于角膜胶原交联术的供氧装置，其特征在于：所述环境气体注入装置（6）内设有氧气定量腔（604）和氮气定量腔（605），所述氧气注入口（601）和氮气注入口（602）分别与氧气定量腔（604）和氮气定量腔（605）连通，所述氧气注入口（601）和氮气注入口（602）分别通过管道与纯氧气源和纯氮气源连通，所述氧气定量腔（604）通过单向通气阀（8）与气体混合腔（603）连通向气体混合腔（603）单向进气，所述氮气定量腔（605）通过单向通气阀（8）与气体混合腔（603）连通向气体混合腔（603）单向进气。

4.根据权利要求1所述的用于角膜胶原交联术的供氧装置，其特征在于：所述壳体（1）的下端面设有朝下方开口的环形抽吸槽（101），所述环形抽吸槽（101）通过管道与抽真空装置（9）连接。

5.根据权利要求1所述的用于角膜胶原交联术的供氧装置，其特征在于：所述磁发生单元固定架（11）设有至少两个，每个磁发生单元固定架（11）上固定有一个或多个磁发生单元（10），所述磁发生单元固定架（11）在固定架活动槽（102）上下设置，且每个磁发生单元固定架（11）单独连接有一组用于驱动其相对固定架活动槽（102）上下位移和/或左右位移的驱动装置；

所述驱动装置为丝杆驱动装置，其包括电机（12）和丝杆（13），所述丝杆（13）纵向设置于固定架活动槽（102）中且穿过所有的磁发生单元固定架（11），一组驱动装置中的丝杆（13）与一个磁发生单元固定架（11）螺纹连接且与其它所有的磁发生单元固定架（11）分离。

6.根据权利要求1所述的用于角膜胶原交联术的供氧装置，其特征在于：所述环境气体注入腔（5）内设有湿度检测传感器（3）和/或温度检测传感器（4）。

7.根据权利要求1所述的用于角膜胶原交联术的供氧装置，其特征在于：所述环境气体注入装置（6）中设有交联剂注入口（606），所述交联剂注入口（606）与环境气体注入腔（5）连通。

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