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DE202007003834U1 - Shifting device for bone parts in maxillofacial surgery and orthopedics, comprises exciter that transfers necessary rotation energy from outside non sterile to sterile area over rotating magnetic field of permanent magnet of rotor - Google Patents

Shifting device for bone parts in maxillofacial surgery and orthopedics, comprises exciter that transfers necessary rotation energy from outside non sterile to sterile area over rotating magnetic field of permanent magnet of rotor Download PDF

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DE202007003834U1
DE202007003834U1 DE200720003834 DE202007003834U DE202007003834U1 DE 202007003834 U1 DE202007003834 U1 DE 202007003834U1 DE 200720003834 DE200720003834 DE 200720003834 DE 202007003834 U DE202007003834 U DE 202007003834U DE 202007003834 U1 DE202007003834 U1 DE 202007003834U1
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Abstract

The device comprises an exciter (1.9), which transfers the necessary rotation energy from the outside (non sterile area) to a sterile area over a rotating magnetic field of a permanent magnet of the rotor (1.1). The necessary shift energy is implemented with a linked up compression spring (1.7). The final tension is implemented within the linear range of the compression spring. The rotor is coupled to the compression spring with an electromagnetic clutch.

Description

ZusammenfassungSummary

Extracorporaler Magnetantrieb zur Distraktion (Verschiebung) von Knochenteilen in der maxillofacialen Chirurgie oder Orthopädie.Extracorporeal Oral Magnetic drive for distraction (displacement) of bone parts in maxillofacial surgery or orthopedics.

Die Erfindung betrifft eine implantierbare Vorrichtung zur Verschiebung von Knochenteilen die nicht invasiv, (durch keine künstlich geschaffene Öffnung) von außen betrieben werden kann.The The invention relates to an implantable device for displacement of bone parts which are not invasive, (by no artificial created opening) from the outside can be operated.

Stand der TechnikState of technology

In der Orthopädie und maxillofacialen Chirurgie sind Vorrichtungen bekannt die dazu dienen Knochenteile auseinander zu drücken sodass man nach einer bestimmten Behandlungszeit eine Knochenverlängerung oder Umpositionierung erreichen kann.In orthopedics and maxillofacial surgery devices are known to do so Bone parts serve to push apart so you look for a certain treatment time, a bone extension or repositioning can reach.

Diese Vorrichtungen werden operativ an Knochen befestigt und werden danach in gewissen Zeitabständen über längere Zeit, kontrolliert distrahiert.These Devices are surgically attached to bone and become afterwards at certain intervals over a longer period, controlled distracted.

Die mechanische Spannung wird bei allen heute bekannten Distraktoren mit einer Schraube und einen entsprechenden Schlüssel durchgeführt.The Mechanical tension is used in all known today distractors performed with a screw and a corresponding key.

Der Zugang zur Schraube erfolgt über eine offene Stelle im Weichteilgewebe des Patienten die über einen längeren Zeitraum behandelt werden muss, um einen Keimeintritt zu verhindern. Der Zugang zur Spannschraube von außen ist auf Dauer eine permanente Infektionsgefahr.Of the Access to the screw is via an open spot in the soft tissue of the patient over a longer Period must be treated to prevent germination. The access to the clamping screw from the outside is permanently a permanent Infection risk.

Beschreibungdescription

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung anzubieten, welche die Verschiebung der Knochenteile (Distraktion) ohne einen dauerhaften offenen Zugang realisieren kann.This Invention is based on the object to offer a device which the displacement of the bone parts (distraction) without a permanent can realize open access.

Beschrieben werden drei Ausführungen für die Distraktion (Verschiebung) von Knochenteile mit Anwendung in der plastischen oder maxillofacialen Chirurgie und Orthopädie.described be three versions for the Distraction (displacement) of bone parts with application in the plastic or maxillofacial surgery and orthopedics.

Ausführung 1 (1)Execution 1 ( 1 )

Die notwendige Kraft zur Verschiebung der Knochenteile wird von einer vorgespannten Druckfeder (1.7) gewonnen.The necessary force to move the bone parts is achieved by a preloaded compression spring ( 1.7 ) won.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich eine vorgespannte Feder in kontrollierten Schritten im linearen Bereich mit einem externen Erreger entspannen lässt. Dadurch, wird eine extracorporale Distraktion ermöglicht.The Invention is characterized in that a prestressed Spring in controlled steps in the linear area with a relaxes external pathogen. This allows extracorporeal distraction.

Die Kraft (Fd) der Feder wirkt auf die beiden Seiten des Gehäuses (1.12) und (1.13). Diese Kraft überträgt sich über eine Teflonmutter (1.6) auf den kugelgelagerten Zylinder (1.10). Eine Kupplung (1.3) bewegt sich axial zum Zylinder (1.10) und kann mit dem Stift (1.14) eine Rotationsbewegung übertragen.The force (Fd) of the spring acts on the two sides of the housing ( 1.12 ) and ( 1.13 ). This force is transmitted via a Teflon nut ( 1.6 ) on the ball-bearing cylinder ( 1.10 ). A clutch ( 1.3 ) moves axially to the cylinder ( 1.10 ) and can with the pen ( 1.14 ) transmit a rotational movement.

Zwischen der Kupplung (1.3) und dem Gehäuse (1.12) befindet sich ein Magnetrotor (1.1). Der Magnetrotor besteht aus einem scheibenförmigen Dauermagneten der in eine Kunststoffmasse eingegossen ist. Über eine entsprechende Lagerung, kann sich der Dauermagnet um die eigene Symmetrieachse frei drehen.Between the clutch ( 1.3 ) and the housing ( 1.12 ) is a magnetic rotor ( 1.1 ). The magnet rotor consists of a disc-shaped permanent magnet which is cast in a plastic compound. Via a corresponding bearing, the permanent magnet can rotate freely about its own axis of symmetry.

Von außen, wird ein Erreger (1.9) mit hoher Drehzahl an dem Distraktor angekoppelt. Der Erreger (1.9) besteht aus einem scheibenförmigen Dauermagneten der ebenfalls um seine eigene Symmetrieachse rotiert wird. Durch die Kopplung der Magnetfelder der beiden Scheibenmagneten erreicht der Magnetrotor die gleiche Drehgeschwindigkeit und damit auch eine entsprechende Rotationsenergie.From the outside, a pathogen ( 1.9 ) is coupled to the distractor at high speed. The germ ( 1.9 ) consists of a disc-shaped permanent magnet which is also rotated about its own axis of symmetry. By coupling the magnetic fields of the two disc magnets of the magnetic rotor reaches the same rotational speed and thus a corresponding rotational energy.

Wird von außen ein Hochfrequenzimpuls ausgelöst, wird über die Kurzschlusswindung (1.2) die Kupplung (1.3) an dem Magnetrotor (1.1) gekoppelt. Die Rotationsenergie des Magnetrotors (1.1) führt durch die Bremsung und Drehung des Zylinders (1.10) zur Überwindung der statischen Reibungsenergie zwischen der Teflonmutter (1.6) und Gewindestange (1.4) sodass die Feder (1.7) um einen Schritt entspannt wird. Durch die Differenz Fd – Fr = Faw wird ein neuer Verschiebungsschritt auf den Knochen ausgeübt. (Faw. Kraft des anatomischen Widerstandes)If a high-frequency pulse is triggered externally, the short-circuit winding ( 1.2 ) the coupling ( 1.3 ) on the magnetic rotor ( 1.1 ) coupled. The rotational energy of the magnet rotor ( 1.1 ) leads through the braking and rotation of the cylinder ( 1.10 ) to overcome the static friction energy between the Teflon nut ( 1.6 ) and threaded rod ( 1.4 ) so that the spring ( 1.7 ) is relaxed by one step. By the difference Fd - Fr = Faw a new shift step is exerted on the bone. (Faw force of anatomical resistance)

Ausführung 2 (2)Execution 2 ( 2 )

Höhere Verschiebungskräfte können mit dieser Ausführung erreicht werden. Ein externer Erreger bestehend aus einem Antriebsmotor (2.1), dreht einen Scheibenmagneten (2.5) um seine Symmetrieachse mit einer bestimmten Drehzahl.Higher displacement forces can be achieved with this design. An external exciter consisting of a drive motor ( 2.1 ), turns a disc magnet ( 2.5 ) about its axis of symmetry at a certain speed.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verschiebung der Knochenteile von außen, durch ein Dauermagnetfeld über ein Resonanz Effekt realisiert wird. Die Drehzahl des Erregers entspricht der Resonanz Frequenz (Fres) eines oszillierenden Magneten (2.6). Der Magnet (2.6) wird von zwei gegensinnig gewickelten Kunststoff Federn (2.3) elastisch gelagert und über das Dauermagnetfeld mit dem Erreger gekoppelt.The invention is characterized in that the displacement of the bone parts from the outside, is realized by a permanent magnetic field via a resonance effect. The speed of the exciter corresponds to the resonance frequency (Fres) of an oscillating magnet ( 2.6 ). The magnet ( 2.6 ) is made of two oppositely wound plastic springs ( 2.3 ) elastically mounted and coupled via the permanent magnetic field with the pathogen.

Die axiale Bewegung des Magneten (2.6) wird beispielsweise über die Stange (2.10) und dem Stift (2.11) in eine Rotationsbewegung des schräg geschlitzten Zylinders (2.2) umgewandelt.The axial movement of the magnet ( 2.6 ), for example, via the rod ( 2.10 ) and the pen ( 2.11 ) in a rotational movement of the obliquely slotted cylinder ( 2.2 ) transformed.

Der Zylinder (2.2) ist auf zwei Rücklaufhülsen (2.7 und 2.12) gelagert. Die Rücklaufhülse (2.7) gleitet auf die Stange (2.10) während die zweite Rücklaufhülse (2.12) fest mit der Schraube des Scheckengetriebes (2.4) verbunden ist. Die axiale Bewegung des Magneten (2.6) betätigt in seiner aktiven Phase das Schneckengetriebe (2.4) und damit auch die Verschiebungsschraube (2.13) die auf die Knochenteile (2.9) die Kraft ausübt.The cylinder ( 2.2 ) is on two return tubes ( 2.7 and 2.12 ) stored. The return sleeve ( 2.7 ) glides on the pole ( 2.10 ) while the second return sleeve ( 2.12 ) firmly with the screw of the check gear ( 2.4 ) connected is. The axial movement of the magnet ( 2.6 ) actuates the worm gear in its active phase ( 2.4 ) and thus also the displacement screw ( 2.13 ) on the bone parts ( 2.9 ) exercises the power.

Ausführung 3 (3 und 4)Execution 3 ( 3 and 4 )

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass man von außen, über ein gekoppeltes Magnetfeld von zwei Dauermagneten eine Verschiebungskraft zwischen zwei Knochenteile im sterilen Bereich eines Patienten realisieren kann.The Invention is characterized by the fact that from the outside, over a coupled magnetic field of two permanent magnets a displacement force between two bone parts in the sterile area of a patient can.

Die mechanische Vorrichtung besteht beispielsweise aus einer vorgespannten Druckfeder (3.3) die ihre anfangs Spannung über ein Spanndraht (3.8) eine Winde (3.7) und einen Schneckengetriebe (3.1) im Kräfte Gleichgewicht gehalten wird. Die Schraube des Schneckengetriebes ist mit einem radial polarisierten Scheibenmagneten verbunden und koppelt über dessen Feld mit einem ähnlichen Magneten (3.10) der außerhalb positioniert ist.The mechanical device consists for example of a prestressed compression spring ( 3.3 ) the initial tension over a tension wire ( 3.8 ) a winch ( 3.7 ) and a worm gear ( 3.1 ) is kept in balance. The screw of the worm gear is connected to a radially polarized disc magnet and couples via its field with a similar magnet ( 3.10 ) which is positioned outside.

Wird der außen Magnet (3.10) (auch Erreger genannt) um die eigene Achse gedreht, wird diese Bewegung durch die Feldkopplung an die Winde (3.7) übertragen welche die Spannung im Spanndraht (3.8) etwas lockert und damit der Druckfeder (3.3) erlaubt, sich um einen gewissen Betrag zu entspannen. Die Entspannung der Druckfeder (3.3) übt sich auf die Knochenteile aus bis die Kräfte wieder im Gleichgewicht stehen.Will the outside magnet ( 3.10 ) (also called exciter) turned around its own axis, this movement is due to the field coupling to the winds ( 3.7 ) which transmit the tension in the tension wire ( 3.8 ) loosens something and thus the compression spring ( 3.3 ) allows you to relax by a certain amount. The relaxation of the compression spring ( 3.3 ) exerts itself on the bone parts until the forces are in balance again.

Die Ausführung in der 4 zeichnet sich dadurch aus, dass zwei Druckfeder (4.1), (4.4), die Verschiebungskraft nach dem gleichen Prinzip verdoppeln. Der Spanndraht wird beispielsweise über zwei, respektive 4 Umlenkbolzen (4.4), (4.2) aus Teflon geführt um die Reibungskräfte zu dem Stahldraht so gering wie möglich zu halten.The execution in the 4 characterized by the fact that two compression springs ( 4.1 ) 4.4 ), doubling the force of displacement on the same principle. The tension wire is, for example, via two or 4 deflection bolts ( 4.4 ) 4.2 ) made of teflon to keep the frictional forces to the steel wire as low as possible.

Angefügte Zeichnungen:Attached drawings:

1 zeigt beispielhaft den Aufbau der Ausführung 1 des extracorporalen Distraktors.

1.1
Dauermagnet Rotor
1.2
Kurzschlusswindung mit Gleichrichter Diode
1.3
Kupplung
1.4
Edelstahl Gewindestange
1.5
Edelstahl Gewindestange
1.6
Teflon Mutter
1.7
Druckfeder
1.8
Knochenanatomie
1.9
Erreger
1.10
Zylinder
1.12
Gehäuse
1.13
Andruckfläche
1 shows by way of example the structure of the embodiment 1 of the extracorporeal distractor.
1.1
Permanent magnet rotor
1.2
Short circuit winding with rectifier diode
1.3
clutch
1.4
Stainless steel threaded rod
1.5
Stainless steel threaded rod
1.6
Teflon nut
1.7
compression spring
1.8
bone anatomy
1.9
pathogen
1.10
cylinder
1.12
casing
1.13
pressure surface

2 zeigt beispielhaft den Aufbau der Ausführung 2 des extracorporalen Distraktors

2.1
Antriebsmotor.
2.2
Geschlitzter Zylinder
2.3
Kunststoff Federn
2.4
Schneckengetriebe
2.5
Erreger, Dauermagnet
2.6
Dauermagnet.
2.7
Rücklaufhülse gleitend
2.8
Geschlitzter Zylinder
2.9
Knochenanatomie
2.10
Stange
2.11
Stift
2.12
Rücklaufhülse fest
2.13
Verschiebungsschraube
2 shows by way of example the structure of the embodiment 2 of the extracorporeal distractor
2.1
Drive motor.
2.2
Slotted cylinder
2.3
Plastic springs
2.4
worm gear
2.5
Exciter, permanent magnet
2.6
Permanent magnet.
2.7
Return sleeve sliding
2.8
Slotted cylinder
2.9
bone anatomy
2.10
pole
2.11
pen
2.12
Return sleeve firmly
2.13
screw drive

3 & 4 zeigt beispielhaft den Aufbau der Ausführung 3 & 4 des extracorporalen Distraktors.

3.1
Schneckengetriebe
3.2
Scheibenmagnet Rotor
3.3
Druckfeder
3.4
Umlenkbolzen
3.5
Führung
3.6
Zahnrad
3.7
Winde
3.8
Spanndraht
3.9
Gehäuse
4.1
Druckfeder
4.2
Umlenkbolzen
4.3
Spanndraht
4.4
Druckfeder
4.5
Schneckengetriebe
3 & 4 shows by way of example the construction of the embodiment 3 & 4 of the extracorporeal distractor.
3.1
worm gear
3.2
Disc magnet rotor
3.3
compression spring
3.4
deflecting
3.5
guide
3.6
gear
3.7
winch
3.8
tension wire
3.9
casing
4.1
compression spring
4.2
deflecting
4.3
tension wire
4.4
compression spring
4.5
worm gear

Claims (10)

Vorrichtung zur Verschiebung von Knochenteile in der maxillofacialen Chirurgie und Orthopädie ohne direkten Kontakt zwischen dem sterilen intrakorporalen und nicht sterilen, extrakorporalen Bereich, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erreger (1.9) von außen (nicht steriler Bereich) über ein drehendes Magnetfeld von Dauermagneten einem Rotor (1.1) im sterilen Bereich die notwendige Rotationsenergie überträgt.Device for displacing bone parts in maxillofacial surgery and orthopedics without direct contact between the sterile intracorporeal and non-sterile, extracorporeal area, characterized in that a pathogen ( 1.9 ) from the outside (non-sterile area) via a rotating magnetic field of permanent magnets a rotor ( 1.1 ) transmits the necessary rotational energy in the sterile area. Verschiebungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die notwendige Verschiebungs-Energie mit einer vorgespannten Druckfeder (1.7) realisiert wird.Displacement device according to claim 1, characterized in that the necessary displacement energy with a prestressed compression spring ( 1.7 ) is realized. Verschiebungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Endspannung der Druckfeder im linearen Bereich realisiert wird.Displacement device according to claim 1 characterized characterized in that the end tension of the compression spring in the linear Area is realized. Verschiebungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Rotations-Energie eines Rotors (1.1), mit einer elektromagnetischen Kupplung (1.2) an die Druckfeder gekoppelt ist.Displacement device according to claim 1, characterized in that the rotational energy of a rotor ( 1.1 ), with an electromagnetic clutch ( 1.2 ) is coupled to the compression spring. Verschiebungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromagnetische Kupplung von außen, mit einem Hochfrequenz Impuls betätigt wird.Displacement device according to claim 1 characterized characterized in that an electromagnetic clutch from the outside, with a high-frequency pulse actuated becomes. Verschiebungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein rotierender Dauermagnet (2.5) über das erzeugte alternierende Magnetfeld, einen linear schwingenden Dauermagneten (2.6) auf die eigene Resonanzfrequenz schwingen lässt.Displacement device according to claim 1, characterized in that a rotating permanent magnet ( 2.5 ) via the generated alternating magnetic field, a linearly oscillating permanent magnet ( 2.6 ) can oscillate to its own resonance frequency. Verschiebungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine lineare Schwingung eines Dauermagneten über einen schräg geschlitzten Zylinder (2.2) auf Rücklaufhülsen gelagert, in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird.Displacement device according to claim 1, characterized in that a linear oscillation of a permanent magnet via an obliquely slotted cylinder ( 2.2 ) is mounted on return sleeves, is converted into a rotational movement. Verschiebungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung einer Druckfeder von einem Spanndraht (3.8, 4.3), einer Winde (3.7) und einem Schneckengetriebe (4.5) kontrolliert entspannt werden kann.Displacement device according to claim 1, characterized in that the tension of a compression spring from a tension wire ( 3.8 . 4.3 ), a winch ( 3.7 ) and a worm gear ( 4.5 ) can be relaxed controlled. Verschiebungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die kontrollierte Entspannung einer Druckfeder mit zwei über das Magnetfeld gekoppelte Dauermagnet-Rotoren realisiert wird.Displacement device according to claim 1 characterized characterized in that the controlled relaxation of a compression spring with two over the magnetic field coupled permanent magnet rotors is realized. Verschiebungs-Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwei Druckfedern synchron entspannt werden können und dadurch ein größerer linearer Verschiebungs-Weg möglich ist.Displacement device according to claim 1 characterized characterized in that two compression springs are relaxed synchronously can and thereby a larger linear one Displacement path possible is.
DE200720003834 2007-03-15 2007-03-15 Shifting device for bone parts in maxillofacial surgery and orthopedics, comprises exciter that transfers necessary rotation energy from outside non sterile to sterile area over rotating magnetic field of permanent magnet of rotor Expired - Lifetime DE202007003834U1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010015687A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 Ernst Fuchs Distraction device for distraction osteogenesis of patient, has guide rail directly connected with magnets e.g. permanent magnets, by drive mechanism, where forces for moving guide rails are transferred against each other by magnets

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010015687A1 (en) * 2010-04-21 2011-10-27 Ernst Fuchs Distraction device for distraction osteogenesis of patient, has guide rail directly connected with magnets e.g. permanent magnets, by drive mechanism, where forces for moving guide rails are transferred against each other by magnets

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