一种磁感应发热供能SMA丝驱动的尿道阀

本发明涉及医疗器械，具体地，涉及一种磁感应发热供能sma丝驱动的尿道阀。

背景技术：

1、临床上将因膀胱括约肌损伤或神经功能障碍而丧失排尿自控能力使尿液不自主流出的疾病称为尿失禁。尿失禁是常见病多发病，可以发生在任何年龄及性别，尤其是女性及老年人。尿失禁会导致会阴部、骶尾部皮炎及压力性溃疡等并发症，严重影响患者的生活质量和身心健康。

2、引发尿失禁的因素很多，其中最主要的因素是尿道括约肌功能缺陷或创伤。为应对尿道括约肌功能障碍而引起的尿失禁问题，现在临床治疗以保守治疗和手术治疗为主。其中，保守治疗包括以激素替代的药物疗法，通过加强盆底肌张力使病症得到减轻或得到纠正的运动疗法，也有通过针灸改善膀胱功能的中医疗法等。但以上疗法只适用于轻度尿失禁患者，对中、重度患者疗效不佳，必须采取手术治疗。手术治疗易受患者年龄、性别等各种原因引起的差异限制，且易引起排尿困难、膀胱穿孔、血管损伤等并发症，远期疗效尚不明确。

3、因此，采用可自主控制尿道开闭的尿道阀装置，解决因尿道括约肌功能障碍导致的重度尿失禁问题具有重要的临床实际意义。如申请号201611131207.8的一种无线供电sma驱动的尿道阀，其采用sma弹簧驱动，驱动灵敏，能达到自主控制尿道的目的。但是其需要在体内布置电能接收线圈，手术安装难度大，过程复杂。一旦线圈在体内脱落，尿道阀因无法获得能量而失效，需要再次手术才能将其复位。其能量转化步骤为“磁能-电能-热能”，转化步骤多，效率低。

技术实现思路

1、本发明为解决上述现有技术方案中尿道阀需要在体内布置电能接收线圈，手术安装难度大，过程复杂，且能量转化步骤多，效率低的问题，提供了一种磁感应发热供能sma丝驱动的尿道阀。本方案无需在患者体内植入接收线圈且由磁能直接转化为热能，能量转化步骤少。

2、本发明采用的技术方案是：一种磁感应发热供能sma丝驱动的尿道阀，包括位于患者体内的阀体和位于患者体外用以产生交变磁场的交变磁场发生装置，阀体包括阀芯、夹持部和驱动部，阀芯和驱动部均与夹持部连接，驱动部包括驱动囊、连接件、sma丝和磁流体，驱动囊与连接件形成密封腔体，磁流体和sma丝均位于该密封腔体的内腔，sma丝与连接件连接，连接件还与夹持部连接，驱动囊为弹性薄膜，磁流体在交变磁场发生装置所产生的交变磁场内时发热，sma丝初始为弯曲状态，受热后伸直。

3、sma丝为形状记忆合金，具有双程记忆效应，即在低温时的记忆形状为弯曲形状，在高温时的记忆形状为伸直形状。磁流体在交变磁场内会发生弛豫效应，产生热量，温度升高。对于磁流体而言，主要通过布朗弛豫和奈尔弛豫产热。奈尔弛豫是交变磁场中磁性固体颗粒的磁矩因热扰动克服各向异性能垒而发生转动产生的；布朗弛豫是磁性粒子受到交变磁场作用，磁性固体颗粒整体在载液中转动而产生。

4、患者排尿阶段，交变磁场发生装置产生交变磁场并靠近患者身体，手持交变磁场发生装置置于患者腹部，磁流体在交变磁场下发生驰豫效应开始产热，磁流体温度上升至满足sma丝变形后，sma丝在该温度下的磁流体中由弯曲变为伸直，sma丝伸长后带动连接件去驱动驱动囊变形，夹持部的内部空间增大，阀芯内部空间变大，对尿道失去夹紧压力，尿道恢复圆柱形变为通路，尿液在膀胱压作用下从尿道排出。患者排尿结束后，交变磁场发生装置停止产生磁场，磁流体的温度下降，待磁流体和sma丝温度下降至sma丝临界值后，sma丝变为弯曲状态，驱动囊失去驱动力恢复形变，夹持部的内部空间变小，带动阀芯内部空间减小，将尿道夹紧闭合，尿液无法流出，膀胱重新进入贮尿阶段。

5、本方案利用磁流体在交变磁场下的驰豫效应产生热量来控制sma丝的形状变化，以控制尿道的开启和关闭。这种驱动方法能量转换步骤少，效率高且驱动可靠。无需在体内布置电子元件和电路即可为sma元件的动作提供能量，大大简化了尿道阀的结构。在安装植入器件时无需对尿道进行手术开孔，不造成肌肉组织创口和感染，降低手术安装难度。植入体内的元件均与尿液非接触，不致引起泌尿系统感染及并发症。使用过程中无需在人体中留下不闭合伤口，防止二次感染。采用体外的交变磁场发生装置控制排尿，操控简便，可避免患者自主操作不当引起体内阀体移位。

6、优选的，夹持部包括第一夹持部和第二夹持部，连接件包括第一连接件和第二连接件，第一连接件和第二连接件分别与第一夹持部和第二夹持部连接，阀体包括两个驱动部，两个驱动部分别连接第一夹持部和第二夹持部的两端使两个驱动部与第一夹持部和第二夹持部形成闭合回路，阀芯位于该闭合回路内腔。阀芯上的相对两侧分别与第一夹持部和第二夹持部固定连接。夹持部采用两个驱动部进行驱动，增大驱动力，且与活塞缸式驱动结构相比，本夹持部的驱动结构可以避免出现阀芯卡死的现象，更适应腹腔内工作环境。阀芯上的相对两侧分别与第一夹持部和第二夹持部固定连接，增加阀芯与夹持部的连接强度，使阀芯在驱动部和夹持部形成的闭合回路内的定位更加精准。

7、优选的，驱动囊的侧壁上两端分别与第一连接件和第二连接件的侧壁连接，sma丝的两端分别连接与第一连接件和第二连接件的端面连接，第一连接件的另一端面和第二连接件的另一端面分别与第一夹持部和第二夹持部连接。驱动囊的两端与连接件的侧壁连接，与驱动囊的端面和连接件连接相比，驱动囊与连接件的接触面积增大，连接更加稳定。

8、优选的，sma丝在42℃以下为弯曲状态，sma丝在42℃-50℃之间由弯曲状态变为伸直状态。sma丝包括第一sma丝和第二sma丝，第一sma丝位于第一连接件上远离阀芯的一侧；第二sma丝位于第一连接件上靠近阀芯的一侧。当sma丝弯曲时，第一sma丝向第二sma丝方向弯曲，第二sma丝向第一sma丝方向弯曲。正常状态下人体内的最高温度为37℃，sma丝在42℃以下为弯曲状态以保持sma丝在人体内为弯曲状态。sma丝在42℃-50℃之间由弯曲状态变为伸直状态，在42℃sma丝开始变形伸直，该温度与人体内温度存在温度差，防止患者因发烧引起的体温升高导致sma丝变形，确保尿道阀控制的准确性。驱动部内设有两个sma丝，使得在磁流体温度升高后sma丝变形时对夹持部的驱动力更大，驱动效果更好。sma丝弯曲时呈交叉状态，减少sma丝弯曲后所占用的空间，避免sma丝弯曲后与驱动囊抵接导致驱动囊变形。

9、优选的，夹持部为非金属材料，连接件为非金属材料，阀芯为硅橡胶材质，驱动囊为橡胶材质。由于金属材料对磁场具有屏蔽作用，会减弱交变磁场发生器产生的磁场强度，导致磁流体的升温速率下降或者无法升温，因此夹持部和连接件为非金属材质，夹持部和连接件可选用陶瓷材质或塑料材质。阀芯为硅橡胶材质，硅橡胶材质具有优异的生物相容性，能够模拟尿道外括约肌的形状及收缩与舒张方式，有效的控制尿道开启和闭合，且在尿道闭合时阀芯的内壁贴合尿道的外壁，使尿道外壁所受的夹紧压力均匀，避免器官机械损伤及血液流通不畅引起组织坏死。驱动囊是一层有弹性的橡胶膜，可伸缩，在sma丝的弯曲、伸直变形动作中能够配合其产生相应的收缩、伸长动作。

10、优选的，交变磁场发生装置包括交变电流发生器和线圈，交变电流发生器和线圈电连接，交变电流发生器用以产生交变电流，线圈用以流过交变电流后产生交变磁场。交变磁场发生装置位于患者体外，交变电流发生器工作时提供正弦交变电压源，接入线圈后在线圈内产生电流，同时线圈产生交变磁场，为患者体内的磁流体发热提供磁场环境。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本方案利用磁流体在交变磁场下的发热控制sma丝形状变化来控制尿道开闭，驱动方法能量转换步骤少，效率高且尿道阀结构简单。安装植入器件时无需对尿道开孔，降低手术安装难度，患者体表不会留下不闭合伤口，避免二次感染。采用体外的交变磁场发生装置装置控制排尿，操控简便。

12、夹持部采用两个驱动部进行驱动，增大驱动力。阀芯与第一夹持部和第二夹持部固定连接，增加阀芯与夹持部的连接强度，阀芯在驱动部和夹持部形成的闭合回路内的定位更加精准。夹持部和连接件为非金属材料，避免屏蔽磁场。

13、sma丝在42℃-50℃之间由弯曲状态变为伸直状态，该温度与人体内温度存在温度差，防止患者因发烧引起的体温升高导致sma丝变形，确保尿道阀控制的准确性。驱动部内设有两个sma丝，对夹持部的驱动力更大，驱动效果更好。