一种关节灌洗针头

1.本实用新型涉及关节灌洗技术领域，具体而言，涉及一种关节灌洗针头。


背景技术：

2.关节炎是一种常见疾病，泛指发生在人体关节及其周围组织的炎性疾病，严重者甚至会导致关节残疾，从而影响患者生活质量。我国关节炎患者有1亿以上，且人数还在不断增加。风湿病如类风湿关节炎、强直性脊柱炎、骨性关节炎及痛风性关节炎等会出现关节积液，进而导致人体关节肿痛和活动受限等不良症状。对于患有关节炎且已经严重影响到正常生活的患者来说，需要对其进行手术治疗以缓解疼痛或改善关节病变。
3.关节灌洗术被应用于骨科领域中各种炎症性关节炎的临床治疗。其主要用于膝关节关节炎的手术治疗。传统的关节灌洗术通常需要两根针头配合以完成清洗：一根针头用于灌入生理盐水，另一根针头用于抽出关节积液。这个过程相对较为繁琐，不仅给医疗人员带来了一定的麻烦，同时也增加了患者的负担。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种关节灌洗针头，旨在改善传统的关节灌洗术使用两个针头配合进行清洗时操作过程繁琐且会增加患者负担等问题。
5.本实用新型是这样实现的：
6.一种关节灌洗针头，包括：
7.针头本体，用于在外力作用下将生理盐水注入膝关节处，所述针头本体内形成有一用于连接针头的输出管以及一与所述输出管连通的腔体，所述针头本体被构造成可在外力作用下将所述生理盐水注入所述腔体，并经由所述输出管和所述针头输送到膝关节处以进行清洗；
8.内芯，穿设在所述针头本体内，且所述内芯内形成有一与所述针头连通的内部通道，所述内芯被构造成可在外力作用下将膝关节内的积液经由所述针头和所述内部通道抽出。
9.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述输出管设于所述针头本体靠近针头的一端，该针头本体远离所述输出管的一端用于注入所述生理盐水。
10.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述内芯还包括一连接部，所述连接部的外侧壁抵接在所述腔体的内侧壁上，用于将该内芯固定在所述针头本体内，所述内芯与所述腔体之间还形成有一圆锥形空腔。
11.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述圆锥形空腔的锥度为45～65
°
。
12.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述连接部上开设有一环形通道，用于将所述连接部远离所述输出管一侧的生理盐水输送到该连接部靠近所述输出管的一侧。
13.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述环形通道的宽度为0.2～0.6mm，其长度为0.5～2.5mm。
14.进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，所述输出管的管径为1.5～3.5mm，其长度为0.5～2.5mm。
15.本实用新型的有益效果是：
16.1、本实用新型的关节灌洗针头包括针头本体和内芯。针头本体内形成有一用于连接针头的输出管以及一与输出管连通的腔体。针头本体被构造成可在外力作用下将生理盐水注入腔体，并经由输出管和针头输送到膝关节处以进行清洗。内芯穿设在所述针头本体内，且该内芯内形成有一与针头连通的内部通道。内芯被构造成可在外力作用下将膝关节内的积液经由针头和内部通道抽出。通过针头本体内的腔体和输出管可以将生理盐水注入治疗位置，然后再通过内部通道将积液抽离治疗区，内外相互配合形成输入输出体，从而实现了采用一个针头即可进行关节灌洗的目的，不仅节约了成本以及减少医护人员工作量，而且还可以减轻患者的负担。
17.2、本实用新型对影响关节灌洗针头的5个主要参数进行优化设计，以提高针头出口速度和降低喷射截面分散度，从而可保证喷射出的生理盐水能够稳定的到达手术区域，具有较好的清洗性能，进而减轻患者疼痛和提高手术治疗效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1是本实用新型实施例的关节灌洗针头的剖视图；
20.图2是cfd数值仿真的前处理网格划分示意图；
21.图3是cfd数值仿真的数值仿真过程示意图；
22.图4是本实用新型的关节灌洗针头的速度折线图；
23.图5是本实用新型的关节灌洗针头距离针头出口10cm处截面的速度分散云图；
24.图6是本实用新型的关节灌洗针头距离针头出口10cm处截面的速度折线图。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为
了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.参照图1所示，本实用新型的实施例提供了一种关节灌洗针头，包括针头本体1和内芯2。所述内芯2穿设在针头本体1内。
31.在本实施例中，所述针头本体1内形成有一用于连接针头的输出管11以及一与输出管11连通的腔体12。其中，所述输出管11设于针头本体1靠近针头的一端，该针头本体1远离输出管11的一端用于注入生理盐水。所述针头本体1被构造成可在外力作用下将生理盐水注入腔体12，并经由输出管11和针头输送到膝关节处以进行清洗。
32.在本实施例中，所述内芯2内形成有一与针头连通的内部通道21。所述内芯2被构造成可在外力作用下将膝关节内的积液经由针头和内部通道21抽出。
33.具体地，所述内芯2还包括一连接部22。所述连接部22的外侧壁抵接在腔体12的内侧壁上，用于将该内芯2固定在针头本体1内。所述内芯2与腔体12之间还形成有一圆锥形空腔13。在连接部22上还开设有一环形通道23，用于将连接部22远离输出管11一侧的生理盐水输送到该连接部22靠近输出管11的一侧。
34.本实用新型的针头本体1的内部设置有一内芯2，且在该内芯2内设有一用于抽出积液的内部通道21。通过针头本体1内的腔体12和输出管11可以将生理盐水注入治疗位置，然后再通过内部通道21可将积液抽离治疗区，内外相互配合形成输入输出体，从而实现了使用一个针头即可进行关节灌洗的目的，不仅节约了成本以及减少医护人员工作量，而且还可以减轻患者的负担。
35.在本实施例中，所述圆锥形空腔13的锥度为45～65
°
。环形通道23的宽度为0.2～0.6mm，其长度为0.5～2.5mm。输出管11的管径为1.5～3.5mm，其长度为0.5～2.5mm。更为优选地，圆锥形空腔13的锥度为45
°
。环形通道23的宽度为0.2mm，其长度为0.5mm。输出管11的管径为1.5mm，其长度为0.5mm。本实用新型对影响关节灌洗针头的5个主要参数进行优化设计，以提高针头出口速度和降低喷射截面分散度等，从而保证喷射出的生理盐水能够稳定
的到达手术区域，使其拥有较好的清洗性能。
36.本发明采用cfd数值仿真的方法对关节灌洗针头进行喷射模拟以进行参数优化。以圆锥形空腔13的锥度、环形通道23的宽度和长度以及输出管的管径和长度这5个主要参数及针头入口流量条件进行正交实验，通过cfd数值仿真，以喷射方向衰减率、距离针头出口0.1m～0.3m处喷射截面分散度及距离出口0.05m处最大绝对速度为评价指标，并采用综合得分法进行数据处理以对关节灌洗针头的5个参数进行优化，最终确定关节灌洗针头的最优参数。cfd数值仿真一般包含三个步骤：前处理、数值仿真和后处理。具体操作步骤如下：
37.参照图2所示，前处理指的是利用计算机将空间、时域上连续的模型信息进行离散，这一过程又被称为网格划分。cfd数值仿真的网格划分如下：创建针头三维模型后将其导出为“.stp”或“.stl”格式，并将导出的文件导入icem cfd软件中，设置拓补容差进行模型拓扑；接着设定边界，定义part，对入口、壁和出口等进行定义，并建立body，设置为fluid，即为流体域；然后对整体进行网格大小定义以及设定网格大小，以使得整体网格大小满足计算需求，并对部分区域进行网格加密，以提高计算精度；最后生成网格并检查网格质量，以保证整体网格质量满足需求，并导出网格为“.msh”文件。
38.参照图3所示，数值仿真即在fluent中对满足条件要求的网格模型进行仿真。fluent流体仿真参数条件设置步骤如下：先设定模型尺寸参数，定义模型以及开启能量方程，其中，湍流模型选用realizable k-epsilon模型；然后定义求解器，并设置材料以及边界条件、湍流强度、湍流强度比和质量流率等参数，设置入口边界条件为质量流率入口，出口为压力出口并保持默认；最后设置求解方法为simple，求解过程保持默认不变，采用hybrid initialization初始化并进行计算求解，保存结果得到“.cas”和“.dat”文件。
39.数值仿真后处理是将计算结果导入到后处理软件进行数据处理。数据后处理的步骤如下：将仿真数据文件导入到如cfd-post等的后处理软件中；然后建立一个观察平面，观察此平面上的速度云图；接着建立一条平行流体轴线的线，分析该线上速度随距离的变化；最后在距针头出口0.1m、0.2m、0.3m处创建垂直于流体轴线的面，过中心做一条该面上直线，分析线上的速度变化，以速度变化反映截面分散度。采用综合得分法对所得分析数据进行数据处理，评价仿真结果的优良。
40.参照图4所示，本发明的关节灌洗针头采用cfd数值仿真的方法进行优化后得到的最优参数为：圆锥形空腔的锥度为45
°
。环形通道的宽度为0.2mm，其长度为0.5mm。输出管的管径为1.5mm，其长度为0.5mm。将关节灌洗针头的各参数设置为最优参数并进行喷射试验。试验测得在距离针头出口0.1m、0.2m、0.3m处的实际喷射速度为：0.1m时速度为34.40m/s，0.2m时速度为16.40m/s，0.3m时速度为10.70m/s。本发明的关节灌洗针头较现有的部分针头而言，其出口速度有较大的提高，喷射截面分散程度也相对降低。较高的出口速度使得治疗区域具有较好的清洗效果，且能够稳定的将生理盐水送达治疗区域，进而减轻患者疼痛，提高手术治疗效果和降低手术复杂度，同时还能降低成本。
41.参照图5和图6所示，图5为关节灌洗针头距离针头出口10cm处截面的速度分散云图，图6为关节灌洗针头距离针头出口10cm处截面的速度折线图，其中，该关节灌洗针头的各参数设置为最优参数。从图5和图6可以看出，其流体分布范围小且聚集，且截面速度的分散程度小，更利于生理盐水喷射到手术区域进行有效清洗。
42.以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。