CN115429373A - 一种人体自供电智能区域血流控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种人体自供电智能区域血流控制装置，通过将气囊、多个检测传感器、控制电路、动脉搏动发电组件合理布控集成为一体，增强了其使用的便捷性，其中“控制电路”是将气囊、检测传感器进行整合的关键部件，也是构建反馈环路的基础，通过对多个检测传感器反馈数据的处理，得以智能地调控压力部件，三者联动从而实现了血流自动化的智能控制，利用脉搏自体供能的方式，可以为设备提供持久稳定的能量供应，将极大增加临床应用的便捷性与安全性，其所实现的集供电、检测、调控、警报提醒于一体的功能是目前任何手工控制的血流控制装置都无法达到的，其在不同的血流控制需求场景的可扩展性与适应性也是现有装置无法比拟的。

Description

一种人体自供电智能区域血流控制装置

技术领域

本发明涉及止血设备，特别涉及一种人体自供电智能区域血流控制装置。

背景技术

外科技术是建立在止血基础上的技术，任何外科操作，首要的操作步骤便是预防出血以及止血。如何避免出血、处理好出血、保证手术视野的干净，是保证手术顺利完成的基础。通常情况下，普通手术操作过程中通过避开大血管主干，结扎离断目标区域供血血管及其分支，以及使用电刀或超声刀在切割组织的同时凝固血管断端等措施来防止出血。

然而，对于某些部位的外科操作，譬如肝脏、肾脏、脾脏、四肢末端等脏器或涉及到血管本身的手术，由于术区血供十分丰富，且在切除的过程中需要保留术区一定体积的正常组织。此时，无法通过前述的方法阻断术区血供，在体内的操作只能使用传统的俗称“哈巴狗”的弹簧血管夹（又称Bulldog小血管钳）或使用橡皮管以及缝线自制的阻断带配合血管钳来阻断供血血管的上游主干，在体外的操作则是通过止血带来压紧腿部或上肢根部来实现血管阻断。这些方法可以有效且完全的阻断血流供应，但也存在一些固有缺陷：1.当需要松开阻断，恢复血流灌注时需要额外的操作来松开这些装置，而当松开与重新阻断需要反复进行时，尤其耗时且干扰手术的步骤；2.阻断是完全的，无法灵活的调整阻断的程度。很多时候阻断的操作区域在血压控制良好的情况下，可以进行低流量灌注来保证器官的血供而不会影响止血的控制效果，从而可以减少脏器因缺氧引起衰竭或损伤等并发症；3.通常阻断需要额外的人员进行计时控制，来提醒主刀医生阻断时长，防止因阻断过长而发生组织缺氧坏死。

发明内容

本发明提供了一种人体自供电智能区域血流控制装置，其目的是为了提供一种新型止血设备，改变传统手术区域血流阻断的固定时间、完全阻断的模式，实现实时动态的智能阻断血流。

一种人体自供电智能区域血流控制装置，包括：

控制环，内壁设置有气囊，所述气囊通过膨胀阻断血管，所述气囊内设置气压计；

集成心率血氧传感器，包括第一发光装置、第一光电转换器和第二光电转换器，所述第一发光装置、第一光电转换器和第二光电转换器均设置在所述控制环的内壁上，且位于气囊的同一侧，所述第一发光装置与所述第一光电转换器位于控制环的同一直径上，所述第二光电转换器与控制环圆心连线的夹角与第一发光装置和第一光电转换器所在的直径构成锐角夹角，所述第一光电转换器用以测量阻断后血管的透光率以判断血管内的血含氧量，所述第二光电转换器用于测量阻断后血管的透光波动频率以获得心率；

控制电路，用于电连接信号连接所述第一发光装置、第一光电转换器和第二光电转换，所述控制电路还电连接有空气压缩机以实现为气囊充放气，并通过气压计反馈气囊当前的气压；

若干深部血氧传感器，包括第二发光装置和第三光电转换器，所述第二发光装置和第三光电转换器用于设置在被阻断血管处的组织内部以检测组织内部的血氧浓度变化，所述第二发光装置和所述第三光电转换器与所述控制电路信号连接；

若干表层血氧传感器，包括第三发光装置和第四光电转换器，所述第三发光装置和第四光电转换器用于设置在被阻断血管处的组织表面以检测组织表面的血氧浓度变化，所述第三发光装置和第四光电转换器与所述控制电路信号连接；

动脉搏动发电组件，包括搏动外壳和搏动底座，所述搏动外壳与搏动底座扣合形成用于容纳动脉的容纳腔，所述搏动外壳为优弧状的置物腔，在所述置物腔内设置有能量转换结构，所述能量转换结构包括传动连杆，所述传动连杆沿着搏动外壳的径向设置，所述传动连杆穿出置物腔的一端用于抵住动脉，传动连杆的另一端转动连接有一转动连杆，所述转动连杆偏心连接有一飞轮，所述飞轮的圆心设置有一传动轴，所述传动轴连接有微型发电机，所述飞轮带动所述微型发电机发电，所述微型发电机上连接有为控制电路供电的电线。

优选的，所述控制环由上环扣下环扣构成，所述上环扣的一端与下环扣的一端铰接，下环扣的另一端设置有用于锁合所述上环扣和下环扣的弹簧锁。

优选的，所述弹簧锁包括锁舌和第一弹性体，所述锁舌在第一弹性体的作用下可沿下环扣的轴向进行水平移动，所述上环扣上设置有供锁舌插入的锁合件。

优选的，下环扣远离铰接处的一端设置有顶起结构，所述顶起结构包括顶杆和第二弹性体，所述顶杆通过所述第二弹性体固定在所述下环扣的端面上，所述第二弹性体在自然状态下，所述顶杆的上端高于下环扣的端面。

优选的，所述气囊的宽度小于所述控制环的宽度，所述气囊上连通有连接管，所述连接管与所述空气压缩机连通。

优选的，所述深部血氧传感器还包括第一载体，所述第一载体为钉型外壳，所述钉型外壳包括圆顿端和用于插入组织内部的尖刺端，所述第二发光装置和第三光电转换器设置在所述尖刺端，所述第二发光装置相对于第三光电转换器更靠近尖刺端的尖端。

优选的，所述表层血氧传感器还包括第二载体，所述第二载体为片型外壳，所述第三发光装置和第四光电转换器设置在第二载体上。

优选的，

所述控制电路包括中央处理模块、信号收发模块、报警模块、供电模块、显示模块，所述中央处理模块通过信号收发模块与所述第三光电转换器和第四光电转换器信号连接，所述中央处理模块通过信号收发模块与所述第一光电转换器、第二光电转换器、所述供电模块、所述空气压缩机、所述报警模块和显示模块电连接。

优选的，人体自供电智能区域血流控制装置包括第一电池、第二电池，所述第一电池为所述深部血氧传感器供电，所述第二电池为表层血氧传感器供电，所述动脉搏动发电组件为所述控制电路、集成心率血氧传感器和空气压缩机供电，所述动脉搏动发电组件与控制系统之间还设置有缓冲电池组，所述缓冲电池组与所述控制系统和能量转换结构电性连接。

优选的，所述传动连杆穿出置物腔的一端还设置有压力传导片，所述压力传导片与搏动外壳之间设置有弹性部件。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明通过将气囊、多个检测传感器、智能的控制电路、动脉搏动发电组件合理布控集成为一体，有效提升了血流控制智能化程度，增强了其使用的便捷性。其中“控制电路”是将气囊、多个检测传感器进行整合的关键部件，也是构建反馈环路的基础，通过对多个检测传感器反馈数据的处理，得以智能地调控压力部件。三者联动从而实现了血流自动化的智能控制，在控制方法上实现了质的飞跃，将极大增加临床应用的便捷性与安全性。利用脉搏自体供能的方式，解决了人体电子设备能源供应时长与稳定性的问题，可以为设备提供持久稳定的能量供应。其所实现的集供电、检测、调控、警报提醒于一体的功能是目前任何手工控制的血流控制装置都无法达到的。其在不同的血流控制需求场景的可扩展性与适应性也是现有装置无法比拟的。

附图说明

图1是控制环的使用示意图；

图2是本申请的结构示意图；

图3是本申请的爆炸图；

图4是本申请下环扣的示意图；

图5是弹簧锁的结构示意图；

图6是顶起结构的示意图；

图7是深部血氧传感器示意图；

图8是表层血氧传感器透视图；

图9是动脉搏动发电组件的内部示意图；

图10是本申请的使用示意图。

【附图标记说明】

1-控制环、11-气囊、12-上环扣、13-下环扣、14-弹簧锁、141-锁舌、142-第一弹性体、143-锁合件、15-顶起结构、151-顶杆、152-第二弹性体、16-连接管、18-环柄、2-集成心率血氧传感器、21-第一发光装置、22-第一光电转换器、23-第二光电转换器、4-深部血氧传感器、41-第二发光装置、42-第三光电转换器、43-第一载体、5-表层血氧传感器、51-第三发光装置、52-第四光电转换器、53-第二载体、7-动脉搏动发电组件、71-搏动外壳、72-搏动底座、73-能量转换结构、731-传动连杆、732-飞轮、733-微型发电机、734-压力传导片、735-弹性部件、736-转动连杆。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1-10所示，本发明的实施例提供了一种人体自供电智能区域血流控制装置，包括控制环1、集成心率血氧传感器2、控制电路、深部血氧传感器4、表层血氧传感器5和动脉搏动发电组件7，其中：

控制环1的内壁设置有可充气、放气的气囊11，集成心率血氧传感器2包括第一发光装置21、第一光电转换器22和第二光电转换器23，三者均设置在控制环1的内壁上，且三者位于气囊11的同一侧，第一发光装置21与第一光电转换器22位于控制环1的同一直径上，第二光电传感器与控制环1圆心连线与第一发光装置21所在的直径构成锐角夹角；控制电路与前述的第一发光装置21、第一光电转换器22和第二光电转换器23电连接，同时控制电路还电连接有空气压缩机以实现为气囊11充、放气。在气囊11内设置气压计用于检测气囊11的气压，气压计可以将检测结果反馈给控制电路。

进一步的，前述深部血氧传感器4设置有若干个，用于检测被阻断区域的组织内部的血氧浓度变化，包括第二发光装置41和第三光电转换器42，第二发光装置41和第三光电转换器42均与控制电路信号连接。第三光电转换器42用于接收第二发光装置41的光信号并将光信号转换为电信号传输。

前述的表层血氧传感器5设置有若干个，用于检测被阻断区域的组织表面的血氧浓度变化，包括第三发光装置51和第四光电转换器52，第三发光装置51和第四光电转换器52与控制电路信号连接。第四光电转换器52用于接收第三发光装置51的光信号并将该光信号转换为电信号传输。

当使用本申请时，将控制环1套接在需要阻断血流区域上游的血管上，并且保证集成心率血氧传感器2位于控制环1的下游检测阻断后的心率和血氧含量；深部血氧传感设置在阻断区域的组织内部，表层血氧传感器5贴附设置在阻断区域的组织表面。

在本申请中，气压计用于反馈阻断程度，如实现完全阻断、半阻断或者是完全开放模式。

本申请通过实时检测阻断区域的血氧浓度变化和心率变化，控制空气压缩机进行充气和放气，实现动态控制，相对于传统的固定时间、完全阻断的模式来说，既能保证阻断血流的基本功效，还能针对性进行阻断调整，避免因人工阻断忘记松开或者阻断时间过长导致的组织脏器缺氧损伤，提高安全性。

前述的控制环1由上环扣12和下环扣13组成，上环扣12和下环扣13通过各自的第一端进行铰接，下环扣13的第二段设置有用于锁合上环扣12和下环扣13的弹簧锁14。在本申请中，通过采用可铰接的上环扣12和下环扣13组成整圆，有利于将控制环1安装在血管上，避免对血管造成损伤。前述的气囊11设置在上环扣12和下环扣13内，且气囊11呈C型，气囊11的开口布置在下环扣13和上环扣12的第二端，避免控制环1打开时造成气囊11撕裂或者无法将控制环1安装到血管上。

优选的，控制环1可以是金属材料、硬质医用塑料制成。

前述的弹簧锁14包括锁舌141、第一弹性体142和锁壳，锁舌141和第一弹性体142设置在锁壳内，锁舌141在第一弹性体142的作用下可以伸出或者缩回锁壳内。优选的，锁舌141上还设置有拨杆，拨杆伸出锁壳外用于拨动锁舌141向锁壳内或外运动，实现解锁或锁定。

在上环扣12的第二端还设置有锁合件143，锁合件143用于供锁舌141插入，当锁舌141插入锁合件143内时，上环扣12和下环扣13实现锁紧，防止在气囊11充气时，上环扣12和下环扣13脱开。

在上环扣12和下环扣13的第二端还设置有顶起结构15，具体来说，顶起结构15设置在下环扣13的第二端上，第二端上设置凹陷，在凹陷内设置有第二弹性体152，第二弹性体152一端设置在凹陷内，另一端设置有顶杆151，顶杆151在第二弹性体152的作用可以升降。第二弹性体152在自然状态下顶杆151的上端高于下环扣13的第二端端面。优选的，第二弹性体152和顶杆151均设置在顶起壳体内，顶杆151可以伸出顶起壳体，顶起壳体设置在前述的凹陷内。

在控制环1打开的过程中，由于顶起结构15的存在，顶杆151向上顶起上环扣12，方便医生打开控制环1。

在上环扣12和下环扣13铰接的第一端还设置有环柄18，环柄18一端与下环扣13的第一端连接，在环柄18上设置有空腔，该空腔用于容纳控制电路。控制电路包括中央处理模块、信号收发模块、报警模块、供电模块、按键模块和显示模块，前述的各模块可以设置在该空腔内。前述的中央处理模块通过信号收发模块与第三光电转换器42、第四光电转换器52、气压计信号连接，所述中央处理模块通过信号收发模块与第一光电转换器22、第二光电转换器23、供电模块、所述空气压缩机电连接，所述中央处理模块还通过信号收发模块电连接有报警模块和显示模块。

在本申请中，集成心率血氧传感器2、深部血氧传感器4和表层血氧传感器5的检测结果通过显示模块进行显示，三个传感器的数值代表阻断后整个阻断区域三种不同位置组织内的血氧含量。使用者根据三个传感器的数值进行自主决策。

肝脏动脉血流的流向特点是由肝脏深部流向表层，氧气在动脉流经的沿途逐渐被消耗，故深部血氧含量会低于表层血氧含量，血氧含量的大小体现了肝组织的缺氧程度，使用者根据不同部位的血氧含量综合考虑整个阻断区域的综合缺氧情况。

前述的深部血氧传感器4还包括第一载体43，第一载体43为钉型外壳，钉型外壳包括圆顿端和用于插入组织内部的尖刺端，其中第二发光装置41和第三光电转换器42设置在尖刺端内，并且第二发光装置41相较于第三光电转换器42更靠近尖刺端的尖端。当第一载体43插入组织内时，通过圆顿端抵在组织的表面防止尖刺端插入过深。位于尖刺端的第二发光装置41和第三光电转换器42检测组织内部血氧浓度变化，并将内部血氧浓度通过控制电路的显示模块予以显示。

前述的表层血氧传感器5还包括第二载体53，第二载体53为片型外壳，第三发光装置51和第四光电转换装置设置在第二载体53，第二载体53用于贴附在组织表面上，检测组织表面的血氧浓度。

在本申请中，利用集成心率血氧传感器2将光信号转换为电信号，并且将电信号传递至控制电路中并显示，可以精确的调整阻断程度、阻断时间、阻断模式，避免因长时间阻断造成脏器组织损伤，克服了现有血流阻断技术中阻断程度无法随意调节，阻断时间无法智能调控的缺陷。进一步的，通过深部血氧传感器4和表层血氧传感器5起到监控阻断区域的血氧含量，保证在阻断过程中，阻断区域范围内的脏器组织可以维持工作，当深部血氧传感器4和表层血氧传感器5检测到血氧浓度过低时，通过更改阻断模式或报警的方式恢复血氧浓度，一方面通过自动化监控减少了操作动作，提高了便捷性，避免了不必要的感染，另一方面对手术的安全性提供了保障，安全性也远比现有的技术要高。

需要强调的是阻断时间和阻断模式、阻断程度等根据手术需求设置。

优选的，气囊11与空气压缩机通过连接管16连通，在连接管16上还可以设置有手动放气阀，作为气囊11放气的保护结构。

在本申请中还包括第一电池、第二电池和动脉搏动发电组件7，其中第一电池为深部血氧传感器4供电，第二电池为表层血氧传感器5供电，动脉搏动发电组件7为控制电路供电的同时还为与控制电路连接的所述集成心率血氧传感器2和空气压缩机供电。

具体来说，第一电池和第二电池采用纽扣电池，动脉搏动发电组件7包括搏动外壳71和搏动底座72，搏动外壳71为优弧型，并且搏动外壳71形成有优弧型的置物腔，搏动底座72可与搏动外壳71铰接在一起形成容纳腔，容纳腔用于容纳动脉，利用动脉的跳动进行发电。在搏动外壳71上设置有能量转换结构73，能量转换结构73包括传动连杆731，传动连杆731沿着搏动外壳71的径向布置，传动连杆731一端穿出置物腔的后用于抵接动脉，另一端转动连接有转动连杆736，转动连杆736的另一端连接有飞轮732，转动连杆736与飞轮732转动连接且连接点与飞轮732的圆心偏心，飞轮732的圆心处设置有传动轴，传动轴连接有微型发电机733。

优选的，搏动外壳71与搏动底座72的活动端设置有用于锁合两者的锁紧结构。

当脉搏跳动时，传动连杆731受到脉搏的作用力，推动传动连杆731沿搏动外壳71的径向运动，传动连杆731和转动连杆736通过偏心力带动飞轮732转动，此时位于飞轮732上的传动轴将动力传递至微型发电机733内，为微型发电机733的提供发电的动力。优选的，微型发电机733为类似CN2908844Y专利中的手动发电机。进一步的，在传动连杆731的伸出置物腔的一端设置有压力传导片734，压力传动传导片与搏动外壳71之间设置有弹性部件735。压力传导片734用以保护动脉，防止传动连杆731对动脉造成损伤。弹性部件735用于恢复传动连杆731的初始状态，以保证在动脉每次跳动时传动连杆731能够与动脉时刻保持贴合。

优选的，微型发电机733上设置有供电电线，供电电线用于为控制电路供电。

能量转换结构73设置有多组，多组能量转换结构73的供电电线串联连接。对于正常人。在安静时，动脉搏动使血管侧壁产生的压力为120mmHg，往复次数平均为72次/分。运动时，侧壁压力可高达180mmHg，往复次数可达180次/分。故而含有充沛的动力来源。

所述控制电路与所述微型发电机733之间还电性连接有一缓冲电池组，供电模块通过缓冲电池组与前述的微型发电机733电性连接，供电模块为集成心率血氧传感器2供电。在本申请中，缓冲电池组既起到供电的作用，同时还具有稳定、储存电流的作用，由动脉搏动发电组件7产生的电流并不稳定，通过将电流存储在缓冲电池组内实现电流的稳定，当需要供电时，由缓冲电池组供电，动脉搏动发电组件7起到充电的作用，或者在供电模块电量不足时，缓冲电池组起到补偿作用。

该申请可以灵活自由的控制目标区域的血流量大小，可以智能的反馈血流阻断区域各处的缺氧变化情况，并设定智能调节血管阻断程度。从而有效避免人工阻断时的反复阻断、松开等繁琐操作，以及避免因人为忘记松开阻断，导致阻断时间过长组织脏器缺氧损伤。其人体自供电技术可以避免因电池供能不足、电池故障而导致的停机、宕机，以及避免采用外接电线供电带来的线结缠绕、布控不便、污染手术区域等问题。在功能与用途上大幅增强与扩展了现有技术所达成的成效。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于，包括：

控制环，内壁设置有气囊，所述气囊通过膨胀阻断血管；

集成心率血氧传感器，包括第一发光装置、第一光电转换器和第二光电转换器，所述第一发光装置与所述第一光电转换器位于控制环的同一直径上，所述第二光电转换器与控制环圆心连线的夹角与第一发光装置和第一光电转换器所在的直径构成锐角夹角，所述第一光电转换器用以判断血管内的血含氧量，所述第二光电转换器用于测量阻断后的心率；

控制电路，用于电连接信号连接所述第一发光装置、第一光电转换器和第二光电转换，所述控制电路还电连接有空气压缩机以实现为气囊充放气；

若干深部血氧传感器，包括与所述控制电路信号连接的第二发光装置和第三光电转换器，所述第二发光装置和第三光电转换器用于设置在被阻断血管处组织内部的血氧浓度变化；

若干表层血氧传感器，包括与所述控制电路信号连接的第三发光装置和第四光电转换器，所述第三发光装置和第四光电转换器用于检测组织表面的血氧浓度变化；

动脉搏动发电组件，包括可扣合并用于容纳动脉的搏动外壳和搏动底座，所述搏动外壳有置物腔，在所述置物腔内设置有能量转换结构，所述能量转换结构包括沿着搏动外壳径向设置的传动连杆，所述传动连杆穿出置物腔的一端用于抵住动脉，另一端转动连接有转动连杆，所述转动连杆偏心连接有飞轮，所述飞轮驱动一微型发电机发电，所述微型发电机与控制电路电连接。

2.根据权利要求1所述的人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于：所述控制环由上环扣下环扣构成，所述上环扣的一端与下环扣的一端铰接，下环扣的另一端设置有用于锁合所述上环扣和下环扣的弹簧锁。

3.根据权利要求2所述的人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于：所述弹簧锁包括锁舌和第一弹性体，所述锁舌在第一弹性体的作用下可沿下环扣的轴向进行水平移动，所述上环扣上设置有供锁舌插入的锁合件。

4.根据权利要求2所述的人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于：下环扣远离铰接处的一端设置有顶起结构，所述顶起结构包括顶杆和第二弹性体，所述顶杆通过所述第二弹性体固定在所述下环扣的端面上，所述第二弹性体在自然状态下，所述顶杆的上端高于下环扣的端面。

5.根据权利要求1所述的人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于：所述气囊的宽度小于所述控制环的宽度，所述气囊上连通有连接管，所述连接管与所述空气压缩机连通。

6.根据权利要求1所述的人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于：所述深部血氧传感器还包括第一载体，所述第一载体为钉型外壳，所述钉型外壳包括圆顿端和用于插入组织内部的尖刺端，所述第二发光装置和第三光电转换器设置在所述尖刺端，所述第二发光装置相对于第三光电转换器更靠近尖刺端的尖端。

7.根据权利要求1所述的人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于：所述表层血氧传感器还包括第二载体，所述第二载体为片型外壳，所述第三发光装置和第四光电转换器设置在第二载体上。

8.根据权利要求1所述的人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于：所述控制电路包括中央处理模块、信号收发模块、报警模块、供电模块、显示模块，所述中央处理模块通过信号收发模块与所述第三光电转换器和第四光电转换器信号连接，所述中央处理模块通过信号收发模块与所述第一光电转换器、第二光电转换器、所述供电模块、所述空气压缩机、所述报警模块和显示模块电连接。

9.根据权利要求1所述的人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于：人体自供电智能区域血流控制装置包括第一电池、第二电池，所述第一电池为所述深部血氧传感器供电，所述第二电池为表层血氧传感器供电，所述动脉搏动发电组件为所述控制电路、集成心率血氧传感器和空气压缩机供电，所述动脉搏动发电组件与控制系统之间还设置有缓冲电池组，所述缓冲电池组与所述控制系统和能量转换结构电性连接。

10.根据权利要求1所述的人体自供电智能区域血流控制装置，其特征在于：所述传动连杆穿出置物腔的一端还设置有压力传导片，所述压力传导片与搏动外壳之间设置有弹性部件。

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