一种液压伸缩囊的制作方法

本发明涉及外壳手术用胸腔牵开器器件领域，特别涉及一种液压伸缩囊。

背景技术：

在胸外科手术中，常需要用胸腔牵开器将肋骨之间的开口撑开，以方便进行手术，目前，传统的胸腔撑开器的结构包括固定臂、移动臂、板页、摇动手柄、齿条等结构，通过控制移动臂在齿条上的滑动来控制胸腔撑开器的张开成都，由此达到撑开肋骨的目的。由于固定臂和移动臂是相互平行的，为了形成v型开口，使板页能够更好地贴合肋骨，防止板页的前后边缘损伤肋骨，一般在板页与撑开臂连接处设置有可调节角度的调节螺栓，通过转动调节螺栓来调节板页的倾斜角度，进而实现上述功能。但是，在实际使用时，传统的胸腔撑开器存在诸多不便，由于全程依靠人工操作，胸腔撑开器的撑开大小和角度需要使用者根据经验来判断，这就对使用者的操作技巧要求很高，即使满足要求，仅靠经验来判断撑开大小和角度，显然是会存在经验误判的可能，极易对患者造成二次伤害，影响整个手术过程，同时，在整个撑开肋骨的过程中，花费的时间较长，导致胸外科手术时间较长，不利于整个手术过程，对手术医生的体力要求较高。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种液压伸缩囊，通过在板页的工作面上设置液压伸缩囊，然后将液压伸缩囊于液压系统连通，通过液压系统向液压伸缩囊内提供液压，液压伸缩囊在于外部物体接触时，通过液压膨胀使液压伸缩囊的表面与外部物体完全贴合，进而达到紧密接触的目的，由此避免了手动调节板页角度的麻烦，解决了传统胸腔牵开器所存在的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种液压伸缩囊，包括具有囊结构的囊本体，其特征在于，囊本体包括中空腔和与液压连接口，囊本体的外壁与外部物体接触的端面设有接触部，接触部包括具有凹凸结构的凹凸部，凹凸部用于与外部物体接触，囊本体主要由具有弹性的硅橡胶制成，凹凸部与硅橡胶自为一体形成囊本体。

由于上述结构的设置，囊本体通过液压连接口与液压系统连通，当液压伸缩囊通过囊本体的凹凸部与外部物体（例如肋骨）接触时，由于外部物体的接触面具有一定的倾斜角度，且有可能凹凸不平，为了使凹凸部与外部物体的表面完全紧密贴合，当囊本体在受到液压的条件下对外膨胀时，凹凸部沿外部物体的接触面逐渐扩大贴合面积，直至达到完全紧密贴合，进而避免了手动调节板页角度的麻烦，解决了传统胸腔牵开器所存在的不足，同时，相比于表面光滑的板页，液压伸缩囊表面具有的凹凸结构更能适合外部物体表面凹凸不平的情况，其贴合效果明显优于传统的板页结构。

进一步，为了更好地实施本发明的凹凸部，凹凸部包括凸齿和凹槽，凸齿和凹槽错开布置。这样的设置不仅能够使凹凸部更能紧密贴合于外部物体的表面，其还能有效防止外部尖锐物刺破囊本体，例如，当胸腔牵开器对胸腔进行牵开时，肋骨的切口处会存在锯齿状剖口，并在剖口处会存在零星的尖锐状碎骨，这些尖锐状物的存在会刺破硅橡胶制成的囊本体，进而易发生漏油事故，而凹凸部具有的凸齿和凹槽结构，能够有效地形成缓冲带，使这些尖锐状物无法对囊本体造成实质伤害，由此克服了外部尖锐物刺破囊本体而导致漏油的问题。

进一步，囊本体未膨胀时，相邻凸齿之间紧密接触，以防止外部液体进入凹槽内对囊本体造成浸蚀。具体地说，囊本体未膨胀时，由于凸齿间的紧密接触，使得外部液体无法进入凹槽内，由此避免了对囊本体最薄之处造成腐蚀，当囊本体膨胀时，凸齿间的距离被逐步拉大，凹槽突显出来，以便于凹凸部与外部物体的表面形成紧密贴合，此时会有液体混入凹槽内，当囊本体再次泄压收缩时，凸齿间的距离被逐步拉小直至达到紧密接触，凹槽则逐步缩小直至形成一条线，此时，原本混入凹槽内的液体会被挤压出来，进而有效地防止了液体对囊本体最薄之处造成的腐蚀，提高了液压伸缩囊的耐腐蚀能力。

进一步，凹槽的槽深不小于0.5mm。凹槽的槽深不能太浅，太浅则不能克服外部尖锐物刺破囊本体的问题，太深则不利于凹凸部与外部物体的表面形成紧密贴合，同时会造成凹槽内的残留液体量过多，降低了囊本体的抗腐蚀能力。

进一步，为了使凹凸部更好地与外部物体的表面形成紧密接触，沿凸齿的排布方向，凸齿呈波浪线形排布。

为了防止液压油对囊本体造成腐蚀，中空腔内设有用于隔绝液压油的绝缘层，绝缘层均匀涂敷在中空腔的内壁上。

作为优选，绝缘层为聚四氟乙烯层，厚度为200-600μm。

进一步，囊本体固定安装于胸腔牵开器的板页上，囊本体的液压油连接口与胸腔牵开器的液压系统连通。

进一步，所述硅橡胶材料包括以下重量份的组分：有机聚硅氧烷100份，交联剂1-3份，硅烷偶联剂0.5-2份，补强填料8-11份、石墨粉5-8份，二氧化硅3-6份，棉纤维5-8份，铂催化剂0.5-1份，所述补强填料由钛白粉和硅酮粉按重量比为3:1混合得到，补强填料的平均粒径为200-400目。

进一步，为了更好地实施本发明的硅橡胶材料，所述硅橡胶的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将补强填料、石墨粉和二氧化硅加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，在300rad/min的搅拌速度下于90℃高温中搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，反应10min后，加入用分散机分散均匀的棉纤维，降低混料的温度至70℃以下，在200rad/min的搅拌速度下搅拌混合均匀，保温5min，制得初混物；

步骤2、将初混物、有机聚硅氧烷、铂催化剂与交联剂一同进行混炼，得到均匀胶料；

步骤3、对步骤2得到的均匀胶料进行后处理即可。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提供的一种液压伸缩囊，通过在板页的工作面上设置液压伸缩囊，然后将液压伸缩囊于液压系统连通，通过液压系统向液压伸缩囊内提供液压，液压伸缩囊在于外部物体接触时，通过液压膨胀使液压伸缩囊的表面与外部物体完全贴合，进而达到紧密接触的目的，由此避免了手动调节板页角度的麻烦，解决了传统胸腔牵开器所存在的不足，同时，凹凸部的设置能够有效克服外部尖锐物刺破囊本体而导致漏油的问题，延长了液压伸缩囊的使用寿命，确保了液压伸缩囊的使用安全性。

附图说明

图1是本发明的一种胸腔撑开器三维结构示意图；

图2是本发明的板页结构示意图；

图3是本发明的液压伸缩臂断面结构示意图；

图4是本发明的液压装置控制结构图；

图5是本发明的液压伸缩囊剖面结构示意图。

图中标记：1为固定撑开臂，2为移动撑开臂，3为板页，4为滑动臂，5为液压伸缩臂，6为液压输送臂，7为液压装置，8为支撑杆，9为液压伸缩囊,10为手柄，11为凹凸部，12为中空腔，13为凸齿，14为凹槽，15为绝缘层。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，一种胸腔牵开器，包括并排设置的固定撑开臂1和移动撑开臂2，分别设于固定撑开臂1和移动撑开臂2一端的板页3，固定撑开臂1远离板页3的一端与滑动臂4垂直固定连接，移动撑开臂2远离板页3的一端与滑动臂4滑动连接，固定撑开臂1和移动撑开臂2之间设有可伸缩的液压伸缩臂5，液压伸缩臂5的两端分别连接在固定撑开臂1和移动撑开臂2上，固定撑开臂1远离板页3的一端通过液压输送臂6与液压装置7连接，液压伸缩臂5通过液压管路与液压装置7连通，液压伸缩臂5用于控制固定撑开臂1和移动撑开臂2之间的距离。

液压装置7通过液压管路来控制液压伸缩臂5的伸缩，当液压伸缩臂5伸缩时，固定撑开臂1和移动撑开臂2之间的间距被扩大，由此实现撑开的功能。此时，若给液压管路内的压力值设定位于一个阈值（阈值一般为300-1000n），当液压管路内的压力达到阈值时，停止加压并稳定液压管路内的压力，则可以摈弃靠传统经验来控制撑开大小的缺陷，通过液压来提供动力，实现胸腔撑开器的自动打开，由此解决了胸腔撑开器使用时耗时较长的问题，同时，液压供压的方式能够平稳的对肋骨施加压力，相比于传统的靠齿条来提供压力的技术手段，液压供压的方式能更好地防止肋骨受压过载，防止肋骨损伤骨折，使用者能更好地判断出是否达到了肋骨的最大受力范围，撑开过程更易得到控制，有助于手术顺利进行。

进一步地，为了更好地实现本发明的液压伸缩臂5，液压伸缩臂5套设在滑动臂4上如图1和图3所示，液压伸缩臂5包括伸缩囊，伸缩囊为伸缩功能的环节状结构，伸缩囊内充满液压油。

进一步地，为了防止在撑开过程中，移动撑开臂2相对于固定撑开臂1发生角度偏移而影响撑开动作的执行，固定撑开臂1和移动撑开臂2之间设有支撑杆8，支撑杆8固定连接在固定撑开臂1的中部，移动撑开臂2能在支撑杆8上自由滑动。

进一步地，为了更好地调整板页3与肋骨的贴合角度，防止板页3对肋骨造成损伤，板页3的工作面上设有液压伸缩囊9，液压伸缩囊9包括具有囊结构的囊本体，如图5所示，囊本体包括中空腔12和与液压连接口（图中未画出），囊本体的外壁与外部物体接触的端面设有接触部，接触部包括具有凹凸结构的凹凸部11，凹凸部11用于与外部物体接触，囊本体主要由具有弹性的硅橡胶制成，凹凸部11与硅橡胶自为一体形成囊本体。

囊本体通过液压连接口与液压系统连通，当液压伸缩囊9通过囊本体的凹凸部11与外部物体（例如肋骨）接触时，由于外部物体的接触面具有一定的倾斜角度，且有可能凹凸不平，为了使凹凸部11与外部物体的表面完全紧密贴合，当囊本体在受到液压的条件下对外膨胀时，凹凸部11沿外部物体的接触面逐渐扩大贴合面积，直至达到完全紧密贴合，进而避免了手动调节板页3角度的麻烦，解决了传统胸腔牵开器所存在的不足，同时，相比于表面光滑的板页3，液压伸缩囊9表面具有的凹凸结构更能适合外部物体表面凹凸不平的情况，其贴合效果明显优于传统的板页3结构。

进一步地，为了更好地实施本发明的凹凸部11，凹凸部11包括凸齿13和凹槽14，如图5所示，凸齿13和凹槽14错开布置。这样的设置不仅能够使凹凸部11更能紧密贴合于外部物体的表面，其还能有效防止外部尖锐物刺破囊本体，例如，当胸腔牵开器对胸腔进行牵开时，肋骨的切口处会存在锯齿状剖口，并在剖口处会存在零星的尖锐状碎骨，这些尖锐状物的存在会刺破硅橡胶制成的囊本体，进而易发生漏油事故，而凹凸部11具有的凸齿13和凹槽14结构，能够形成缓冲带，使这些尖锐状物无法对囊本体造成实质伤害，由此克服了外部尖锐物刺破囊本体而导致漏油的问题。

进一步地，囊本体未膨胀时，相邻凸齿13之间紧密接触，以防止外部液体进入凹槽14内对囊本体造成浸蚀。具体地说，囊本体未膨胀时，由于凸齿13间的紧密接触，使得外部液体无法进入凹槽14内，由此避免了对囊本体最薄之处造成腐蚀，当囊本体膨胀时，凸齿13间的距离被逐步拉大，凹槽14突显出来，以便于凹凸部11与外部物体的表面形成紧密贴合，此时会有液体混入凹槽14内，当囊本体再次泄压收缩时，凸齿13间的距离被逐步拉小直至达到紧密接触，凹槽14则逐步缩小直至形成一条线，此时，原本混入凹槽14内的液体会被挤压出来，进而有效地防止了液体对囊本体最薄之处造成的腐蚀，提高了液压伸缩囊9的耐腐蚀能力。

进一步地，凹槽14的槽深不小于0.5mm。凹槽14的槽深不能太浅，太浅则不能克服外部尖锐物刺破囊本体的问题，太深则不利于凹凸部11与外部物体的表面形成紧密贴合，同时会造成凹槽14内的残留液体量过多，降低了囊本体的抗腐蚀能力。

进一步地，为了使凹凸部11更好地与外部物体的表面形成紧密接触，沿凸齿13的排布方向，凸齿13呈波浪线形排布。

为了防止液压油对囊本体造成腐蚀，中空腔12内设有用于隔绝液压油的绝缘层15，绝缘层均匀涂敷在中空腔12的内壁上。

作为一种优选地实施方式，绝缘层15为聚四氟乙烯层，厚度为200-600μm，更优选为340μm。

进一步地，囊本体固定安装于胸腔牵开器的板页3上，囊本体的液压油连接口与胸腔牵开器的液压系统连通。

进一步地，由于液压伸缩囊工作环境的特殊性，传统的硅橡胶的综合性能并不能满足液压系统对液压伸缩囊的使用要求，为了使硅橡胶能够满足所需，所述硅橡胶材料包括以下重量份的组分：有机聚硅氧烷100份，交联剂1-3份，硅烷偶联剂0.5-2份，补强填料8-11份、石墨粉5-8份，二氧化硅3-6份，棉纤维5-8份，铂催化剂0.5-1份，所述补强填料由钛白粉和硅酮粉按重量比为3:1混合得到，补强填料的平均粒径为200-400目。

上述中，补强填料主要用来稳定硅橡胶的强度和弹性，其能够有效提高硅橡胶的抗撕裂强度。棉纤维的使用主要用于提高氟硅胶的韧性和抗撕裂性，棉纤维均匀分布于硅橡胶内，在偶联剂和交联剂的作用下，棉纤维与补强填料、石墨粉和二氧化硅共同形成具有网状结构的增强体系，当硅橡胶受到拉伸时，形成的增强体系能够很好地缓冲并吸收拉伸力，促使硅橡胶在变形过程中不易出现拉伸裂纹，由此提高液压伸缩囊的综合力学性能。

进一步地，为了更好地实施本发明的硅橡胶材料，所述硅橡胶的制备方法包括以下步骤：

步骤1、将补强填料、石墨粉和二氧化硅加入到偶联反应罐中，打开搅拌装置，在300rad/min的搅拌速度下于90℃高温中搅拌混合均匀，在搅拌的同时，将硅烷偶联剂直接喷洒在混合物中，反应10min后，加入用分散机分散均匀的棉纤维，降低混料的温度至70℃以下，在200rad/min的搅拌速度下搅拌混合均匀，保温5min，制得初混物；

步骤2、将初混物、有机聚硅氧烷、铂催化剂与交联剂一同进行混炼，得到均匀胶料；

步骤3、对步骤2得到的均匀胶料进行后处理即可。

为了更好地解释本发明的硅橡胶材料，表1列出了实施例1-5和对比例1-3的具体配方。

表1实施例1-5和对比例1-3的具体配方（以重量份计）

主要性能测试，将上述实施例得到的硅橡胶材料制成液压伸缩囊9，厚度为1.8mm，通过以下实验进行测试

1、利用万能材料试验机测试液压伸缩囊9的抗拉强度和抗撕裂强度；

2、对液压伸缩囊9进行充气，直至液压伸缩囊9的体积增大1倍为止，然后放气，重复操作100次，检验表面裂纹情况；

3、在人工加速老化箱中老化一周，然后测其性能的下降百分比；

4、塑性变形的测试是在1000次快速弯曲后进行测量。

结果如表2所示：

表2实施例1-5与对比例1-3的主要性能参数

注：在表面裂纹一项中，“%”表示裂纹存在的面积占总表面积的百分数。

在表1和2中，通过对比实施例1-5可以得到，当棉纤维的含量逐渐增多时，硅橡胶的抗拉强度和抗撕裂强度逐渐增大，硅橡胶的塑性变形率逐渐减小，由此，可以说明，棉纤维能够提高硅橡胶的抗拉强度和抗撕裂强度，降低硅橡胶的塑性变形率。通过对比例1-3可以得到，当硅橡胶内含有玻璃纤维时，硅橡胶的抗拉强度和抗撕裂强度随玻璃纤维含量的增大而增大，但其塑性变形率和抗老化性能并无明显差别，由此可以说明，硅橡胶内加入纤维时，其抗拉强度和抗撕裂强度会有所提高。通过将实施例1-5与对比例2-3进行对比可以得到，当硅橡胶内含有棉纤维时，其抗拉强度和抗撕裂强度提高明显，塑性变形率和抗老化性明显减小，表面裂纹情况也得到了明显改善，相比于玻璃纤维，棉纤维的加入可以使硅橡胶主要性能得到明显提升，主要原因可能是棉纤维与补强填料、石墨粉和二氧化硅共同形成了更稳定地网状结构的增强体系，进而促使硅橡胶的主要性能得到明显提升，而玻璃纤维与补强填料、石墨粉和二氧化硅共同形成的网状结构的增强体系相比之下稳定性较差，由此导致其不能明显地提升硅橡胶的主要性能，因此，本发明使用的棉纤维的技术效果明显优于使用玻璃纤维的技术效果。

由表1和表2可知，本发明的硅橡胶材料的抗拉强度达到24.1mpa，抗撕裂强度达到58.6kn/m，具有较高的抗撕裂强度，综合性能良好，在多次拉伸膨胀后，其表面裂纹产生量较低，能够长期在此条件下使用，有效解决了传统硅橡胶抗撕裂强度不足、综合性能较差的问题，满足了胸腔牵开器对液压伸缩囊材料的要求。

在本发明的一个实施例中，为了防止固定撑开臂1和移动撑开臂2的表面反光而影响使用者的视线，固定撑开臂1和移动撑开臂的2表面上粘贴有磨砂贴膜（图中未画出）。

进一步地，液压输送臂5包括蛇形管，蛇形管内布置有液压管路，液压输送臂5用于保护液压管路。

进一步地，为了更好地实现液压控制胸腔撑开器，液压装置7内设有液压缸、角度调节液压系统和伸缩液压系统，如图4所示，在图4中，横线表示液压管路，箭头线表示信号传输线。角度调节液压系统和伸缩液压系统分别通过信号控制单元连接液压缸，液压缸通过信号控制单元分别控制角度调节液压系统和伸缩液压系统，角度调节液压系统由液压伸缩囊9、第一压力传感器和第一液压管路组成，第一压力传感器安装于第一液压管路内，用于检测第一液压管路内的压力，第一液压管路的一端连通液压伸缩囊9，其另一端穿过液压输送臂6与液压缸连通，第一压力传感器通过导线或信号传输线与信号控制单元连接。伸缩液压系统由液压伸缩臂5、第二压力传感器和第二液压管路组成，第二压力传感器安装于第二液压管路内，用于检测第二液压管路的压力，第二液压管路的一端连通液压伸缩臂5，其另一端穿过液压输送臂6与液压缸连通，第二压力传感器通过导线或信号传输线与信号控制单元连接。信号控制单元包括信号输入模块、中央处理模块和信号输出模块，中央处理模块和信号输出模块安装于液压缸上，信号输入模块安装于液压装置7的外壳上，信号输入模块与中央处理模块通过导线或信号传输线连接，以用于向中央处理模块输送外部信号，信号输入模块其可以是键盘输入设备，也可以是遥控控制器输入设备；中央处理模块通过信号传输线与液压缸连接，信号输入模块、第一压力传感器和第二压力传感器均与中央处理模块连接，中央处理模块可以是cpu或plc，用于处理来自外部的各种信号并作出反应；信号输出模块包括液压缸，用于执行来自中央处理模块发出的信号，信号控制单元通过信号输出模块分别控制角度调节液压系统和伸缩液压系统。

本发明的胸腔牵开器的液压装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、启动液压装置7，信号控制单元开始工作，通过信号输入模块设置初始阈值（初始阈值可以设定为1-10n，优选为3n）、液压伸缩囊阈值（液压伸缩囊阈值可以设定为50-300n，优选为100n）和液压伸缩臂阈值（液压伸缩臂阈值可以设定为200-1000n，优选为500n），信号输入模块将输入的初始阈值、液压伸缩囊阈值和液压伸缩臂阈值输送至中央处理模块中进行存储；（注明：上述括号内给出的参考值均按成人标准估算）

步骤2、步骤1完成后，通过信号输入模块输入初始化信号001，液压缸接收初始信号001后通过液压管路分别向角度调节液压系统和伸缩液压系统的液压管路内输送液压油，第一压力传感器和第二压力传感器实时检测液压管路内的压力值，并将压力值转化为压力信号传输给中央处理模块进行处理，当第一压力传感器和第二压力传感器传输的压力信号达到设定的初始阈值时，中央处理模块发出维持压力信号002，液压缸接收维持压力信号002后，停止向角度调节液压系统和伸缩液压系统供送液压油，并维持第一液压管路和第二液压管路内的压力，此时，移动撑开臂2可在滑动臂4上自由滑动；

步骤3、将胸腔牵开器移动至需要牵开之处，手握住胸腔牵开器的手柄，将板页3插入需要牵开之处，然后通过信号输入模块输入伸缩执行信号003，液压缸接收伸缩执行信号003后，向伸缩液压系统内供送液压油并不断增大第二液压管路内的压力值，液压伸缩臂推动移动撑开臂2移动，实现胸腔牵开器的撑开动作；

步骤4、当第二压力传感器实时检测的第二液压管路内的压力值达到液压伸缩臂阈值时，中央处理模块发出停止伸缩信号004，液压缸接收停止伸缩信号004后，停止向伸缩液压系统供送液压油，并维持第二液压管路内的压力；

步骤5、步骤4完成后，第二压力传感器实时检测的第二液压管路内的压力达到稳定值时，中央处理模块发出角度调节执行信号005，液压缸接收角度调节执行信号005后，向角度调节液压系统供送液压油，并不断增大第一液压管路内的压力值，液压伸缩囊9开始向外膨胀，并不断增大与接触物体的接触面积，实现液压伸缩囊9与接触物体的完全贴合；

步骤6、当第一压力传感器实时检测的第一液压管路内的压力值达到液压伸缩囊阈值时，中央处理模块发出停止调节信号006，液压缸接收停止调节信号006后，停止向角度调节液压系统供送液压油，并维持第一液压管路内的压力，胸腔撑开器的整个撑开动作完成；

步骤7、需要移除胸腔撑开器时，通过信号输入模块输入泄压信号007，液压缸通过中央处理模块接收泄压信号007后，通过液压管路分别对角度调节液压系统和伸缩液压系统进行泄压，待第一压力传感器检测的压力值再次达到液压伸缩囊阈值时，中央处理模块发出停止泄压信号101；待第二压力传感器检测的压力值再次达到液压伸缩臂阈值时，中央处理模块发出停止泄压信号102，液压缸分别接收停止泄压信号101和停止泄压信号102后，分别停止向角度调节液压系统和伸缩液压系统进行泄压，并维持第一液压管路和第二液压管路内的压力，以备再次使用；

步骤8、当不再使用胸腔撑开器时，通过信号输入模块输入终止信号008，液压缸接收终止信号008后通过液压管路分别对角度调节液压系统和伸缩液压系统进行泄压并回收液压油，待第一压力传感器和第二压力传感器检测的压力值均为0时，液压缸停止动作，液压装置7处于待关机状态，此时，关掉电源即可。

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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。