CN206228410U - 一种基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构，该骨康复机构由架体部分和动力部分组成；所述架体部分包括远端环、克氏针、铰、延长杆、辅助环、近端环、连接螺栓、旋转压缩弹簧和螺母；所述动力部分包括超磁致伸缩驱动器和橡胶块。本骨康复机构以超磁致伸缩驱动器作为动力，与电机相比具有操作简便的优势，与压电陶瓷相比具有振幅大的优势，克服了电机操作不便和压电陶瓷振幅小的问题。

Description

一种基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构

技术领域

本实用新型是属于医疗康复技术领域，具体是一种基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构。

背景技术

泰勒架骨康复机构是一种辅助骨折或骨畸形校正康复的装置，主要由近端环、远端环、六根延长杆、万向旋转接头、克氏针和针夹构成。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。

专利号ZL201520732571.4公开了一种泰勒架骨康复机构，将当时现有泰勒架的两环结构，改进为三环结构，分别称为近端环、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，近端环与中间环分别为软联接，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。但是该架骨康复机构虽然能起到较好的刺激作用，但是仍存在以下不足：以电机作为架体驱动机构的安装与操作不便；因为其中泰勒架和驱动部分分离，每次操作必须相互协调，而且振幅不可调，较为繁琐，导致它的安全性和有效性受限制；另外，电机的转动只能拖动近端环和中间环实现纵向振动，无法实现多维度振动，灵活性较差，而且整个架骨机构在运行过程中噪声较大。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构。该骨康复机构包括近端环、中间环和远端环构成 的三环柔性结构，以超磁致伸缩驱动器替代电机作为动力，驱动骨康复机构运动，实现骨骼的积极康复，具有结构简单，体积小，控制电压低，输出位移大，响应速度快，康复效率高等优点。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构，其特征在于该骨康复机构由架体部分和动力部分组成；所述架体部分包括远端环、克氏针、铰、延长杆、辅助环、近端环、连接螺栓、旋转压缩弹簧和螺母；所述延长杆的两端安装有铰；所述远端环通过延长杆与辅助环铰接；所述克氏针分别安装在远端环和近端环上；所述辅助环和近端环通过连接螺栓和螺母配合连接；所述连接螺栓的头端和近端环的上表面之间安装有旋转压缩弹簧，旋转压缩弹簧嵌套于连接螺栓的螺杆上；所述螺母和辅助环的下表面之间安装有旋转压缩弹簧，旋转压缩弹簧嵌套于连接螺栓的螺杆上；

所述动力部分包括超磁致伸缩驱动器和橡胶块；所述橡胶块的底端固定在辅助环的上表面，超磁致伸缩驱动器的底端固定在橡胶块上，超磁致伸缩驱动器的顶端与近端环的下表面连接。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：

(1)本骨康复机构包括近端环、辅助环和远端环构成的三环柔性结构，利用超磁致伸缩驱动器替代电机做驱动，将超磁致伸缩驱动器作为振动元件安装在近端环和辅助环之间，安装和操作方便，噪声很低，且能实现近端环和辅助环的振幅可调式振动，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，还可通过近端环与辅助环之间的多维度振动，低幅值的振动刺激不同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，降低康复花费。

(2)本骨康复机构以超磁致伸缩驱动器作为动力，与电机相比具有操作简便的优势，与压电陶瓷相比具有振幅大的优势，克服了电机操作不便和压电陶瓷振幅小的问题。

(3)本骨康复机构具有结构简单，体积小，控制电压低，输出位移大，响应速度快，康复效率高等优点。

附图说明

图1为本实用新型基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构一种实施例的整体结构示意图；(图中：1、远端环；2、克氏针；3、铰；4、延长杆；5、辅助环；6、近端环；7、连接螺栓；8、旋转压缩弹簧；9、螺母；10、超磁致伸缩驱动器；11、橡胶块)

具体实施方式

下面给出本实用新型的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型，不限制本申请权利要求的保护范围。

本实用新型提供了一种基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构(简称骨康复机构，参见图1)，其特征在于该骨康复机构由架体部分和动力部分组成；

所述架体部分包括远端环1、克氏针2、铰3、延长杆4、辅助环5、近端环6、连接螺栓7、旋转压缩弹簧8和螺母9；所述延长杆4的两端安装有铰3；所述远端环1通过延长杆4与辅助环5铰接；所述克氏针2分别安装在远端环1和近端环6上；所述辅助环5和近端环6通过连接螺栓7和螺母9配合连接；所述连接螺栓7的头端和近端环6的上表面之间安装有旋转压缩弹簧8，旋转压缩弹簧8嵌套于连接螺栓7的螺杆上；所述螺母9和辅助环5的下表面之间安装有旋转压缩弹簧8，旋转压缩弹簧8嵌套于连接螺栓7的螺杆上；

所述动力部分包括超磁致伸缩驱动器10和橡胶块11；所述橡胶块11的底端固定在辅助环5的上表面，超磁致伸缩驱动器10的底端固定在橡胶块11上，超磁致伸缩驱动器10的顶端与近端环6的下表面连接。

所述超磁致伸缩驱动器10的基本结构见文献：邬义杰,刘楚辉.超磁致伸缩驱动器设计方法的研究[J].浙江大学学报(工学版).2004，38(6):747-760。

本实用新型基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构的工作原理和工作流程是：

工作原理：在骨折校正阶段：近端环6与辅助环5固定为一体，与远端环1及六根延长杆4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6与辅助环5分离为软联接，辅助环5与远端环1通过六根延长杆4固定为一体，辅助环5随超磁致伸缩驱动器10的振动而振动，这种轻微振动刺激， 可以辅助断骨的康复。

工作流程：在骨折校正阶段，骨康复机构只使用其架体部分，不需要动力部分，工作过程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：由连接螺栓7刚性连接近端环6与辅助环5，六根延长杆4联接辅助环5和远端环1；用克氏针2固定骨折与解剖位置，两枚克氏针2分别在骨折近端和远端距离骨折线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2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2，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。将六个可伸缩的延长杆4倾斜地连接辅助环5和远端环1，在连接点处可自由旋转，只要调节其中一根延长杆4的长度，近端环6和辅助环5整体就会相对远端环1改变位置，每个延长杆4的长度调节过程根据患者情况而定。

在骨折康复阶段，安装骨康复机构的动力部分使骨康复机构增加振动功能，配合架体部分一起工作。具体步骤如下：

康复步骤1：近端环6与辅助环5在松开连接螺栓7后，由螺旋压缩弹簧8柔性联接，辅助环5与远端环1通过六根延长杆4固定为一体。将超磁致伸缩驱动器10固定在橡胶块11之上，构成动力部分。超磁致伸缩驱动器10在振动过程中使近端环6和辅助环5之间产生上下振动，根据患者情况确定振动幅度，由此振动幅度选择超磁制伸缩材料的种类和长度。

康复步骤2：超磁致伸缩驱动器10无特殊要求，实施例中超磁致伸缩驱动器中的超磁致伸缩材料可选取由铽、镝和铁组成的超磁制伸缩材料Terfenol-D，它的机械品质因数很低，平面机电耦合系数大，常温饱和磁致伸缩应变可达2000-2400微应变，且不需要较大的相转变电场，响应滞后较小。为了使超磁致伸缩驱动器10能够调节受力方向，实施例特别设计了Terfenol-D作为超磁致伸缩材料。

康复步骤3：超磁致伸缩驱动器10的电流控制。激励线圈为磁致伸缩提供激励磁场，通过改变激励线圈通电电流大小和方向实现对磁场强度的控制，从而控制超磁致伸缩材料的伸长量来输出位移和力。激励线圈在通电状态下散发 出热量，为了消除其影响，在超磁致伸缩材料的外壁设计了采用循环油冷却装置的冷却结构。将VI作为基准电流，定为VI＝3A，通过改变VI在0-5A范围内变化，则超磁致伸缩材料两端的电流在0-5A内变化，为使超磁致伸缩材料上下伸缩运动，带动辅助环5和近端环6上下振动，定为VI＝3A，通过改变VI在0-5A范围内变化，可实现超磁致伸缩材料上下形变产生振动，在旋转压缩弹簧8的共同作用下，使近端环6和辅助环5也随之振动，这种振动能更稳定地作用于二块断骨间，使断骨处得到一定频率的低幅值的振动刺激，缩短骨折恢复进程，促进骨细胞增长，从而缩短骨折恢复进程。

所述螺旋压缩弹簧8的螺旋半径大小与连接螺栓7匹配设计，橡胶块11与超磁致伸缩驱动器10连接的一端的密度较低，质地较软富有弹性，超磁致伸缩驱动器振动时，可增加振感，能实现弹性形变和复原。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

Claims (1)

1.一种基于磁致伸缩的泰勒架骨康复机构，其特征在于该骨康复机构由架体部分和动力部分组成；所述架体部分包括远端环、克氏针、铰、延长杆、辅助环、近端环、连接螺栓、旋转压缩弹簧和螺母；所述延长杆的两端安装有铰；所述远端环通过延长杆与辅助环铰接；所述克氏针分别安装在远端环和近端环上；所述辅助环和近端环通过连接螺栓和螺母配合连接；所述连接螺栓的头端和近端环的上表面之间安装有旋转压缩弹簧，旋转压缩弹簧嵌套于连接螺栓的螺杆上；所述螺母和辅助环的下表面之间安装有旋转压缩弹簧，旋转压缩弹簧嵌套于连接螺栓的螺杆上；

所述动力部分包括超磁致伸缩驱动器和橡胶块；所述橡胶块的底端固定在辅助环的上表面，超磁致伸缩驱动器的底端固定在橡胶块上，超磁致伸缩驱动器的顶端与近端环的下表面连接。