CN112780754A

CN112780754A - 杆状装置

Info

Publication number: CN112780754A
Application number: CN202110072168.3A
Authority: CN
Inventors: 聂振国; 刘辛军; 谢福贵; 宫昭; 孟齐志
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2041-01-20
Also published as: CN112780754B

Abstract

本申请提供一种设置有减速器的杆状装置。一种杆状装置,包括：套筒；设置于套筒内转动件；设置于套筒内与转动件配接的减速器；设置于套筒内与减速器配接的传动轴；至少部分设置于传动轴与套筒之间、与所述传动轴配接，并被传动轴驱动相对套筒轴向运动的延伸杆。所述减速器用于增大转动件提供的扭矩，从而提高了杆状装置的配适性。

Description

杆状装置

技术领域

本申请涉及医用技术领域，尤其涉及一种杆状装置。

背景技术

现有技术中，杆状装置是一种比较常用的固定装置。

在实现现有技术的过程中，发明人发现：

现有技术的杆状装置中转动件提供的扭矩有限。如果杆状装置内部的传动轴所需驱动力过大，转动件提供的扭矩会出现供给不足，从而导致传动轴工作失效。

因此，需要提供一种设置有减速器的杆状装置，以便增大转动件提供的扭矩，从而提高杆状装置的配适性。

发明内容

本申请实施例提供一种设置有减速器的杆状装置。

具体的，一种杆状装置，包括：

套筒；

设置于套筒内转动件；

设置于套筒内与转动件配接的减速器；

设置于套筒内与减速器配接的传动轴；

至少部分设置于传动轴与套筒之间、与所述传动轴配接，并被传动轴驱动相对套筒轴向运动的延伸杆。

进一步的，所述转动件由永磁体材料制成。

进一步的，所述套筒至少对应转动件的部分由透磁材料制成。

进一步的，所述延伸杆由高强度硬质材料制成。

进一步的，所述减速器与所述传动轴之间设置有联轴器。

进一步的，所述减速器包括：

波发生件；

套设于波发生件外部、具有外齿轮的柔性轮；

套设于柔性轮外部、具有与柔性轮的外齿轮啮合的内齿轮的刚性轮。

进一步的，所述延伸杆伸出套筒的一端设置有垂直于所述延伸杆延伸方向的第一锁定孔。

进一步的，所述杆状装置还包括与所述套筒配接的锁紧件；

所述锁紧件与所述套筒形成有夹角。

进一步的，所述锁紧件设有垂直于锁紧件延伸方向的第二锁定孔。

进一步的，所述杆状装置内嵌于骨骼；

所述套筒安装于骨骼的第一部位；

所述延伸杆安装于与骨骼的与第一部位断开的第二部位。

本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：

杆状装置设置有减速器，所述减速器用于增大转动件提供的扭矩，从而提高了杆状装置的配适性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的杆状装置结构示意图。

附图标记：

100 杆状装置

11 第一套筒

12 转动件

13 减速器

14 传动轴

15 延伸杆

16 第二套筒

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，本申请公开一种杆状装置100，包括套筒、转动件12、减速器13、传动轴14、延伸杆15。

套筒用于提供容纳转动件12、减速器13、传动轴14、延伸杆15的架构。

转动件12、减速器13、传动轴14、延伸杆15的至少一部分设置在套筒内。

具体的，在套筒内，减速器13与转动件12配接；传动轴14与减速器13配接；延伸杆15与传动轴14配接，并被传动轴14驱动相对套筒作轴向运动。

为便于安装操作，所述延伸杆15伸出套筒的一端设置有垂直于所述延伸杆15延伸方向的第一锁定孔。所述套筒远离延伸杆15的一端设置有垂直于所述延伸杆15延伸方向的第二锁定孔。

可以理解的是，所述第一锁定孔、第二锁定孔提供了相对目标对象的连接位置。连接时，杆状装置100放置在目标对象对应位置，通过杆状装置100的第一锁定孔、第二锁定孔对目标对象进行连接固定，使得杆状装置100与目标对象形成一种相对稳定的结构。

转动件12作为杆状装置100中的主动件，可以根据自身的旋转运动提供扭矩。在具体的场景中可以表现为棘轮转动件12、转子转动件12、电机转动件12等。

其中，当所述转动件12为棘轮转动件12时，可以通过机械方式驱动棘轮转动件12做旋转运动。例如可以通过按压的方式驱动棘轮转动件12转动。

当所述转动件12为转子转动件12时，可以通过施加旋转磁场方式驱动转子转动件12做旋转运动。例如可以通过施加外置旋转磁场，驱动永磁体转子转动件12转动。

当所述转动件12为电机转动件12时，可以通过施加电力的方式驱动电机转动件12做旋转运动。例如可以通过发射电信号，驱动电机转动件12做旋转运动。

需要强调的是，当所述转动件12为转子转动件12时，所述转子转动件12可以是磁体材料制成。

所述磁体材料是能够产生磁场的物质，可以是天然产物，也可以是人造磁铁。

磁体材料根据磁性稳定程度又可以分为永磁体和软磁体。

具体的，所述永磁体可以是粘结钕铁硼、烧结钕铁硼、注塑钕铁硼、烧结铁氧体、橡胶磁、铝镍钴、钐钴等材料中至少一种。

需要特别强调的是，考虑到转动件12作为杆状装置100中的主动件，通过自身的旋转运动提供扭矩，需要稳定的工作状态。因此当所述转动件12为转子转动件12时，本申请优选永磁体材料制作转动件12，以便杜绝转动件12工作失效的情况发生。

可以理解的是，本申请所述转动件12均作为杆状装置100动力源。因此，只要提供扭矩的装置都视为是本申请所述转动件12。所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

减速器13用于降低所述转动件12的转速，从而增大所述转动件12提供的扭矩。

需要指出的是，所述减速器13可以是多级行星齿轮减速器13或谐波减速器13。

当所述减速器13为多级行星齿轮减速器13时，所述多级行星齿轮减速器13至少串联三级，所述多级行星齿轮减速器13单级减速比为1:4。因此所述多级行星齿轮减速器13减速比至少为1:64。

当所述减速器13为谐波减速器13时，所述谐波减速器13单级减速比至少为1:30。

考虑到在同一尺寸下，谐波减速器13相较于多级行星齿轮减速器13，单级即可实现较大的减速比。且谐波减速器13零件少、易于维护。不仅如此，谐波减速器还具有无背隙，结构紧凑，质量轻等众多优点。

因此，本申请减速器13优选为谐波减速器13。

具体的，所述谐波减速器13包括波发生件、柔性轮、刚性轮。其中，所述柔性轮为易变形的外齿轮。所述刚性轮具有与柔性轮的外齿轮啮合的内齿轮。所述波发生件是使柔性轮产生可控弹性变形的构件。

需要指出的是，所述波发生件至少一端设置凸轮。所述柔性轮套设于波发生件外部。所述刚性轮套设于柔性轮外部。

还需要指出的是，所述波发生件与转动件12配接。刚性轮齿数大于所述柔性轮齿数。

工作时，波发生件随转动件12转动。刚性轮作为固定件，柔性轮作为从动件。

当波发生件装入柔性轮后，迫使柔性轮对应波发生件凸轮部分由原先的圆形变成凸出端，其长轴凸出端附近的外齿与刚性轮的内齿完全啮合，而短轴两端附近的外齿则与刚性轮的内齿完全脱开。圆周上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。

当波发生件连续转动时，柔性轮的变形部位或位置不断改变，使柔性轮与刚性轮的啮合状态也不断改变。从而实现柔性轮相对刚性轮沿波发生件的转动相反方向缓慢旋转。

还需要强调的是，为满足易变形的特点，所述柔性轮可以由弹性材料制成。为有效杜绝齿轮失效，所述刚性轮可以由硬质材料制成。

传动轴14被减速器13驱动。

在本申请提供的具体实施方式中，所述传动轴14可以是丝杠。

需要指出的是，为保证传动轴14正常工作，所述传动轴14与所述减速器13之间还可以设置有联轴器。

延伸杆15与所述传动轴14配接，受所述传动轴14产生的轴向负载，作轴向线性运动。

需要指出的是，考虑到所述延伸杆15是杆状装置100承受载荷的主要部件，因此所述延伸杆15可用高强度且硬质材料制造。

需要特别指出的是，为降低生产难度、节约生产时间成本，简化安装操作，易于替换故障件，杆状装置100可以采用分段设计。

所述杆状装置100根据不同的力学性能以及各段内的工作部件随设计不同，也会有多形态的设置。

在本申请提供的一种具体实施方式中，所述杆状装置100可分为两段设计。

当所述杆状装置100分为两段设计时，所述杆状装置100第一段主要用于锁紧的部分，第二段实现杆状装置100的长度延伸。且所述杆状装置100第一段与第二段可拆卸连接。

为满足杆状装置100安装固定，所述杆状装置100第一段设有垂直于锁紧件延伸方向的第二锁定孔。

考虑到安装角度的需求具有多种形态，为提高杆状装置100的配适性，所述杆状装置100的第一段与第二段可以形成有夹角。

具体的，在本申请提供的具体实施方式中，所述杆状装置100第一段与第二段通过螺纹连接，且所述连接有固定夹角。

在本申请提供的具体实施方式中，所述杆状装置100第一段与第二段通过螺纹连接，且所述连接有可转动夹角。

例如，所述可转动夹角可通过棘轮实现，当转动夹角满足安装需求时便可锁定。

可以理解的是，本申请所述杆状装置100第一段与第二段形成有夹角，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面来介绍杆状装置的安装过程：

首先，减速器13与转动件12配接。然后，将传动轴14与减速器13配接到一起。再然后，将延伸杆15与传动轴14配接到一起。这样，延伸杆15可以由传动轴14直接驱动，并最终由转动件12间接驱动。然后将转动件12、减速器13、传动轴14、延伸杆15依次套设于套筒内。延伸杆15延伸方向的第一锁定孔可用于杆状装置的固定。

在本申请提供的另一种具体实施方式中，所述杆状装置100可分为三段设计。

当所述杆状装置100分为三段设计时，所述第一段为主要用于锁紧的部分，第二段为主要用于容纳驱动机构的部分，第三段为主要用于容纳相对套筒可伸出的延伸件的部分。

所述杆状装置100第一段、第二段、第三段均可拆卸连接。

具体的，为满足杆状装置100安装固定，所述杆状装置100第一段设有垂直于锁紧件延伸方向的第二锁定孔。

考虑到安装角度的需求具有多种形态，为提高杆状装置100的配适性，所述杆状装置100第一段与第二段形成有夹角的连接。

可以理解的是，本申请所述杆状装置100第一段与第二段形成有夹角的连接，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为满足杆状装置100的工作驱动，所述第二段包括第一套筒11、转动件12、减速器13。

具体的，在所述第一套筒11内，减速器13与转动件12配接。

还需要特别强调的是，考虑到当所述转动件12通过施加旋转磁场方式驱动时，为不影响转动件12工作，第一套筒11至少对应转动件12的部分由透磁材料制成。

具体的，所述透磁材料可以是高分子材料、陶瓷材料、复合纤维等至少一种材料。有益于在保证材料有良好承受机械力的同时，而不影响磁场对转动件12的作用。

为满足杆状装置100的长度延伸，所述杆状装置100第三段包括第二套筒160、传动轴14、延伸杆15。

具体的，在所述第二套筒160内，传动轴14与减速器13配接；延伸杆15与传动轴14配接，并被传动轴14驱动相对第一套筒11作轴向运动。

为便于安装操作，所述延伸杆15伸出杆状装置100第三段的一端设置有垂直于所述延伸杆15延伸方向的第一锁定孔。

需要特别强调的是，所述第二套筒160是杆状装置100承受载荷的主要区域，因此该部位可由高强度硬质材料制成。

可以理解的是，本申请所述杆状装置100根据工作需要可进行多段设计，且所述杆状装置100各段内的工作部件随设计不同，也会有多形态的设置，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面介绍一种本申请的具体应用，杆状装置100还可以内嵌于骨骼。通过在骨端开口，套筒引导杆状装置100插入骨髓髓内，杆状装置100在髓腔内沿着髓腔的生理曲度对折断的骨骼进行复位、固定，以此作为治疗骨折的手段。

杆状装置100在具体的场景中可以表现为一种髓内延长钉。

日常生活中会出现的下肢不等长、弯曲、粉碎性骨折或者断骨等场景，需要对上述涉及到骨骼的问题进行医疗。

使用髓内延长钉可以将患者断开的骨骼部位通过髓内延长钉固定。

在具体的应用场景中，所述髓内延长钉包括第一套筒11、转动件12、减速器13、传动轴14、延伸杆15、第二套筒160。

所述髓内延长钉在具体的应用场景中可以表现为三段式设计。分别为所述髓内延长钉第一段、第二段、第三段。

需要指出的是，所述髓内延长钉第一段上设有两个垂直于所述延伸杆15延伸方向的第二锁定孔。

所述髓内延长钉第二段用于驱动延伸杆15工作。

所述髓内延长钉第三段延伸件受第二段驱动，通过延伸杆15的轴向运动，引导人体骨骼生长。

在本申请提供的具体实施方式中，通过在患者断骨端开口，将髓内延长钉插入骨髓髓内。

需要指出的是，髓内延长钉第二段包括第一套筒11、转动件12和减速器13。

其中所述转动件12表现为通过外部旋转磁场驱动的永磁体。所述减速器13表现为单级减速比较大的谐波减速器。

所述谐波减速器包括波发生件；套设于波发生器外部、具有外齿轮的柔性轮；套设于柔性轮外部、具有与柔性轮的外齿轮啮合的内齿轮的刚性轮。

所述刚性轮的齿数是82齿，所述柔性轮的齿数是80齿。所述减速器100的减速比为1:40。

需要指出的是，髓内延长钉第三段包括第二套筒160、传动轴14、延伸杆15。

其中所述传动轴14可以为丝杠。所述延伸杆15伸出第二套筒160的一端设置有垂直于延伸杆15延伸方向的第一锁定孔。

需要指出的是，所述髓内延长钉具体的装配可以表现为，永磁体穿入永磁体轴并在两端使用平垫弹垫螺母组合将其固定，使永磁体的转动牵动轴的转动。

在永磁体轴上端放入推力轴承，并在下端通过螺纹连接将波发生器固定在轴上。波发生器的下端用螺母固定以防止转动过程中波发生器脱落。

将永磁体组合放入髓内延长钉第二段，并用支撑环及U型卡扣将永磁体组合固定在髓内钉内。

髓内延长钉第三段内，谐波减速器的柔性轮通过联轴器与丝杠连接，丝杠螺母置于丝杠上。丝杠末端套上支撑环及U型卡扣以防止丝杠螺母脱落。丝杠螺母与延长钉通过螺纹连接使得柔性轮的转动牵动丝杠转动进而使得延长钉伸长。

之后，根据患者骨骼弯曲程度，髓内延长钉第一段与第二段通过螺纹连接，并具有与患者骨骼弯曲程度相对应的若干角度的夹角。

髓内延长钉第二段与第三段通过联轴器连接。

髓内延长钉内嵌于骨骼骨髓内，髓内延长钉第三段用螺栓通过第一锁定孔安装于骨骼的第一部位。髓内延长钉第一段用螺栓通过第二锁定孔安装于与骨骼的与第一部位断开的第二部位。从而，使得髓内延长钉与骨骼形成一种相对稳定的结构。

术后根据患者体内断开骨骼生长恢复的情况，每隔一定周期——例如两天，通过设置体外的旋转磁场控制髓内延长钉内部的延伸杆进行一定长度——例如1毫米的延伸。以此引导、促进断开的骨骼部位生长。直至患者断开的骨骼部位生长至痊愈状态。

可以理解的是，本申请所述髓内延长钉根据工作需要可进行多段设计，且所述髓内延长钉各段内的工作部件随设计不同，也会有多形态的设置，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种杆状装置，其特征在于，包括：

套筒；

设置于套筒内转动件；

设置于套筒内与转动件配接的减速器；

设置于套筒内与减速器配接的传动轴；

2.如权利要求1所述的杆状装置，其特征在于，所述转动件由永磁体材料制成。

3.如权利要求1所述的杆状装置，其特征在于，所述套筒至少对应转动件的部分由透磁材料制成。

4.如权利要求1所述的杆状装置，其特征在于，所述延伸杆由高强度硬质材料制成。

5.如权利要求1所述的杆状装置，其特征在于，所述减速器与所述传动轴之间设置有联轴器。

6.如权利要求1所述的杆状装置，其特征在于，所述减速器包括：

波发生件；

套设于波发生件外部、具有外齿轮的柔性轮；

7.如权利要求1所述的杆状装置，其特征在于，所述延伸杆伸出套筒的一端设置有垂直于所述延伸杆延伸方向的第一锁定孔。

8.如权利要求1所述的杆状装置，其特征在于，所述杆状装置还包括与所述套筒配接的锁紧件；

所述锁紧件与所述套筒形成有夹角。

9.如权利要求7所述的杆状装置，其特征在于，所述锁紧件设有垂直于锁紧件延伸方向的第二锁定孔。

10.如权利要求1-9中任一项所述的杆状装置，其特征在于，所述杆状装置内嵌于骨骼；

所述套筒安装于骨骼的第一部位；

所述延伸杆安装于与骨骼的与第一部位断开的第二部位。