CN101568309A - 永久磁铁式体内伸长装置 - Google Patents

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Abstract

一个第一部分(1)包括与机体的连接装置(11),并滑动接纳包括与机体的连接装置(21)的一个第二部分(2)。一个永久磁铁(3)相对第一部分(1)旋转安装。减速装置(51,52)以一个减速比将其运动转换为输入轴(41)沿一个和另一个方向的交替旋转。当输入轴(41)沿一个方向旋转时,一个自由轮(43)带动输出轴(42)。输出轴(42)在另一个方向上被保持装置(44)锁定。传动装置(61,62)将输出轴(42)的转动转换为第二部分(2)相对第一部分(1)的移动。本发明使得能够实现生长型假骨、骨伸长或骨迁移的骨髓钉、脊椎骨脱离或压缩棒、或者骨或肋骨间脱离装置以及可无接触控制的植入泵。

Description

永久磁铁式体内伸长装置
技术领域
本发明涉及体内伸长装置,特别是诸如生长型假骨、骨伸长骨髓钉、脊椎骨脱离或压缩棒、或骨或肋骨间脱离装置,并且特别涉及那些包括一个活动的永久磁铁的装置,借助于置于机体外部的磁场源接收伸长所需的能量,并通过围绕该装置的机体部分发挥作用。
背景技术
包括一个用于接收伸长所需能量的活动永久磁铁的体内伸长装置已有很多介绍。其中大部分,如文件US3976060、Proc Inst Mech Eng(H)1989;203(2):97-102、US6849076、US5704939和FR06/05236所描述的装置,其构成均为:包括与机体的第一连接装置的第一部分,包括与机体的第二连接装置并相对第一部分滑动安装的第二部分,一个永久磁铁,永久磁铁与第一部分之间的连接装置,该连接装置为永久磁铁留有围绕基本垂直于其磁化方向的轴的旋转自由度,以及将永久磁铁的运动转换为第二部分相对于第一部分的运动的装置。
在文件US3976060中,所描述装置的所述永久磁铁和所述第一部分之间的连接装置为一臂杆,在其最长的臂的端部接纳所述永久磁铁,并且该臂杆旋转所围绕的轴垂直于所述磁铁的磁化方向,而不是它的一个主惯性轴。所述永久磁铁通过置于机体外部、且具有基本沿所述永久磁铁磁化方向的连续磁极的磁场的拉-推,带动所述臂杆摆动。如果所述磁化方向与所述永久磁铁和机体外部之间的距离为最短时的方向一致,那么所述装置的控制就非常容易。将所述永久磁铁的运动转换为所述第二部分相对于所述第一部分的运动的装置,其构成为:与所述臂杆最长臂相对的最短臂相连的棘爪,被所述棘爪带动的齿轮,以及与所述齿轮相连的螺杆,螺杆与所述第二部分呈螺旋连接,其旋转使第二部分相对于所述第一部分脱开。采用臂杆作为减速装置是有意的,但该装置必须密封,特别是在磁铁和臂杆扫过的体积内,但同时还有棘爪系统,这在寿命期内要实现是很棘手的,并且限制了可能的灭菌消毒方式。另外,其总体几何形状及缺乏紧凑性限制了其机械强度和植入的可行性。
在其它文件Proc Inst Mech Eng(H)1989;203(2):97-102、US6849076、US5704939和FR06/05236中,所述永久磁铁围绕其一个主惯性轴旋转,该轴具体体现为一个零件,它包括一个用于所述永久磁铁的槽,并且构成所述永久磁铁和所述第一部分之间的连接装置。这些装置的伸长需要在360°上带动永久磁铁。为此,需要使用外部磁场源,环绕或围绕含有该装置的整个机体部分旋转。所述磁场源的尺寸取决于相对于含有该装置的机体部分的永久磁铁旋转轴的最大径向尺寸,这对体积、功率、成本、病人的最佳化或所述磁场源的人体工程学都是不利的。如果该装置例如沿脊柱安放,环绕胸廓或围绕其转动,那么所有这些就会特别明显,显然不如将磁场源置于更靠近背部时更利于启动装置。
在文件US5704939和FR06/05236中,将所述永久磁铁的运动转换为所描述装置的所述第二部分相对于第一部分的运动的装置是一个简单螺杆,它与所述永久磁铁和所述第一部分之间的连接装置相连,并且其轴与所述永久磁铁的旋转轴重合。这些装置的工作可以不需要接头,而且很简单,但产生的分离力有限。
在文件Proc Inst Mech Eng(H).1989;203(2):97-102和US6849076中,所描述的将所述永久磁铁的运动转换为所述第二部分相对于第一部分的运动的装置,除了包括文件US5704939和FR06/05236中的螺杆外,还包括一个齿轮减速器,插入在所述螺杆与所述永久磁铁和所述第一部分之间的连接装置之间。这些装置能够产生的分离力很高,但这种减速器成本高,需要特定的生产手段,体积大,并且要正常工作必须密封。另外这些装置的微型化非常棘手。
发明内容
因此,根据本发明的体内伸长装置的目的是:
-无接头工作,即使被由其环境产生的生物物质入侵,因为保证体内伸长装置的密封性仍是难题和弱点且制约了消毒的可能性。
-体积有限但分离力大,从而可以用于所有类型的伸长、特别是骨伸长,以及所有范围,包括儿科。磁传动式伸长装置产生的伸长力一方面取决于所述置于机体外部的磁场源施加在所述永久磁铁上的力,另一方面取决于所采用的减速装置,而施加在所述永久磁铁上的力取决于外部磁场源的功率,但同时特别取决于它相对于所述永久磁铁能够摆放的距离,根据本发明的装置将简单、紧凑和功率强大的减速装置,与从垂直于所述磁铁旋转轴的方向控制所述装置的可能性相结合,在所述方向所述永久磁铁离机体外部最近。
-良好的人体工程学,无论是便于外科医生将其植入,还是便于最常发生在家中中由病人自己进行的伸长,特别是在诸如骨伸长的治疗中,这种治疗需要至少每天伸长,特别是要用外部装置控制伸长,并且需要使用安全可靠且适合这种日常应用且不需要技能的装置。
-合理的成本,这尤其与装置的零件数和实现难度相关。要避免采用棘爪、齿轮或接头系统,这些系统需要特定生产技术和特殊表面质量,成本一般高于用常规生产技术实现的零件数目有限的系统,更何况系统的体积要小。因此,根据本发明的装置的部件需要可在常规的微机械车间实现,而不管生产所述装置的有益规模如何。
为此,根据本发明的体内伸长装置由一个第一部分、一个第二部分和一个永久磁铁构成,第一部分包括与机体的第一连接装置,第二部分包括与机体的第二连接装置,并相对于所述第一部分滑动安装;该伸长装置具有:
-所述永久磁铁和所述第一部分之间的连接装置,其为所述永久磁铁留有基本围绕其主惯性轴中的垂直于其磁化方向的一个轴的旋转自由度,
-一个输入轴,
-减速装置,用于将所述永久磁铁的运动转换为所述输入轴的交替地沿一个第一方向和相反方向的转动,以输入轴旋转和永久磁铁旋转之间的一个减速比进行,并且所述永久磁铁旋转方向的改变导致所述输入轴旋转方向的改变,
-一个输出轴,
-自由轮装置,当所述输入轴沿所述第一方向旋转时,可沿所述第一方向驱动所述输出轴,
-保持装置,当所述输入轴沿所述第一方向的相反方向旋转时,用于阻止所述输出轴沿第一方向的相反方向旋转,
-以及传动装置,用于使所述输出轴的转动带动所述第二部分相对于所述第一部分的移动。
所述传动装置可以是与所述输出轴相连的一个第一面和与所述第二部分相连的一个第二面之间的一个第一螺旋连接。
所述减速装置可由一个臂杆和连接装置构成,臂杆与所述输入轴相连并共用旋转轴,连接装置为第一支撑面和第二支撑面之间的连接装置,第一支撑面与所述永久磁铁相连并离开其旋转轴,第二支撑面与所述臂杆的端部相连,该端部距臂杆和输入轴共用的旋转轴最远。
所述永久磁铁的旋转可由一个方向上的第一止动装置和相反方向上的第二止动装置限制在一个角度小于180°的区域内。
所述第一支撑面和所述第二支撑面之间的连接装置可以有一个间隙,该间隙可允许所述永久磁铁在相对于永久磁铁旋转轴彼此基本相对的两个区域内旋转,但不带动所述臂杆。
所述减速装置也可由一个相对于第一部分平移安装并被锁止旋转的放大零件构成,该零件具有一个第三面,与一个第四面呈第二螺旋连接,第四面与所述永久磁铁相连,以及一个第五面,与一个第六面呈第三螺旋连接,第六面与所述输入轴相连,所述永久磁铁、所述第二和第三螺旋连接及所述输入轴的旋转轴是重合的,所述第二和第三螺旋连接的螺距为所述减速装置的减速比,而所述第二螺旋连接的螺距相对于所述第二螺旋连接的摩擦系数要足够大,从而使所述减速装置能够工作。
不管其实施方式如何,根据本发明的装置可借助于置于机体外部的磁场源进行控制,并且能够产生一个旋转场,或者是围绕所述永久磁铁的旋转轴,或者是围绕与其平行的轴。所述磁场源可以是一个电磁源,但最好是一个钕磁铁,置于机体外部最靠近所述永久磁铁的地方,并且要使它的一个基本垂直于其磁化方向的主惯性轴基本平行于所述永久磁铁的旋转轴。所述钕磁铁将围绕该平行于所述永久磁铁旋转轴的主惯性轴旋转。或者,所述钕磁铁可基本沿着所述永久磁铁的旋转轴,并总是以相同极性朝向它,完全围绕包含本发明的所述装置的机体部分旋转。在后一种情况下,有利的是一个第二钕磁铁通过一种结构与第一个保持足够距离,这种结构可以具有一种软磁材料,一个的北极对着另一个的南极,从而使它们能够置于机体外部,在本发明装置的两边。
根据装置的位置、病人的形体及本发明装置的实现方式,其中一种或另一种方法可能更有效。例如,如果所述减速装置由所述放大零件构成,那么要控制本发明的装置,所述旋转场应该向一个方向旋转一定的圈数,然后向相反方向旋转同样的圈数,并且依次类推,并且这种旋转最好围绕所述永久磁铁的旋转轴进行。在这种情况下,最好选择让所述钕磁铁围绕含有所述装置的机体部分旋转,始终让同一极性朝着所述永久磁铁的旋转轴,除非所述机体部分有些区域太靠近所述永久磁铁,而有些又太远。例如脊椎杆就属于这种情况,对于脊椎杆最好选择或者装置的另外一种实施方式,或者按照以下方式来控制装置,即,使所述钕磁铁围绕平行于所述永久磁铁旋转轴的主惯性轴向一个方向、然后向另一方向旋转必要的圈数,并且依次类推。如果所述减速装置由一个臂杆构成,那么一般优先选择的是使所述钕磁铁围绕其平行于所述永久磁铁旋转轴的主惯性轴旋转的方式,并且旋转方向不太重要,除非所述第一支撑面和第二支撑面之间的连接装置具有一个间隙,在这种情况,一个方向产生的分离力会略高于另一个方向。
如果所述永久磁铁的旋转在一个方向被第一止动装置、并在相反方向被第二止动装置限制在一个角度小于180°的区域内,那么本发明的装置可以通过两种已经描述的方法来控制,但同时,当永久磁铁分别处于对应于所述第一止动装置的位置和对应于所述第二止动装置的位置时,要相继地使所述磁场源的两个极中的每个都基本处于垂直于所述永久磁铁的磁化方向的角平分线方向的方向。
附图说明
通过下面参照示意性而非限定性的附图进行的描述,本发明、其功能及其应用将得到更好的理解,并且它的其它特征和优点亦将显现,其中:
图1至6示出根据本发明的装置的第一个优选实施例,特别适合于植入骨表面,例如沿着脊柱、颌或在肋骨间。
图1是该实施例的分解立体图。
图2为经过所述永久磁铁旋转轴和所述第二部分相对所述第一部分的平移轴的剖视图,并且图中所述装置处于其缩短位置。
图3至6是沿着所述永久磁铁的旋转轴的视图,图中示出的该装置去掉了一些部件,以便示出在置于机体外部的磁场源存在的情况下,所述臂杆的四个不同状态。
图7至12示出了根据本发明的装置的第二个优选实施例,特别适合于植入长骨的骨髓管,以实现骨伸长或骨迁移。
图7和图8是第二个实施例的两个不同角度的分解立体图。
图9和图10是通过所述永久磁铁的旋转轴的剖视图。图9示出根据本发明的装置的第二个优选实施例的初始位置,而图10为伸长结束状态。
图11和图12是通过所述臂杆的第二个优选实施例的剖视图,示出了在置于机体外部的磁场源存在时的装置的两种状态。
图13和14示出根据本发明的装置的第三个优选实施例,当产生的伸长力强度胜过控制的人体工程学时特别有用。图13是第三个实施例的分解立体图。图14示出通过所述永久磁铁的旋转轴的第三个优选实施例的剖视图。
很明确,图中相同的标号表示相同的元件,不管它们出现在哪个图上,也不管这些元件的形状如何。同样,为了不使图过分拥挤,如果一个元件在其中一个图中没有特别标注,其标号可从另一个图中很容易地找到。
在所有图中,隐藏的线都用虚线表示,图3至7例外,这些线没有示出。在所有图中,在便于理解的情况下对尺寸和比例做了调整。
申请人要明确指出的是,这些图示出了根据本发明的装置的多个优选实施例,但还有其它实施方式也符合本发明的定义。
另外还需明确指出,根据本发明的定义,当根据本发明的装置具有“至少一个”拥有确定功能的元件时,那么所描述的实施方式可以有多个这种元件。
如果如图所示的根据本发明实施方式的物体具有多个功能相同的元件,并且如果在描述中没有明确该物体需要包括特定数量的这种元件,那么本发明的物体可以被定义为具有“至少一个”这种元件。
具体实施方式
根据本发明的装置的所有实施例均由下列部分构成:
-一个第一部分1,包括与机体的第一连接装置11,
-一个第二部分2,包括与机体的第二连接装置21,且相对于第一部分1滑动安装,
-一个永久磁铁3,
-所述永久磁铁3和所述第一部分1之间的连接装置,为所述永久磁铁3留有基本围绕它的主惯性轴中的一个垂直于其磁化方向的轴的旋转自由度,
-一个输入轴41,
-减速装置,用于将所述永久磁铁3的运动转换为所述输入轴41向一个第一方向和相反方向的交替旋转,以所述输入轴41的旋转和所述永久磁铁3的旋转之间的减速比进行,并且使得所述永久磁铁3旋转方向的改变带动所述输入轴41的旋转方向的改变,
-一个输出轴42,
-自由轮装置43,当所述输入轴41沿所述第一方向旋转时,能在所述第一方向上驱动所述输出轴42,
-保持装置44,用于阻止所述输出轴42沿所述第一方向的相反方向旋转,
-以及传动装置,使得所述输出轴42的旋转带动所述第二部分2相对于所述第一部分1的移动。
此外,在图1至图14所示的所有优选实施例中,所述传动装置均为一个第一面61和一个第二面62之间的一个第一螺旋连接,第一面61与所述输出轴42相连,第二面62与所述第二部分2相连。
在图1至图6所示的第一个优选实施例中,所述第一部分1基本由一个管12构成,其一端通过一个杆11加长,杆构成与机体的第一连接装置11。一个螺杆62构成所述第二部分2,螺杆的外径基本对应于所述管12的内径,并且有一个加长杆,构成与机体的第二连接装置21。
永久磁铁3是柱形的,径向磁化,并且两端例如通过硅胶粘在第一31和第二32两个套管内,两个套管的与插入永久磁铁3的端部相对的端部分别被一个第一轴311和一个第二轴321延长,对于所述第一套管31,第一轴311构成所述永久磁铁3的旋转轴,并由一个偏心轴52延长,对于所述第二套管32,第二轴321仅构成所述永久磁铁3的旋转轴。
一个壳体34具有第一343和第二344两个平行的柱形腔,所述第一腔343接纳第一31和第二32两个套管及所述永久磁铁3的组装件,所述第二套管32的第二轴321首先进入所述第一柱形腔343底部的一个孔341。一个垫圈33围绕所述第一轴311放置并起轴承作用,垫圈的外径对应于所述第一柱形腔343的内径,而内径对应于所述第一轴311的直径。所述壳体34的第二柱形腔344通过一个组装孔342接纳所述装置的第一部分1的管状端部,组装孔位于放置所述第二套管32的第二轴321的一侧。直径略大于所述组装孔342直径的所述第一部分1的一个柱形面13将所述第一部分1锁定在所述壳体内,使得只从所述第二柱形腔344内露出位于所述第一部分1端部的一个柱形摩擦面14。
这样,两个套管31、32、壳体34和所述垫圈33构成所述永久磁铁3和所述第一部分1之间的连接装置,它为所述永久磁铁3留有基本围绕它的一个垂直于其磁化方向的主惯性轴的一个旋转自由度。
在接纳所述第一部分1相对的一侧,所述壳体34的所述第二柱形腔344按顺序以一个接一个嵌入的方式接纳:一个保持弹簧44,构成所述输出轴42的一个螺母,一个自由传动轮的弹簧43,然后是所述输入轴41,输入轴由一段管构成,其内侧411可在所述螺母62上滑动和转动,而其外表面可与所述自由传动轮的弹簧43配合,后者同样与位于所述螺母42上的一个类似表面配合,从而构成所述自由轮装置43,当所述输入轴41沿所述第一方向旋转时,自由轮装置可沿所述第一方向驱动所述输出轴42。
所述保持弹簧44与位于所述第一部分1端部的柱形摩擦面14及位于所述螺母42上的一个类似表面配合,以构成所述保持装置,用于阻止所述输出轴42沿所述第一方向的相反方向旋转。
该摩擦弹簧式系统的细节和功能在文件WO2004/019796中有全面描述,所以在此不作更具体的描述。该系统很好地满足了本发明的目的,但当然也可用其它类型的自由轮系统来取代,例如针式自由轮。
所述螺母42通过其内螺纹61与构成所述传动装置的螺杆62配合,从而使所述输出轴42的旋转能带动所述第二部分2相对于所述第一部分1的移动。
一个臂杆51与所述输入轴41相连并与其共用旋转轴,在该第一个优选实施例中,旋转轴由所述螺杆62构成,臂杆具有一个支撑槽511,其宽度大于或等于与其配合的所述偏心轴52的直径,以形成所述减速装置,用于将所述永久磁铁3的运动转换为输入轴41交替地向一个第一方向和相反方向的转动,且以所述输入轴41的旋转和所述永久磁铁3的旋转之间的一个减速比进行,使得所述永久磁铁3的旋转方向的改变导致所述输入轴41的旋转方向的改变。
一个封闭件71包括一个孔711,用于使所述第二部分2穿过,一旦其余的组装完成后,就封闭壳体。
所述减速装置的工作详见图3至图6,图中的箭头指出了在置于机体外部的磁场源81的示出的位置的作用下将产生的动作。机体的界限82在图中用代表皮肤的粗线和代表机体内侧的剖面线象征性地表示。图3示出了所述臂杆51将被所述偏心轴52驱动的驱动时间的开始,这时偏心轴沿顺时针方向在第一方向上接触支撑槽511,直至图4所示的所述臂杆在该第一方向的最大位移。在图4和图5之间,永久磁铁继续按顺时针方向旋转,但不带动臂杆51,因为支撑槽511的宽度大于偏心轴52的直径,直至所述偏心轴52重新顶靠在支撑槽511的与它离开的面相对的面上,并且图6所示的新的驱动时间开始,使臂杆51到达沿第一方向的相反方向的最大位置。接下来是永久磁铁3的新的旋转区段,在该区段所述臂杆51未被带动,并且在开始新的周期之前系统重新回到图3所示的位置。所述永久磁铁3和所述置于机体外部的磁场源8各自磁化方向的相对位置决定了彼此可能传递的力的强度。如果希望借助于置于机体外部最靠近所述永久磁铁3的一个钕磁铁,有效地启动根据本发明的装置的第一个优选实施例,那么永久磁铁3的旋转不带动臂杆51的区段的存在,使得只在施加于永久磁铁上的力矩强度足以实施这些驱动力的区段中,才利用永久磁铁3的旋转来伸长所述装置或使装置重新装备。
现在参见图7至图12,它们示出了本发明装置的第二个优选实施例,特别适合于植入一个长骨的骨髓管,用于实现骨伸长或骨迁移。在该第二优选实施例中,所述第一部分1基本由一个管10构成,管的一个第一端部具有一个柱形腔15,其直径大于管10内的其余部分,并终止于一个环形支撑面152,并且有至少一个长度基本和所述柱形腔15一样的纵向内槽151。在与所述第一端部基本相对的一端,至少一个孔相对于所述管10的轴线形成一个30°至90°之间的角,构成所述与机体的第一连接装置11。所述第二部分2基本是一个圆柱体20,可与所述管10的小直径配合。所述与机体的第二连接装置21由至少一个基本垂直于所述圆柱体20的轴线的孔构成。在所述管10内切割出纵向长形口16,用于在所述第二连接装置21及以后的加长部分内锁定。
正如本发明装置的第一个优选实施例,永久磁铁3是柱形的,径向磁化,并且头尾两端例如通过硅胶粘在第一31和第二32两个套管内,两个套管在与所述永久磁铁3插入的端部相对的端部分别由一个第一轴311和一个第二轴321延长,对于所述第一套管31,第一轴构成使所述永久磁铁3的旋转轴,并由一个偏心轴52加长,而对于所述第二套管32,第二轴321仅构成使所述永久磁铁3的旋转轴。此外,与输入轴41相连并与其共用旋转轴的一个臂杆51具有一个支撑槽511,其宽度大于或等于(在该第二个优选实施例中最好等于)与其配合的所述偏心轴52的直径,用于形成所述减速装置。
输出轴42有两个柱形面,一个422用于接纳所述自由传动轮的弹簧43,另一个423接纳所述保持弹簧44,与第一个柱形面相连的一个轴421构成所述输入轴41的旋转轴,与第二个柱形面相连的一个螺杆61与平行于所述第二部分2的轴的螺丝孔62配合,以构成所述传动装置,使得所述输出轴42的转动带动所述第二部分2相对于所述第一部分1的移动。
一个支座36的外表面基本上为柱形,可与所述柱形腔15配合,一个凸起364除外,凸起364可与所述管10的所述纵向内槽151配合,以保证所述支座36相对与所述管10不能转动,支座36接纳以下部分并使它们保持在相对适合的位置:
-所述第一轴311,其作为在一个第一轴向孔361内的轴承,
-在平行于所述第一孔361的一个第二孔362内的输出轴42的轴421,所述输入轴41预先套在该轴421上,
-在垂直于所述第一孔361和第二孔362的一个第三孔363内的臂杆51,所述第三孔363的表面限制所述臂杆51的转动,当臂杆51向所述第一方向或第一方向的相反方向旋转时,臂杆51的端部512和513分别顶靠在所述第三孔363上。如果所述臂杆51和所述第三孔363的尺寸选择恰当,那么就构成一个方向上的第一止动装置和相反方向上的第二止动装置,用于将所述永久磁铁3的旋转限制在角度小于180°的一个区域内。
根据本发明装置的该第二个优选实施例的减速比,一方面取决于所述第一孔361和所述第二孔362之间的距离,另一方面取决于所述偏心轴52的偏心。
一个塞子35具有一个轴向孔351,接纳所述第二轴321,塞子35借助于直径略大于所述柱形腔15的一个柱形面352用力嵌入在所述管10的第一端部。
一个支撑零件37位于所述柱形腔15的底部,顶靠在所述环形支撑面152上,并且通过其纵向平面373与所述支座36的另一个纵向平面365的接触而被锁止旋转,它还有一个柱形摩擦面371,可与保持弹簧44配合,用于形成所述保持装置,以阻止所述输出轴42沿与第一方向相反的方向的旋转。该支撑零件37还承载病人施加在伸长钉上的重量,以及通过所述第二部分2、所述进行牵引工作的螺杆61及与所述支撑零件37接触的输出轴42部分所传递的所有重量。
根据本发明的装置的该第二个优选实施例的工作与第一个优选实施例的工作极其相似,因此不再做具体阐述。图9和图10示出了在图9的伸长钉植入时和图10伸长终止时之间,所述第二部分2相对于所述第一部分1的移动。图11和图12示出了在置于机体外部的一个磁场源81的作用下获得的所述臂杆51的止动位置和所述永久磁铁3的磁化方向。在这些图中,曲线箭头表示为了抵达图示的止动位置,所述永久磁铁3的磁化方向和所述臂杆51已经完成的转动,而不是将要进行的动作。这些箭头示出基本已完成的旋转的规模,因此示出了根据本发明的装置的减速比。所述图示出的是稳定状态,要使其转换到另一图所示的状态,需要调整所述磁场源81的位置,例如将其反转。
现在参见图13和图14所示的本发明装置的第三个优选实施例,当直径很小而拥有足够的长度且希望获得很高的减速比时,该实施方式特别有利。但如果该第三个优选实施例的控制需要手动完成可能会令人厌烦。
根据本发明的装置的第三个优选实施例的第一部分1基本为一端呈圆角的一个圆柱体,它还具有至少一个基本垂直于所述第一部分1的轴的孔,并且构成所述与机体的第一连接装置11。在与所述呈圆角的端部相反的端部具有防旋转筋条17,径向分布在所述圆柱体的表面,一个柱形面141延长所述圆柱体并与其共用轴线,且可与一个保持弹簧44配合,一个柱形槽18通到所述柱形面141的端部,该端部与其与圆柱体固定的端部相对。
根据本发明装置的第三个优选实施例的第二部分2是一个内表面62全部带螺纹的管,所述第一部分1可在该管内自由移动,且没有过多的间隙。一些防旋转槽22在所述第二部分2的内部纵向切割而成,可与所述第一部分1的所述防旋转筋条17配合,以阻止一个相对于另一个的转动。基本在所述第二部分2的一端,至少一个孔与轴形成一个30°至90°的角,构成所述与机体的第二连接装置21。
永久磁铁3是柱形的,径向磁化,并且通过例如硅胶粘在一个套管37内,在套管的与插入所述永久磁铁3的端部相对的一端具有一个螺丝孔371,接纳一个螺杆38,螺杆具有一个螺纹部分53或第四面、以及一个头部381,在粘接所述永久磁铁3之前,螺杆在与其头部381相对一侧的端头焊在所述套管37内。所述螺杆38构成与其完全相连的所述永久磁铁3的旋转轴。所述螺杆38的头部381置于所述第一部分1的所述柱形腔18内。螺杆体插入到通到一个组装轴39两边的中心管393内,组装轴具有一个直径略大于所述柱形槽18的柱形体391和一个头部392,并且在柱形体391上预先按顺序安装顶着头部392的所述输入轴41,然后是所述自由传动轮的弹簧43、所述输出轴42以及所述保持弹簧44。所述柱形体391的与所述头部392相对的一端用力装配到所述柱形槽18中,使所述螺杆38、因而所述永久磁铁3相对所述第一部分1不能移动,但可转动,并将预先安装在所述柱形体391上的零件彼此固定。
所述输出轴42具有两个柱形面,一个422用于接纳所述自由传动轮的弹簧43,另一个423用于接纳所述保持弹簧44,两个柱形面分布在一个螺栓61的两侧,螺栓可与所述第二部分2的内螺纹62配合。所述输出轴42的中心具有一个孔424,可使所述输出轴42自由旋转地安装在所述组装轴39上。所有这些零件都是同轴的。
所述输入轴41的一端具有一个柱形面,用于接纳所述自由传动轮的弹簧43,而另一端具有一个扭绞55,或第六面。其轴向还被一个孔411穿过,使它能够自由旋转地安装在所述组装轴39上。
根据本发明的装置的该第三个优选实施例另外具有一个基本柱形且可在所述第二部分2内滑动的放大零件54,它包括防旋转筋条543,可与所述第二部分2的所述防旋转槽22配合,而它本身相对第一部分不能旋转,并且其一个端部有一个螺纹孔541或第三面,可与所述螺杆38的螺纹部分53配合,而另一端部有阴面542或第五面,可与所述扭绞55配合。在将所述组装轴39用力安装在所述第一部分1内之后,并且在所述套管37旋紧在所述螺杆38上且在端部彼此焊接之前,该放大零件54旋紧在所述螺杆38的螺纹部分53上。
根据本发明的装置的该第三个优选实施例以下述方式工作:由置于机体外部的磁场源形成的一个旋转磁场使所述永久磁铁3沿一个第一方向旋转,旋转的最大圈数受制于螺杆38的螺纹部分53的长度和螺距,或受制于为放大零件54留出的在止动件之间移动的空间,止动件一方面由套管37构成,另一方面由组装轴39的头部392构成。所述永久磁铁3的转动带动所述与其相连的螺杆38的旋转,并且通过螺杆38的螺纹部分53,带动所述放大零件54在一个第一移动方向上的移动,螺纹部分53与所述放大零件54的螺孔541配合,以构成所述第二螺旋连接。放大零件通过防旋转筋条543被锁止旋转,并通过其阴面542与所述扭绞55配合,带动所述输入轴41向一个方向转动,该方向当然还取决于所述扭绞55的螺距方向。然后,所述永久磁铁3开始沿与所述第一方向相反的方向旋转,转的圈数和向第一方向的一样,而所述输入轴41通过所有零件的逆向运动而回到其初始位置。在这些运动期间,摩擦弹簧系统发挥作用,并带动所述输出轴42沿一个单一方向旋转,这显然导致所述第二部分2相对于所述第一部分1的移动。重复该周期必要的次数以获得所希望的伸长。
本发明装置的该第三个优选实施例的减速比取决于所述螺杆的所述螺纹部分53和所述扭绞55的螺距。此外,鉴于存在摩擦,为了使所述装置工作,所述扭绞55的螺距必须足够大。
在本发明装置的该第三个优选实施例中,如果愿意,还可以在永久磁铁3和螺杆53之间插入一个马耳他十字机构(Croix de Malte),通过置于最靠近所述永久磁铁3的机体外部的磁场源81围绕平行于所述永久磁铁3旋转轴的一个轴的旋转,方便该装置的控制。实际上,使用马耳他十字机构可使所述永久磁铁3仅在其旋转的一部分中带动输入轴41,对于这部分,由所述磁场源81可施加在所述永久磁铁3上的力矩很高,这是由于所述永久磁铁3的磁化方向相对于磁场源81放置方向的合理定位,以及轮相对于所述马耳他十字机构的位置,所述轮与所述永久磁铁3相连,带动与所述螺杆53相连的马耳他十字机构。如果所述传动轮开始啮合所述马耳他十字机构时永久磁铁3的磁化方向和所述传动轮离开所述马耳他十字机构时永久磁铁3的磁化方向之间的角平分线基本垂直于能够将所述磁场源81置于最靠近永久磁铁3的方向,就能获得很好的结果。
根据本发明的装置有利地用机械强度高且机体能很好耐受的材料实现,诸如316L不锈钢、钛合金、或最好是以铬和钴为基础的高性能合金、如PHYNOX。所述永久磁铁3有利地是一种居里温度高于150℃的钕磁铁,从而可使本发明的装置能够用任何方式进行消毒,并且特别是用134℃的过热蒸汽,而不会损害所述永久磁铁3。
有利的是,本发明装置的经受摩擦的表面接受一种表面处理,例如以金刚石无定形碳或硫化钨为基础的减少摩擦系数的表面处理。
上面描述了一种径向磁化的柱形永久磁铁3的使用,并且是优选的,但也可考虑任何磁化方向的任何几何形状的磁铁,特别是截面为六边形的平行六面体等。
根据本发明的装置以完全已知的方式和类似于无伸长机构的同类装置的方式植入并固定在机体内。
工业应用的可能性
本发明对实现所有类型的体内伸长装置都特别有用,如生长型假骨,骨伸长或骨迁移骨髓钉,脊椎骨脱离或压缩棒,或者骨或肋骨间脱离装置。它还可用于实现增长板,用于纠正骨变形,或者植入泵,用于逐步有控制地将物质扩散到机体内,并且更广泛地,可以实现人们希望能够以逐步且无直接接触的控制方式改变其几何形状的任何类型的装置。

Claims (6)

1.体内伸长装置,由一个第一部分(1)、一个第二部分(2)和一个永久磁铁(3)构成,第一部分包括与机体的第一连接装置(11),第二部分包括与机体的第二连接装置(21)并相对于所述第一部分(1)滑动安装,其特征在于,该伸长装置具有:
-所述永久磁铁(3)和所述第一部分(1)之间的连接装置,为所述永久磁铁(3)留有基本围绕它的主惯性轴中的一个垂直于其磁化方向的轴的旋转自由度,
-一个输入轴(41),
-减速装置,用于以所述输入轴(41)的旋转和所述永久磁铁(3)的旋转之间的一个减速比,将所述永久磁铁(3)的运动转换为所述输入轴(41)交替地沿一个第一方向和沿相反方向的转动,并且使得所述永久磁铁(3)的旋转方向的改变带动所述输入轴(41)旋转方向的改变,
-一个输出轴(42),
-自由轮装置(43),当所述输入轴(41)沿所述第一方向旋转时,该自由轮装置能够沿所述第一方向驱动所述输出轴(42),
-保持装置(44),用于当所述输入轴(41)沿所述第一方向的相反方向旋转时,阻止所述输出轴(42)沿所述第一方向的相反方向的旋转,
-以及传动装置,用于使所述输出轴(42)的转动导致所述第二部分(2)相对于所述第一部分(1)的移动。
2.根据权利要求1所述的体内伸长装置,其特征在于,所述传动装置是一个第一面(61)和一个第二面(62)之间的一个第一螺旋连接,第一面(61)与输出轴(42)相连,第二面(62)与第二部分(2)相连。
3.根据权利要求1所述的体内伸长装置,其特征在于,所述减速装置由一个臂杆(51)及一个第一支撑面(52)和一个第二支撑面(511)之间的连接装置构成,所述臂杆与所述输入轴(41)相连并共用旋转轴,第一支撑面(52)与所述永久磁铁(3)相连并离开其旋转轴,第二支撑面(511)与所述臂杆(51)的端部相连,该端部离所述臂杆(51)和输入轴(41)的共用旋转轴最远。
4.根据权利要求3所述的体内伸长装置,其特征在于,所述永久磁铁(3)的旋转由一个方向上的第一止动装置(512)和相反方向上的第二止动装置(513)限制在一个角度小于180°的区域内。
5.根据权利要求3所述的体内伸长装置,其特征在于,所述第一支撑面(52)和所述第二支撑面(511)之间的连接装置具有一个间隙,可允许永久磁铁(3)在相对于永久磁铁(3)的旋转轴彼此基本相对的两个区域内旋转,而不带动所述臂杆(51)。
6.根据权利要求1所述的体内伸长装置,其特征在于,所述减速装置由一个放大零件(54)构成,放大零件相对于所述第一部分(1)平移安装并被锁止旋转,并且具有一个第三面(541),第三面与一个第四面(53)呈第二螺旋连接,第四面(53)与所述永久磁铁(3)相连,并且放大零件具有一个第五面(542),第五面与一个第六面(55)呈第三螺旋连接,第六面(55)与所述输入轴(41)相连,所述永久磁铁(3)的旋转轴、所述第二和第三螺旋连接的旋转轴及所述输入轴(41)的旋转轴是重合的,所述第二和第三螺旋连接的螺距为所述减速装置的减速比,而所述第二螺旋连接的螺距相对于所述第二螺旋连接的摩擦系数要足够大,从而使所述减速装置能够工作。
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