对骨折部位施加微动以加速骨愈合的电机驱动式固定器

技术特征：
1.一种用于治疗骨折的外固定器，包括：在两片骨折碎片处附接至骨的支架，这两片骨折碎片分别位于骨折部位的相对两侧；可移除地联接至支架的微动单元，所述微动单元构造为在两片骨折碎片之间产生往复位移以对骨折部位施加可控的微运动；以及接合至所述微动单元的控制器，所述控制器构造为用于控制所述微动单元以在两片骨折碎片之间产生往复位移。2.根据权利要求1所述的外固定器，其中所述微动单元包括外管、内管、电机和齿轮传动机构，而且至少一部分所述内管插入至所述外管内侧；所述电机和所述齿轮传动机构构造为将源自所述控制器的电信号转换成在所述外管和所述内管之间的、沿所述内管和所述外管的轴向方向的相对轴向位移；以及所述外管和所述内管分别与所述两片骨折碎片相连接，从而在所述外管和所述内管之间的相对轴向位移产生在所述两片骨折碎片之间的往复位移。3.根据权利要求2所述的外固定器，其中所述齿轮传动机构是谐波齿轮传动机构，并且所述谐波齿轮传动机构包括波产生器、椭圆形齿轮和环形齿轮；以及所述波产生器与所述电机的输出轴连接，所述环形齿轮设置于所述内管，而且所述电机驱动所述波产生器以自所述椭圆形齿轮的内侧按压所述椭圆形齿轮，以迫使所述椭圆形齿轮与所述环形齿轮啮合。4.根据权利要求3所述的外固定器，其中所述微动单元还包括与所述椭圆形齿轮同轴连接并且与所述外管啮合的传动螺杆，而且在所述电机驱动所述波产生器以自所述椭圆形齿轮的内侧按压所述椭圆形齿轮的同时，所述电机驱动所述传动螺杆旋转，从而在所述外管和所述内管之间产生相对轴向位移。5.根据权利要求3所述的外固定器，其中所述微动单元还包括连接至所述电机的螺纹杆和连接至所述螺纹杆的滑块；以及在所述电机驱动所述波产生器自所述椭圆形齿轮的内侧按压所述椭圆形齿轮的同时，所述电机驱动所述滑块移动，所述外管与所述滑块连接并且随所述滑块移动，从而在所述外管和所述内管之间产生相对轴向位移。6.根据权利要求2至5中任一项所述的外固定器，其中所述微动单元还包括位移传感器，其检测所述内管和所述外管之间相对轴向位移，将所述相对轴向位移转换成位移信号，并且将所述位移信号输出至所述控制器。7.根据权利要求6所述的外固定器，其中所述位移传感器是磁栅格。8.根据权利要求2至7中任一项所述的外固定器，其中所述电机是空心杯电机。9.根据权利要求2至8中任一项所述的外固定器，其中所述微动单元还包括设置在所述内管和所述外管之间的并且沿所述内管和所述外管的轴向方向延伸的导轨，从而限制所述外管和所述内管之间的侧转和回转。10.根据权利要求2至9中任一项所述的外固定器，其中所述微动单元还包括在所述外管和所述内管之间施加最大相对位移限制的限位螺钉。11.根据权利要求2至10中任一项所述的外固定器，其中所述微动单元还包括设置在所述内管和所述外管之间的密封环。12.根据权利要求2至11中任一项所述的外固定器，其中所述支架包括主体和可移动
块，所述可移动块能够相对于所述主体移动，而且所述主体和所述可移动块分别附接至所述两片骨折碎片；所述外管和所述内管分别连接至所述支架的所述主体和所述可移动块；以及所述外管和所述内管之间的相对轴向位移在所述支架的所述主体和所述可移动块之间产生往复位移，从而产生所述两个骨折碎片之间的往复位移。13.根据权利要求12所述的外固定器，其中所述支架还包括连接至所述主体的滑道，所述可移动块是相对于所述主体能在所述滑道上滑动的滑块。14.根据权利要求2至11中任一项所述的外固定器，其中所述支架包括主体和两个可移动块，所述两个可移动块中的每个都能够相对于所述主体移动，并且所述两个可移动块分别附接至所述两片骨折碎片；所述外管和所述内管分别连接至所述支架的所述两个可移动块，以及所述外管和所述内管之间的相对轴向位移在所述支架的所述两个可移动块之间产生往复位移，从而产生所述两片骨折碎片之间的往复位移。15.根据权利要求14所述的外固定器，其中所述支架还包括与所述主体连接的滑道，所述两个可移动块中的每个是相对于所述主体能够在所述滑道上滑动的滑动块。16.一种治疗骨折的方法，包括：将支架在两片骨折碎片处附接至骨，所述两片骨折碎片分别位于骨折部位的相对两侧；通过可移除联接至所述支架的微动单元产生所述两片骨折碎片之间的往复位移，从而对所述骨折部位施加可控微运动；以及通过控制器控制所述两片骨折碎片之间的往复位移，以促进骨折部位的骨折愈合。17.根据权利要求16所述的方法，还包括：在结束将可控微运动施加至所述骨折部位时从所述支架移除所述微动单元。18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述微动单元包括外管、内管、电机和齿轮传动机构，而且至少一部分所述内管插入至所述外管的内侧；所述电机和所述齿轮传动机构构造为将源自所述控制器的电信号转换成在所述外管和所述内管之间沿所述内管和所述外管的轴向方向的相对轴向位移；所述外管和所述内管之间的所述相对轴向位移产生两个骨折碎片之间的往复位移；并且所述方法还包括：检测所述内管和所述外管之间的所述相对轴向位移，将所述相对轴向位移转换成位移信号，并且将所述位移信号输出至所述控制器；以及基于所述位移信号来确定用于补偿源于所述控制器的所述电信号的补偿信号。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中所述两片骨折碎片在所述骨折部位彼此间隔一定距离；以及所述方法还包括：在所述两片骨折碎片之间产生该距离的10％-20％的位移、优选为该距离的20％的位移。20.一种微动单元，包括：外管、内管、电机和齿轮传动机构，其中，
至少一部分所述内管插入至所述外管的内侧；所述电机和所述齿轮传动机构构造为将电信号转换成在所述外管和所述内管之间沿所述外管和所述内管的轴向方向的相对轴向位移；以及所述外管和所述内管分别连接至两片骨折碎片，从而使所述外管和所述内管之间的所述相对轴向位移产生所述两片骨折碎片之间的往复位移。

技术总结
含有微动单元的用于治疗骨折的装置和方法，该微动单元(6)在两片骨折碎片(1)之间产生往复位移从而对骨折部位施加可控微运动。往复位移从而对骨折部位施加可控微运动。往复位移从而对骨折部位施加可控微运动。


技术研发人员：戚威臣 冯小仍 梁加利
受保护的技术使用者：香港大学
技术研发日：2020.12.11
技术公布日：2022/7/22