体外引导式静脉血栓疏通机及其工作方法
【专利摘要】本发明公开了一种体外引导式静脉血栓疏通机，包括转子刀和外部磁场装置，所述转子刀包括壳体、刀头、直流电机、控制电路板、两个永久磁铁、密度调节囊、溶栓剂、充气管和密封塞；所述外部磁场装置包括两组电磁铁，每组电磁铁包括上下左右的四个电磁铁。本发明还提供了一种体外引导式静脉血栓疏通机的工作方法。本发明转子刀通过外部电磁场实施引导，降低手术难度和成本。
【专利说明】体外引导式静脉血栓疏通机及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及外科器械，具体涉及一种去除血管内梗阻的装置。
【背景技术】
[0002]血管腔内微创治疗静脉血栓微创手术，是在血管显像仪、麻醉等技术辅助，由主刀医生经主静脉血管插入导管至病灶，在血管腔内施行手术的一种医疗技术。由于血管路径复杂，所以，插入导管至病灶过程是实施手术的关键环节。
[0003]手术过程中，导管的引导完全是靠医生通过体外使用特殊的技术手法实现的，因此，主刀医生经验和技巧是手术成功的关键，如果操作不当，会导致相关路径的血管腔损伤，甚至手术失败。另外，手术过程中使用的材料都是一次性的，而且治疗过程一般不是通过一次手术完成的，所以，手术成本也居高不下。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种体外引导式静脉血栓疏通机，转子刀通过外部电磁场实施引导，降低手术难度和成本。
[0005]本发明还提供了一种体外引导式静脉血栓疏通机的工作方法。
[0006]本发明的目的通过以下的技术方案实现:本体外引导式静脉血栓疏通机,包括转子刀和外部磁场装置，
[0007]所述转子刀包括壳体、刀头、直流电机、控制电路板、两块永久磁铁、密度调节囊、溶栓剂、充气管和密封塞，所述壳体为橄榄状，永久磁铁用胶粘结在壳体内，控制电路板固定在两个永久磁铁之间，直流电机固定在控制电路板上，直流电机连接刀头下端，刀头为底部带孔的中空结构，刀头下端设有一道直线的凸起，凸起卡在壳体的端盖上，密度调节囊位于控制电路板下，充气管连接密度调节囊，充气管的入口设置密封塞，溶栓剂填充在壳体的内腔；
[0008]所述外部磁场装置包括两组电磁铁，每组电磁铁包括上下左右的四个电磁铁。
[0009]所述壳体的开口端为可向外张开的分瓣结构。
[0010]所述刀头上端的 刃为锯齿状。
[0011]所述电磁铁为用矽钢片冲压成型的环形铁芯外绕制线圈，每组电磁铁安装在一个圆形支架内，两个圆形支架分别垂直安装在滑座上，两个圆形支架相距50mm，滑座安装在丝杠上，两个导杆穿过滑座，丝杠连接步进电机。
[0012]所述控制电路板包括单片机、电机驱动电路和电源电路，单片机连接电机驱动电路，电机驱动电路连接直流电机，电源电路包括充电线圈、桥式整流电路、超级电容和充电电池，充电电池、超级电容二者并联，桥式整流电路由四个二极管VD1、VD2、VD3和VD4组成；两个永久磁铁都绕制有电磁线圈，绕制在两个永久磁铁的电磁线圈串联之后连接到桥式整流电路，电磁线圈与桥式整流电路之间接有隔离二极管VD5，输入单片机的控制信号取自隔离二极管VD5与桥式整流电路之间。[0013]上述的体外引导式静脉血栓疏通机的工作方法，包括以下步骤:
[0014](I)、利用注射器经密封塞和充气管向密度调节囊充入气体，使转子刀相对密度与静脉血液接近，在静脉血管内处于悬浮状态；
[0015](2)、把转子刀放入静脉血管，当转子刀做直线运动时，两个圆形支架的两个左边电磁铁产生相当于S极的电磁场，两个右边电磁铁产生相当于N极的电磁场，两个上边和两个下边的电磁铁不通电，使转子刀处于悬浮状态，滑座在步进电机驱动下，沿直线运动，由于磁场力的作用，转子刀随着电磁铁做直线运动；如果到达静脉血管分叉处需要左转弯时，前面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于S极的电磁场,后面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于N极的电磁场，使转子刀受逆时针转矩作用，从而左转弯；如果到达静脉血管分叉处需要右转弯时，前面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于N极的电磁场，后面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于S极的电磁场，使转子刀受顺时针转矩作用，从而右转弯；转子刀在前进过程中，通过血管腔对转子刀的导向作用，通过血管显像仪的3D图像，引导转子刀到达病灶部位；
[0016](3)、到达病灶部位后，外部磁场装置控制转子刀间歇性的前进、后退、正转、反转、刀头伸出和刀头收缩:
[0017]转子刀前进:步进电机通过丝杠带动滑座，通过滑座的前进控制转子刀前进；
[0018]转子刀后退:步进电机通过丝杠带动滑座，通过滑座的后退控制转子刀后退； [0019]转子刀正转:前面圆形支架按照如下顺序通电:上N下S—左S右N—下N上S —左N右S，产生顺时针旋转 磁场，转子刀在旋转磁场的作用下也顺时针旋转，
[0020]转子刀反转:前面圆形支架按照如下顺序通电:上N下S—左N右S—上S下N —左S右N，产生逆时针旋转磁场，转子刀在旋转磁场的作用下也逆时针旋转；
[0021]刀头伸出:转子刀内的电磁线圈接收外部电磁场载波的控制信号并输入单片机，单片机通过电机驱动电路控制直流电机旋转，刀头伸出，壳体的开口端张开，内外压力差使溶解的血栓颗粒被吸入壳体内被溶栓剂快速溶解；
[0022]刀头收缩:电磁线圈接收外部控制信号，单片机通过电机驱动电路使直流电机反转，刀头收缩，内外压力差使溶栓剂从刀头底部的孔挤出释放到血栓处；
[0023]转子刀粉碎血栓，使血栓颗粒的比表面积大幅度增加，同时溶栓剂在病灶部位局部形成高浓度溶栓剂区域；
[0024](4)、在病人体表粘帖永久磁体，转子刀定位，等待下一次手术。
[0025]本发明的工作原理为:
[0026]血栓疏通机是基于磁相互作用原理和交流同步电动机原理设计，通过在体外施加特定规律变化的电磁场(相当于电动机定子)，利用磁相互作用引导植入体内静脉血管的转子刀(相当于电动机的转子)到达病灶部位，然后再对转子刀施加旋转磁场，控制转子刀的运动方式(正、反转)，粉碎血栓，使血栓颗粒的比表面积大幅度增加；在转子刀内预置了缓释溶栓剂，可在病灶部位局部形成高浓度溶栓剂区域，从而大幅度提高疗效。
[0027]本发明相对于现有技术具有如下的优点:
[0028]1、壳体由与人体不产生排异效应的软质高分子材料制成，加上橄榄状结构有利于转子刀在血管内运动，而且不会损伤血管壁。
[0029]2、转子刀壳体内大部分空间填充有溶栓剂，密度调节囊用于调整转子刀的相对密度，使转子刀的相对密度接近与血液密度，以利于转子刀在机体内的运动状态的控制。
[0030]3、转子刀外观为橄榄形，利用血管腔的束缚和导向作用，确保转子刀不会偏向或者掉头，将转子刀头部始终沿血管指向血栓方向，以防止转子刀运动时损伤血管壁。
[0031]4、转子刀在本阶段治疗完成后，采用在体表粘帖永久磁体的方式，将其固定的特定部位，患者即可脱离体外控制部分正常活动。
[0032]5、驱动转子刀的电磁场由计算机电子控制单元对8个电磁铁的通电状况控制产生，由医生根据治疗需要，预先通过计算机设定运动路径和控制参数，并通过仿真运行修正运行参数，然后由计算机控制治疗。
[0033]6、转子刀内部安装有永久磁铁，转子刀的运动状态是通过外部电磁场实施控制，8个电磁铁在电脑控制下，转子刀通过外部电磁场实施引导，降低了现行微创手术在导管插入过程中伤害血管腔的风险和导管插入操作的技术难度。
[0034]7、转子刀的引导路径和治疗过程的规划是在血管显像仪的3D图像辅助下进行的，引导路径可以先进行仿真测试，并通过仿真测试进行优化；转子刀的引导路径实施的过程，通过血管显像仪的3D图像进行实时监控，降低手术风险。
[0035]8、由于大多数血栓手术不是一次性的，需要多次间歇进行。本发明治疗机在治疗间歇期间，可以用体外固定的永久磁体的方式，使转子刀定位在体内特定位置，避免了现行微创手术多次手术重复插入导管过程，提高了治疗效率，减少了病人的痛楚和手术费用。医生可以根据需要，一次可以植入多个不同规格的转子刀(多处血栓或用多个转子刀治疗一个血栓治疗)，在手术彻底完成之后再取出转子刀。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1是本发明的转子刀的剖视图(刀头未伸出)。
[0037]图2是本发明的转子刀的剖视图(刀头伸出)。
[0038]图3是圆形支架和电磁铁的结构示意图。
[0039]图4是丝杠传动机构的示意图。
[0040]图5是控制电路板的电路图。
[0041]图6是电源电路的电路图。
[0042]图7是转子刀左转弯的原理图(俯视图)。
[0043]图8是转子刀旋转的示意图。
【具体实施方式】
[0044]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0045]本体外引导式静脉血栓疏通机，包括转子刀和外部磁场装置，
[0046]如图1所示，所述转子刀包括壳体1、刀头2、直流电机3、控制电路板4、两块永久磁铁5、密度调节囊6、溶栓剂7、充气管8和密封塞9，所述壳体I为橄榄状，永久磁铁5用胶粘结在壳体I内，控制电路板4固定在两个永久磁铁5之间，直流电机3固定在控制电路板4上，直流 电机3连接刀头2下端，刀头2为底部带孔的中空结构，刀头2下端设有一道直线的凸起18，凸起18卡在壳体I的端盖17上，密度调节囊6位于控制电路板4下，充气管8连接密度调节囊6，充气管8的入口设置密封塞9，溶栓剂7填充在壳体I的内腔；[0047]如图3所示,所述外部磁场装置包括两组电磁铁12,每组电磁铁12包括上下左右的四个电磁铁。
[0048]所述壳体I的开口端为可向外张开的分瓣结构。
[0049]所述刀头2上端的刃为锯齿状。
[0050]如图3所示，所述电磁铁12为用矽钢片冲压成型的环形铁芯外绕制线圈，每组电磁铁12安装在一个圆形支架11内，如图4所示，两个圆形支架11分别垂直安装在滑座15上，两个圆形支架11相距50mm，滑座15安装在丝杠13上，两个导杆14穿过滑座15，丝杠13连接步进电机16。
[0051]如图5所示，所述控制电路板包括单片机、电机驱动电路和电源电路，单片机连接电机驱动电路，电机驱动电路连接直流电机，电源电路包括充电线圈、桥式整流电路、超级电容和充电电池，充电电池、超级电容二者并联，桥式整流电路由四个二极管VD1、VD2、VD3和VD4组成；两个永久磁铁都绕制有电磁线圈，绕制在两个永久磁铁的电磁线圈串联之后连接到桥式整流电路，电磁线圈与桥式整流电路之间接有隔离二极管VD5，输入单片机的控制信号取自隔离二极管VD5与桥式整流电路之间。
[0052]电磁线圈有如下作用:利用外部电磁铁产生的高频交变磁场在电磁线圈中产生的感应电流为控制电路板内的充电电池充电，也用于接收外部磁场装置充电用高频交变磁场载波的对直流电机的控制信号，控制信号控制直流电机的转向，就可以控制刀头的位置。
[0053]桥式整流电路有如下2个作用:(I)对电磁线圈的感应电流进行整流后，对超级电容和充电电池充电；(2)利用隔离二极管VD5的隔离作用，取出加载在感应电流里的控制指令，输入到单片机。
[0054]上述的体外引导式静脉血栓疏通机的工作方法，包括以下步骤:
[0055](I)、利用注射器经密封塞和充气管向密度调节囊充入气体，使转子刀在静脉血管内处于悬浮状态；
[0056](2)、把转子刀放入静脉血管，当转子刀做直线运动时，两个圆形支架的两个左边电磁铁产生相当于S极的电磁场，两个右边电磁铁产生相当于N极的电磁场，两个上边和两个下边的电磁铁不通电，使转子刀处于悬浮状态，滑座在步进电机驱动下，沿直线运动，由于磁场力的作用，转子刀随着电磁铁做直线运动；如果到达静脉血管分叉处需要左转弯时，如图7所不,前面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于S极的电磁场,后面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于N极的电磁场，使转子刀受逆时针转矩作用，从而左转弯；如果到达静脉血管分叉处需要右转弯时，前面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于N极的电磁场，后面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于S极的电磁场，使转子刀受顺时针转矩作用，从而右转弯；转子刀在前进过程中，通过血管腔对转子刀的导向作用，通过血管显像仪的3D图像，引导转子刀到达病灶部位；
[0057](3)、到达病灶部位后，外部磁场装置控制转子刀间隔性的前进、后退、正转、反转、刀头伸出和刀头收缩:
[0058]转子刀前进:步进电机通过丝杠带动滑座，通过滑座的前进控制转子刀前进，
[0059]转子刀后退:步进电机通过丝杠带动滑座，通过滑座的后退控制转子刀后退，
[0060] 转子刀正转:前面圆形支架按照如下顺序通电:上N下S—左S右N—下N上S —左N右S，产生顺时针旋转磁场，转子刀在旋转磁场的作用下也顺时针旋转，[0061]转子刀反转:前面圆形支架按照如下顺序通电:上N下S—左N右S—上S下N —左S右N，产生逆时针旋转磁场，转子刀在旋转磁场的作用下也逆时针旋转；
[0062]刀头伸出:如图2所示，转子刀内的电磁线圈接收外部电磁场载波的控制信号并输入单片机，单片机通过电机驱动电路控制直流电机旋转，刀头伸出，壳体的开口端张开，内外压力差使溶解的血栓颗粒被吸入壳体内被溶栓剂快速溶解；
[0063]刀头收缩:电磁线圈接收外部信号，单片机通过电机驱动电路使直流电机反转，刀头收缩，内外压力差使溶栓剂从刀头底部的孔挤出释放到血栓处；
[0064]转子刀粉碎血栓，使血栓颗粒的比表面积大幅度增加，同时溶栓剂在病灶部位局部形成高浓度溶栓剂区域；
[0065](4)、在病人体表粘帖永久磁体，转子刀定位，等待下一次手术，患者即可正常活动。
[0066]上述【具体实施方式】为本发明的优选实施例，并不能对本发明的权利要求进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护 范围之内。
【权利要求】
1.体外引导式静脉血栓疏通机，包括转子刀和外部磁场装置，其特征在于: 所述转子刀包括壳体、刀头、直流电机、控制电路板、两块永久磁铁、密度调节囊、溶栓剂、充气管和密封塞，所述壳体为橄榄状，永久磁铁用胶粘结在壳体内，控制电路板固定在两个永久磁铁之间，直流电机固定在控制电路板上，直流电机连接刀头下端，刀头为底部带孔的中空结构，刀头下端设有一道直线的凸起，凸起卡在壳体的端盖上，密度调节囊位于控制电路板下，充气管连接密度调节囊，充气管的入口设置密封塞，溶栓剂填充在壳体的内腔； 所述外部磁场装置包括两组电磁铁，每组电磁铁包括上下左右的四个电磁铁。
2.根据权利要求1所述的体外引导式静脉血栓疏通机，其特征在于:所述壳体的开口端为可向外张开的分瓣结构。
3.根据权利要求2所述的体外引导式静脉血栓疏通机，其特征在于:所述刀头上端的刃为锯齿状。
4.根据权利要求3所述的体外引导式静脉血栓疏通机，其特征在于:所述电磁铁为用矽钢片冲压成型的环 形铁芯外绕制线圈，每组电磁铁安装在一个圆形支架内，两个圆形支架分别垂直安装在滑座上，两个圆形支架相距50mm，滑座安装在丝杠上，两个导杆穿过滑座，丝杠连接电机。
5.根据权利要求4所述的体外引导式静脉血栓疏通机，其特征在于:所述控制电路板包括单片机、电机驱动电路和电源电路，单片机连接电机驱动电路，电机驱动电路连接直流电机，电源电路包括充电线圈、桥式整流电路、超级电容和充电电池,充电电池、超级电容二者并联，桥式整流电路由四个二极管VD1、VD2、VD3和VD4组成；两个永久磁铁都绕制有电磁线圈，绕制在两个永久磁铁的电磁线圈串联之后连接到桥式整流电路，电磁线圈与桥式整流电路之间接有隔离二极管VD5，输入单片机的控制信号取自隔离二极管VD5与桥式整流电路之间。
6.根据权利要求5所述的体外引导式静脉血栓疏通机的工作方法，其特征在于包括以下步骤: (1)、利用注射器经密封塞和充气管向密度调节囊充入气体，使转子刀在静脉血管内时处于悬浮状态； (2)、把转子刀放入静脉血管，当转子刀做直线运动时，两个圆形支架的两个左边电磁铁产生相当于S极的电磁场，两个右边电磁铁产生相当于N极的电磁场，两个上边和两个下边的电磁铁不通电，使转子刀处于悬浮状态，滑座在步进电机驱动下，沿直线运动，由于磁场力的作用，转子刀随着电磁铁做直线运动；如果到达静脉血管分叉处需要左转弯时，前面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于S极的电磁场,后面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于N极的电磁场，使转子刀受逆时针转矩作用，从而左转弯；如果到达静脉血管分叉处需要右转弯时，前面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于N极的电磁场，后面圆形支架左边电磁铁和右边电磁铁产生相当于S极的电磁场，使转子刀受顺时针转矩作用，从而右转弯；转子刀在前进过程中，通过血管腔对转子刀的导向作用，通过血管显像仪的3D图像，引导转子刀到达病灶部位； (3)、到达病灶部位后，外部磁场装置控制转子刀间歇性的前进、后退、正转、反转、刀头伸出和刀头收缩:转子刀前进:步进电机通过丝杠带动滑座，通过滑座的前进控制转子刀前进， 转子刀后退:步进电机通过丝杠带动滑座，通过滑座的后退控制转子刀后退， 转子刀正转:前面圆形支架按照如下顺序通电:上N下S —左S右N —下N上S —左N右S，产生顺时针旋转磁场，转子刀在旋转磁场的作用下也顺时针旋转， 转子刀反转:前面圆形支架按照如下顺序通电:上N下S —左N右S —上S下N —左S右N，产生逆时针旋转磁场，转子刀在旋转磁场的作用下也逆时针旋转； 刀头伸出:转子刀内的电磁线圈接收外部电磁场载波的控制信号并输入单片机，单片机通过电机驱动电路控制直流电机旋转，刀头伸出，壳体的开口端张开，内外压力差使溶解的血栓颗粒被吸入壳体内被溶栓剂快速溶解； 刀头收缩:电磁线圈接收外部信号，单片机通过电机驱动电路使直流电机反转，刀头收缩，内外压力差使溶栓剂从刀头底部的孔挤出释放到血栓处； 转子刀粉碎血栓，使血栓颗粒的比表面积大幅度增加，同时溶栓剂在病灶部位局部形成高浓度溶栓剂区域； (4)、在病人体表粘 帖永久磁体，转子刀定位，等待下一次手术。
【文档编号】A61B17/22GK103961156SQ201410140783
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】房毅卓 申请人:广东机电职业技术学院