CN107411929A - 下肢骨折复位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种下肢骨折复位装置,其包括髋部、大腿部、膝关节、小腿部以及足踝部,其中髋部可实现三个自由度,分别是额状位的内收/外展、矢状面的前屈/后伸、以及旋转动作;大腿部可实现拉伸/推顶自由度;膝关节可实现矢状面的屈伸自由度;小腿部可实现拉伸/推顶自由度;足踝部可实现两个自由度,分别是踝关节矢状面的屈伸自由度,以及旋转动作;以上各个自由度都通过传感器来检测,以保证精准的运动量,进而保证人体组织的安全。本发明所涉及的下肢骨折复位装置结合人体下肢相对应的运动功能,通过控制下肢各部位的运动来实现对骨折的复位和临时固定,具有复位精准、安全性好、自动化程度高的优点。

Description

下肢骨折复位装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,尤其涉及一种下肢骨折复位装置。
背景技术
目前临床应用的下肢骨折复位技术,大多还以人力配合手持器械为主为切开直视下复位,虽然有部分研究采用机械复位装置,但是基本上是采用手动牵引的设备来完成,以上复位的形式因为没能结合各关节的生理活动功能,因此达不到很好的复位效果。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提出了一种复位精准、安全性好以及自动化程度较高的下肢骨折复位装置。
为了实现上述目的,本发明提出了一种下肢骨折复位装置,包括用于安装在手术床上的固定架(1),会阴柱(2)经连接杆固定在所述固定架(1)上,在所述会阴柱(2)上设有第一压力传感器(3);第一油缸(4)的一端铰接在所述固定架(1)上,其另一端铰接在髋关节转向节(5)上,在所述髋关节转向节(5)上还固定连接有第一光轴(6),所述第一光轴(6)的上下两端分别与所述固定架(1)相铰接,第一角度传感器(7)的轴固定连接在所述第一光轴(6)上,所述第一角度传感器(7)固定在所述固定架(1)上;第二油缸(9)的一端铰接在所述髋关节转向节(5)上,其另一端与髋关节支撑座(10)相铰接,所述髋关节支撑座(10)与固接在髋关节转向节(5)上的第二光轴(11)相铰接,第二角度传感器(12)的轴固接在所述第二光轴(11)上,所述第二角度传感器(12)固接在所述髋关节支撑座(10)上;所述髋关节支撑座(10)上还设有第一壳体(13),所述第一壳体(13)内设有第一伺服电机,所述第一伺服电机的输出轴上设有第一齿轮,第三角度传感器(15)的轴固接在所述第一伺服电机的输出轴上,所述第三角度传感器(15)固接在所述第一壳体(13)上,所述第一齿轮与第二齿轮(14)相啮合,所述第二齿轮(14)与大腿支柱近端筒(16)相固接,所述第二齿轮(14)连同大腿支柱近端筒(16)包裹着髋关节轴承支撑柱(18),所述髋关节轴承支撑柱(18)与所述髋关节支撑座(10)固定连接,所述大腿支柱近端筒(16)经第一螺栓型轴承(19)与髋关节轴承支撑柱(18)相连接;所述大腿支柱近端筒(16)上设有第一滑槽,大腿支柱远端筒(17)包裹着所述大腿支柱近端筒(16),所述大腿支柱远端筒(17)上设有第一限位孔21,第一限位销(20)插接在所述第一限位孔(21)内,并且所述第一限位销(20)可沿所述第一滑槽滑动;第三油缸(23)的一端铰接在所述大腿支柱近端筒(16)上,其另一端铰接在所述大腿支柱远端筒(17)上,在所述大腿支柱远端筒(17)上还设有第一长度传感器(24),所述第三油缸(23)的缸体上设有与所述第一长度传感器(24)配合使用的第一感应片(25);膝托(26)经连接柱与大腿支柱远端筒(17)固接,在所述膝托(26)上设有第二压力传感器(28);所述大腿支柱远端筒(17)还与第三光轴(29)相铰接,所述第三光轴(29)与小腿支柱近端筒(30)固接,第四角度传感器(27)的轴固接在所述第三光轴(29)上,所述第四角度传感器(27)固定在所述连接柱上;第四油缸(31)的一端铰接在所述大腿支柱远端筒(17)上,其另一端铰接在小腿支柱近端筒(30)上;在所述小腿支柱近端筒(30)上开设有第二滑槽(32),小腿支柱远端筒(33)包裹着所述小腿支柱近端筒(30),在所述小腿支柱远端筒(33)上设有第二限位孔(34),第二限位销(35)插接在所述第二限位孔(34)内,并且所述第二限位销(35)可沿所述第二滑槽(32)滑动;第五油缸(36)的一端铰接在所述小腿支柱近端筒(30)上,其另一端铰接在所述小腿支柱远端筒(33)上,在所述小腿支柱远端筒(33)上还设有第二长度传感器(37),所述第五油缸(36)的缸体上设有与所述第二长度传感器(37)配合使用的第二感应片(38);所述小腿支柱远端筒(33)上还设有第二壳体(39),所述第二壳体(39)内设有第二伺服电机,所述第二伺服电机的输出轴上设有第三齿轮,第五角度传感器(41)的轴固接在所述第二伺服电机的输出轴上,所述第五角度传感器(41)固接在所述第二壳体(39)上,所述第三齿轮与第四齿轮(40)相啮合,所述第四齿轮(40)与踝关节支柱(42)固接,所述踝关节支柱(42)经第二螺栓型轴承(45)与小腿支柱远端筒(33)相连接;在所述踝关节支柱(42)上还固接有第四光轴(46),所述第四光轴(46)与脚底板(47)相铰接,第六角度传感器(48)的轴固接在所述第四光轴(46)上,所述第六角度传感器(48)固接在所述脚底板(47)上;第六油缸(49)一端铰接在踝关节支柱(42)上,其另一端铰接在所述脚底板(47)上;以上所涉及到的角度传感器、长度传感器、压力传感器、油缸以及伺服电机均与控制装置相连接。
优选的是,所述会阴柱(2)内填充的介质为可压缩的介质。
优选的是,所述第一光轴(6)上还设有推力球轴承(8),所述推力球轴承(8)位于所述髋关节转向节(5)与固定架(1)之间。
优选的是,在所述大腿支柱近端筒(16)与大腿支柱远端筒(17)之间还设有第一组复合轴承(22)。
优选的是,所述膝托(26)内填充的介质为可压缩的介质。
优选的是,在所述小腿支柱近端筒(30)与小腿支柱远端筒(33)之间还设有第二组复合轴承。
本发明的该方案的有益效果在于上述下肢骨折复位装置结合人体下肢相对应的运动功能,通过控制下肢各部位的运动来实现对骨折的复位和临时固定,具有复位精准、安全性好、自动化程度高的优点。
附图说明
图1示出了本发明所涉及的下肢骨折复位装置的一种视角的结构图。
图2示出了本发明所涉及的下肢骨折复位装置的另一种视角的结构图。
图3示出了本发明所涉及的髋关节转向节部分的剖视结构示意图。
图4示出了本发明所涉及的髋关节转向节的结构图。
图5示出了本发明所涉及的下肢骨折复位装置的纵向剖视图。
图6示出了本发明所涉及的大腿支柱远端筒的结构示意图。
图7示出了本发明所涉及的小腿支柱近端筒的结构示意图。
图8示出了本发明所涉及的小腿支柱远端筒的结构示意图。
图9示出了本发明所涉及的踝关节支柱的结构示意图。
附图标记:1-固定架,2-会阴柱,3-第一压力传感器,4-第一油缸,5-髋关节转向节,6-第一光轴,7-第一角度传感器,8-推力球轴承,9-第二油缸,10-髋关节支撑座,11-第二光轴,12-第二角度传感器,13-第一壳体,14-第二齿轮,15-第三角度传感器,16-大腿支柱近端筒,17-大腿支柱远端筒,18-髋关节轴承支撑柱,19-第一螺栓型轴承,20-第一限位销,21-第一限位孔,22-第一组复合轴承,23-第三油缸,24-第一长度传感器,25-第一感应片,26-膝托,27-第四角度传感器,28-第二压力传感器,29-第三光轴,30-小腿支柱近端筒,31-第四油缸,32-第二滑槽,33-小腿支柱远端筒,34-第二限位孔,35-第二限位销,36-第五油缸,37-第二长度传感器,38-第二感应片,39-第二壳体,40-第四齿轮,41-第五角度传感器,42-踝关节支柱,43-定位销孔,44-定位销,45-第二螺栓型轴承,46-第四光轴,47-脚底板,48-第六角度传感器,49-第六油缸。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图1-5所示,本发明所涉及的下肢骨折复位装置包括用于安装在手术床上的固定架1,会阴柱2经连接杆固定在所述固定架1上,在本实施例中,所述会阴柱2内填充的介质为可压缩的介质,例如气体、液体等;在所述会阴柱2上设有第一压力传感器3,所述第一压力传感器3优选的设置在所述会阴柱2的底端。
第一油缸4的一端铰接在所述固定架1上,其另一端铰接在髋关节转向节5上,在所述髋关节转向节5上还固定连接有第一光轴6,所述第一光轴6的上下两端分别与所述固定架1相铰接,第一角度传感器7的轴固定连接在所述第一光轴6上,所述第一角度传感器7固定在所述固定架1上。为了承重,所述第一光轴6上还设有推力球轴承8,所述推力球轴承8位于所述髋关节转向节5与固定架1之间。
第二油缸9的一端铰接在所述髋关节转向节5上,在本实施例中,第二油缸9的一端铰接在所述髋关节转向节5的下端部,其另一端与髋关节支撑座10相铰接,所述髋关节支撑座10与固接在髋关节转向节5上的第二光轴11相铰接,在本实施例中,所述第二光轴11固接在所述髋关节转向节5的上端部;第二角度传感器12的轴固接在所述第二光轴11上,所述第二角度传感器12固接在所述髋关节支撑座10上。所述髋关节支撑座10上还设有第一壳体13,所述第一壳体13内设有第一伺服电机(图中未示出),所述第一伺服电机的输出轴上设有第一齿轮,第三角度传感器15的轴固接在所述第一伺服电机的输出轴上,所述第三角度传感器15固接在所述第一壳体13上,所述第一齿轮与第二齿轮14相啮合,所述第二齿轮14与大腿支柱近端筒16相固接,所述第二齿轮14连同大腿支柱近端筒16包裹着髋关节轴承支撑柱18,所述髋关节轴承支撑柱18与所述髋关节支撑座10固定连接,所述大腿支柱近端筒16经第一螺栓型轴承19与髋关节轴承支撑柱18相连接;所述大腿支柱近端筒16上设有第一滑槽(图中未示出),大腿支柱远端筒17包裹着所述大腿支柱近端筒16,所述大腿支柱远端筒17上设有第一限位孔21,如图6所示,第一限位销20插接在所述第一限位孔21内,并且所述第一限位销20可沿所述第一滑槽滑动;在所述大腿支柱近端筒16与大腿支柱远端筒17之间还设有第一组复合轴承22,以便减小滑动时的摩擦力,在本实施例中,所述第一组复合轴承22包括两个复合轴承;第三油缸23的一端铰接在所述大腿支柱近端筒16上,其另一端铰接在所述大腿支柱远端筒17上,在所述大腿支柱远端筒17上还设有第一长度传感器24,所述第三油缸23的缸体上设有与所述第一长度传感器24配合使用的第一感应片25。
膝托26经连接柱与大腿支柱远端筒17固接,所述膝托26内填充的介质为可压缩的介质,例如气体、液体等;在所述膝托26上设有第二压力传感器28;所述大腿支柱远端筒17还与第三光轴29相铰接,所述第三光轴29与小腿支柱近端筒30固接,第四角度传感器27的轴固接在所述第三光轴29上,所述第四角度传感器27固定在所述连接柱上。第四油缸31的一端铰接在所述大腿支柱远端筒17上,其另一端铰接在小腿支柱近端筒30上。
如图7所示,在所述小腿支柱近端筒30上开设有第二滑槽32,小腿支柱远端筒33包裹着所述小腿支柱近端筒30,在所述小腿支柱远端筒33上设有第二限位孔34,如图8所示,第二限位销35插接在所述第二限位孔34内,并且所述第二限位销35可沿所述第二滑槽32滑动;在所述小腿支柱近端筒30与小腿支柱远端筒33之间还设有第二组复合轴承(图中未示出),以便减小滑动时的摩擦力,在本实施例中,所述第二组复合轴承包括两个复合轴承;第五油缸36的一端铰接在所述小腿支柱近端筒30上,其另一端铰接在所述小腿支柱远端筒33上,在所述小腿支柱远端筒33上还设有第二长度传感器37,所述第五油缸36的缸体上设有与所述第二长度传感器37配合使用的第二感应片38。
所述小腿支柱远端筒33上还设有第二壳体39,所述第二壳体39内设有第二伺服电机(图中未示出),所述第二伺服电机的输出轴上设有第三齿轮,第五角度传感器41的轴固接在所述第二伺服电机的输出轴上,所述第五角度传感器41固接在所述第二壳体39上,所述第三齿轮与第四齿轮40相啮合,所述第四齿轮40与踝关节支柱42固接,在本实施例中,在所述踝关节支柱42以及第四齿轮40上均设有定位销孔43,如图9所示,通过定位销44将二者固接。所述踝关节支柱42经第二螺栓型轴承45与小腿支柱远端筒33相连接。
在所述踝关节支柱42上还固接有第四光轴46,所述第四光轴46与脚底板47相铰接,第六角度传感器48的轴固接在所述第四光轴46上,所述第六角度传感器48固接在所述脚底板47上。第六油缸49一端铰接在踝关节支柱42上,其另一端铰接在所述脚底板47上。
本发明所涉及的第一压力传感器3、第一油缸4、第一角度传感器7、第二油缸9、第二角度传感器12、第三角度传感器15、第三油缸23、第一长度传感器24、第四角度传感器27、第二压力传感器28、第四油缸31、第五油缸36、第二长度传感器37、第五角度传感器41、第六角度传感器48、第六油缸49、第一伺服电机以及第二伺服电机均与控制装置相连接,其中涉及到的传感器将检测到的信号传输至控制装置,所述控制装置还控制着油缸以及伺服电机的动作。在本实施例中,所述控制装置中包括型号为STC12C5A60S2的控制芯片。
在具体的使用过程中,髋部可实现三个自由度:通过触发第一油缸4动作,可使髋部实现额状位的内收---外展;通过触发第二油缸9动作,可使髋部实现矢状面的前屈---后伸;通过触发第一伺服电机动作,可实现旋转动作。大腿部可实现一个自由度:通过触发第三油缸23动作,可实现大腿支柱远端筒17相对于大腿支柱近端筒16滑动,以便对不同身高的患者大腿骨骨折进行拉伸和推顶。膝关节可实现一个自由度:通过触发第四油缸31动作,可实现膝关节矢状面的屈伸功能。小腿部可实现一个自由度:通过触发第五油缸36动作,可实现小腿支柱远端筒33相对于小腿支柱近端筒30滑动,以便对小腿骨骨折进行拉伸、推顶。足踝部可实现两个自由度:通过触发第六油缸49动作,可实现踝关节矢状面的屈伸自由度;通过触发第二伺服电机动作,可实现旋转动作。
本发明所涉及的各个自由度都通过传感器(角度传感器以及长度传感器)来检测,以保证精准的运动量,进而保证人体组织的安全。
本发明所涉及的下肢骨折复位装置结合人体下肢相对应的运动功能,通过控制下肢各部位的运动来实现对骨折的复位和临时固定,具有复位精准、安全性好、自动化程度高的优点。

Claims (6)

1.一种下肢骨折复位装置,其特征在于:包括用于安装在手术床上的固定架(1),会阴柱(2)经连接杆固定在所述固定架(1)上,在所述会阴柱(2)上设有第一压力传感器(3);第一油缸(4)的一端铰接在所述固定架(1)上,其另一端铰接在髋关节转向节(5)上,在所述髋关节转向节(5)上还固定连接有第一光轴(6),所述第一光轴(6)的上下两端分别与所述固定架(1)相铰接,第一角度传感器(7)的轴固定连接在所述第一光轴(6)上,所述第一角度传感器(7)固定在所述固定架(1)上;第二油缸(9)的一端铰接在所述髋关节转向节(5)上,其另一端与髋关节支撑座(10)相铰接,所述髋关节支撑座(10)与固接在髋关节转向节(5)上的第二光轴(11)相铰接,第二角度传感器(12)的轴固接在所述第二光轴(11)上,所述第二角度传感器(12)固接在所述髋关节支撑座(10)上;所述髋关节支撑座(10)上还设有第一壳体(13),所述第一壳体(13)内设有第一伺服电机,所述第一伺服电机的输出轴上设有第一齿轮,第三角度传感器(15)的轴固接在所述第一伺服电机的输出轴上,所述第三角度传感器(15)固接在所述第一壳体(13)上,所述第一齿轮与第二齿轮(14)相啮合,所述第二齿轮(14)与大腿支柱近端筒(16)相固接,所述第二齿轮(14)连同大腿支柱近端筒(16)包裹着髋关节轴承支撑柱(18),所述髋关节轴承支撑柱(18)与所述髋关节支撑座(10)固定连接,所述大腿支柱近端筒(16)经第一螺栓型轴承(19)与髋关节轴承支撑柱(18)相连接;所述大腿支柱近端筒(16)上设有第一滑槽,大腿支柱远端筒(17)包裹着所述大腿支柱近端筒(16),所述大腿支柱远端筒(17)上设有第一限位孔21,第一限位销(20)插接在所述第一限位孔(21)内,并且所述第一限位销(20)可沿所述第一滑槽滑动;第三油缸(23)的一端铰接在所述大腿支柱近端筒(16)上,其另一端铰接在所述大腿支柱远端筒(17)上,在所述大腿支柱远端筒(17)上还设有第一长度传感器(24),所述第三油缸(23)的缸体上设有与所述第一长度传感器(24)配合使用的第一感应片(25);膝托(26)经连接柱与大腿支柱远端筒(17)固接,在所述膝托(26)上设有第二压力传感器(28);所述大腿支柱远端筒(17)还与第三光轴(29)相铰接,所述第三光轴(29)与小腿支柱近端筒(30)固接,第四角度传感器(27)的轴固接在所述第三光轴(29)上,所述第四角度传感器(27)固定在所述连接柱上;第四油缸(31)的一端铰接在所述大腿支柱远端筒(17)上,其另一端铰接在小腿支柱近端筒(30)上;在所述小腿支柱近端筒(30)上开设有第二滑槽(32),小腿支柱远端筒(33)包裹着所述小腿支柱近端筒(30),在所述小腿支柱远端筒(33)上设有第二限位孔(34),第二限位销(35)插接在所述第二限位孔(34)内,并且所述第二限位销(35)可沿所述第二滑槽(32)滑动;第五油缸(36)的一端铰接在所述小腿支柱近端筒(30)上,其另一端铰接在所述小腿支柱远端筒(33)上,在所述小腿支柱远端筒(33)上还设有第二长度传感器(37),所述第五油缸(36)的缸体上设有与所述第二长度传感器(37)配合使用的第二感应片(38);所述小腿支柱远端筒(33)上还设有第二壳体(39),所述第二壳体(39)内设有第二伺服电机,所述第二伺服电机的输出轴上设有第三齿轮,第五角度传感器(41)的轴固接在所述第二伺服电机的输出轴上,所述第五角度传感器(41)固接在所述第二壳体(39)上,所述第三齿轮与第四齿轮(40)相啮合,所述第四齿轮(40)与踝关节支柱(42)固接,所述踝关节支柱(42)经第二螺栓型轴承(45)与小腿支柱远端筒(33)相连接;在所述踝关节支柱(42)上还固接有第四光轴(46),所述第四光轴(46)与脚底板(47)相铰接,第六角度传感器(48)的轴固接在所述第四光轴(46)上,所述第六角度传感器(48)固接在所述脚底板(47)上;第六油缸(49)一端铰接在踝关节支柱(42)上,其另一端铰接在所述脚底板(47)上;以上所涉及到的角度传感器、长度传感器、压力传感器、油缸以及伺服电机均与控制装置相连接。
2.根据权利要求1所述的下肢骨折复位装置,其特征在于:所述会阴柱(2)内填充的介质为可压缩的介质。
3.根据权利要求1所述的下肢骨折复位装置,其特征在于:所述第一光轴(6)上还设有推力球轴承(8),所述推力球轴承(8)位于所述髋关节转向节(5)与固定架(1)之间。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的下肢骨折复位装置,其特征在于:在所述大腿支柱近端筒(16)与大腿支柱远端筒(17)之间还设有第一组复合轴承(22)。
5.根据权利要求1所述的下肢骨折复位装置,其特征在于:所述膝托(26)内填充的介质为可压缩的介质。
6.根据权利要求4所述的下肢骨折复位装置,其特征在于:在所述小腿支柱近端筒(30)与小腿支柱远端筒(33)之间还设有第二组复合轴承。
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