CN105105834B - 一种泰勒架骨康复机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种泰勒架骨康复机构，包括架体部分和动力部分，架体部分由中间环、远端环、克氏针和延长杆构成，其特征在于该康复机构还包括振动部分，且架体部分还包括近端环、螺旋压缩弹簧和连接螺栓；所述近端环与中间环由连接螺栓刚性联接时，该康复机构就构成与公知的两环泰勒架结构相同的康复机构；而当所述近端环与中间环由螺旋压缩弹簧柔性联接时，所述近端环与中间环之间的距离发生变化的同时，该两个环发生周期性振动；所述动力部分包括电机、大带轮、小带轮和皮带、棱柱或凸轮及其轴承，电机通过大、小带轮和皮带，带动棱柱或凸轮运动，使所述近端环与中间环产生振动；夹在近端环与中间环之间的棱柱或凸轮使动力部分连接到架体部分。
Description
技术领域
本发明涉及医疗康复技术，具体为一种泰勒架骨康复机构。该康复机构是对现有泰勒架骨康复机构的改进，用于更好、更快的促进骨骼康复。
背景技术
泰勒架骨康复机构(常称为泰勒架)是一种用于骨折或骨畸形的校正康复的辅具，主要由两个环，六根延长杆，万向旋转接头，克氏针和针夹构成。所述的两个环分别称为。使用时，近端环和远端环分别套在需要复位的骨骼两端。然后使用医疗微径电钻在断骨两端呈十字各打一组孔，分别将两根钢针穿过十字孔，通过针夹固定在近端环和远端环的环体上，使得断骨两端分别与近端环和远端环实现刚性固定；两个环之间通过万向旋转接头与六根长度可调的延长杆连接。逐步调节六根延长杆的伸缩长度，即可逐步校正近端环和远端环之间的相对位姿，实现骨骼的复位校正和固定。
据医学研究，在骨骼复位后的愈合过程中，对两节断骨间施加一定频率的低幅值振动刺激，能够更有效地加快新骨细胞的形成，从而缩短骨折恢复进程。现有的泰勒架不具备上述的刺激功能，患者只能在断骨完全固定的情况下逐步恢复，康复时间较长。
发明内容
针对现有泰勒架功能的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种泰勒架骨康复机构。该机构是对现有的泰勒架进行创新改造设计出来的：该机构将现有泰勒架的两环结构，改进为三环结构，分别是近端环、中间环和远端环。近端环和远端环分别通过克氏针与骨骼两段实现刚性联接。在骨折校正阶段，近端环与中间环固定为一体，与远端环及六根延长杆构成公知的两环泰勒架，实现骨骼的复位；在骨折康复阶段，近端环与中间环分离为软联接，中间环与远端环通过六根延长杆固定为一体，利用电机带动棱柱或凸轮结构在近端环与中间环之间产生振动刺激，从而缩短断骨康复时间。
本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种泰勒架骨康复机构，包括架体部分和动力部分，架体部分由中间环、远端环、克氏针和延长杆构成，其特征在于该康复机构还包括振动部分，且架体部分还包括近端环、螺旋压缩弹簧和连接螺栓；所述近端环与中间环由连接螺栓刚性联接时，该康复机构就构成两环泰勒架结构的康复机构；而当所述近端环与中间环由螺旋压缩弹簧柔性联接时，所述近端环与中间环之间的距离发生变化的同时，该两个环发生周期性振动；所述动力部分包括电机固定架、电机、大带轮、小带轮和皮带、棱柱及其轴承或凸轮及其轴承，电机通过大、小带轮和皮带，带动棱柱及其轴承或凸轮及其轴承运动，使所述近端环与中间环产生振动；夹在近端环与中间环之间的棱柱及其轴承或凸轮及其轴承使得动力部分连接到架体部分。
与现有技术相比，本发明泰勒架骨康复机构的有益效果为：现有双环刚性结构的泰勒架只具备校正和固定断骨的功能，无法实现康复期对断骨的生长振动刺激。本发明泰勒架骨康复机构将泰勒架的双环刚性结构改进设计为三环柔性结构，除具备基本的断骨校正复位功能之外，在骨骼校正复位后的康复阶段，还可通过近端环、中间环之间的小幅度振动，带动断骨两端之间的小幅度振动，刺激断骨处的骨细胞生长，有效缩短骨骼的康复时间，提高康复效率，减少病人痛苦。
附图说明
图1为本发明泰勒架骨康复机构一种实施例的整体结构示意图：
图2为本发明泰勒架骨康复机构一种实施例的凸轮及其轴承的结构示意图；
图3为本发明泰勒架骨康复机构一种实施例的近端环与中间环由连接螺栓刚性联接结构示意图：
图4为本发明泰勒架骨康复机构一种实施例的近端环与中间环由螺旋压缩弹簧柔性联接结构示意图：
图5为本发明泰勒架骨康复机构一种实施例的动力部分与架体部分连接结构(产生周期性振动结构)示意图：
图中，1.近端环，2.中间环，3.远端环，4.克氏针，5.延长杆，6.螺旋压缩弹簧，7.连接螺栓，8.电机固定架，9.电机，10.小带轮，11.皮带，12.大带轮，13.棱柱及其轴承，14.凸轮及其轴承。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本发明泰勒架骨康复机构。
本发明设计的泰勒架骨康复机构(简称康复机构，参见图1-5)：其组成主要包括架体部分和动力部分。其中架体部分，包括近端环1、中间环2、远端环3、克氏针4、延长杆5、螺旋压缩弹簧6和连接螺栓7。其连接关系为：近端环1和远端环3由克氏针4连接固定、连接螺栓7压紧螺旋压缩弹簧6与近端环1连接。中间环2和远端环3是现有泰勒架原有的两个环，近端环1是新设计的环。由螺旋压缩弹簧6和连接螺栓7把近端环1连接到中间环2上。动力装置包括电机固定架8、电机9、小带轮10、皮带11，大带轮12和棱柱及其轴承(一体结构，简称棱柱)13或者凸轮及其轴承(一体结构，简称凸轮)14。其连接关系为电机9固定在电机固定架8上、电机9连接小带轮10、大带轮12连接棱柱13、小带轮10和大带轮12之间用皮带11连接。
本发明康复机构在骨折校正阶段，近端环1和中间环2使用连接螺栓7固定。骨骼与环之间的安装操作与现有泰勒架相同。用克氏针4固定骨折与解剖位置：两个克氏针4分别在骨折近端和远端的距骨折线0.5厘米处垂直于指骨纵轴钻孔，穿过双侧骨皮质。此两枚克氏针4应在一个平面内，且此平面应和指骨纵轴平行；取出这两枚克氏针4，在针道处插入注射针头作为导管，将钢丝穿过，然后拧紧、加压，相当于张力带钢丝，这样的固定非常牢靠。将六个可伸缩的延长杆5倾斜地连接中间环2和远端环3，并在连接点处可自由旋转，只要调节其中一根延长杆5的长度，近端环1和中间环2整体就会相对远端环3改变位置。而六个可伸缩的延长杆5的长度根据患者情况使用计算机程序软件可以计算得出。此装置治疗和矫正各种简单或复杂的骨折和畸形。在骨折康复阶段：连接螺栓7松开，螺旋压缩弹簧6恢复原长且三个旋转压缩弹簧两两之间呈120°。在棱柱及其轴承13转动的整个过程中防止弹簧发生形变。棱柱13在近端环1和中间环2之间以最优转速和大带轮12同轴转动，转动的动力由电机9提供。棱柱及其轴承13转动引起弹簧发生形变，近端环1和中间环2之间的距离产生连续变化，如此循环，产生振动。近端环1和中间环2之间距离变化产生的振动引起骨骼间的振动，从而促进骨骼更好的康复，缩短断骨康复时间。棱柱13稳定转动和近端环1的周期性振动的前提是选择转速一定的合适型号的电机9。电机9提供电能，和小带轮10同轴转动。大带轮12和小带轮10之间用皮带11相连，起到了减速的作用。
本发明所述骨康复机构的设计与工作方式包括以下步骤：
在骨折校正阶段，康复机构只使用其架体部分，工作方式及各部分尺寸与现有双环刚性结构的泰勒架一致，具体步骤如下：
步骤1)由连接螺栓7刚性联接近端环1与中间环2，由六根延长杆5联接中间环2和远端环3；
步骤2)通过钢针和针夹将近端环1和远端环3固定在需要治疗的骨骼两端；
步骤3)调节六个延长杆5的长度，每个延长杆5的长度调节过程根据患者情况而定。
在骨折康复阶段，安装三环振动式泰勒架骨康复机构的动力部分，配合架体部分一起工作。
步骤1)：由振动幅度确定棱柱13或凸轮14的大小：近端环1与中间环2在松开连接螺栓7后由螺旋压缩弹簧6柔性联接，中间环2与远端环3通过六根4延长杆5固定为一体。将一根棱柱安装在近端环1和中间环2之间，并安装电机固定架8、电机9和带轮。棱柱13或凸轮14在旋转过程中使上端环和中间环2之间产生周期性振动。根据患者情况可确定振动幅度，由此振动幅度选择棱柱13的外接圆半径和内切圆半径，例如边长1毫米的正六棱柱，可产生0.134毫米振幅的振动；采用凸轮14时，凸轮14的升程即为振动幅度，凸轮的基圆半径可选择为升程的5-10倍之间，即可实现泰勒架骨康复机构所需的振动频率。
步骤2)：由振动频率确定电机9的转速和大带轮12与小带轮10的传送比：根据患者情况确定振动频率(通常为20-40Hz8)，选择电机9的转速和大带轮12与小带轮10的传送比，使得电机9经带轮减速后，达到期望的转速。具体方案一：电机9的转速n＝1400转/分，小带轮10直径d＝10毫米，大带轮12直径D＝50毫米，使用正六棱柱方式，可产生6*1400/60/(50/10)＝28Hz的振动；具体方案二：电机9的转速n＝2800转/分，小带轮10直径d＝10毫米，大带轮12直径D＝20毫米，使用凸轮方式，可产生2800/60/(20/10)＝23.3Hz的振动。改变电机9的速度或者大带轮12与小带轮10的直径比，即可实现泰勒架骨康复机构所需的振动频率。
步骤3)：电机9的功率选择：电机9的功率应能够在经过带轮减速后，克服近端环1与中间环2之间弹簧的弹力，实现棱柱轴的连续旋转。举例：选择凸轮方式，凸轮14的基圆半径2毫米，振幅0.2毫米，弹簧的弹性系数k＝0.8牛/毫米，振动频率20Hz，电机9的功率P应不小于0.8*0.2*2*20*6.28＝40.2瓦，考虑到摩擦损失，选择50瓦的电机9即可满足需要。
所述的连接螺栓7不受材料、大小的限制。
所述的大带轮12和所述的小带轮10材料一致，都是普通的带轮，表面有防滑沟槽，靠张紧产生摩擦力提供动力。与皮带11配合使用，构成减速装置，可以保证准确的传动比。
所述的电机9提供能量，把电能转换成机械能。
本发明三环振动式泰勒架骨康复机构的制造材料与现有两环式泰勒架的材料、大小，规格完全或基本一致。
本发明康复机构的工作原理和过程是：在骨骼复位后的愈合过程中，松开连接螺栓7，由螺旋压缩弹簧6柔性联接时，则可在两个环之间距离发生改变时发生振动。该一定频率的低幅值振动在两节断骨间刺激骨骼，能够更有效地加快新骨细胞的形成，从而缩短骨折恢复时间，造福于康复者。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (4)
1.一种泰勒架骨康复机构，包括架体部分和动力部分，架体部分由中间环、远端环、克氏针和延长杆构成，其特征在于该康复机构还包括振动部分，且架体部分还包括近端环、螺旋压缩弹簧和连接螺栓；所述近端环与中间环由连接螺栓刚性联接时，该康复机构就构成两环泰勒架结构的康复机构；而当所述近端环与中间环由螺旋压缩弹簧柔性联接时，所述近端环与中间环之间的距离发生变化的同时，该两个环发生周期性振动；所述动力部分包括电机固定架、电机、大带轮、小带轮和皮带、棱柱及其轴承或凸轮及其轴承，电机通过大、小带轮和皮带，带动棱柱及其轴承或凸轮及其轴承运动，使所述近端环与中间环产生振动；夹在近端环与中间环之间的棱柱及其轴承或凸轮及其轴承使得动力部分连接到架体部分。
2.根据权利要求1所述的泰勒架骨康复机构，其特征在于所述电机的设计转速1400转/分，小带轮直径10毫米，大带轮直径50毫米，使用正六棱柱及其轴承方式，可产生6X1400/60/(50/10)＝28Hz的振动；改变电机的速度或者大带轮与小带轮的直径比，即可实现泰勒架骨康复机构所需的振动频率。
3.根据权利要求1所述的泰勒架骨康复机构，其特征在于所述电机的设计转速2800转/分，小带轮直径10毫米，大带轮直径20毫米，使用凸轮及其轴承方式，可产生2800/60/(20/10)＝23.3Hz的振动；改变电机的速度或者大带轮与小带轮的直径比，即可实现泰勒架骨康复机构所需的振动频率。
4.根据权利要求1所述的泰勒架骨康复机构，其特征在于使用凸轮及其轴承方式时，所述凸轮及其轴承的升程即为振动幅度，凸轮的基圆半径可选择为该升程的5-10倍。
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