[发明专利]一种用于矫治足踝双平面角度畸形的并联外固定器

权利要求书

1.一种用于矫治足踝双平面角度畸形的并联外固定器，其特征在于：该并联外固定器包括固定环组件、末端环组件和主动牵引杆组件，主动牵引杆组件包括2条六自由度主动牵引杆、1条五自由度约束力牵引杆和1条五自由度约束力偶牵引杆；

固定环组件与末端环组件通过骨针与足踝体段进行连接，主动牵引杆组件以并联的方式布置于固定环组件与末端环组件之间；

固定环组件包括六边形固定环、水平U型固定环和竖直U型固定环，固定环组件之间能够通过螺钉进行组合；

末端环组件作为外固定器的运动部分，包括大六边形末端环和小六边形末端环；

2条六自由度主动牵引杆包括第一六自由度主动牵引杆和第二六自由度主动牵引杆，在运动学构型上的配置均为六自由度主动牵引杆虎克副、六自由度主动牵引杆移动副与六自由度主动牵引杆球副的顺次连接，六自由度主动牵引杆虎克副通过螺钉与固定环组件固定连接，六自由度主动牵引杆球副与末端环组件连接；

五自由度约束力牵引杆的运动学构型的配置为五自由度约束力牵引杆球副、五自由度约束力牵引杆移动副与五自由度约束力牵引杆转动副的顺次连接，五自由度约束力牵引杆球副与固定环组件连接，五自由度约束力牵引杆转动副通过螺钉与末端环组件固定连接；

五自由度约束力牵引杆转动副的转动轴线垂直于末端环组件的矢状面，施加给末端环组件一个作用于五自由度约束力牵引杆球副，方向沿五自由度约束力牵引杆转动副的约束力，限制末端环组件垂直于自身矢状面的移动；

五自由度约束力偶牵引杆的运动学构型的配置为五自由度约束力偶牵引杆第一转动副、五自由度约束力偶牵引杆移动副、五自由度约束力偶牵引杆虎克副与五自由度约束力偶牵引杆第二转动副的顺次连接，五自由度约束力偶牵引杆第一转动副通过螺钉与固定环组件固定连接，五自由度约束力偶牵引杆第二转动副通过螺钉与末端环组件固定连接；

五自由度约束力偶牵引杆虎克副的两条转动轴线分别与五自由度约束力偶牵引杆第一转动副以及五自由度约束力偶牵引杆第二转动副的转动轴线平行，五自由度约束力偶牵引杆施加给末端环组件一个方向垂直于五自由度约束力偶牵引杆虎克副的两条转动轴线所组成的平面的约束力偶，限制末端环组件沿此方向的转动；

该并联外固定器适用于足踝部位在两个基本平面存在角度畸形的情况，根据足踝畸形中角度畸形出现的具体平面，通过布置五自由度约束力偶牵引杆，使其约束力偶的方向垂直于未出现角度畸形的平面，即不需要转动矫治自由度的平面，五自由度约束力牵引杆提供给末端环组件垂直于其矢状面的约束力，由此，并联外固定器能够在末端环组件所在方向上实现矢状面移动，其中末端环组件所在方向由存在角度畸形的两个方向共同决定，进而两转两移矫治自由度需求能够在相应的平面得到满足。

2.根据权利要求1所述的一种用于矫治足踝双平面角度畸形的并联外固定器，其特征在于：固定环组件、末端环组件和主动牵引杆组件上配置有方形定位槽或方形定位销，以使固定环组件与末端环组件相对于主动牵引杆组件，以及主动牵引杆组件的运动副之间能够按照预期的位置进行安装，进而在末端环组件的预期平面上施加运动约束。

3.根据权利要求1所述的一种用于矫治足踝双平面角度畸形的并联外固定器，其特征在于：当足踝部位的多个体段存在畸形时，通过并行或串行连接2个或多个并联外固定器能够满足矫治需求，当两个并联外固定器串联时，参照环组件与牵引环组件能够通过螺钉固定连接。