CN102245116B - 外部固定夹具 - Google Patents

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Abstract

一种外部固定夹具(21)，其用于将固定销(2)连接到连接杆(3)，外部固定夹具包括：夹具主体(20)，其具有尺寸适于横向地接收连接杆的槽(22)和适于接收固定销的固定销孔(26)；夹具主体还包括用于接收定位螺钉(28)的定位螺钉孔(27)，定位螺钉孔与槽和固定销孔相交；外部固定夹具还包括定位螺钉，定位螺钉适于被接收在定位螺钉孔中并且延伸到槽和固定销孔，从而将连接杆和固定销夹持在适当位置。

Description

外部固定夹具
技术领域
本发明涉及一种用于将固定销连接(attaching)到连接杆的外部固定夹具。更特别地但非排它地，本发明涉及一种外部固定夹具，其包括夹具主体，该夹具主体具有用于接收连接杆的槽、用于接收固定销的固定销孔和用于接收定位螺钉的定位螺钉孔，该定位螺钉在***定位螺钉孔时适于将连接杆和固定销固定在适当的位置。
背景技术
已知如下的外部固定夹具。US5,976133公开了一种用于将固定销连接到连接杆的外部固定夹具。然而，这种夹具需要高度的手动技巧(dexterity)，因此难于使用。这种夹具还仅允许规定直径的固定销。即使固定销的直径微小变化也会使固定夹具不能起作用。因此，必须使用非常严格的制造公差来制造夹具和固定销。这增大了制造成本。US5,921,985公开了用于将固定销连接到连接杆的外部固定夹具。该夹具由六个分离部件组成，难以组装，并且需要两个扳手进行紧固。
发明内容
本发明寻求解决现有技术中的问题。
因此，在第一方面中，本发明提供了一种外部固定夹具，包括：夹具主体，其具有尺寸适于横向地接收所述连接杆的槽和适于接收所述固定销的固定销孔；所述夹具主体还包括用于接收定位螺钉的定位螺钉孔，所述定位螺钉孔与所述槽和所述固定销孔相交；所述外部固定夹具还包括定位螺钉，所述定位螺钉适于被接收在所述定位螺钉孔中并且延伸到所述槽中和所述固定销孔中，从而将所述连接杆和所述固定销夹持在适当位置。
根据本发明的外部固定夹具比现有的外部固定夹具简单易用。通过将定位螺钉***定位螺钉孔，可以将连接杆和固定销固夹持在相对于夹具主体的适当位置。固定夹具仅由两个件构成，即由夹具主体和定位螺钉构成。不需要的复杂的夹具组装步骤。
此外，根据本发明的外部固定夹具的制造公差能够比比现有的夹具的公差要求低，这样减小制造成本。
优选地，所述定位螺钉孔被布置成：在所述定位螺钉***所述定位螺钉孔中时，所述定位螺钉首先延伸到所述槽中，然后在所述定位螺钉进一步***时，所述定位螺钉延伸到所述固定销孔中。
槽的至少一个侧壁形成有纹理。
优选地，所述槽适于通过咬合装配接收所述连接杆。
外部固定夹具还可以包括连接杆。
所述连接杆具有非线性刚度，并且优选地由碳纤维材料制成。
优选地，所述定位螺钉适于对所述连接杆施力使所述连接杆抵靠所述槽的侧壁，以将所述连接杆夹持在适当位置。
所述定位螺钉上的螺纹适于切入所述连接杆的外表面。
所述定位螺钉适于对所述固定销施力使所述固定销抵靠所述固定销孔，以将所述固定销夹持在适当位置。
所述外部固定夹具还包括位于所述固定销孔中的固定销。
所述固定销孔为非圆形的，优选是正方形或矩形。
所述固定销孔包括用于接收所述固定销的V形槽。
附图说明
现在将参照附图仅以示例的方式而无任何限制意义地对本发明进行说明，图中：
图1示出已知的组装后的外部固定夹具的立体图；
图2示出根据本发明的外部固定夹具的夹具主体的立体图；
图3示出根据本发明的外部固定夹具与连接杆和固定销的组合；
图4(a)至图4(c)示出固定销***到根据本发明的外部固定夹具中的步骤；
图5示出从上方观察的根据本发明的外部固定夹具；
图6(a)和图6(b)示出根据本发明的外部固定夹具的另一实施方式的侧视图和端视图；
图7(a)和图7(b)示出根据本发明的外部固定夹具的另一实施方式的侧视图和端视图；
具体实施方式
图1示出已知的外部固定夹具1与固定销2和连接杆3组合的立体图。夹具1包括夹具主体4，夹具主体4具有尺寸适于接收连接杆3的槽5。连接器孔(未示出)延伸贯通槽5的两个侧壁6、7。
在使用时，连接杆3被***槽5中直到其抵接槽5的基部8。然后设置销连接器9。销连接器9具有垂直于销连接器9的长度方向而延伸通过的孔10。销连接器9的孔10在从病人的骨10延伸出的固定销2上滑动。一旦销连接器9距病人为正确的距离，夹具主体4的连接器孔滑动到销连接器9上。螺钉12***相对的连接器孔并且与销连接器9中的对应的凹部13螺纹接合。螺钉12的转动将销连接器9引入连接器孔，直到销连接器9上的斜面14抵接连接杆3，以将连接杆3固定在槽5中的适当位置。销连接器9中的孔10被配置成：在斜面14抵接连接杆3时，固定销2抵接夹具主体4，以将固定销2固定在适当位置。
组装该已知的夹具1需要高度的手动技巧。这在外科手术处理中是不期望的。此外，为了使夹具1有效地工作，在斜面14抵接连接杆3时，固定销2必须精确地抵接夹具主体4的外壁。因此，必须以极高的精度制造夹具1，这增加了制造成本。
图2示出根据本发明的外部固定夹具21的夹具主体20的立体图。夹具主体20包括槽22。槽22的尺寸适于横向地接收连接杆(未示出)。如图所示，槽22的两侧23、24被形成纹理。槽22的基部25是平滑的。
固定销孔26具有圆形横截面并且延伸贯通夹具主体20，并且固定销孔26的尺寸适于接收固定销(未示出)。夹具主体20还包括用于接收定位螺钉(未示出的)的定位螺钉孔27。在该实施方式中，定位螺钉孔27与固定销孔26和槽22位于同一平面内并且相对于固定销孔26倾斜。定位螺钉孔27与槽22和固定销孔26相交。
图3示出根据本发明的外部固定夹具21的组装状态，其将连接杆3和固定销2夹持在适当位置。在使用时，连接杆3位于槽22中。在该实施方式中，连接杆3咬合装配(snap fit)在槽22中。
然后，使微螺距高硬度的定位螺钉28与定位螺钉孔27的内表面上的对应的螺纹面(未示出)螺纹接合。随着定位螺钉28绕其轴线转动，定位螺钉28缓慢地进入定位螺钉孔27。当定位螺钉28到达定位螺钉孔27与槽22相交的部位29时，定位螺钉28的外表面抵接连接杆3，对连接杆3施力使连接杆3抵靠在槽22的侧部24上，从而将连接杆3夹持在适当位置。定位螺钉28的外表面的螺纹切入连接杆3的外表面中，防止连接杆3在槽22中进一步转动。
一旦连接杆3被夹持在夹具主体20中的适当位置，固定销孔26沿着从病人的骨延伸出的固定销2滑动，直到夹具主体20相对于病人准确地定位。然后，定位螺钉28进一步转动，直到定位螺钉28的端部抵接固定销2。定位螺钉28的进一步转动对固定销2施力使固定销2抵靠在固定销孔26上，防止固定销2在固定销孔26中进一步运动，从而将固定销夹持在适当位置。
可以无困难地组装根据本发明的外部固定夹具21。仅需要转动定位螺钉28，以将连接杆3和固定销2两者夹持在适当位置。此外，根据本发明的外部固定夹具21的尺寸不需要具有高精度，从而减小制造成本。在定位螺钉28接合连接杆3时，定位螺钉28朝向固定销2略微移位。在定位螺钉28开始接合固定销2时，定位螺钉28朝向连接杆3略微移位。定位螺钉28***的越多，定位螺钉28在两个方向上的推进就越大。因此，根据本发明的外部固定夹具1可以收容(accommodate)在一定范围内的任意尺寸的不同的固定销。此外，这解决了制造缺陷、不同制造者的产品以及英制和公制固定销之间的差别的问题。此外，外部固定夹具21可以允许定位螺钉孔27的位置变化、固定销孔26的位置变化以及槽22的宽度变化，并且仍能有效地夹持连接杆3和固定销2两者。由于定位螺钉28以一定的角度接合固定销2时，固定销2推动定位螺钉28抵靠连接杆3，因此消除了定位螺钉28在外部固定夹具21的定位螺钉孔27的螺纹内的固有晃动。
图4(a)至图4(c)更为详细地示意性地示出了定位螺钉28进入外部固定夹具21的步骤。在第一步骤中，旋拧定位螺钉28，以与定位螺钉孔27接合(图4(a))。随着定位螺钉28进一步拧入定位螺钉孔27，定位螺钉28对连接杆3施力使连接杆3抵靠槽22的壁，从而将连接杆3固定在适当位置(图4(b))。随着定位螺钉28进一步拧入定位螺钉孔27，定位螺钉28抵接固定销2，朝向固定销孔26的侧壁推动固定销2。当固定销2到达固定销孔26的侧壁时，定位螺钉28的进一步转动使定位螺钉28牢固地固定在连接杆3和固定销2之间的适当位置(图4(c))。这消除了定位螺钉28在定位螺钉孔27中的固有晃动。
在上述实施方式中，固定销孔26的横截面为圆形。在可选的实施方式中，固定销孔26不是圆形的。固定销孔26可以例如为方形或矩形。固定销2将具有对应的横截面。这种非圆形的横截面抵抗夹具主体20绕固定销2的转动。在可选的实施方式中，固定销孔26可以包括典型地与定位螺钉28进入固定销孔26的部位相面对的V形槽。在使用时，固定销2被推入V形槽，从而再次抵抗夹具主体20绕固定销2的转动。在另一可选实施方式中，固定销孔26可以是非圆形的并且包括至少一个V形槽。在一个实施方式中，固定销孔26的横截面为具有三个侧边但另一侧边包括一起形成V形槽的两个斜面的大致矩形。
图5示出从上方观察的根据本发明的外部固定夹具21。在该实施方式中，固定销孔26的横截面为五边形。如图所示，固定销2的横截面也是五边形。因此，如图所示，外部固定夹具21可以以多个取向(orientation)滑动到固定销2上。这在将外部固定夹具21与其他固定夹具(未示出)对齐时可能是有用的。
在上述实施方式中，固定销2的形状与固定销孔26的形状互补，以紧密地装配到固定销孔26中。因此，外部固定夹具21可以在相对于固定销2的多个特定位置(distinct position)被固定。在每个特定位置，固定销以一个特定的取向装配在V形槽中。在可选的实施方式中，外部固定夹具21可以使用不与固定销孔26互补的固定销2，固定销2在连续的取向范围内装配到一个以上的V形槽中。固定销2可以例如是圆形。在可选的实施方式中，固定销2可以是椭圆形。利用这种非互补的固定销2，在外部固定夹具21沿固定销2滑动时，外部固定夹具21可以绕固定销2转动，直到槽与连接杆3平行。一旦连接杆3被布置在槽中，则拧紧定位螺钉28。固定销孔26的V形形状接收固定销2，以将固定销2固定在适当位置。V形形状可以收容多种直径的固定销2。V形形状还沿固定销孔26的长度方向支撑固定销2。
在上述全部实施方式中，定位螺钉孔27与固定销孔26和槽22位于同一平面内，其中定位螺纹孔27向固定销孔26倾斜。定位螺纹孔27向固定销孔26倾斜确保当定位螺纹28抵接固定销2时，定位螺纹28主要对固定销2施加横向力，从而对固定销2施力使固定销2抵靠固定销孔26的侧壁。由定位螺钉28沿着固定销2的长度方向施加的力导致“蠕动(creep)”，由此在拧紧定位螺钉28时，夹具主体20沿着固定销2移动。因此，固定销孔26和定位螺钉孔27之间的大的倾斜角度是优选的，以使该“蠕动”最小化。
连接杆3的蠕动也是潜在的问题。由于定位螺钉28延伸进槽22并且抵接连接杆3，定位螺钉28的转动可能沿着连接杆3的长度方向产生力。这可能导致连接杆3在槽22中蠕动。槽22的侧壁23、24的粗糙的纹理结构增大了槽22和连接杆3之间的摩擦系数，以减小该蠕动。
在本发明的可选实施方式中，固定销孔26、槽22和定位螺钉孔27不共面。在一个实施方式中，定位螺钉孔27与包含固定销孔26和槽22的面垂直，如图6(a)的侧视图和图6(b)的端视图所示。当定位螺钉28***定位螺钉孔27时，定位螺钉28同时接合固定销2和连接杆3两者。然而，由于定位螺钉28的外表面的行进方向与连接杆3的长度方向平行，因此该实施方式发生沿着连接杆3的蠕动动。在本发明的另一实施方式中，槽22位于与固定销孔27不同的平面内，如图7(a)的侧视图和图7(b)的端视图所示。如图所示，定位螺钉孔27相对于槽22和固定销孔26两者倾斜。当定位螺钉28接合连接杆3时，使得作用于连接杆3上的力的方向相对于连接杆3的长度方向倾斜，从而减小蠕动。
由于钛轻、具有一定的弹性且强度，所以夹具主体20典型由钛制成。连接杆3典型地由具有非线性刚度的复合材料制成或可选地由例如碳纤维等轻且具有一定强度的材料制成。
在本发明的其中定位螺钉28的螺纹切入连接杆3的实施方式中，定位螺钉28典型地由比连接杆3的材料硬的材料制成。在可选的实施方式中，定位螺钉28的螺纹不切入连接杆3，而仅对连接杆3施力以使连接杆3与槽22的侧壁24抵接，以将连接杆3固定在适当位置。

Claims (13)

1.一种外部固定夹具，其用于将固定销连接到连接杆，所述外部固定夹具包括：
夹具主体，其具有尺寸适于横向地接收所述连接杆的槽和适于接收所述固定销的固定销孔；
所述夹具主体还包括用于接收定位螺钉的定位螺钉孔，所述定位螺钉孔与所述槽和所述固定销孔相交；
所述外部固定夹具还包括定位螺钉，所述定位螺钉适于被接收在所述定位螺钉孔中并且延伸到所述槽中和所述固定销孔中，从而将所述连接杆和所述固定销夹持在适当位置，
所述定位螺钉孔被布置成：在所述定位螺钉***所述定位螺钉孔中时，所述定位螺钉首先延伸到所述槽中，然后在所述定位螺钉进一步***时，所述定位螺钉延伸到所述固定销孔中。
2.根据权利要求1所述的外部固定夹具，其特征在于，
所述槽的至少一个侧壁形成有纹理。
3.根据权利要求1所述的外部固定夹具，其特征在于，
所述槽适于通过咬合装配接收所述连接杆。
4.根据权利要求1所述的外部固定夹具，其特征在于，
还包括所述连接杆。
5.根据权利要求4所述的外部固定夹具，其特征在于，
所述连接杆具有非线性刚度。
6.根据权利要求5所述的外部固定夹具，其特征在于，所述连接杆由碳纤维材料制成。
7.根据权利要求4所述的外部固定夹具，其特征在于，所述定位螺钉适于对所述连接杆施力使所述连接杆抵靠所述槽的侧壁，以将所述连接杆夹持在适当位置。
8.根据权利要求7所述的外部固定夹具，其特征在于，
所述定位螺钉上的螺纹适于切入所述连接杆的外表面。
9.根据权利要求1所述的外部固定夹具，其特征在于，
所述定位螺钉适于对所述固定销施力使所述固定销抵靠所述固定销孔，以将所述固定销夹持在适当位置。
10.根据权利要求9所述的外部固定夹具，其特征在于，
还包括位于所述固定销孔中的固定销。
11.根据权利要求1所述的外部固定夹具，其特征在于，
所述固定销孔为非圆形的。
12.根据权利要求11所述的外部固定夹具，其特征在于，所述固定销孔是矩形。
13.根据权利要求1所述的外部固定夹具，其特征在于，所述固定销孔包括用于接收所述固定销的V形槽。
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