專利名稱：自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種骨外科應(yīng)用的醫(yī)療器械，特別涉及一種自動調(diào)節(jié)的骨科外 固定裝置。
背景技術(shù)：
肢體延長術(shù)利用牽張成骨原理，將骨組織進行人工延長，從而使其達到預(yù)定長度。傳統(tǒng)的肢體延長術(shù)采用Ilizarov式環(huán)型外固定架(美國專利 US4978348)，它包括圓環(huán)和穿針，外固定架包括從上至下的水平放置的4個圓 環(huán)及4根豎直方向的支撐桿，各支撐桿分別將4個圓環(huán)連接，使其相對固定。 每個圓環(huán)平面固定2根貫穿骨頭的穿針，穿針通過固定螺母卡在環(huán)上。外固定 架固定于需耍延長的肢體上，然后在特定位置截骨，當(dāng)需要延長時，通過增加 骨斷端兩側(cè)的圓環(huán)的相對位置使骨斷端相對分離從而達到延長目的。這種固定 架如需調(diào)節(jié)時，手動旋轉(zhuǎn)圓環(huán)內(nèi)外兩側(cè)的調(diào)節(jié)螺母，達到調(diào)整兩環(huán)相對位置的 目的，使骨斷端相對分離。 一系列操作由操作者憑經(jīng)驗進行，各支撐桿在調(diào)節(jié) 時由于不能平衡進行而產(chǎn)生一定的偏差，不僅使患者承受極大痛苦，更增加了 骨折斷端成角愈合的可能性。為解決以上問題，現(xiàn)有技術(shù)中，與微調(diào)螺母相對 應(yīng)位置設(shè)有微調(diào)標(biāo)尺和基準(zhǔn)線，使調(diào)節(jié)過程有參照的進行。但是，現(xiàn)有技術(shù)仍 然存在以下問題1、微調(diào)標(biāo)尺因體積小，易被污漬遮蓋而不易識別。2、仍需 手工完成調(diào)節(jié)過程，無法解決多個調(diào)整螺母不同步的難題。3、不能避免操作者 主觀的影響，使患者承受痛苦，并且降低工作效率。嚴重者還會造成成角畸形 等常見并發(fā)癥，進行二次手術(shù)矯正，不僅極大加重了患者的痛苦，更增加了患 者的經(jīng)濟負擔(dān)，影響手術(shù)的效率和成功率。因此，臨床上需要一種能準(zhǔn)確均勻的調(diào)節(jié)各支撐桿長度的骨科外固定器， 避免人的主觀影響，以提高手術(shù)的成功率，減少患者痛苦。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，自動控 制調(diào)節(jié)固定環(huán)之間的相對位置，避免人的主觀影響，各支撐桿之間受力均勻， 避免由于不能平衡進行而產(chǎn)生偏差，操作簡便快捷，從而保證骨折愈合和骨延 長過程的有效進行，以提高手術(shù)的效率和成功率，減少患者痛苦。本發(fā)明所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，包括至少兩個固定環(huán)、支撐桿、 設(shè)置在支撐桿上用于固定和調(diào)整固定環(huán)之間距離的調(diào)整螺母、克氏針及穿針夾 具，所述支撐桿上設(shè)置壓力傳感器，其特征在于還包括與調(diào)整螺母相對應(yīng)的 驅(qū)動系統(tǒng)和PLC自動控制系統(tǒng)；所述驅(qū)動系統(tǒng)包括棘輪、用于驅(qū)動棘輪的棘桿、棘桿的回位彈簧、用于驅(qū) 動棘桿的電磁鐵、電磁鐵電源和止退桿；所述棘桿和止退桿設(shè)置在固定架上并 與其鉸鏈連接，固定架相對固定環(huán)固定設(shè)置，電磁鐵相對于固定架固定設(shè)置； 回位彈簧一端設(shè)置在固定架上，另一端與棘桿連接；軸上并列設(shè)置兩個同步齒 輪，同步齒輪與軸圓周方向固定配合，棘輪驅(qū)動兩個同步齒輪轉(zhuǎn)動；固定環(huán)兩 側(cè)的調(diào)整螺母外圈固定設(shè)置外齒圈，兩個同步齒輪分別與固定環(huán)兩側(cè)的調(diào)整螺 母外齒圈嚙合；PLC自動控制系統(tǒng)控制電磁鐵電源與電磁鐵的聯(lián)通或斷開，壓 力傳感器的輸出信號傳輸至PLC自動控制系統(tǒng)。進一步，還包括變速箱，所述變速箱與固定環(huán)相對固定設(shè)置，棘輪與變速 箱動力輸入軸在圓周方向上固定配合，軸為變速箱的動力輸出軸，兩個同步齒 輪并列設(shè)置在變速箱的動力輸出軸上；進一步，所述固定環(huán)為三個，分別為固定環(huán)I、固定環(huán)II和固定環(huán)III;所述固定環(huán)i和固定環(huán)n之間通過在圓周上均布的三根支撐桿連接，固定環(huán)II和 固定環(huán)ni之間通過在圓周上均布的三根支撐桿連接，固定環(huán)i和固定環(huán)n之間的支撐桿與固定環(huán)n和固定環(huán)in之間的支撐桿在圓周方向上互相錯開。進一步，所述壓力傳感器為三個，分別設(shè)置在固定環(huán)i和固定環(huán)n之間的 三根支撐桿上；進一步，所述驅(qū)動系統(tǒng)固定設(shè)置在固定環(huán)n上，帶有外齒圈的調(diào)整螺母設(shè) 置在固定環(huán)n上下兩側(cè)旋在支撐桿上；進一步，所述固定環(huán)n與支撐桿平行設(shè)置軸孔，變速箱動力輸出軸穿過軸 孔，兩個同步齒輪分列于固定環(huán)兩側(cè)，分別與與固定環(huán)n兩側(cè)的調(diào)整螺母的外 齒圈嚙合；進一步，還包括微處理器、無線發(fā)射接收器i和無線發(fā)射接收器n，所述 微處理器和無線發(fā)射接收器i設(shè)置在骨科外固定裝置上，壓力傳感器輸出的模 擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后與微處理器輸入端相聯(lián)，微處理器與無線發(fā)射接收器I相聯(lián)通；無線發(fā)射接收器II與PLC自動控制系統(tǒng)相聯(lián)通；進一步，所述電磁鐵電源與電磁鐵之間通過微處理器相聯(lián)； 進一步，所述壓力傳感器的縱向尺寸不大于2.5cm，橫向尺寸不大于3cm。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，采用棘輪、 棘桿結(jié)構(gòu)的驅(qū)動系統(tǒng)和PLC自動控制系統(tǒng)，自動控制調(diào)節(jié)固定環(huán)之間的相對位 置，各支撐桿之間受力均勻，避免人工調(diào)節(jié)的主觀性和盲目性，避免由于不能 平衡進行而產(chǎn)生偏差，操作簡便快捷，從而保證骨折愈合和骨延長過程的有效 進行；通過棘輪和棘桿驅(qū)動，避免驅(qū)動的慣性和滯后性，利于控制調(diào)節(jié)速度和 尺度，有效保證調(diào)節(jié)的精確度設(shè)置壓力傳感器和位移傳感器；調(diào)整螺母設(shè)置在 中間的固定環(huán)上，調(diào)節(jié)在中部進行，可以避免調(diào)節(jié)前(后)超出固定環(huán)的支撐 桿對其他組織造成壓迫，減輕患者痛苦；自動控制采用無線發(fā)射和接收，避免 多條導(dǎo)線對操作者和患者造成的不方便；傳感器體積小，利于解決固定架使用 過程中進行狀態(tài)監(jiān)測時傳感器體積過大影響拍片觀察的問題。


下面結(jié)合視圖對本發(fā)明進行具體說明。圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1沿A向視圖；圖3為本發(fā)明的自動控制原理方框圖。
具體實施方式
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1沿A向視圖即棘輪棘桿驅(qū)動結(jié)構(gòu) 示意圖，如圖所示本發(fā)明所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，包括三個固定 環(huán)l、分別為固定環(huán)Ill、固定環(huán)II12和固定環(huán)III13;所述固定環(huán)I11和固定環(huán)II12之間通過在圓周上均布的三根支撐桿7連接，固定環(huán)II12和固定環(huán)I1113 之間通過在圓周上均布的三根支撐桿71連接，固定環(huán)I 11和固定環(huán)I112之間的支撐桿7與固定環(huán)ni2和固定環(huán)mi3之間的支撐桿7i在圓周方向上互相錯開，使上下支撐桿之間避免干涉，便于調(diào)節(jié)；用于調(diào)整固定環(huán)之間距離的調(diào)整 螺母8設(shè)置在固定環(huán)II12上下兩側(cè)，克氏針10及穿針夾具9設(shè)置在固定環(huán)1上， 固定環(huán)I 11和固定環(huán)I112之間的三根支撐桿7上分別設(shè)置壓力傳感器2，壓力 傳感器2的縱向尺寸控制在2.5cm以內(nèi)，橫向尺寸控制在3cm以內(nèi)，利于避免固定架使用過程中進行狀態(tài)監(jiān)測時傳感器體積過大影響拍片觀察的問題。還包括與調(diào)整螺母8相對應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)和PLC自動控制系統(tǒng)22;驅(qū)動系統(tǒng) 固定設(shè)置在固定環(huán)II12上，帶有外齒圈的調(diào)整螺母8設(shè)置在固定環(huán)II12上下兩 側(cè)旋在支撐桿7上。驅(qū)動系統(tǒng)包括棘輪5、用于驅(qū)動棘輪5的棘桿3、棘桿3的回位彈簧14、用 于驅(qū)動棘桿3的電磁鐵15、電磁鐵電源16、變速箱6和止退桿17;所述棘桿3 和止退桿17設(shè)置在固定架18上并與其鉸鏈連接，固定架18固定設(shè)置在固定環(huán) II12上，電磁鐵15固定設(shè)置在固定架18上；變速箱6通過固定架18固定設(shè)置 在固定環(huán)II12上，棘輪5與變速箱6動力輸入軸62在圓周方向上固定配合，兩 個同步齒輪4并列設(shè)置在變速箱6的動力輸出軸61上，與動力輸出軸61在圓周方向上固定配合；固定環(huán)II12與支撐桿7平行設(shè)置軸孔，變速箱動力輸出軸 61穿過軸孔，兩個同步齒輪4分列于固定環(huán)1兩側(cè)，分別與與固定環(huán)II12兩側(cè) 的調(diào)整螺母8的外齒圈嚙合；回位彈簧14 一端設(shè)置在固定架18上，另一端與 棘桿3連接；設(shè)置外齒圈的調(diào)整螺母8用于調(diào)節(jié)固定環(huán)I 11和固定環(huán)II12之間 的距離。如圖所示，微處理器19和無線發(fā)射接收器I 20通過固定架18固定設(shè)置在固 定環(huán)1上，壓力傳感器2輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后與微處理器19輸入 端相聯(lián)，微處理器19與無線發(fā)射接收器I 20相聯(lián)通；無線發(fā)射接收器II21與 PLC自動控制系統(tǒng)22相聯(lián)通；通過以上結(jié)構(gòu)，完成壓力傳感器2的信號輸出通 過無線發(fā)射傳給PLC自動控制系統(tǒng)22。電磁鐵電源16與電磁鐵15之間通過微處理器19相聯(lián)，PLC自動控制系統(tǒng) 22通過無線發(fā)射和接收控制電磁鐵電源16與電磁鐵15的聯(lián)通或斷開，達到控 制調(diào)節(jié)的目的。當(dāng)然，信號的傳輸并不局限于無線的方式，也可以是有線傳輸；微處理器 19和無線發(fā)射接收器I 20并不局限于固定設(shè)置在固定環(huán)1上，也可以設(shè)置支撐 桿上；等等技術(shù)特征都可以在權(quán)利要求所述范圍內(nèi)進行改變，都能實現(xiàn)發(fā)明目 的。圖3為本發(fā)明的自動控制原理方框圖，如圖所示無線發(fā)射接收器II21與 PLC自動控制系統(tǒng)22相聯(lián)通，微處理器19與無線發(fā)射接收器I 20相聯(lián)通，無 線發(fā)射接收器I121與無線發(fā)射接收器I 20之間互相發(fā)射和接收信號，電磁鐵電 源16與電磁鐵15之間通過微處理器19相聯(lián)，壓力傳感器2輸出的模擬信號轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號后與微處理器19輸入端相聯(lián)；壓力傳感器2將收集的關(guān)于固定架 相關(guān)信息傳至微處理器19，微處理器將信號處理后傳送至無線發(fā)射接收器I 20， 無線發(fā)射接收器I 20發(fā)射后信號由無線發(fā)射接收器I121接收，無線發(fā)射接收器 1121將接收的信號傳送至PLC自動控制系統(tǒng)22， PLC自動控制系統(tǒng)222根據(jù)信 號信息，向無線發(fā)射接收器II21發(fā)出命令，無線發(fā)射接收器II21將接收的命令信號發(fā)射并由無線發(fā)射接收器I 20接收后傳至微處理器19，由微處理器19完 成電磁鐵電源16與電磁鐵15的聯(lián)通或斷開，實現(xiàn)對固定裝置的自動調(diào)節(jié)。操作中，可以對PLC自動控制系統(tǒng)22進行預(yù)先設(shè)置，與傳感器信號進行對 比后發(fā)出相關(guān)命令，達到自動并精確調(diào)節(jié)固定環(huán)之間的相對位置的目的，避免 人工調(diào)節(jié)的盲目性所產(chǎn)生的誤差。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管 參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的 精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，包括至少兩個固定環(huán)(1)、支撐桿(7)、設(shè)置在支撐桿(7)上用于固定和調(diào)整固定環(huán)(1)之間距離的調(diào)整螺母(8)、克氏針(10)及穿針夾具(9)，所述支撐桿上設(shè)置壓力傳感器(2)，其特征在于還包括與調(diào)整螺母(8)相對應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)和PLC自動控制系統(tǒng)(22)；所述驅(qū)動系統(tǒng)包括棘輪(5)、用于驅(qū)動棘輪(5)的棘桿(3)、棘桿(3)的回位彈簧(14)、用于驅(qū)動棘桿(3)的電磁鐵(15)、電磁鐵電源(16)和止退桿(17)；所述棘桿(3)和止退桿(17)設(shè)置在固定架(18)上并與其鉸鏈連接，固定架(18)相對固定環(huán)(1)固定設(shè)置，電磁鐵(15)相對于固定架(18)固定設(shè)置；回位彈簧(14)一端設(shè)置在固定架(18)上，另一端與棘桿(3)連接；軸(61)上并列設(shè)置兩個同步齒輪(4)，同步齒輪(4)與軸(61)在圓周方向固定配合，棘輪(5)用于驅(qū)動兩個同步齒輪(4)轉(zhuǎn)動；固定環(huán)(1)兩側(cè)的調(diào)整螺母(8)外圈固定設(shè)置外齒圈，兩個同步齒輪(4)分別與固定環(huán)兩側(cè)的調(diào)整螺母(8)外齒圈嚙合；PLC自動控制系統(tǒng)(22)控制電磁鐵電源(16)與電磁鐵(15)的聯(lián)通或斷開，壓力傳感器(2)的輸出信號傳輸至PLC自動控制系統(tǒng)(22)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，其特征在于還包 括變速箱(6)，所述變速箱(6)與固定環(huán)(1)相對固定設(shè)置，棘輪(5)與變 速箱(6)動力輸入軸(62)在圓周方向上固定配合，軸(61)為變速箱(6) 的動力輸出軸，兩個同步齒輪(4)并列設(shè)置在變速箱(6)的動力輸出軸上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，其特征在于 所述固定環(huán)(1)為三個，分別為固定環(huán)I (11)、固定環(huán)II (12)和固定環(huán)III(13);所述固定環(huán)I (11)和固定環(huán)II (12)之間通過在圓周上均布的三根支 撐桿(7)連接，固定環(huán)II (12)和固定環(huán)III (13)之間通過在圓周上均布的三 根支撐桿(71)連接，固定環(huán)I (11)和固定環(huán)II (12)之間的支撐桿(7)與固定環(huán)II (12)和固定環(huán)m (13)之間的支撐桿(71)在圓周方向上互相錯開。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，其特征在于所述壓 力傳感器(2)為三個，分別設(shè)置在固定環(huán)I (11)和固定環(huán)II (12)之間的三 根支撐桿(7)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，其特征在于所述 驅(qū)動系統(tǒng)固定設(shè)置在固定環(huán)II (12)上，帶有外齒圈的調(diào)整螺母(8)設(shè)置在固 定環(huán)II (12)上下兩側(cè)旋在支撐桿(7)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，其特征在于所述 固定環(huán)II (12)與支撐桿(7)平行設(shè)置軸孔，變速箱動力輸出軸(61)穿過軸 孔，兩個同步齒輪(4)分列于固定環(huán)(1)兩側(cè)，分別與與固定環(huán)II (12)兩 側(cè)的調(diào)整螺母(8)的外齒圈嚙合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 4至6任一權(quán)利要求所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定 裝置，其特征在于還包括微處理器(19)、無線發(fā)射接收器I (20)和無線發(fā) 射接收器II (21)，所述微處理器(19)和無線發(fā)射接收器I (20)設(shè)置在骨科 外固定裝置上，壓力傳感器(2)輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后與微處理器(19)輸入端相聯(lián)，微處理器(19)與無線發(fā)射接收器I (20)相聯(lián)通；無線 發(fā)射接收器II (21)與PLC自動控制系統(tǒng)(22)相聯(lián)通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，其特征在于還包 括微處理器(19)、無線發(fā)射接收器I (20)和無線發(fā)射接收器II (21)，所述 微處理器(19)和無線發(fā)射接收器I (20)設(shè)置在骨科外固定裝置上，壓力傳 感器(2)輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后與微處理器(19)輸入端相聯(lián)，微 處理器(19)與無線發(fā)射接收器I (20)相聯(lián)通；無線發(fā)射接收器II (21)與 PLC自動控制系統(tǒng)(22)相聯(lián)通。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，其特征在于所述 電磁鐵電源(16)與電磁鐵(15)之間通過微處理器(19)相聯(lián)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，其特征在于所述電磁鐵電源(16)與電磁鐵(15)之間通過微處理器(19)相聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，其特征在于:所述壓力傳感器(2)的縱向尺寸不大于2.5cm，橫向尺寸不大于3cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動調(diào)節(jié)的骨科外固定裝置，包括至少兩個固定環(huán)、支撐桿、設(shè)置在支撐桿上用于固定和調(diào)整固定環(huán)之間距離的調(diào)整螺母、克氏針及穿針夾具，支撐桿上設(shè)置壓力傳感器，還包括與調(diào)整螺母相對應(yīng)的驅(qū)動系統(tǒng)和PLC自動控制系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)采用棘輪和棘桿以及齒輪結(jié)構(gòu)，本發(fā)明自動控制調(diào)節(jié)固定環(huán)之間的相對位置，避免手工操作所產(chǎn)生的誤差，使各支撐桿之間受力均勻，避免由于不能平衡進行而產(chǎn)生偏差，操作簡便快捷，從而保證骨折愈合和骨延長過程的有效進行，以提高手術(shù)的效率和成功率，減少患者痛苦。
文檔編號A61B17/64GK101234036SQ20081006923
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者府偉靈, 雪 張, 陽 羅 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院