CN212439716U - 用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，包括：旋转磁场产生单元和电磁驱动控制器；所述电磁驱动控制器包括系统控制单元、电源变换单元和调节长度显示单元，且所述系统控制单元分别与所述电源变换单元和调节长度显示单元连接，所述电源变换单元分别与所述调节长度显示单元和所述旋转磁场产生单元连接。本实用新型通过三相输出电源的电压和频率同步控制的启动方法，使得旋转磁场能可靠地通过非接触方式带动体内人工假体结构内永久磁铁一起旋转运动，并无需检测永久磁铁的初始位置，实现人工关节假体长度通过非手术方式进行长度调节的目的。因此，本实用新型可以广泛应用于医疗器械领域。

Description

用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，具体涉及一种用于治疗骨骼系统疾病的医疗装置，特别是一种用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置。

背景技术

随着社会的进步，科技和医疗技术也得到大力发展，人们的生活和健康水平日益提高。在医学方面，医疗仪器和医治方法的不断进步为病患人员的治疗和康复提供了保证。

在以前，对于儿童四肢关节周围恶性骨肿瘤的治疗方法是截肢。随着外科手术技术和辅助化疗方案的进步，以及生物医学材料的发展，保肢治疗方法成为主流。通过肿瘤型人工关节假体重建，避免截肢，提高了儿童患者的生活质量和心理健康。但对于骨骼未发育成熟的儿童，由于骨骼生长板(骺板)连同肿瘤一并切除，术后患肢较健侧肢体生长减慢，逐渐出现双上肢或下肢不等长，导致了功能障碍、步态异常和仪表等问题。解决这个问题的方法之一就是通过再次手术，调节或更换植入的假体长度，以使得左右肢体的长度一致。这种定期进行的多次有创手术，不但给儿童患者的生活带来不便，增加了医疗费用，还存在手术和康复过程中出现感染等并发症发生的风险。

针对上述问题，相关医学科技人员提出了一种解决方案：在患者体内植入一种无创可延长人工假体，然后运用外部电磁驱动原理，通过非接触方式调节患者体内的无创可延长人工假体的长度，从而避免了以延长为目的的二次或多次有创手术，可以定期通过外部调节的方法，调整植入的无创可延长人工假体的长度，使其保持与正常生理状态的肢体的生长速度。

对于这种无创可伸展假体的技术与应用，主要由两部分组成：带有永久磁铁的人工假体(体内植入部分)和调节长度的外部电磁驱动装置(体外驱动单元)。具体的，植入人体的人工假体包括永久磁铁、微型齿轮减速箱和丝杠组件，采用体外的旋转磁场驱动技术，带动体内植入的人工假体结构中的永磁铁进行旋转运动，旋转的磁铁驱动连接的齿轮减速器输入端一起旋转运动，在齿轮减速器输出端输出较大的力矩驱动丝杠组件运动，丝杆组件的运动能改变植入假体的轴向尺寸，实现假体轴向长度的延长或缩短，达到假体长度的外部调节。然而，目前并没有相应的外部电磁驱动装置。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，该体外调节驱动通过将市电单相电源变换为电压和频率同步可控的三相电源，在无需检测永久磁铁的初始位置的情况下，实现了对骨科无创电磁延长假体长度无创外部调节的目的。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其包括：旋转磁场产生单元和电磁驱动控制器；所述电磁驱动控制器包括系统控制单元、电源变换单元和调节长度显示单元，且所述系统控制单元分别与所述电源变换单元和调节长度显示单元连接，所述电源变换单元分别与所述调节长度显示单元和所述旋转磁场产生单元连接；所述系统控制单元用于与市电 220V/50Hz单相交流电源连接，并接收旋转磁场启动、停止及方向控制信号以及骨科假体调节长度预设值；所述系统控制单元接收到旋转磁场启动信号后，启动所述电源变换单元，所述电源变换单元将输入的220V/50Hz单相交流电源转换为幅值和频率可控的三相交流电源并通过三相电源电缆输出到所述旋转磁场产生单元，同时将与三相交流电源频率同步的计数脉冲信号发送到所述调节长度显示单元；所述调节长度显示单元根据所述同步计数脉冲信号得到骨科假体的调节长度并进行实时显示，当达到骨科假体调节长度预设值时，发送调节结束信号到所述系统控制单元；所述系统控制单元接收到旋转磁场停止信号或调节结束信号后，关闭所述电源变换单元，所述电源变换单元将输入的220V/50Hz单相交流电源转换为电压幅值和频率逐步减小的三相交流电源，直至关闭输出三相交流电源；所述旋转磁场产生单元用于根据所述电源变换单元提供的三相交流电源产生幅值和方向可控的旋转磁场。

进一步地，所述电源变换单元对输入的市电220V/50Hz单相交流电源进行转换时，将其转换为电压幅值由0至220V以及频率由0.5至50Hz可控的三相交流电源。

进一步地，所述旋转磁场产生单元由三相电感线圈组成，且所述三相电感线圈用于在所述电源变换单元提供的三相交流电源作用下，产生幅值和方向可控制的旋转磁场。

进一步地，所述调节长度显示单元包括计数模块和显示模块，所述计数模块用于通过记录收到的同步计数脉冲信号，得到骨科假体正向延长或反向缩短的长度，并发送到所述显示模块；所述显示模块用于对得到的骨科假体调整长度进行显示。

进一步地，所述显示模块显示的骨科假体调整长度的单位为毫米，且正数对应正方向延长毫米数值，负数对应反方向缩短毫米数值。

进一步地，所述调节长度显示单元、电源变换单元和系统控制单元集成设置在一个仪器机箱内。

进一步地，所述系统控制单元通过空开元件与市电220V/50Hz单相交流电源连接。

进一步地，所述系统控制单元通过按键开关或旋钮开关接收旋转磁场的启动、停止和旋转方向信号。

进一步地，所述系统控制单元通过按键开关或旋钮开关接收骨科假体调节长度预设值。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本实用新型应用了三相电源的电压和频率同步控制的启动和停止方法，在旋转磁场启动加速的过程中，输出的三相电源电压从0V逐步提高至设定的电压幅值，输出的三相电源频率从0.5Hz逐步提高至50Hz，使得旋转磁场产生单元产生的旋转磁场的旋转速度从0.5转/秒逐步提高至50转/秒，在植入假体中的永久磁铁产生的转矩基本恒定。通过这种三相输出电源的电压和频率同步控制启动方法，能可靠带动骨科假体内的永久磁铁一起同方向正方向或反方向旋转运动，在齿轮减速器输出端输出较大的力矩带动丝杠机构运动，驱动假体轴向长度的延长或缩短，无需检测永久磁铁的初始位置，实现了骨科假体长度无创外部调节的目的。因此，本实用新型可以广泛应用于医疗器械领域。

附图说明

图1是本实用新型用于骨科假体长度无创外部调节的电磁驱动装置的结构示意图；

其中各附图标记如下：

100、旋转磁场产生单元；101、调节长度显示单元；102、电源变换单元；103、系统控制单元；104、三相电缆；105、电磁驱动控制器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本实用新型的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的实施例的范围不受此限制。

如图1所示，本实用新型提供的一种用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，该装置包括：旋转磁场产生单元100和电磁驱动控制器105。其中，电磁驱动控制器105包括系统控制单元103、电源变换单元102和调节长度显示单元101，系统控制单元103用于与市电220V/50Hz单相交流电源连接，并接收旋转磁场启动、停止及方向控制信号以及骨科假体调节长度预设值；系统控制单元103接收到旋转磁场启动信号后，发送相应信号到电源变换单元102，电源变换单眼102对输入的220V/50Hz 单相交流电源进行变换，得到幅值和频率可控的三相交流电源，并通过三相电源电缆 104输出到旋转磁场产生单元100作为其动力电源，同时将与三相交流电源频率同步的计数脉冲信号发送到调节长度显示单元101；调节长度显示单元101用于通过记录该同步计数脉冲信号得到骨科假体的调节长度并进行实时显示，当达到骨科假体调节长度预设值时，发送调节结束信号到系统控制单元103；系统控制单元103接收到旋转磁场停止信号或调节结束信号后，发送相应信号到电源变换单元102，电源变换单元102将输入的220V/50Hz单相交流电源转换为电压幅值和频率逐步减小的三相交流电源，使得旋转磁场产生单元100产生的旋转磁场的旋转速度逐步减小，旋转速度从 50转/秒逐步降低至0.5转/秒，输出电压幅值也逐步降低至0V，最终关闭输出三相交流电源，停止对骨科假体长度调节的驱动。旋转磁场产生单元100用于根据电源变换单元102提供的三相交流电源产生幅值和方向可控的旋转磁场。

作为一个优选的实施例，系统控制单元103，通过空开元件，接通和关断220V/50Hz单相交流电源；通过按键开关或旋钮开关，控制旋转磁场的启动、停止和旋转方向；通过按键开关或旋钮开关，设置骨科假体调节长度预设值。

作为一个优选的实施例，电源变换单元102用于对输入的市电220V/50Hz单相交流电源的电压幅值和频率进行同步控制，将220V/50Hz单相交流电源变换成电压幅值由0至220V和频率0.5至50Hz可控制的三相交流电源。

作为一个优选的实施例，旋转磁场产生单元100由三相电感线圈组成，且三相电感线圈用于在电源变换单元102输出的三相交流电源作用下，产生幅值和方向可控制的旋转磁场。

作为一个优选的实施例，调节长度显示单元101包括计数模块和显示模块，其中，计数模块用于通过记录与旋转磁场频率同步的计数脉冲信号，计算出骨科假体正向延长或反向缩短的长度，并发送到显示模块；显示模块用于通过数码管或液晶显示屏等对计算得到的调整长度进行显示。更为优选的，显示的调整长度单位为毫米，且正数对应正方向延长毫米数值，负数对应反方向缩短毫米数值。

作为一个优选的实施例，调节长度显示单元101、电源变换单元102和系统控制单元103集成设置在一个仪器机箱内。

本实用新型的工作原理为：通过对三相输出电源的电压和频率进行协调控制，使得旋转磁场启动加速的过程中，输出的三相电源电压幅值从0V逐步提高至设定的电压幅值，输出的三相电源频率从0.5Hz逐步提高至50Hz，使得旋转磁场产生单元100产生的旋转磁场的旋转速度从0.5转/秒逐步提高至50转/秒，在植入假体中的永久磁铁产生的转矩基本恒定。通过这种三相输出电源的电压和频率同步控制启动方法，能可靠带动骨科假体内的永久磁铁一起同方向旋转运动，在齿轮减速器输出端输出较大的力矩带动丝杠机构运动，实现假体轴向长度的延长或缩短，无需检测永久磁铁的初始位置，实现骨科假体长度无创外部调节的目的。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，包括：

旋转磁场产生单元和电磁驱动控制器；所述电磁驱动控制器包括系统控制单元、电源变换单元和调节长度显示单元，且所述系统控制单元分别与所述电源变换单元和调节长度显示单元连接，所述电源变换单元分别与所述调节长度显示单元和所述旋转磁场产生单元连接；

所述系统控制单元用于与市电220V/50Hz单相交流电源连接，并接收旋转磁场启动、停止及方向控制信号以及骨科假体调节长度预设值；

所述系统控制单元接收到旋转磁场启动信号后，启动所述电源变换单元，所述电源变换单元将输入的220V/50Hz单相交流电源转换为幅值和频率可控的三相交流电源并通过三相电源电缆输出到所述旋转磁场产生单元，同时将与三相交流电源频率同步的计数脉冲信号发送到所述调节长度显示单元；

所述调节长度显示单元根据所述计数脉冲信号得到骨科假体的调节长度并进行实时显示，当达到骨科假体调节长度预设值时，发送调节结束信号到所述系统控制单元；

所述系统控制单元接收到旋转磁场停止信号或调节结束信号后，关闭所述电源变换单元，所述电源变换单元将输入的220V/50Hz单相交流电源转换为电压幅值和频率逐步减小的三相交流电源，直至关闭输出三相交流电源；

所述旋转磁场产生单元用于根据所述电源变换单元提供的三相交流电源产生幅值和方向可控的旋转磁场。

2.如权利要求1所述的用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，所述电源变换单元对输入的市电220V/50Hz单相交流电源进行转换时，将其转换为电压幅值由0至220V以及频率由0.5至50Hz可控的三相交流电源。

3.如权利要求1所述的用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，所述旋转磁场产生单元由三相电感线圈组成，且所述三相电感线圈用于在所述电源变换单元提供的三相交流电源作用下，产生幅值和方向可控制的旋转磁场。

4.如权利要求1所述的用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，所述调节长度显示单元包括计数模块和显示模块，所述计数模块通过记录收到的同步计数脉冲信号，得到骨科假体正向延长或反向缩短的长度，并发送到所述显示模块；所述显示模块用于对得到的骨科假体调整长度进行显示。

5.如权利要求4所述的用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，所述显示模块显示的骨科假体调整长度的单位为毫米，且正数对应正方向延长毫米数值，负数对应反方向缩短毫米数值。

6.如权利要求1所述的用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，所述调节长度显示单元、电源变换单元和系统控制单元集成设置在一个仪器机箱内。

7.如权利要求1所述的用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，所述系统控制单元通过空开元件与市电220V/50Hz单相交流电源连接。

8.如权利要求1所述的用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，所述系统控制单元通过按键开关或旋钮开关接收旋转磁场的启动、停止和旋转方向信号。

9.如权利要求1所述的用于骨科无创电磁延长假体的体外调节驱动装置，其特征在于，所述系统控制单元通过按键开关或旋钮开关接收骨科假体调节长度预设值。

Images