集成貼片式傳感器的肛門括約肌假體的製作方法

2024-01-20 09:15:15

本發明涉及的是一種醫療器械領域的技術，具體是一種集成貼片式傳感器的肛門括約肌假體。

背景技術：

人工肛門括約肌假體模擬正常肛門外括約肌的生理功能，通過壓力傳感器感知直腸壓力，結合控制系統實現直腸感覺重塑，實現自主控制排便，從而治療大便失禁。

技術實現要素：

本發明針對現有假體中採用的壓力傳感器製作困難，成品率低，在組裝假體時易發生斷裂、假體機構整體密封性難以達到要求以及機械結構不易拆卸，一旦安裝完成後無法進行二次拆裝等缺陷，提出了一種集成貼片式傳感器的肛門括約肌假體，能夠避免傳統傳感器安裝困難和密封性差的問題。

本發明是通過以下技術方案實現的，

本發明包括：驅動裝置、套設於上環套筒的上固定環、套設於上中環套筒和下中環套筒的活動中環以及與驅動裝置底板固定連接的下固定環，其中：上環套筒、上中環套筒和下中環套筒均為法蘭結構套設於驅動裝置上，上中環套筒和下中環套筒固定連接，上固定環和下固定環均為設有第一弧形腿的單圓環結構且兩者的第一弧形腿在軸向上的投影形成完整的大圓環，活動中環為設有第二弧形腿的單圓環結構且第二弧形腿與第一弧形腿直徑相同，上固定環、活動中環和下固定環中單圓環和第一弧形腿從上往下分別同軸設置，驅動裝置與上中環套筒、下中環套筒通過齒輪傳動機構相連從而驅動活動中環來回擺動。

所述的第一弧形腿和第二弧形腿在徑向設有第二弧形凹槽並對應固定有第二弧形傳感器貼片；所述的上固定環第一弧形腿和活動中環第二弧形腿在軸向設有與第二弧形凹槽相連的第一弧形凹槽，第一弧形凹槽對應設有第一弧形傳感器貼片。

所述的各傳感器貼片與各弧形凹槽之間覆蓋有矽膠膜，傳感器貼片與矽膠膜通過鈦合金螺釘與各弧形腿骨架連接，矽膠膜與尼龍材質弧形腿骨架之間填充有ab膠。

所述的活動中環中單圓環下表面設有霍爾元件，下固定環的上表面對應設有兩個磁鐵，兩磁鐵中心與單圓環圓心距離相同、構成的圓心角β範圍為55°～65°。

所述的驅動裝置包括電機和減速箱，其中：電機設置在電機套筒內，上環套筒、上中環套筒和下中環套筒從上至下依次套設於電機套筒上，電機套筒設置在驅動裝置底板上，上中環套筒和下中環套筒之間固定有內齒圈並通過中環上密封件和中環下密封件密封，減速箱與電機相連並通過齒輪傳動與內齒圈相連。

所述的減速箱包括與電機套筒固定連接的上蓋板和下蓋板，下蓋板對應設有下蓋板附件，下蓋板和下蓋板附件之間固定有軸系支架，通過下蓋板、下蓋板附件和軸系支架實現減速箱齒輪軸系縱向固定。

所述的減速箱減速比可通過改變減速箱內齒圈齒數進行調節，減速比範圍為2100～2300。

所述的上固定環和下固定環中的單圓環外露端面均設有密封蓋，密封蓋與單圓環通過o型圈實現密封。

所述的第一弧形腿設有與之固定連接且直徑相同的第三弧形腿，兩者相連構成一個大圓環；所述的第三弧形腿對應的圓形角α＝135°。

技術效果

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1)通過採用貼片式傳感器減小了裝置中傳感部位的製作難度，能有效解決傳統傳感器在安裝過程中斷裂的問題，提高了成品率；

2)基於傳感器貼片改進了傳感器的密封和集成方式，增強了傳感器和機構整體的密封性，有效防止液體沿傳感器外壁滲入到驅動裝置中，提高了裝置的穩定性和使用壽命；

3)在不拆卸整體機構、不破壞密封性的前提下，能夠對傳感器貼片進行更換、維護，便於裝置的重複使用；

4)採用韌性好的透明矽膠膜作為壓力敏感面，在保證壓力測量靈敏度的基礎上，既方便觀察傳感器貼片的破損情況，又具有很好的生物相容性，可以實現與腸道的柔性接觸，有效保護腸道；

5)通過改進減速箱等驅動結構，下移了活動中環在軸向的位置，減小了機構軸向的整體尺寸，且減速比增大，傳動輸出更加穩定。

附圖說明

圖1為本發明爆炸結構示意圖；

圖2為本發明整體結構示意圖；

圖3為本發明夾持直腸腸道模擬圖；

圖4為本發明中傳動結構示意圖；

圖中：(a)為整體結構示意圖，(b)為爆炸圖；

圖5為本發明中上固定環爆炸結構示意圖；

圖6為本發明中上固定環密封結構示意圖；

圖7為本發明中第三弧形腿結構示意圖；

圖8為本發明中磁鐵位置結構示意圖；

圖9為本發明中霍爾元件位置結構示意圖；

圖10為本發明中活動中環擺動行程範圍示意圖；

圖中：密封蓋1、o型圈2、上固定環3、上環套筒4、上蓋板5、減速箱6、下蓋板7、軸系支架8、減速箱輸出齒9、下蓋板附件10、中環上密封件11、電機12、上中環套筒13、電機套筒14、內齒圈15、下中環套筒16、活動中環17、中環下密封件18、驅動裝置底板19、下固定環20、第一弧形傳感器貼片21、第二弧形傳感器貼片22、第一弧形凹槽23、第二弧形凹槽24、第一弧形腿25、第二弧形腿26、第三弧形腿27、直腸腸道28、霍爾元件29、磁鐵30。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。

實施例1

如圖1、圖2、圖3和圖5所示，本實施例包括：驅動裝置、套設於上環套筒4的上固定環3、套設於上中環套筒13和下中環套筒16的活動中環17以及與驅動裝置底板19固定連接的下固定環20，其中：上環套筒4、上中環套筒13和下中環套筒16均為法蘭結構套設於驅動裝置上，上中環套筒13和下中環套筒16固定連接，上固定環3和下固定環20均為設有第一弧形腿25的單圓環結構且兩者的第一弧形腿25在軸向上的投影形成完整的大圓環，上下兩個第一弧形腿25夾持直腸腸道28，活動中環17為設有第二弧形腿26的單圓環結構且第二弧形腿26與第一弧形腿25直徑相同，上固定環3、活動中環17和下固定環20中單圓環和第一弧形腿25從上往下分別同軸設置，驅動裝置與上中環套筒13、下中環套筒16通過齒輪傳動機構相連從而驅動活動中環17來回擺動；

所述的第一弧形腿25和第二弧形腿26在徑向設有第二弧形凹槽24並對應固定有第二弧形傳感器貼片22；所述的上固定環3中第一弧形腿25和活動中環17中第二弧形腿26在軸向設有與第二弧形凹槽24相連的第一弧形凹槽23，第一弧形凹槽23對應設有第一弧形傳感器貼片21；所述的各弧形凹槽與走線通孔連通。

所述的第一弧形傳感器貼片21其徑向輪廓為兩個同心圓弧，所述的第二弧形傳感器貼片22其軸向輪廓為兩個同心圓弧。

如圖8、圖9和圖10所示，所述的活動中環17中單圓環下表面設有霍爾元件29，下固定環20的上表面對應設有兩個磁鐵30，兩磁鐵中心與單圓環圓心距離相同、構成的圓心角β範圍為55°～65°。

如圖1和圖4所示，所述的驅動裝置包括電機12和減速箱6，其中：電機12設置在電機套筒14內，電機套筒14設置在驅動裝置底板19上，上環套筒4、上中環套筒13和下中環套筒16從上至下依次套設於電機套筒14上，上中環套筒13和下中環套筒16均設有凹槽，兩凹槽扣合內部固定有內齒圈15，減速箱6與電機12相連並通過齒輪傳動與內齒圈15相連；上中環套筒13和下中環套筒16通過銷釘緊固並通過中環上密封件11和中環下密封件18密封，從而有效防止因上中環套筒13、下中環套筒16和電機套筒14相對轉動而導致的液體滲漏。

所述的減速箱6包括與電機套筒固定連接的上蓋板5和下蓋板7，下蓋板7對應設有下蓋板附件10，下蓋板7和下蓋板附件10之間固定有軸系支架8，下蓋板7、軸系支架8和下蓋板附件10之間使用螺釘固定，並加銷釘定位；通過下蓋板7、下蓋板附件10和軸系支架8實現減速箱齒輪軸系縱向固定，穩定減速箱輸出齒9的位置；

所述的減速箱6通過穿過下蓋板7的齒輪軸將減速箱輸出齒9和活動中環17的軸向位置下移，從而減小整個機構的軸向尺寸。

所述的減速箱減速比可通過改變內齒圈齒數進行調節，減速比範圍為2100～2300。

如圖1和圖6所示，所述的上固定環3和下固定環20中的單圓環外露端面均設有密封蓋1，密封蓋1與單圓環通過螺釘緊固並通過o型圈2實現密封。

如圖5和圖7所示，所述的第一弧形腿25兩端設有與之固定連接且直徑相同的第三弧形腿27，兩者相連構成一個大圓環；所述的第三弧形腿27對應的圓形角α＝135°，第一弧形腿25較大的弧形開口有利於植入時減少對直腸腸道的損傷，方便弧形傳感器貼片的拆卸安裝。

本發明實施例中各弧形腿均為尼龍材質，經3d列印而成；各傳感器貼片材質為鈦合金，各傳感器貼片與各弧形凹槽之間覆蓋厚度為0.2mm的矽膠膜，傳感器貼片與矽膠膜通過鈦合金螺釘與各弧形腿骨架連接，矽膠膜與尼龍材質弧形腿骨架之間填充ab膠，ab膠固化後使得矽膠膜凸起，與腸道直接接觸，形成壓力敏感面，同時具有良好的密封性能，防止液體通過各弧形傳感器滲入到驅動裝置中；將本實施例裝置置於83cm深的水下，經過72h浸泡後，仍能實現裝置的正常通信與動作。