外固定微動加壓骨折康復裝置的製作方法

2023-07-31 16:09:21 3

專利名稱：外固定微動加壓骨折康復裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種用於骨折康復的裝置，特別是一種外固定微動加壓骨折康復裝置，屬於醫療器械領域。
背景技術：
目前，外科醫生在治療四肢骨骨折病人時，除了採用骨折夾板和石膏固定外，還採用一種金屬外固定架。採用石膏固定方式，容易造成骨折端移位；採用外固定架固定方式，固定可靠，不易造成骨折端易位；近年來，許多實驗研究證實，骨折段控制性微動可以促進骨痂的形成和鈣化，加速骨折癒合。常用的誘發方式是通過肢體負重來實現骨折段的軸向微動，然而，負重誘發的微動常常受到不同患者的活動能力、對疼痛的耐受程度及負重願望等影響，產生微動的大小、時機等較難控制，無法量化，並且過早的負重具有導致內固定斷裂、骨折畸形癒合和骨折不癒合等危險。經文獻檢索發現，張先龍等人在《中華外科雜誌》，1998第36(5)撰文「微動對骨折癒合影響的進展」，該文中提到1989年，Goodship等在羊脛骨幹截骨實驗性骨折癒合研究中(截骨端間隙為3mm)，將氣動滑塞與外固定支架上的微動裝置相連，術後1周，以0.5Hz(接近生理步頻)，每天每次17分鐘，施加軸向載荷，使骨折段產生1mm微動，觀察12周。X線及力學測試表明實驗組骨折癒合率及癒合強度均明顯高於單純外固定組。此後，Kershaw等、Sarmiento等在同樣的實驗研究基礎上，對臨床單純脛骨幹橫型骨折患者進行了隨機的前瞻性研究。結果顯示外固定支架固定術後1周使用微動裝置組，患者骨折癒合達到每度15Nm彎曲強度時，所需要的癒合時間較單純外固定支架固定組提前了5周(P＜0.01)，進一步證實了骨折癒合早期(1周左右)骨折段控制性細微運動可以促進骨痂生長，加速骨折癒合。目前，國外採用的微動裝置主要是氣泵，通過氣動滑塞與外固定架相連，具有體積大，噪音高，氣泵與外固定架不能組合在一起，攜帶不便的缺點。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術中的不足，提供一種外固定微動加壓骨折康復裝置，使其外固定，具有可調節頻率、時間、振幅，促進骨折癒合的進程。本發明是根據以下技術方案實施的，本發明主要包括外固定架和電動微動裝置，其連接方式為外固定架本體材料採用高強度鋁合金，電動微動裝置直接設置在外固定架上，兩者形成一個整體，而且微動的頻率、振幅、時間可以按病人的需要進行設定。
外固定架包括半圓柱蓋、帶面圓柱體、球面軸承(一)和(二)、半軸、半軸套、焊合螺套、轉動螺杆、焊合支承套，其連接方式為半圓柱蓋和帶面圓柱體通過2個內六角螺釘聯接固定，它們之間開有5個小孔，使用時，通過這些小孔，鋼針被固定在病人骨折斷端的兩邊，左端帶面圓柱體與半軸之間通過球面軸承(一)連接，可使帶面圓柱體與半軸之間能適應微小擺動，右端帶面圓柱體與半軸套之間通過另一球面軸承(二)連接，作用相同，轉動螺杆一端插入焊合支承套的滑動軸承中，另一端與焊合螺套螺旋連接，焊合螺套及焊合支承套的光軸分別插入半軸和半軸套，半軸上設有鍵槽，半軸與半軸套之間可相對滑動。
電動微動裝置包括減速直流電機、電機支架、碼盤及微型光電傳感器和控制盒，其連接方式為碼盤設置在轉動螺杆靠近焊合支承套的一側，微型光電傳感器固定在焊合支承套的外緣上，微型光電傳感器的切槽正對碼盤的感應塊，減速直流電機通過電機支架用螺釘與外固定架相連，控制盒通過螺釘與外固定架固連，或單獨為一體，從控制盒引出3根電纜，其中一根為220V的交流電源插頭，一根為驅動和控制電機的電源線，另一根為光電傳感器的信號線。
調整控制盒上的頻率、時間、振幅旋鈕，啟動電源，電機通過減速器、螺旋傳動，使螺杆產生交替正反轉，焊合螺套產生往復(微幅)移動，從而通過外固定架使骨折斷端間產生微動，過了設定時間後，微動自動停止。
根據骨折斷端兩邊的長度進行調整，使半軸與半軸套處於所需要的尺寸位置要求，然後，用內六角螺釘稍許擰緊。將焊合螺套的光軸插入半軸，將焊合支承套的光軸插入半軸套，安裝碼盤、光電傳感器、電機支架及減速直流電機等零件，控制盒內安裝有8051單片機系統、脈寬調製式功率放大器等電子元件，8051單片機小系統，由8051單片機、8279鍵盤/顯示接口晶片、74LS373鎖存器、74hc86、槽型光藕、7404和7402等器件構成，外圍設備包括1×4鍵盤陣列、電機輸出驅動系統(功率驅動器採用L298晶片)、數碼管輸出驅動系統(其中位選功率驅動器採用型號為9014的三極體驅動、段選功率驅動器採用74ls244驅動晶片驅動)，輸出驅動系統有光隔和功率驅動器組成。在現有的外固定架的基礎上，增加了這一具有周期性微幅加壓功能的有利於促進骨折癒合速率的電動微動裝置。
通過電機支架固定在外固定架上的直流減速電機驅動轉動螺杆轉動，轉動螺杆帶動其上的螺套作直線移動，螺杆每轉一圈，螺套移動一個導程，由控制盒控制電機按設定的規律作正轉、反轉和改變旋轉速度，從而使螺套也跟著作正向、反向和快慢移動，螺套的往復移動帶動與外固定架兩端相連的骨頭的往復移動。移動量即微動的幅度則取決於螺杆導程的大小和同向轉動的圈數。這樣，選擇合適的螺杆導程，控制電機按設定規律作正轉、反轉，通過外固定架，作用在骨折端的微動就產生了。
根據CNKI專利資料庫檢索，具有周期性微幅加壓功能的外固定架國內未見報導，現有的外固定架專利都不擁有周期性微幅加壓功能。根據骨折癒合機制的研究結果，在骨折癒合過程中，對骨折斷端施加一往復微動壓力，頻率在0.25~1赫茲，振幅≤1-2毫米，壓力≤8公斤，每次鍛練15~30分鐘，每天1~3次，有利於加速骨折斷端間的組織修復，促進骨折部毛細血管生長，骨痂形成和鈣化的癒合過程。將本發明外固定在病人骨折斷端的兩邊，在骨折癒合初期起外固定架的作用，同時，通過設定微動幅度、頻率、時間參數，具有使骨折斷端間產生微動作用，每天進行1~3次的鍛鍊，可以加速骨折癒合進程。
本發明具有實質性特點和顯著進步，它可以通過連接在外固定架上的電動微動裝置使骨折斷端產生所設定的微動，微動的頻率、振幅、時間可以設定和調節，以滿足不同病人或骨折治療時期不同階段的康復需要，由於採用的是電動微動裝置，它體積小，安裝方便，可以與外固定架形成一個有機的整體，便於攜帶，也便於使用。


圖1本發明結構示意圖具體實施方式
如圖1所示，本發明主要包括外固定架1和電動微動裝置2，其連接方式為電動微動裝置2直接設置在外固定架1上，兩者形成一個整體。
外固定架1包括半圓柱蓋3、帶面圓柱體4、球面軸承5和6、半軸7、半軸套8、焊合螺套9、轉動螺杆10、焊合支承套11，其連接方式為半圓柱蓋3和帶面圓柱體4通過內六角螺釘聯接固定，左端帶面圓柱體4與半軸7之間通過球面軸承5連接，右端帶面圓柱體4與半軸套8之間通過另一球面軸承6連接，轉動螺杆10一端插入焊合支承套11的滑動軸承中，另一端與焊合螺套9螺旋連接，焊合螺套9及焊合支承套11的光軸分別插入半軸7和半軸套8。
半圓柱蓋3和帶面圓柱體4之間開有小孔。半軸7上設有鍵槽。
電動微動裝置2包括減速直流電機12、電機支架13、碼盤14及微型光電傳感器15和控制盒16，其連接方式為碼盤14設置在轉動螺杆10靠近焊合支承套11的一側，微型光電傳感器15固定在焊合支承套11的外緣上，微型光電傳感器15的切槽正對碼盤14的感應塊，減速直流電機12通過電機支架13用螺釘與外固定架1相連，控制盒16通過螺釘與外固定架1固連，或單獨為一體。
控制盒16引出3根電纜，其中一根為220V的交流電源插頭，一根為驅動和控制電機的電源線，另一根為光電傳感器的信號線。
權利要求
1.一種外固定微動加壓骨折康復裝置，主要包括外固定架(1)，其特徵在於還包括電動微動裝置(2)，其連接方式為電動微動裝置(2)直接設置在外固定架(1)上，兩者形成一個整體。
2.根據權利要求1所述的這種外固定微動加壓骨折康復裝置，其特徵是外固定架(1)包括半圓柱蓋(3)、帶面圓柱體(4)、球面軸承(5)和(6)、半軸(7)、半軸套(8)、焊合螺套(9)、轉動螺杆(10)、焊合支承套(11)，其連接方式為半圓柱蓋(3)和帶面圓柱體(4)通過內六角螺釘聯接固定，左端帶面圓柱體(4)與半軸(7)之間通過球面軸承(5)連接，右端帶面圓柱體(4)與半軸套(8)之間通過另一球面軸承(6)連接，轉動螺杆(10)一端插入焊合支承套(11)的滑動軸承中，另一端與焊合螺套(9)螺旋連接，焊合螺套(9)及焊合支承套(11)的光軸分別插入半軸(7)和半軸套(8)。
3.根據權利要求2所述的這種外固定微動加壓骨折康復裝置，其特徵是半圓柱蓋(3)和帶面圓柱體(4)之間開有小孔。
4.根據權利要求2所述的這種外固定微動加壓骨折康復裝置，其特徵是半軸(7)上設有鍵槽。
5.根據權利要求1所述的這種外固定微動加壓骨折康復裝置，其特徵是電動微動裝置(2)包括減速直流電機(12)、電機支架(13)、碼盤(14)及微型光電傳感器(15)和控制盒(16)，其連接方式為碼盤(14)設置在轉動螺杆(10)靠近焊合支承套(11)的一側，微型光電傳感器(15)固定在焊合支承套(11)的外緣上，微型光電傳感器(15)的切槽正對碼盤(14)的感應塊，減速直流電機(12)通過電機支架(13)用螺釘與外固定架(1)相連，控制盒(16)通過螺釘與外固定架(1)固連，或單獨為一體。
6.根據權利要求5所述的這種外固定微動加壓骨折康復裝置，其特徵是控制盒(16)引出3根電纜，其中一根為220V的交流電源插頭，一根為驅動和控制電機的電源線，另一根為光電傳感器的信號線。
全文摘要
一種外固定微動加壓骨折康復裝置屬於醫療器械領域。本發明主要包括外固定架和電動微動裝置，其連接方式為電動微動裝置直接設置在外固定架上，兩者形成一個整體。本發明具有實質性特點和顯著進步，它可以通過連接在外固定架上的電動微動裝置使骨折斷端產生所設定的微動，微動的頻率、振幅、時間可以設定和調節，以滿足不同病人或骨折治療時期不同階段的康復需要，由於採用的是電動微動裝置，它體積小，安裝方便，可以與外固定架形成一個有機的整體，便於攜帶，也便於使用。
文檔編號A61F5/04GK1403061SQ0213717
公開日2003年3月19日 申請日期2002年9月26日 優先權日2002年9月26日
發明者高雪官, 張先龍 申請人:上海交通大學