CN113975630A - 一种微型医疗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微型医疗设备，该设备的旋转片所形成的角度可进行调节，故而电极的位置也可进行调节，电极能够刺激到更多的肌肉部位，从而增强了治疗效果，电池电极材料的锂钛氧化物‑石墨烯‑锂钛氧化物复合材料的选用也在很大程度上增加了电池电极的比能量，同时具有稳定的电传导和电输出性能，可以在大功率运行的条件下，保持较高的容量维持率，使得整个设备的寿命、稳定性以及安全性得以极大的提高。
Description
【技术领域】
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种微型医疗设备。
【背景技术】
跟腱是由连接小腿后方肌群与跟骨的带状肌腱纤维组成，张力通过肌肉收缩传递到跟腱，跟腱的横断面较肌肉组织小得多，其组织负担的单位张力远高于肌肉，当跟腱在短时间内承受的压力过大时，可能会发生劳损、细微挫伤或撕裂，进而出现无菌性跟腱炎症。物理治疗是治疗跟腱炎的最有效的方法之一，其中又以电刺激疗法最为有效，通过微电流刺激比目鱼肌使得跟腱部位进行舒张与放松。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种微型医疗设备。
一种微型医疗设备，包括植入在跟腱和比目鱼肌连接部位的作用组件，还包括外部终端；
所述作用组件至少包括：
固定座，包括轴部和固定部，所述固定部通过设置在固定部底部周缘的抓手固定在跟腱和比目鱼肌连接部位；
旋转片，所述旋转片包括与轴部转动配合的第一旋转片和第二旋转片，所述第一旋转片和第二旋转片分别通过第一微型驱动器和第二微型驱动器进行驱动，以控制第一旋转片和第二旋转片所呈角度；
电极，所述电极包括正电极和负电极，所述正电极分布在第一旋转片的端部，负电极分布在第二旋转片的端部；
电池，所述电池的正极和负极分别连接正电极和负电极，电池同时用于整个作用组件的供电；
控制器，所述控制器电连接第一微型驱动器和第二微型驱动器，用于接收外部终端的控制信号来调节第一旋转片和第二旋转片的角度；所述控制器电连接正电极和负电极，用于接收外部终端的控制信号来控制正电极和负电极之间的电流通断；
所述外部终端至少包括：
接收模块，用于接收操作者的控制信息的输入；
处理模块，对所述控制信息进行处理，并生成对应的控制信号；
发送模块，将所述控制信号发送至作用组件的控制器。
作为优选地，所述第一旋转片的根部上下两侧设有套设在轴部上下两侧的第一轴套，第二旋转片的根部设有套设在轴部中间位置的第二轴套，所述第二轴套位于两个第一轴套之间，第一微型驱动器的驱动转子和第一轴套连接用以驱动第一旋转片进行转动，第二微型驱动器的驱动转子和第二轴套连接用以驱动第二旋转片进行转动。
作为优选地，所述固定座的固定部为实心结构，固定部通过设置在固定部底部周缘的抓手固定在跟腱和比目鱼肌连接部位，并通过固定钉固定在目标部位处。
作为优选地，所述装置还包括：所述固定座的轴座为空心结构，第一微型驱动器、第二微型驱动器、电池和控制器集成在轴座的内部。
作为优选地，所述第一微型驱动器和第二微型驱动器可选用微型步进电机。
作为优选地，所述电池包含正极、负极和隔膜，所述隔膜位于正极和负极之间，所述负极包括负极集流体，所述负极集流体表面涂敷有负极材料，所述正极包括正极集流体，所述正极集流体表面涂敷有正极材料；其中，所述负极材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料，该复合材料是由多个锤形结构攒聚在石墨烯连接体上形成的颗粒结构，锤形结构的锤头部分为球形的锂钛氧化物颗粒，锂钛氧化物颗粒的表面分布的石墨烯薄层形成石墨烯导电网络，锤形结构的锤柄为石墨烯杆，且石墨烯杆的根部与石墨烯连接体交连，石墨烯杆横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径，石墨烯连接体横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径；所述正极材料包括锰酸锂、导电剂和粘结剂；所述隔膜为聚丙烯/聚乙烯复合膜；电解液包括有机溶剂和锂盐，其中，有机溶剂各组分的物质的量之比为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸甲乙酯＝1:1:1，锂盐为浓度为1M的六氟磷酸锂。
作为优选地，所述锂钛氧化物颗粒的粒径为100-500nm，所述石墨烯薄层的厚度为5-20nm，所述石墨烯连接体的截面最大尺寸为50-300nm。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
本发明提供了微型医疗设备，该设备的旋转片所形成的角度可进行调节，故而电极的位置也可进行调节，电极能够刺激到更多的肌肉部位，从而增强了治疗效果，电池电极材料的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料的选用也在很大程度上增加了电池电极的比能量，同时具有稳定的电传导和电输出性能，可以在大功率运行的条件下，保持较高的容量维持率，使得整个装置的寿命、稳定性以及安全性得以极大的提高。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例的微型医疗设备的结构示意图；
图2为本发明实施例的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料的结构示意图；
图3为本发明实施例的微型医疗设备的电路原理示意图；
图4为本发明实施例的外部终端的模块示意图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1为本发明实施例的微型医疗设备的结构示意图；图2为本发明实施例的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料的结构示意图；图3为本发明实施例的微型医疗设备的电路原理示意图；图4为本发明实施例的外部终端的模块示意图。
如图1-4所示，本发明实施例提供了一种微型医疗设备的装置，包括植入在跟腱和比目鱼肌连接部位的作用组件100，作用组件100至少包括：
固定座1，包括轴部11和固定部12，固定部12通过设置在固定部底部周缘的抓手121固定在跟腱和比目鱼肌连接部位；
旋转片2，旋转片2包括与轴部11转动配合的第一旋转片21和第二旋转片22，第一旋转片21和第二旋转片22分别通过第一微型驱动器31和第二微型驱动器32进行驱动，以控制第一旋转片21和第二旋转片22所呈角度；
电极4，电极4包括正电极41和负电极42，正电极41分布在第一旋转片21的端部，负电极42分布在第二旋转片21的端部；
电池5，电池的正极和负极分别连接正电极和负电极，电池同时用于整个作用组件的供电。
需要说明的是，作用组件的旋转片部分具有确定的相对运动，旋转片端部的电极随之发生相对运动，电刺激的部位从而发生改变。作用组件需要植入人体，故其整体外部材料可选用生物医用金属材料，具有塑性的生物医用高分子材料、生物医用高分子材料或生物陶瓷、生物复合材料等。若整体外部材料为非导电材料(如生物陶瓷)，则电极部分需要选用导电材料(如钛合金)，若整体外部材料为导电材料(如钛合金)，则除电极部分的其他部位需要选用绝缘生物材料进行涂覆(如硅胶)。
第一旋转片21和第二旋转片22均为弧形且与比目鱼肌的轮廓相适应。
因为比目鱼肌本身是曲面结构，所以将第一旋转片和第二旋转片均设置为弧形，第一旋转片和第二旋转片端部的正负电极为圆片状，圆片状的电极表面分布有若干可以导电的刺激尖端。
第一旋转片21的根部上下两侧设有套设在轴部上下两侧的第一轴套，第二旋转片22的根部设有套设在轴部中间位置的第二轴套，第二轴套位于两个第一轴套之间。
其中，固定座的固定部为实心结构，固定部通过设置在固定部底部周缘的抓手固定在跟腱和比目鱼肌连接部位，并通过固定钉固定在目标部位处；固定座的轴座为空心结构，第一微型驱动器、第二微型驱动器、电池和控制器集成在轴座的内部，当然在有需要的情况下还可将电池和控制器集成在固定座的外部。第一微型驱动器和第二微型驱动器可选用微型步进电机，第一微型驱动器的驱动转子和第一轴套连接用以驱动第一旋转片进行转动，第二微型驱动器的驱动转子和第二轴套连接用以驱动第二旋转片进行转动。
进一步地，本实施例的作用组件还包括：
控制器6，控制器电连接第一微型驱动器和第二微型驱动器，用于接收外部终端的控制信号来调节第一旋转片和第二旋转片的角度；所述控制器电连接正电极和负电极，用于接收外部终端的控制信号来控制正电极和负电极之间的电流通断。
控制器用于接收并识别外部终端发送的控制信号，并基于相应的控制信号，控制作用组件的开闭、电刺激的部位、电刺激强度等。
需要说明的是，本实施例的装置还包括：外部终端200，该外部终端至少包括：
接收模块201，用于接收操作者的控制信息的输入；
处理模块202，对所述控制信息进行处理，并生成对应的控制信号；
发送模块203，将所述控制信号发送至作用组件的控制器。
控制信息包括但不限于：开关信息、电刺激部位信息、电流强度。
具体的，电池包含正极、负极和隔膜，隔膜位于正极和负极之间，负极包括负极集流体，负极集流体表面涂敷有负极材料，正极包括正极集流体，正极集流体表面涂敷有正极材料；其中，负极材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料，该复合材料是由多个锤形结构攒聚在石墨烯连接体上形成的颗粒结构，锤形结构的锤头部分为球形的锂钛氧化物颗粒，锂钛氧化物颗粒的表面分布的石墨烯薄层形成石墨烯导电网络1000，锤形结构的锤柄为石墨烯杆2000，且石墨烯杆的根部与石墨烯连接体3000交连，石墨烯杆横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径，石墨烯连接体横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径；正极材料包括锰酸锂、导电剂和粘结剂；所述隔膜为聚丙烯/聚乙烯复合膜；电解液包括有机溶剂和锂盐，其中，有机溶剂各组分的物质的量之比为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸甲乙酯＝1:1:1，锂盐为浓度为1M的六氟磷酸锂。
锂钛氧化物颗粒的粒径为100-500nm，石墨烯薄层的厚度为5-20nm，石墨烯连接体的截面最大尺寸为50-300nm。
本实施例的薄膜电池通过以下步骤制备：
a、制备锂钛氧化物颗粒，锂钛氧化物具有球形的颗粒形状；
b、在反应釜中加入浓硫酸(质量分数为80％的纯H2SO4水溶液)，然后加入人造鳞片石墨，人造鳞片石墨的加入总量按质量计为浓硫酸质量的1/3；在低于0℃的温度条件下搅拌均匀后匀速缓慢滴入双氧水，双氧水的加入总量按质量计为浓硫酸质量的1/6，加入时间为2h，随后继续搅拌2h；然后采用水浴加热，温度升至50℃后继续搅拌2h，匀速缓慢滴加去离子水进行稀释，直至混合液的体积为稀释之前的2倍，充分搅拌；然后加入高锰酸钾，高锰酸钾的加入总量按质量计为浓硫酸质量的1/9，充分搅拌均匀，过滤、干燥，得到氧化石墨烯粉末，将氧化石墨烯粉末加入到丙酮中超声分散均匀，得到氧化石墨烯分散液；
c、将步骤a得到的锂钛氧化物颗粒加入到步骤b得到的氧化石墨烯分散液中，充分搅拌均匀，得到混合浆料，其中，混合浆料中锂钛氧化物和氧化石墨烯的质量比为1:6，过滤、干燥，在烘干箱中以70℃的温度进行烘干，得到锂钛氧化物/氧化石墨烯复合材料前驱体，将上述前驱体加入质量浓度为15％的氢氟酸水溶液，进行一次刻蚀，时间为2h，将刻蚀产物进行清洗，去除产物表面的氢氟酸，过滤、干燥，得到一次刻蚀后的复合材料前驱体产物；
d、将步骤c所得的前驱体产物加入乙醇中进行超声分散处理，超声处理的时间为2h，超声频率为100KHz，过滤、干燥，得到粉末状前驱体；
e、将步骤d得到的粉末状前驱体加入该前驱体粉末质量的3倍的N-甲基吡咯烷酮中，搅拌使之混合均匀，得到负极浆料；
f、将步骤e得到的负极浆料涂敷在作为负极集流体的铝箔上，以65℃的温度烘干4h，之后在真空条件以180℃的温度热处理20h，将氧化石墨还原为具有多孔交联结构的石墨烯，使该石墨烯包覆在锂钛氧化物颗粒表面，采用模板法使石墨烯形成由多个锤形结构攒聚在石墨烯连接体上的颗粒结构，从而得到负极集流体表面涂敷有负极材料的负极前驱体；
g、将步骤f得到的负极前驱体浸渍在质量浓度为20％的氢氟酸水溶液中，进行二次刻蚀，时间为4h，将负极前驱体取出，清洗去除负极前驱体表面的氢氟酸，在真空条件下以65℃的温度烘干8h，得到负极集流体表面涂敷有负极材料层的负极，负极材料即为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料；
h、以锰酸锂作为正极活性材料，制备正极；
i、以负极/隔膜/正极/隔膜/负极的堆叠结构，形成电极组件，将上述电极组件放入外壳中，注入电解液并密封，形成电池预成型体，电池预成型体经化成工艺后，经分容、配组，得到薄膜二次电池，其中，上述堆叠结构的电极堆叠数量可以根据电池的输出功率进行调整。
下面通过表1来对比本实施例电池和现有技术中电池的容量保持率和安全性的差异。其中实验组采用的是本发明实施例的电池，对照组是以石墨碳粉作为活性物质、PEO作为粘合剂制备负极，以锰酸锂为正极活性材料制备正极，其他步骤与本发明实施例完全相同。
表1
本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供了一种微型医疗设备，该设备的旋转片所形成的角度可进行调节，故而电极的位置也可进行调节，电极能够刺激到更多的肌肉部位，从而增强了治疗效果，电池电极材料的锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料的选用也在很大程度上增加了电池电极的比能量，同时具有稳定的电传导和电输出性能，可以在大功率运行的条件下，保持较高的容量维持率，使得整个设备的寿命、稳定性以及安全性得以极大的提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种微型医疗设备，其特征在于，所述设备包括植入在跟腱和比目鱼肌连接部位的作用组件，还包括外部终端；
所述作用组件至少包括：
固定座，包括轴部和固定部，所述固定部通过设置在固定部底部周缘的抓手固定在跟腱和比目鱼肌连接部位；
旋转片，所述旋转片包括与轴部转动配合的第一旋转片和第二旋转片，所述第一旋转片和第二旋转片分别通过第一微型驱动器和第二微型驱动器进行驱动，以控制第一旋转片和第二旋转片所呈角度；
电极，所述电极包括正电极和负电极，所述正电极分布在第一旋转片的端部，负电极分布在第二旋转片的端部；
电池，所述电池的正极和负极分别连接正电极和负电极，电池同时用于整个作用组件的供电；
控制器，所述控制器电连接第一微型驱动器和第二微型驱动器，用于接收外部终端的控制信号来调节第一旋转片和第二旋转片的角度；所述控制器电连接正电极和负电极，用于接收外部终端的控制信号来控制正电极和负电极之间的电流通断；
所述外部终端至少包括：
接收模块，用于接收操作者的控制信息的输入；
处理模块，对所述控制信息进行处理，并生成对应的控制信号；
发送模块，将所述控制信号发送至作用组件的控制器。
2.如权利要求1所述的微型医疗设备，其特征在于，所述第一旋转片的根部上下两侧设有套设在轴部上下两侧的第一轴套，第二旋转片的根部设有套设在轴部中间位置的第二轴套，所述第二轴套位于两个第一轴套之间，第一微型驱动器的驱动转子和第一轴套连接用以驱动第一旋转片进行转动，第二微型驱动器的驱动转子和第二轴套连接用以驱动第二旋转片进行转动。
3.如权利要求2所述的微型医疗设备，其特征在于，所述固定座的固定部为实心结构，固定部通过设置在固定部底部周缘的抓手固定在跟腱和比目鱼肌连接部位，并通过固定钉固定在目标部位处。
4.如权利要求3所述的微型医疗设备，其特征在于，所述固定座的轴座为空心结构，第一微型驱动器、第二微型驱动器、电池和控制器集成在轴座的内部。
5.如权利要求4所述的微型医疗设备，其特征在于，所述第一微型驱动器和第二微型驱动器可选用微型步进电机。
6.如权利要求5所述的微型医疗设备，其特征在于，所述电池包含正极、负极和隔膜，所述隔膜位于正极和负极之间，所述负极包括负极集流体，所述负极集流体表面涂敷有负极材料，所述正极包括正极集流体，所述正极集流体表面涂敷有正极材料；其中，所述负极材料为锂钛氧化物-石墨烯-锂钛氧化物复合材料，该复合材料是由多个锤形结构攒聚在石墨烯连接体上形成的颗粒结构，锤形结构的锤头部分为球形的锂钛氧化物颗粒，锂钛氧化物颗粒的表面分布的石墨烯薄层形成石墨烯导电网络，锤形结构的锤柄为石墨烯杆，且石墨烯杆的根部与石墨烯连接体交连，石墨烯杆横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径，石墨烯连接体横截面的最大直径小于锂钛氧化物颗粒的粒径；所述正极材料包括锰酸锂、导电剂和粘结剂；所述隔膜为聚丙烯/聚乙烯复合膜；电解液包括有机溶剂和锂盐，其中，有机溶剂各组分的物质的量之比为碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸甲乙酯＝1:1:1，锂盐为浓度为1M的六氟磷酸锂。
7.如权利要求6所述的微型医疗设备，其特征在于，所述锂钛氧化物颗粒的粒径为100-500nm，所述石墨烯薄层的厚度为5-20nm，所述石墨烯连接体的截面最大尺寸为50-300nm。
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