发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种支撑结构、假体以及假体系统,以解决现有的假体支撑力不足、弹簧延长功能失效等问题中的一个或多个。
根据本发明的一个方面,提供了一种支撑结构,用于假体的支撑,包括延长件和阻挡件;
所述延长件包括本体和位于所述本体之近端的多个帽檐结构;多个所述帽檐结构沿所述本体径向向外延伸,以伸入一限位件,且多个所述帽檐结构还沿所述本体的轴向排布;
所述本体具有远端封闭的内腔,且所述本体在邻近多个所述帽檐结构的部位设有镂空结构;所述阻挡件为两端开放的中空结构并设置于所述内腔中,用以覆盖所述镂空结构;
其中:当多个所述帽檐结构发热时,使所述限位件与多个所述帽檐结构相接触的部位融化,以解除所述限位件对所述支撑结构的限位。
进一步,根据本发明的另一个方面,提供了一种假体,包括外壳、限位件、弹性件和所述的支撑结构,其中:
所述外壳具有位于远端的第一开口端部和位于近端的第一封闭端部;
所述限位件容置于所述外壳中,并被配置为与所述外壳至少保持轴向相对静止;
所述支撑结构的所述延长件容置于所述限位件中,并向所述外壳的远端延伸,并被配置为与所述外壳至少保持周向相对静止,且所述延长件的多个所述帽檐结构伸入所述限位件;
所述弹性件部分容置于所述延长件的所述内腔中,且所述弹性件的一端延伸至所述内腔的远端端部,另一端从所述内腔的近端端部延伸出并延伸至所述外壳或所述限位件的近端端部;
当所述外壳的外侧施加一交变磁场时,多个所述帽檐结构发热,使所述限位件与多个所述帽檐结构相接触的部位融化,以使所述弹性件以弹性力推动所述延长件沿所述限位件的轴向,向所述外壳的远端移动。
进一步,根据本发明的又一个方面,提供了一种假体系统,包括所述的假体和交变磁场发生装置,所述交变磁场发生装置用于提供交变磁场,在所述交变磁场作用下所述帽檐结构发热。
优选的,所述帽檐结构具有一尖端部以伸入所述限位件,所述尖端部具有第一夹角,且所述第一夹角在30°~60°之间。
优选的,所述第一夹角为45°。
优选的,所述第一夹角由所述帽檐结构的一侧边以及一底边限定而成,所述底边沿所述本体的径向延伸,且所述底边与所述本体之轴向形成第二夹角,所述第二夹角在80°~110°之间。
优选的,所述第二夹角为90°。
优选的,最靠近所述本体之近端的一个所述帽檐结构的最大直径大于其余帽檐结构的最大直径。
优选的,最靠近所述本体之近端的一个所述帽檐结构的最大直径为其余帽檐结构的最大直径的1.05倍。
优选的,多个所述帽檐结构首尾连续设置。
优选的,多个所述帽檐结构首尾间隔设置。
优选的,至少部分相邻帽檐结构之间还设有所述镂空结构。
优选的,所述本体由远及近的包括连接部分、支撑部分和加热部分;所述连接部分用于连接外部构件,所述内腔自所述加热部分的近端轴向延伸至所述支撑部分的远端,其中:多个所述帽檐结构设置于所述加热部分的外部,且所述楼空结构位于所述加热部分上邻近所述支撑部分的区域。
优选的,所述支撑结构还包括棱柱件,所述棱柱件的横截面为多边形,所述棱柱件位于所述连接部分和/或所述支撑部分。
优选的,所述内腔中设有一预留空间段,所述预留空间段的直径大于所述内腔之其余部分的直径,所述阻挡件位于所述预留空间段中,且所述阻挡件的外径与所述预留空间段的内径相匹配。
优选的,所述帽檐结构为2~8个。
优选的,所述限位件为两端开放的中空结构。
综上,在本发明提供的支撑结构、假体以及假体系统中,通过在支撑结构的延长件之近端设置多个帽檐结构,以及在延长件的内腔中增设阻挡件,使得所述假体的限位件被所述帽檐结构切削过的材料的一部分不会溢入延长件用于放置弹性件的内腔中,转而能够溢入帽檐结构之间,从而增加帽檐结构的强度,提升假体的结构支撑力,同时确保假体的延长功能稳定有效。
在优选的实施例中,所述帽檐结构具有伸入限位件的尖端部,且所述尖端部的第一夹角在30°~60°之间,更优选为45°,在这些角度范围内的帽檐结构,其能够提供较优异的结构支撑,且还能够确保延长件运动的顺畅。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚,以下结合附图对本发明作进一步详细说明。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如在本发明中所使用的,单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象,除非内容另外明确指出外。如在本发明中所使用的,术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的,除非内容另外明确指出外。在本发明中所述的“远端”、“远侧”是指假体靠近延伸方向的一侧;相应的,“近端”、“近侧”是与“远端”、“远侧”相对的一侧。
本发明的核心思想在于提高一种支撑结构、假体及假体系统,以解决现有的假体延长支撑力不足、弹簧延长功能失效等问题。
为实现上述思想,本发明提供了一种支撑结构,所述支撑结构包括延长件和阻挡件;所述延长件包括本体和位于所述本体之近端的多个帽檐结构;多个所述帽檐结构沿所述本体径向向外延伸,以伸入一限位件,且多个所述帽檐结构还沿所述本体的轴向排布;所述本体具有远端封闭的内腔,且所述本体在邻近多个所述帽檐结构的部位设有镂空结构;所述阻挡件为两端开放的中空结构并设置于所述内腔中,用以覆盖所述镂空结构;其中:当多个所述帽檐结构发热时,使所述限位件与多个所述帽檐结构相接触的部位融化,以解除所述限位件对所述支撑结构的限位。
进而,本发明还提供了包括所述支撑结构的假体,且所述假体还包括外壳、限位件和弹性件,其中:所述外壳具有位于远端的第一开口端部和位于近端的第一封闭端部;所述限位件容置于所述外壳中,并被配置为与所述外壳至少保持轴向相对静止;所述支撑结构的所述延长件容置于所述限位件中,并向所述外壳的远端延伸,并被配置为与所述外壳至少保持周向相对静止,且所述延长件的多个所述帽檐结构伸入所述限位件;所述弹性件部分容置于所述延长件的所述内腔中,即所述弹性件的一端延伸至所述内腔的远端端部,另一端穿过所述阻挡件从所述内腔的近端端部延伸出并延伸至所述外壳或者限位件的近端端部;当所述外壳的外侧施加一交变磁场时,多个所述帽檐结构发热,使所述限位件与多个所述帽檐结构相接触的部位融化,以使所述弹性件以弹性力推动所述延长件沿所述限位件的轴向,向所述外壳的远端移动。
另外,本发明还提供了一种假体系统,所述假体系统包括所述的假体以及交变磁场发生装置,所述交变磁场发生装置用于提供所述交变磁场,即,交变磁场由交变磁场发生装置产生,交变磁场发生装置是本发明的假体延长的触发器。
具体来说,通过在外壳外侧,即人体外设置交变磁场,在交变磁场作用下延长件的帽檐结构处形成涡流,涡流产生的热量使所述限位件与多个所述帽檐结构接触的部位发生融化,减弱了限位件对支撑结构的限位作用,所述支撑结构在所述弹性件推动下沿所述假体的轴向,向所述外壳的远端移动,即向假体外部延长。本发明的假体系统,延长过程稳定可控,只使用内部弹簧力进行推动,无需手术,对人体无害,且设计结构简单。
如图1所示,本发明实施例提供一种假体,所述假体包括外壳、限位件1、支撑结构2和弹性件3,所述支撑结构2包括延长件21和阻挡件22。为了便于叙述,所述外壳并未在图中示出,但本领域技术人员根据现有技术应能知晓如何实现所述外壳的结构。
所述限位件1容置于所述外壳中,并被配置为与所述外壳至少保持轴向相对静止,所述限位件1用于对支撑结构2进行限位;所述限位件1的材料优选为树脂,更优选为聚缩醛树脂,所述限位件1的至少远端开放(优选两端开放),所述支撑结构2容置于限位件1中,并且其中的延长件21向所述外壳的远端外部延伸,进一步所述延长件21被配置为与所述外壳保持周向相对静止,以此延长件21不能相对于所述外壳随意转动。
如图2所示,本发明实施例提供一种支撑结构2,所述支撑结构2包括所述延长件21和阻挡件22,所述延长件21包括本体以及设于所述本体之近端的多个帽檐结构2114,多个所述帽檐结构2114沿所述本体的轴向排列。其中:任意一个所述帽檐结构2114沿所述本体径向向外延伸并伸入所述限位件1。这里的“径向延伸”不能狭义认为所述帽檐结构2114只能沿垂直于本体轴向的方向延伸,而应广义的理解为所述帽檐结构不是沿所述本体的轴向方向延伸。所述延长件21是相对于外壳为可移动的部分,其利用多个帽檐结构2114的发热解除限位件1对其的限位,以实现假体的延长。
此外,所述本体具有远端封闭的内腔2112(为内部结构,在2图和图3中以虚线绘示),且所述本体在临近多个所述帽檐结构2114的部位还设有镂空结构2113,以阻止本体部分在交变磁场作用下加热。另外,所述阻挡件22位于所述内腔2112中,用以覆盖所述本体上所有镂空结构2113,可以限制限位件1受热部分的流动方向,以阻止限位件1受热部分流入内腔2112内,同时促使限位件1受热部分滞留于帽檐结构2114之间,为可延长假体的日常使用提供足够的支撑力。其次,所述阻挡件22还为两端开放的中空结构以允许弹性件3穿设。
具体而言,如图3所示,所述延长件21的所述内腔2112的近端开放但远端封闭,即该内腔2112为自所述本体的近端向远端延伸的盲孔结构。实际时,所述弹性件3部分容置于所述内腔2112中,即所述弹性件3的一端延伸至所述内腔2112的远端端部,另一端穿过阻挡件22从内腔2112的近端端部延伸出并进一步延伸至所述外壳的近端端部,其中,该弹性件3在延长件21内的部分在图中以虚线绘示。此时,所述限位件1可以是两端开放的中空结构,以允许弹性件3穿过并与外壳连接。所述弹性件3用以向所述延长件21提供弹性力,该弹性力的方向指向延长件21的远端。所述弹性件3一般选用弹簧,如钴铬合金材料制成的弹簧,所述弹簧的长度不作具体的限定,以能够提供足够的弹性力为宜。
发明人发现,由于人体运动复杂,导致所述支撑结构2受力也比较复杂。简单而言,如图6所示,当所述假体的外部对支撑结构2施加的作用力F1大于弹性件3对支撑结构2提供的弹性力F2时,所述限位件1对支撑结构2所提供的作用力F3的方向与F1的方向相反,即,F1=F2+F3,显然,此时的限位件1明显对支撑结构2提供支撑力。然而,如图7所示,当所述假体的外部对支撑结构2施加的作用力F1小于弹性件3对支撑结构2提供的弹性力F2时,所述限位件1对支撑结构2所提供的作用力F3’的方向与F1的方向相同,即,F2=F1+F3’,此时,所述限位件1便对支撑结构2提供阻挡力。因此,根据假体的外部对支撑结构2所施加的作用力F1的大小的不同,所述限位件1能够对支撑结构2提供与弹性力F2方向相同的支撑力,或提供与弹性力F2方向相反的阻挡力。其中,应理解,所述限位件1对支撑结构2所提供的作用力,即是指限位件1对延长件21上帽檐结构2114所施加的作用力。
因此,当假体处于延长状态时,病人平躺在手术病床上,由于肢体平放,F1可似为零,此时限位件1在帽檐结构2114处由于受热而变软,使得限位件1对所述延长件21施加的作用力F3’变小,从而便于弹性力克服限位件1的阻挡,最终使延长件21在弹性件3的弹性力F2作用下相对于所述限位件1运动。而且,在相对运动中,所述帽檐结构2114会切削受热而变软部分的限位件1,从而在限位件1上形成被切削过的受削管部1001,以及前部堆积的材料堆积管部1002。在传统的假体中,这部分材料堆积管部1002一部分会溢入延长件21与限位件1之间的空间,一部分会通过镂空结构2113流入延长件21的内腔2112,凝结在弹性件3上,影响弹性件3的伸缩。
发明人发现,所述限位件1对延长件21上帽檐结构2114所施加的支撑力,主要由受削管部1001来实现。但是,在传统的假体中,所述受削管部1001对帽檐结构2114提供的支撑力明显不足。为此,本发明通过在本体设置多个帽檐结构2114和在内腔2112中设置覆盖镂空结构2113的阻挡件22,克服了这一缺陷。具体来说,在假体延长过程中,所述材料堆积管部1002的一部分会由于阻挡件22的作用而不会渗入内腔2112中,转而会溢入帽檐结构2114之间。这部分材料堆积管部1002在冷凝后会对所述帽檐结构2114提供支撑力,并结合所述受削管部1001提供的支撑力,两者共同提升支撑结构2的支撑力,解决单个帽檐结构支撑力不足这一问题。与此同时,由于所述阻挡件22的设置,还能够阻止部分材料堆积管部1002通过镂空结构2113流入延长件21的内腔2112,确保弹性件3的正常伸缩,保障假体的延长功能。
所述阻挡件22的材料优选为耐热材料,以避免阻挡件22受热融化或变软,影响其使用。
如图4所示,所述内腔2112的近端设有预留空间段2115,且所述预留空间段2115的直径大于内腔2112之其余部分的直径。所述预留空间段2115的直径与阻挡件22的外径相匹配(如过盈配合),以容纳所述阻挡件22。所述阻挡件22的内径可允许弹性件3穿过并相对于其自由伸缩。这里,所述预留空间段2115和阻挡件22的轴向长度足够长,以使阻挡件22能覆盖所有的镂空结构2113。本发明实施例中,所述预留空间段2115的轴向长度可等于下述加热部分213的轴向长度,但不以此为限,具体根据镂空结构2113所布置的轴向范围来确定。
如图2所示,所述延长件21的所述本体进一步由远及近的包括连接部分211、支撑部分212和加热部分213,亦即,AB段指的是连接部分211,BC段指的是支撑部分212,CD段指的是加热部分213。但各部分的轴向长度占延长件21的总长度的比值不作具体限制。其中:所述连接部分211用于连接外部构件(如股骨嵌入段),例如图2和图3所示,所述连接部分211通过盲孔型的连接孔2111连接所述外部构件,这里的连接孔2111亦为内部结构并在图中以虚线绘示;优选的,所述连接部分211上还设有与连接孔2111垂直贯通的销孔2116(不可见部分以虚线绘示),用于穿设销轴与固定延长件21,防止延长件21相对于外部构件运动;所述内腔2112位于所述支撑部分212和加热部分213,即所述内腔2112自加热部分213的近端轴向延伸至支撑部分212的远端,所述支撑部分212的远端亦即为连接部分211的近端;所述帽檐结构2114位于所述加热部分213的外部,且所述镂空结构2113位于加热部分213上邻近支撑部分212的区域。
进一步,为了防止延长件21相对于外壳随意转动,所述支撑结构2还包括棱柱件,具体为所述延长件21的本体还包括所述棱柱件,所述棱柱件的横截面为多边形,优选正多边形。所述棱柱件位于所述支撑部分212和连接部分211的至少一个上,亦即,所述本体的至少一部分形状被构造成棱柱形。显然,这里的棱柱形的角数可以为大于2的任一自然数,例如是三角形、四角形、五角形、六角形等。相应地,所述外壳也有部分横截面形状与所述棱柱件形状相匹配,如此以限制延长件21相对于外壳随意转动。
进一步,多个所述帽檐结构2114可以紧密连接,即首尾连续设置,还可以首尾间隔设置,或者进一步,如图4和图5所示,还可以在相邻帽檐结构2114之间设置镂空结构2113,但可以是所有的帽檐结构2114之间设置镂空结构2113,也可以是一部分帽檐结构之间设置镂空结构2113。镂空结构的设置,能够有效隔离本体,而使帽檐结构发热,但本体不发热,从而使得限位件1受热更加集中。所述帽檐结构2114在本实施例中,优选为2~8个,更优选2个。
为了使限位件1与帽檐结构2114的接触部位融化时,所述帽檐结构2114能够顺利移动达到目标位置,同时所述限位件1与帽檐结构2114之间能够有充分的接触以实现限位件1对帽檐结构2114的支撑作用,分担弹性件3的压力,所述帽檐结构2114被设计为多边形,更优选为四边形。从图4所示的角度来观察,所述帽檐结构2114的截面形状为梯形,优选直角梯形,但不限于梯形,只要为多边形即可。
如图4和图5所示,所述帽檐结构2114具有一尖端部以伸入限位件1。所述尖端部具有第一夹角α,第一夹角α优选在30°~60°之间,更优选为45°,此时能够提供较优异的支撑力,并还能够确保延长件运动的顺畅。所述第一夹角α可由所述帽檐结构2114的侧边以及底边限定而成,所述底边大致沿所述本体的径向延伸,同理,此处的“径向延伸”亦需要从广义的角度去理解,即所述底边不是沿轴向方向延伸。此外,所述底边与所述本体之轴向还形成第二夹角β ,所述第二夹角用于限定所述帽檐结构的径向延伸方向,且所述第二夹角β优选在80°~110°之间,更优选为90°。如此配置,所述帽檐结构在受力均匀、防止损伤以及易加工等方面具有一定的优势。
进一步,在多个帽檐结构中,最靠近所述本体之近端的一个帽檐结构2114的最大直径优选大于其余帽檐结构的最大直径,例如为其余帽檐结构之最大直径的1.05倍左右,在假体延长时,可通过靠近延长件21近端的一个帽檐结构的大直径来进一步阻挡材料堆积管部1002进入限位件1和延长件21之间,以使得帽檐结构之间可以获得更多的材料堆积管部1002,保障支撑结构2能获得足够的支撑力。
如图8所示为本发明一实施例的限位件制备原料的拉伸曲线,其中的制备原料为聚缩醛材料(POM),横坐标为应变(%),纵坐标为应力(MPa),且自上而下所对应的测试温度为-40℃、23℃、40℃、60℃、80℃。从图中可以看出,在室温23℃下,所述聚缩醛材料的极限应力值为60Mpa左右(测试方法依据标准GB/T 22271.2-2008)。此外,对比文件CN107518961A中采用单帽檐结构的可延长假体与本发明双帽檐结构的可延长假体承受载荷与限位件1的承受应力关系如下表所示(测试方法依据标准GB/T 7314-2017),其中帽檐结构2114的截面为直角梯形,第一夹角为45°,第二夹角为90°,帽檐结构2114的最大外径均为19mm。
对比文件可延长假体承受载荷(N) |
800 |
1200 |
对应限位件的承受应力(Mpa) |
52.253 |
69.029 |
本实施例可延长假体承受载荷(N) |
2400 |
2800 |
对应限位件的承受应力(Mpa) |
53.244 |
59.040 |
从表中可以看出,在聚缩醛材料的极限应力值附近,本实施例中的可延长假体最大承受载荷是对比文件2~3倍。因此,本发明的可延长假体可提供足够的支撑力。
总之,在本发明提供的支撑结构、假体及假体系统中,假体向外部延长的过程稳定可控,只使用内部弹性件3进行推动,无需手术,对人体无创伤,且设计结构简单,克服了现有技术中的假体安全性差的问题。所述支撑结构2包括所述延长件21和阻挡件22。所述延长件21包括本体和位于本体近端的多个帽檐结构2114,多个所述帽檐结构沿本体径向向外延伸并延伸进入限位件1,可使限位件1与延长件21在平时情况下固定,不会产生轴向相对移动。在需要延长时,对假体施以交变磁场,所述帽檐结构发热以融化与其接触部分的限位件1,进而在弹性力作用下,所述延长件21向远端移动,而所述延长件21设有多个帽檐结构2114以及阻挡件3设置在内腔2112中以覆盖镂空结构2113,使所述限位件1上被切削留下的材料进入帽檐结构2114之间,增加对支撑结构2的支撑力,同时避免了材料通过镂空结构2113溢入内腔2112,影响弹性件3的伸缩。
综上,上述实施例对支撑结构、假体及假体系统的不同构型进行了详细说明,当然,本发明包括但不同限于上述实施中所列举的构型,任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容,均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。