CN116637305B - 一种磁脉冲控制夹紧装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁脉冲控制夹紧装置及系统，能够通过脉冲磁场的次数控制夹紧器的夹紧程度，并且可长期植入生物体内，从而实现在生物体内进行可控的缓慢压迫。通过外部脉冲磁场，可以控制夹紧装置逐步产生夹紧压迫的动作，其压迫程度由脉冲磁场的次数决定，不随磁场大小的波动变化。整体密封式设计，可以避免结缔组织的增生，从而满足长期植入生物体内的使用需求。
Description
技术领域
本公开涉及生物医学工程技术领域，具体涉及一种通过脉冲磁场控制的可长期植入生物体内的夹紧装置及系统。
背景技术
在慢性缺血、缺血再灌注或者神经、肌肉等组织压迫而产生疾病的发病机制较为复杂，为了模拟相应的疾病，需要对实验动物的血管或者神经进行慢性压迫用于建立动物慢性疾病模型。尤其是针对血管、神经、肌肉、韧带等组织慢性卡压疾病的造模，需要对实验动物的上述提到的组织进行长期的渐进式地压迫。
目前现有的造模方法是：通过手术在实验动物体内需要进行卡压迫的部位植入夹紧器来构建压迫模型。传统的夹紧器在植入手术的时候就要进行压迫，属于急性压迫造模。实验动物的机体对急性卡压所产生的反应更加倾向于应激反应，与慢性压迫造成的渐进式的机理不完全相同。另外一种常用的慢性压迫造模方法为：通过手术在实验动物的血管或神经周围植入硅胶软管，使得局部发生炎症反应，从而导致充血肿胀，利用肿胀引起对神经和血管的压迫。但是此种方法的压迫程度同动物个体产生炎症的差异相关，具有不可控的因素。还有一种通过手术植入外部可控夹紧器的方法，进行慢性压迫造模的方法。此方法通过手术植入电机或者流体驱动的微型活塞，在外部电流、气体或液体的驱动下逐步压迫。但是此方法无法实现无线控制压迫程度，需要对实验动物进行经皮植入电极或接口，在饲养过程中容易造成创口感染等问题。有一种利用磁场产生压迫造模的，其原理是通过磁场控制磁感应材料发生位移，进而造成压迫，由磁场的大小控制压迫程度。此方法的问题在于磁场大小同夹紧装置的角度变化会导致夹紧程度有偏差。
现有的生物体内植入式夹紧器在长期植入生物体内时普遍还面临一个问题，即生物体因为异物植入，会产生排异反应，表现为在植入的异物周围逐渐生长结缔组织，进而会影响夹紧器的有效动作。
综上所示，现有的慢性压迫动物模型的构建，普遍存在以下不足：
1.血管、神经、肌肉、韧带等组织压迫的程度不精确，受到外部影响因素较大，例如人为因素、磁场同夹紧器的角度变化等因素所导致的压迫程度的偏差。
2.慢性压迫的植入物无法长期使用，生物体排异反应导致的结缔组织增生容易导致压迫装置无法正常工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过脉冲磁场控制的可长期植入生物体内的夹紧装置，用于实现慢性压迫疾病的动物模型，同时能够避免手术产生的应激刺激或者经皮植入物引发的创口感染。具体地，本公开的技术方案如下：
一种磁脉冲控制的夹紧装置，所述夹紧装置包括夹紧机构、驱动机构、以及封闭所述驱动机构的腔体，其中，
所述夹紧机构包括固定卡槽（4）、与所述固定卡槽（4）配合的活动卡槽（2）；其中所述固定卡槽（4）与所述活动卡槽（2）卡接于密封片（10），并可沿所述密封片（10）滑动；
所述驱动机构包括：
齿条（1），所述齿条（1）的下部刚性连接所述活动卡槽（2），以驱动所述活动卡槽（2）；
齿轮（3）；所述齿轮（3）与所述齿条（1）啮合；所述齿轮（3）套设在转轴（61）上，可围绕所述转轴（61）旋转；
内支架（5），所述内支架（5）的下侧刚性连接所述固定卡槽（4）并抵接所述齿条（1）；
摆动杆（6），所述摆动杆（6）通过一体化成型的转轴（61）安装在所述内支架（5）上，其接触所述齿轮（3）的部位设置有一体成型的单向推动弹片（62）；
所述内支架（5）上侧有限位开孔（51），用于限制所述摆动杆（6）的摆动幅度，其一侧设置有一体成型的单向锁定弹片（52），用于限制所述齿轮（3）的旋转方向；
磁响应驱动块（7），所述磁响应驱动块（7）固定于所述摆动杆（6）中，能够响应外部施加的磁场产生作用力，对所述摆动杆（6）产生往复推拉力；
封闭所述驱动机构的腔体包括：
外壳（8），所述外壳（8）与所述密封片（10）组成容纳所述驱动机构的腔体；
盖板（9），所述盖板（9）封闭所述腔体。
可选的，还包括填充在所述封闭所述驱动机构的腔体内部的制剂，以抑制生物结缔组织生长。
可选的，还包括设置在所述外壳（8）上的孔，以及与所述孔配合的密封塞（11）。
可选的，所述夹紧装置的材质包括生物相容性树脂或者生物相容性硅胶。
可选的，所述固定卡槽（4）和所述活动卡槽（2）与所述密封片（10）的接触部分形状为扁平且平滑的曲面，能够与所述密封片（10）形成的密封面，在所述活动卡槽（2）运动的过程中保持密封。
可选的，所述内支架（5）或者所述摆动杆（6），采用一体成型工艺制作，为一体化部件。
可选的，所述的单向锁定弹片（52）或单向推动弹片（62）的结构包含L型缝隙，通过缝隙的位置和长短控制弹性，缝隙的开口处提供支撑力。
可选的，所述活动卡槽（2）包括凹陷部，所述固定卡槽（4）包括与所述凹陷部配合的凸起部。
本发明还提出一种磁脉冲控制的夹紧系统，所述夹紧系统包括本发明所提出的磁脉冲控制的夹紧装置。
可选的，所述夹紧系统包括磁场装置。
本发明公开了一种通过脉冲磁场控制的可长期植入生物体内的夹紧装置，能够通过脉冲磁场的次数控制夹紧器的夹紧程度，并且可长期植入生物体内，从而实现在生物体内进行可控的缓慢压迫。通过外部脉冲磁场，可以控制夹紧装置逐步产生夹紧压迫的动作，其压迫程度由脉冲磁场的次数决定，不随磁场大小的波动变化。整体密封式设计，可以避免结缔组织的增生，从而满足长期植入生物体内的使用需求。
附图说明
图1是本公开提出的一种通过脉冲磁场控制的可长期植入生物体内的夹紧装置立体示意图；
图2是本公开提出的一种通过脉冲磁场控制的可长期植入生物体内的夹紧装置的剖面示意图；
图3是图2中沿A-A方向的剖视图。
图中，1、齿条；2、活动卡槽；3、齿轮；4、固定卡槽；5、内支架；6、摆动杆；7、磁响应驱动块；8、外壳；9、盖板；10、密封片；11、密封塞；21、活动卡槽曲面；41、固定卡槽曲面；51、限位开孔；52、单向锁定弹片；61、转轴；62、单向推动弹片；101、缝隙。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本公开进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
在本公开的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本公开实施例提供的方案进行详细地说明。
实施例1
参考图1、图2、图3所示，本发明提供的基本实施例的通过脉冲磁场控制的可长期植入生物体内的夹紧装置，该夹紧装置包括夹紧机构、驱动机构、以及封闭所述驱动机构的腔体，包含齿条1、活动卡槽2、齿轮3、固定卡槽4、内支架5、摆动杆6、磁响应驱动块7、外壳8、盖板9、密封片10、密封塞11。其中，驱动结构的驱动过程为：
磁响应驱动块7设置在摆动杆6的端部，磁响应驱动块7能够响应外部磁场，对摆动杆6产生推拉力，使其发生往复运动；摆动杆6围绕其底部的转轴61旋转，同时受到内支架5上的限位开孔51限制摆动幅度，从而在一次往复摆动的周期中，只能通过单向推动弹片62驱动齿轮3转动一个齿步进的角度；由于内支架5上的单向锁定弹片52限制，齿轮3只能沿一个方向转动，推动与其啮合的齿条1沿一个方向运动；活动卡槽2固定于齿条1底部，随着齿条1的运动，协同固定卡槽4对血管或者神经产生压迫动作。
可选地，单向锁定弹片52或单向推动弹片62的结构可以包含L型缝隙，通过缝隙的位置和长短控制弹性，缝隙的开口处提供支撑力。L型缝使得部分材料成为弹簧片的一部分，L的位置决定弹簧片厚度，L的长短决定弹簧片长度。
其中，限位开孔51开孔大小取决于齿轮3的齿间距，保证摆动杆6每一次往复摆动，只推动齿轮前进一齿。齿间距越大，开孔越大，反之亦然。
夹紧机构包括固定卡槽4、与固定卡槽4配合的活动卡槽2，固定卡槽4与活动卡槽2卡接于密封板10，并可沿密封片10滑动。具体地：密封片10中部开有缝隙101，允许活动卡槽2和固定卡槽4通过；为了降低摩擦阻力，同时保持同密封片10的良好密封接触，活动卡槽2和固定卡槽4与密封片10的接触面设计为光滑曲面。
可选的，上述结构中，外壳8、盖板9、密封片10和密封塞11形成一个密封的空间，该密封的空间封闭驱动机构，可以在该密封的空间内部填充生理盐水或透明质酸，避免夹紧装置在生物体内长期放置后结缔组织的形成。
可选的，外壳8和盖板9由生物相容性树脂制成。
可选的，密封片10和密封塞11由生物相容性硅胶制成。
可选的，活动卡槽2和固定卡槽4与密封片10的接触面设计为对称的抛物面。具体的，例如上下曲面的夹角不超过15度，如此，可以在不破坏密封面效果的情况下保持平滑运动。
可选的，所述活动卡槽2包括凹陷部，所述固定卡槽4包括与所述凹陷部配合的凸起部。其中，凹陷部和凸起部的半径可以有差别，从而在完全卡紧的情况下依然保留一定间隙，避免神经或者血管完全被卡断。
将通过脉冲磁场控制的可长期植入生物体内的夹紧装置由手术植入生物体内时，先移除密封塞11，将装配好的夹紧装置放置于需要压迫的血管或神经一侧，将血管或神经放入固定卡槽4内，然后往外壳8内部注入生理盐水或透明质酸直至满溢，再装上密封塞11，使得夹紧装置内部充盈液体，从而避免结缔组织的生成。
通过施加外部脉冲磁场，可以无线驱动夹紧装置进行夹紧压迫，每施加一次脉动磁场，夹紧一个步长。
实施例2
本实施例提供一种由实施例1的夹紧装置构成的夹紧系统，可选的，所述夹紧系统包括磁场装置。
本发明提供的通过脉冲磁场控制的可长期植入生物体内的夹紧装置可以通过磁场，对生物体进行非接触式的遥控驱动，在实验前期一次手术之后，无需再次手术即可实现可控压迫造模；通过外部脉冲磁场的次数控制压迫程度，可以避免因为磁场强度变化或者放置角度变化导致的夹紧程度的波动，从而使得造模效果更加稳定；采用的整体密封式设计，允许在所述夹紧装置内部填充液体制剂，进而避免生物体液的进入导致的结缔组织增生影响结构正常运行。
以上所述的实施例仅是对本公开的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本公开设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本公开的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本公开权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种磁脉冲控制的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧装置包括夹紧机构、驱动机构、以及封闭所述驱动机构的腔体，其中，
所述夹紧机构包括固定卡槽（4）、与所述固定卡槽（4）配合的活动卡槽（2）；其中所述活动卡槽（2）与所述固定卡槽（4）卡接于密封片（10），并可沿所述密封片（10）滑动；
所述驱动机构包括：
齿条（1），所述齿条（1）的下部刚性连接所述活动卡槽（2），以驱动所述活动卡槽（2）；
齿轮（3）；所述齿轮（3）与所述齿条（1）啮合；所述齿轮（3）套设在转轴（61）上，可围绕所述转轴（61）旋转；
内支架（5），所述内支架（5）的下侧刚性连接所述固定卡槽（4）并抵接所述齿条（1）；
摆动杆（6），所述摆动杆（6）通过一体化成型的转轴（61）安装在所述内支架（5）上，其接触所述齿轮（3）的部位设置有一体成型的单向推动弹片（62）；
所述内支架（5）上侧有限位开孔（51），用于限制所述摆动杆（6）的摆动幅度，其一侧设置有一体成型的单向锁定弹片（52），用于限制所述齿轮（3）的旋转方向；
磁响应驱动块（7），所述磁响应驱动块（7）固定于所述摆动杆（6）中，能够响应外部施加的磁场产生作用力，对所述摆动杆（6）产生往复推拉力；
封闭所述驱动机构的腔体包括：
外壳（8），所述外壳（8）与所述密封片（10）组成容纳所述驱动机构的腔体；
盖板（9），所述盖板（9）封闭所述腔体。
2.根据权利要求1所述的一种磁脉冲控制的夹紧装置，其特征在于，还包括填充在所述封闭所述驱动机构的腔体内部的制剂，以抑制生物结缔组织生长。
3.根据权利要求1所述的一种磁脉冲控制的夹紧装置，其特征在于，还包括设置在所述外壳（8）上的孔，以及与所述孔配合的密封塞（11）。
4.根据权利要求1所述的一种磁脉冲控制的夹紧装置，其特征在于，所述夹紧装置的材质包括生物相容性树脂或者生物相容性硅胶。
5.根据权利要求1所述的一种磁脉冲控制的夹紧装置，其特征在于，所述固定卡槽（4）和所述活动卡槽（2）与所述密封片（10）的接触部分形状为扁平且平滑的曲面，能够与所述密封片（10）形成的密封面，在所述活动卡槽（2）运动的过程中保持密封。
6.根据权利要求1所述的一种磁脉冲控制的夹紧装置，其特征在于，所述内支架（5）或者所述摆动杆（6），采用一体成型工艺制作，为一体化部件。
7.根据权利要求1所述的一种磁脉冲控制的夹紧装置，其特征在于，所述的单向锁定弹片（52）或单向推动弹片（62）的结构包含L型缝隙，通过缝隙的位置和长短控制弹性，缝隙的开口处提供支撑力。
8.根据权利要求1所述的一种磁脉冲控制的夹紧装置，其特征在于，所述活动卡槽（2）包括凹陷部，所述固定卡槽（4）包括与所述凹陷部配合的凸起部。
9.一种磁脉冲控制的夹紧系统，其特征在于，所述夹紧系统包括权利要求1-8任一项所述的磁脉冲控制的夹紧装置。
10.根据权利要求9所述的一种磁脉冲控制的夹紧系统，其特征在于，所述夹紧系统包括磁场装置。
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