CN102397094B - 股骨髁切骨器自动走刀装置 - Google Patents
股骨髁切骨器自动走刀装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于股骨髁成型切骨器(1)的自动走刀装置，包括：变速箱(20)，变速箱安装在股骨髁切骨器上，用于从股骨髁切骨器(1)接收旋转驱动动力，并将股骨髁切骨器(1)的主驱动轴(11)的高速旋转输入转换为低速旋转输出，变速箱包括与主驱动轴相连以从主驱动轴接收旋转驱动力的旋转驱动力接收装置(12)、与旋转驱动力接收装置相连的减速器(13)和与减速器相连的旋转驱动力输出装置(14)；以及运动模式转换装置(30)，运动转换装置与变速箱相连，并且从变速箱接收低速旋转输出，用于将变速箱(20)所输出的旋转运动转换为其上安装有自动走刀装置(10)的股骨髁切骨器(1)相对于用于支撑自动走刀装置(10)的保持支架(2)的直线运动。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于股骨髁切骨器的自动走刀装置，该自动走刀装置安装在股骨髁切骨器上，所述股骨髁切骨器特别是在膝关节置换手术中使用。
背景技术
目前，在现有技术中，已知的股骨髁切骨器在切削股骨髁过程中需靠人的感知来控制走刀速度和切骨量，因患者的骨质不同，医生操作用力的大小不同。因此，一方面吃刀量和走刀速度不好控制；另一方面切削股骨髁的表面质量也易存在差异，对骨质疏松患者切骨量(吃刀量)容易过大，存在切骨风险；对骨质坚硬患者又容易造成术中切骨器动力堵转现象，操控很费力气，很难掌握。因此，已知的股骨髁切骨器手动操作走刀，操控性差、切骨精度低。
发明内容
本发明的目的在于完善提高已有的股骨髁切骨器，为当今人工全膝关节置换手术提供一种可调节、自动控制走刀速度和切骨量的股骨髁切骨器。术中可根据骨质状况选择自动走刀速度和切骨量，免去靠体力操控切骨，降低手术风险的发生，实现股骨髁切骨自动化，从而提高手术水平和手术质量。而且，根据本发明的切骨器在不改变现有切骨器的动力输入的情况下，可以在切骨器进行切割操作的同时实现切骨器的自动走刀，而不需提供另外的动力输入装置。
根据本发明的第1方面，提供了一种用于股骨髁成型切骨器的自动走刀装置，包括：变速箱，该变速箱安装在所述股骨髁切骨器上，用于从所述股骨髁切骨器接收旋转驱动动力，并将股骨髁切骨器的主驱动轴的高速旋转输入转换为低速旋转输出，所述变速箱包括与所述主驱动轴相连以从主驱动轴接收旋转驱动力的旋转驱动力接收装置、与所述旋转驱动力接收装置相连的减速器和与所述减速器相连的旋转驱动力输出装置；以及运动模式转换装置，所述运动转换装置与所述变速箱相连，并且从所述变速箱接收所述低速旋转输出，用于将变速箱所输出的旋转运动转换为其上安装有所述自动走刀装置的股骨髁切骨器相对于用于支撑所述自动走刀装置的保持支架的直线运动。
根据本发明第2方面，如第1方面所述的自动走刀装置，还包括换档装置，该换档装置包括多档变速齿轮以及与之相配合的多档配对变速齿轮，通过相应档位的变速齿轮和配对变速齿轮的配合，所述换档装置能够变化行走速度还能实现自动或手动切换。
根据本发明第3方面，如第1方面所述的自动走刀装置，其中，所述减速器是三级行星减速器。
根据本发明第4方面，如第3方面所述的自动走刀装置，其中，所述旋转驱动力接收装置是所述三级行星减速器的第一级太阳轮。
根据本发明第5方面，如第1方面所述的自动走刀装置，其中，所述旋转驱动力接收装置是与主驱动轴上的主驱动齿轮以及与减速器中的从动齿轮啮合的借用齿轮，所述从动齿轮是减速器的驱动力输入部件。
根据本发明第6方面，如第1方面所述的自动走刀装置，其中，所述运动模式转换装置是齿条齿轮机构，该齿条齿轮机构的齿条固定在所述保持支架上，该齿条齿轮机构的齿轮固定在旋转驱动力接收装置的输出轴上，从而在齿条齿轮机构的作用下，所述自动走刀装置能够相对于所述保持支架进行直线运动。
根据本发明第7方面，如第6方面所述的自动走刀装置，所述齿条齿轮机构的所述齿轮与所述旋转驱动力接收装置的输出轴一体形成。
根据本发明第8方面，如第2方面所述的自动走刀装置，其中，所述换档装置中的所述多档配对变速齿轮安装在所述旋转驱动力输出装置的输出轴上，通过推拉所述输出轴来操作所述换档装置，以便实现自动或手动、多档自动行走速度切换或停止自动行走。
根据本发明第9方面，如第1-8任一方面所述的自动走刀装置，其中，所述减速器所在轴上的所有旋转部件采用浮动式安装方式，从而减速器所在的轴不承受扭矩。
根据本发明第10方面，如第1-8任一方面所述的自动走刀装置，其中，所述自动走刀装置和所述股骨髁成型切骨器被接收在一个壳体内。
根据本发明第11方面，一种股骨髁成型切骨器自动走刀装置，其包括：变速箱，其安装在股骨髁切骨器上，变速箱包括第一轴和第二轴，在所述第一轴上安装有三级行星减速器以及多档变速齿轮，在所述第二轴上安装有分别与第所述一轴上的所述多档变速齿轮配合的多档配对变速齿轮，所述三级行星减速器的第一级太阳轮与股骨髁切骨器的主驱动轴上的主驱动齿轮啮合，从而变速箱从所述股骨髁切骨器的主驱动轴接收旋转驱动力并将其转换为低速旋转输出；换档装置，包括所述多档变速齿轮以及与之相配合的所述多档配对变速齿轮，所述换档装置能够变化行走速度还能实现自动或手动切换；和运动模式转换装置，所述运动转换装置从所述变速箱接收所述低速旋转输出，用于将变速箱所输出的旋转运动转换为其上安装有所述自动走刀装置的股骨髁切骨器相对于用于支撑所述自动走刀装置的保持支架的直线运动。
根据本发明第12方面，如第11方面所述的自动走刀装置，其中，所述运动转换装置包括固定在所述第二轴上的前端齿轮以及固定在保持支架上的固定齿条，所述前端齿轮与所述固定齿条相互啮合。
根据本发明第13方面，如第12方面所述的自动走刀装置，所述前端齿轮与所述第二轴一体形成。
根据本发明第14方面，如第11方面所述的自动走刀装置，其中，通过推拉所述第二轴来操作所述换档装置，以便实现自动或手动、多档自动行走速度切换或停止自动行走。
根据本发明第15方面，如第11-14任一方面所述的自动走刀装置，其中，所述第一轴上所安装的所有齿轮以及减速器的相关部件采用浮动式安装方式，从而所述第一轴不承受扭矩。
根据本发明第16方面，如第15方面所述的自动走刀装置，其中，所述第一轴是光轴，所述第二轴是齿轮轴。
根据本发明第17方面，如第11-14任一方面所述的自动走刀装置，其中，所述自动走刀装置和所述股骨髁成型切骨器被接收在一个壳体内。
根据本发明第18方面，一种股骨髁成型切骨器自动走刀装置，其包括：变速箱，其安装在股骨髁切骨器上，变速箱上包括辅助轴、第一轴和第二轴，所述辅助轴上安装有借用齿轮，所述借用齿轮与股骨髁切骨器的主驱动轴上的主驱动齿轮啮合，第一轴上安装有与所述借用齿轮啮合的从动齿轮、三级行星减速器以及多档变速齿轮，第二轴上安装有分别与第一轴的所述多档变速齿轮配合的多档配对变速齿轮，所述变速箱从所述股骨髁切骨器的主驱动轴接收旋转驱动力并将其转换为低速旋转输出；换档装置，包括所述多档变速齿轮以及与之相配合的所述多档配对变速齿轮，所述换档装置能够变化行走速度还能实现自动或手动切换；和运动模式转换装置，所述运动转换装置从所述变速箱接收所述低速旋转输出，用于将变速箱所输出的旋转运动转换为其上安装有所述自动走刀装置的股骨髁切骨器相对于用于支撑所述自动走刀装置的保持支架的直线运动。
根据本发明第19方面，如第18方面所述的自动走刀装置，其中，所述运动转换装置包括固定在所述第二轴上的前端齿轮以及固定在保持支架上的固定齿条，所述前端齿轮与所述固定齿条相互啮合。
根据本发明第20方面，如第19方面所述的自动走刀装置，所述前端齿轮与所述第二轴一体形成。
根据本发明第21方面，如第18方面所述的自动走刀装置，其中，通过推拉所述第二轴来操作所述换档装置，以便实现自动或手动、多档自动行走速度切换或停止自动行走。
根据本发明第22方面，如第18-21任一方面所述的自动走刀装置，其中，所述第一轴上所安装的所有齿轮以及减速器的相关部件采用浮动式安装方式，从而所述第一轴不承受扭矩。
根据本发明第23方面，如第22方面所述的自动走刀装置，其中，所述第一轴和所述辅助轴是光轴，所述第二轴是齿轮轴。
根据本发明第24方面，如第18-21方面所述的自动走刀装置，其中，所述自动走刀装置和所述股骨髁成型切骨器被接收在一个壳体内。
附图说明
当结合附图进行阅读时，本发明的本质、原理以及实用性将通过下面的详细描述变得更为明白，其中在附图中相同的部件由相同的附图标记加以标识。
图1是带有根据本发明一个实施例的自动走刀装置的股骨髁切骨器的示意性立体图。
图2示出了根据本发明的自动走刀装置的上述优选实施例的部分剖视示意图，并且其中还示出了股骨髁切骨器的一部分主驱动轴。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参见图1，图1是带有根据本发明一个实施例的自动走刀装置的股骨髁切骨器的示意性立体图。
根据本发明的股骨髁切骨器自动走刀装置10安装在股骨髁切骨器1上，并且所述自动走刀装置保持在保持支架2上以便相对于保持支架2进行直线运动，从而实现自动走刀。所述自动走刀装置10包括：变速箱20，该变速箱20用于从所述股骨髁切骨器1接收旋转驱动动力，并将股骨髁切骨器的主驱动轴11的高速旋转输入转换为低速旋转输出；以及运动模式转换装置30，所述运动转换装置将变速箱20的低速旋转输出运动转换为其上安装有所述自动走刀装置10的股骨髁切骨器1相对于保持支架2的直线运动。
图2示出了根据本发明的自动走刀装置的上述优选实施例的部分剖视示意图，并且其中还示出了股骨髁切骨器的一部分主驱动轴。
变速箱20包括旋转驱动力接收装置12、减速器13、旋转驱动力输出装置14。并且可选地，所述变速器还包括换档装置15。在图2所示的优选实施例中，变速箱20上安装有三根轴，即辅助轴16、第一轴17和第二轴18。旋转驱动力接收装置12安装在变速箱的辅助轴16上，用于从股骨髁切骨器1的主驱动轴11接收驱动力并将所接收的驱动力传递给减速器。优选地，所述旋转驱动力接收装置12包括借用齿轮以及从动齿轮20，该借用齿轮26与安装在主驱动轴11上的主驱动齿轮19啮合，该从动齿轮20安装在第一轴17上，与辅助轴16上的所述借用齿轮12啮合。减速器13安装在所述第一轴17上。优选地，所述减速器13是三级行星减速器。在第一轴17和第二轴18上安装有所述换档装置15，以便实现变速器的多档位输出。优选地，所述换档装置15包括安装在第一轴17上的一档齿轮21和二档齿轮22以及安装在第一轴18上的一档齿轮21’和二档齿轮22”，对应档位的齿轮可选择性地啮合以实现档位的改变。优选地，通过推拉所述第二轴18可以实现空档(停止/手动操作档)、一档、二档的档位变换。所述旋转驱动力输出装置14包括作为变速箱的低速旋转输出轴的第二轴18。该第二轴18的伸出前端部上还安装有前端齿轮23，该前端齿轮23与保持支架2上的固定齿条24啮合，从而构成了运动模式转换装置30，以便将变速箱20的输出轴(第二轴)的转动运动转化为直线运动，从而带动自动走刀装置10和股骨髁切骨器1沿齿条24的纵向相对于保持支架2线性移动。可以想到，所述运动模式转换装置可以采用除上述齿轮齿条装置之外的多种实施方式，例如丝杠螺母和涡轮蜗杆等螺旋机构、凸轮机构、曲柄滑块机构、连杆机构等等。优选地，辅助轴16和第一轴17是光轴，第二轴18是齿轮轴。优选地，所述前端齿轮与所述第二轴一体制成。
在一种优选实施方式中，第一轴17是心轴，不承受转距，也即从动齿轮20、三级行星减速器的各级太阳齿轮、各级行星架和换档装置15的一档齿轮21和二档齿轮22以浮动方式安装在第一轴18上，可相对于第一轴自由转动。从动齿轮20可以与三级行星减速器的第一级太阳齿轮25相互固定。第一轴上的所述一挡齿轮21和二档齿轮22可以固定在第三级行星架27上。
下面具体描述如图2所示的根据本发明所述实施例的股骨髁切骨器自动走刀装置的工作过程。在股骨髁切骨器1上安装所述自动走刀装置10，来自股骨髁切骨器1的主驱动轴11的驱动力经由主驱动轴11上的主驱动齿轮19、辅助轴16上的借用齿轮12、第一轴17上的从动齿轮20传递给固定在从动齿轮20上的第一级太阳齿轮25。三级行星减速器中的齿轮相互啮合，通过根据需要沿第二轴18的纵向推拉第二轴18，使固定在第三级行星架上的一档齿轮21或二档齿轮22与相应的配对一档齿轮21’或配对二档齿轮22”啮合，将所需驱动力传递给第二轴18。通过第二轴的前端齿轮23与保持支架2的固定齿条24相啮合，引导股骨髁切骨器沿固定齿条24的纵向相对于保持支架2移动。因此，当股骨髁切骨器主驱动轴19在借助动力装置向左或向右旋转时，驱动力通过各个齿轮的相互啮合逐级传递到第二轴18上，以使前端齿轮23向左或向右旋转，由于固定齿条24是固定不动的，从而使股骨髁切骨器实现了向左或向右自动匀速走刀来切削股骨髁。可选地，可将第二轴18推拉至使其上的配对一档齿轮和配对二档齿轮都不与相应的第一轴上的一档齿轮和二档齿轮啮合，从而使自动走刀装置位于空档，这时可以使自动走刀装置暂时停止移动，或者可选地进行手动操作。
根据本发明的股骨髁切骨器自动走刀装置利用简单的结构使股骨髁切骨器的行走速度可以根据需要变化，并且还可实现自动或手动的切换，因此切骨走刀控制的灵活性显著提高，进而切骨精度显著提高。
本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在阅读了上述内容之后，能够想到多种替代实施方式。例如，可以省去变速箱中的辅助轴16及其上的借用齿轮12，将从动齿轮20直接与主驱动轴11相连。甚至可以进一步省去从动齿轮20，将作为减速器13的三级行星减速器直接与主驱动轴11相连，也就是说，将三级行星减速器的第一级太阳轮作为旋转驱动力输入装置12。此外，档位控制方式也不限于推拉第二轴的方式，档位也不限于三档档位控制。
此外，可以想到，可以将股骨髁切骨器与本发明的自动走刀装置安装在一个壳体中，从而形成一个完整的有自动行走功能的股骨髁切骨器。
上面所述的实施例用于清楚地解释本发明，并非对本发明进行限制。本发明请求保护的范围和构思都记载在本发明的权利要求书中。
Claims (10)
1.一种用于股骨髁成型切骨器(1)的自动走刀装置，包括：
变速箱(20)，该变速箱安装在所述股骨髁切骨器上，用于从所述股骨髁切骨器(1)接收旋转驱动动力，并将股骨髁切骨器(1)的主驱动轴(11)的高速旋转输入转换为低速旋转输出，所述变速箱包括辅助轴、第一轴和第二轴，还包括与所述主驱动轴相连以从主驱动轴接收旋转驱动力的旋转驱动力接收装置(12)、与所述旋转驱动力接收装置相连的减速器(13)和与所述减速器相连的旋转驱动力输出装置(14)，旋转驱动力接收装置(12)包括借用齿轮和从动齿轮，借用齿轮与安装在主驱动轴上的主驱动齿轮啮合，从动齿轮安装在第一轴上，第二轴上安装有分别与安装在第一轴上的多档变速齿轮配合的多档配对变速齿轮；以及
运动模式转换装置(30)，所述运动转换装置是齿条齿轮机构，该齿条齿轮机构的齿条固定在所述自动走刀装置的保持支架(2)上，并且所述运动转换装置与所述变速箱相连，并且从所述变速箱接收所述低速旋转输出，用于将变速箱(20)所输出的旋转运动转换为其上安装有所述自动走刀装置(10)的股骨髁切骨器(1)相对于用于支撑所述保持支架(2)的直线运动。
2.如权利要求1所述的自动走刀装置，还包括换档装置(15)，该换档装置包括多档变速齿轮(21，22)以及与之相配合的多档配对变速齿轮(21’，22’)，通过相应档位的变速齿轮(21，22)和配对变速齿轮(21’，22’)的配合，所述换档装置能够变化行走速度还能实现自动或手动切换。
3.如权利要求1所述的自动走刀装置，其中，所述减速器(13)是三级行星减速器。
4.如权利要求3所述的自动走刀装置，其中，所述旋转驱动力接收装置是所述三级行星减速器的第一级太阳轮。
5.如权利要求1所述的自动走刀装置，其中，借用齿轮与减速器(13)中的从动齿轮啮合，所述从动齿轮是减速器(13)的驱动力输入部件。
6.如权利要求1所述的自动走刀装置，其中，所述齿条齿轮机构的齿轮固定在旋转驱动力接收装置的输出轴上，从而在齿条齿轮机构的作用下，所述自动走刀装置能够相对于所述保持支架进行直线运动。
7.如权利要求6所述的自动走刀装置，所述齿条齿轮机构的所述齿轮与所述旋转驱动力接收装置的输出轴一体形成。
8.如权利要求2所述的自动走刀装置，其中，所述换档装置中的所述多档配对变速齿轮(21’，22’)安装在所述旋转驱动力输出装置(14)的输出轴上，通过推拉所述输出轴来操作所述换档装置，以便实现自动或手动、多档自动行走速度切换或停止自动行走。
9.如权利要求1-8中任一项所述的自动走刀装置，其中，所述减速器所在轴上的所有旋转部件采用浮动式安装方式，从而减速器所在的轴不承受扭矩。
10.如权利要求1-8中任一项所述的自动走刀装置，其中，所述自动走刀装置和所述股骨髁成型切骨器被接收在一个壳体内。
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