背景技术
矢状锯是在整形外科手术中使用的装有动力的外科工具。矢状锯通常包括手持件,其覆盖电动机和控制所述电动机动作的互补的控制电路。头部自所述手持件向前、向远侧延伸。振动轴在所述头部的内部。锯片被可拆除地附装至所述振动轴。所述锯片的被暴露的远侧前边缘形成有锯齿。所述锯齿切割锯片作用于上的组织。在壳体内部的驱动机构产生动力。该动力致动所述振动轴使得该轴与所附装的锯片以锯片在其中被对齐的来回模式移动。当所述锯被如此致动时,锯齿抵靠着它们作用于上的组织以右/左/右/左的模式移动。由于由外科医生握持所述锯施加的向前的压力,锯齿切口并分离所述锯片作用于上的硬组织。
矢状锯通常被用在整形外科手术中以便选择性地除去骨头。所述锯被用于其中的一种特定类型的整形外科手术为关节置换术。如由名称所隐含的,在这类手术中,外科医生切除位于患者体内的关节和人造关节代用品之间的骨头。在整形外科手术中,重要的是确保当要被切除的那部分从剩余的骨头上被分离时,该部分沿着精确的线被去除。该精度是重要的因为该代用关节典型地具有设计成精密地适配于由留在位的骨头的切割线留下的空间中的构件。
为确保这些切口正确地形成在骨头中,外科医生典型地首先将切除术导向装置,有时称为切割导向装置或夹具,安装至邻近切割将被进行之处的骨头。一种类型的切除术导向装置是具有精确形状的一组槽的形式的。这些槽限定出骨头将沿其进行切割的线。外科医生通过顺次地将锯片插入这些槽中而去除骨头。一旦锯片被插入槽中,锯就被致动。此配置使外科医生能够沿着精确限定的线切割骨头。
许多标准的矢状锯及其互补的锯片可胜任地切割锯片作用于上的骨头。然而,有些局限性与这些组件相关。许多市场上可买到的矢状锯设有振动的平坦锯片。该锯片不可避免地摩擦限定出锯片插入其中的(复数个)槽的切除术导向装置材料的表面。这种重复的接触磨损了限定槽的材料。最终该槽可能变得如此宽以至于其不再精确地限定预期的切割线。一旦切除术导向装置被如此磨损,其就需要被替换。类似地应意识到,锯片抵靠切除术导向装置的重复的邻接能导致该装置移动。如果期望精确的切割,那么该移动在最低限度也是不受欢迎的。而且,形成切除术导向装置的材料的磨损产生材料的细粉尘。该粉尘中的一些不可避免地停落在手术正在该处进行的外科手术部位上。因此,在手术期间,外科手术人员被要求花费可观的时间来冲洗该部分以除去该粉尘。不得不重复地进行此过程与在进行外科手术时的首要目的之一背道而驰;即应当尽可能快速地完成手术以便使暴露的组织开放而致感染和患者被保持在麻醉下这两者的时间最小化。如上所述,常规的矢状锯的振动的锯片将重复地擦伤形成锯片插入其中的槽的切割导向装置的表面。该锯片擦伤的另一缺点是其消耗功率。许多矢状锯是以电池为动力的。克服锯片擦伤引起的摩擦而花费的功率降低了致动该锯可用的功率的总量。这降低了在单次充电后电池能够为锯提供动力的时间总量。
此外,由于锯片擦伤切除术导向装置的表面,之后从该表面拉开,锯片有一些抖动。该抖动运动经过手持件从该锯片被传递至外科医生握持该锯的手中。因此,该外科医生在他/她容易受到这种抖动运动时必须施加一些肌肉控制来稳固地握持该手持件。并且,作为锯片来回运动的不可避免的结果,矢状锯自身振动。再次,外科医生被要求从事一些有意识的或无意识的体力付出以便在锯振动时稳固地握持该锯。随着时间的过去,不得不这样握持该锯来克服此振动可能是巨大的精神和肉体疲劳。
申请人的受让人的美国专利No.7,497,860,SURGICAL SAGITTALSAW INCLUDING A HANDPIECE AND A REMOVABLE BLADEASSEMBLY,THE BLADE ASSEMBLY INCLUDING A GUIDE BAR,ABLADE HEAD CAPABLE OF OSCILLATORY MOVEMENT AND DRIVEROD FOR ACTUATING THE BLADE HEAD和No.7,704,254,SURGICAL SAGITTAL SAW WITH INDEXING HEAD AND TOOLLESSBLADE COUPLING ASSEMBLY FOR ACTUATING AN OSCILLATING TIPSAW BLADE,公开了基本上消除了上述局限性的锯和互补的锯片,二者均通过引用合并于此。这些发明的锯片组件均包括锯片头部被枢转地安装至其的杆。设置在所述杆中的驱动杆向后面朝近侧延伸。该锯片杆被可拆除地附装至头部,该头部为本发明的锯的一部分。所述驱动杆被接合至与锯头部成一体的振动轴。当本发明的锯被致动时,振动轴前后移动。该移动又导致这些驱动杆往复运动。这些驱动杆于是使锯片头部围绕其被抵靠着安装的枢轴点振动。
上面的锯和锯片组件被设计成使得只有在远侧定位的锯片头部振动。锯片杆保持静止。这消除了许多的问题,这些问题否则如果锯片的整体前后移动的话出现。
上面的专利中的锯片组件工作良好。然而,该组件具有弯曲的潜在可能。有时该弯曲被称作刮削。刮削尤其已知在锯片头部以与组织的法向角间隔开的角度被压向锯片组件将要切割的组织时出现。该刮削如果超过阈值,在某些情形中可能是不受欢迎的。
具体实施方式
图1描绘出本发明的锯和锯片盒组件40。组件40包括锯42和附装至锯的锯片盒90。锯42包括壳体44。壳体44具有细长的,位于顶部的筒部分46。手枪握把形状的手柄48自筒部分46向下延伸,其也是壳体44的一部分。电动机50被设置在壳体的筒部分46内,其在图1中被描绘成虚线圆柱。在本发明的一些型式中,电动机50为无刷的、无传感器的直流电动机。这是示例性的,不是限制性的。在本发明的其它型式中,电动机50可以是具有电刷和/或传感器的直流电动机,交流驱动的电动机或者是空压或液压驱动的电动机。在本发明的示出型式中,锯42是无绳的动力工具。可拆除地附装至手柄48粗端的电池52包含用于激励电动机的电荷。再者,应理解本发明并未被如此限制。在本发明的替代型式中,电源线、空气管路或者液压管路被连接至壳体44以用于提供启动该电动机50所需的动力。
扳机58在筒46下面自壳体手柄48的前端向前朝远侧延伸。(“远侧”,其将被理解成,意指朝向该手持件42所指向的外科手术部位。“近侧”意指远离外科手术部位。)扳机58被可移动地安装至锯壳体44。控制电路60监控扳机58的动作,该控制电路被描绘成虚线矩形。基于扳机58被致动的程度,控制电路60选择性地激励电动机50以使电动机转子64(图2)以期望的速度旋转。控制电路的结构在本发明的范围之外。
头部66自筒46向前延伸,其在图1和2中可见。头部66具有平坦的顶面68。锯片盒90的近侧端被安装在头部顶面68上。内部壳体69被设置在头部内。被安装至头部66和内部壳体的两个子组件为锯片锁定组件70和驱动组件82。
尽管未描绘出,但应被理解,头部66往往被旋转地安装至壳体44。例如,在本发明的许多型式中,头部可以围绕穿过壳体筒部分46延伸的纵向轴线的延长部分旋转。这允许专业人员相对于穿过锯40延伸的轴线而设定锯片盒90被设于其中的那个平面的一些能力。
锯片锁定组件70包括在头部顶面68上方延伸的接合杆72。锯片锁定组件70移动接合杆72以便设定杆的头部相对于头部顶面68的高度。接合杆72的位置由也是锁定组件70的一部分的手动设定的锁定螺母74确定。特别地,接合杆72在允许锯片盒90被安装到头部66或者被拆离头部66的第一状态、装载状态,和第二状态、运行状态之间被移动。在运行状态中,接合杆72将锯片盒90可释放地夹持至锯头部66。更特别地,接合杆72承靠着下述的盒锯片杆92使得盒被夹紧在锯头部表面68和接合杆之间。
驱动组件82包括两个驱动销84。驱动销84凸出在头部顶面68之上。驱动组件82被连接至电动机50。驱动组件82被构造成依据电动机50的动作使驱动销84在相反的弧中振动。驱动销84的振动导致下述的锯片头部94枢转,该锯片头部94是锯片盒90的一部分。
锯片盒90,现在参考图3和4进行描述,包括静止的锯片杆92,锯片头部94被枢转地安装到锯片杆92。自锯片头部94向远侧延伸的驱动杆96将锯片头部连接至锯驱动销84。驱动杆96将锯驱动销84的振动运动传递至锯片头部94。
锯片杆92包括下板和上板102和104。两个板102和104都是大致平坦的。下板102具有近侧定位的基部108。基部108大致是梯形形式的,其中相反侧边缘是对称的并且自板102的近侧端向外的锥形的。基部108的两个侧边缘在板102的其余部分的定位在更远侧的侧边缘之间向外突伸短距离。板102被进一步成形为具有位于基部108中的两个开口112。每个开口112为截头椭圆的形式,其中开口的弯曲边缘被向近侧定向,并且在远侧端,开口112具有直边缘。开口112的主轴平行于并且对称地位于板102的纵向轴线的周围。下板102被进一步成形为具有两个突起部113。突起部113自板基部108向上凸出。更尤其地,突起部113自板突起部113的对置远侧部分向上延伸,所述远侧部分位于板102的更窄宽度的主体部分外侧。
在基部108和开口112的前方朝向远侧,下板102被成形为具有锁眼形状的开口114。板102的形状被确定成使得开口114被定心于板纵向轴线上。开口114的窄宽度部分是开口的最近侧定位部分。在板102远侧端的近侧,下板被成形为具有两个辅助开口116。每个开口116为截头椭圆的形式并且与开口112之一纵向对齐。每个开口116与配对的开口112成镜像。每个开口116的弯曲端被朝远侧定向;在近侧端,开口116具有直边缘。
下板102被进一步成形为具有圆柱形突起部117,其自该板的内表面向上延伸。突起部117位于两个开口116之间。在开口116的前方,下板被进一步成形为具有复数个开口118和复数个开口120。开口118是沿着板102的外侧定位的椭圆形开口。有两行开口118,位于板的每侧上有一行。下板102的形状被确定成使得开口118的主轴垂直于板的纵向轴线。开口120也是椭圆形状的。有两个开口120。开口120被设置在该两行开口118之间。
上板104,现在参考图4和5进行描述,的形状被确定成具有与下板102大体相同的周边轮廓;对该轮廓的描述不再重复。上板104被进一步成形为具有自板的边缘向下延伸的唇部128。板102和104的尺寸被共同地确定成使得当上板104被设置在下板102上面时,上板唇部128在下板102的相邻边缘的周围延伸。上板104被成形为使得唇部128在下板102的近侧端和下板102的相反的纵向延伸的侧边缘周围延伸。因此,锯片杆92组装后即具有在下板102和上板104之间的远侧端开口(开口未被标示)。
杆上板104被进一步成形为具有两个开口132,开口134以及两个开口136。每个开口132具有与下板开口112相同的形状和取向。开口134具有与下板开口114相同的形状和取向。开口136具有与开口116相同的形状和取向。当锯片盒90被组装时,板102和104被焊接在一起。这些板开口被定位成使得,在盒组装工艺完结时:每个上板开口132对准地在下板开口112之一的上方;上板开口134对准地在下板开口114的上方;并且每个上板开口136对准地在下板开口116之一的上方。
尽管是大致平坦的,杆上板104被成形为具有两个肋部140。板104被成形为使得肋部140具有平行于板的纵向轴线并且相对于板的纵向轴线对称地定位的纵向轴线。每个肋部140位于开口132的单独之一的前方并且与之纵向对齐。更特别地,每个肋部104从相关联的开口132的前方大约0.2cm的位置向前延伸并且具有大约4.0cm的长度。因此每个肋部140部分地位于上板的基部中并且在其前方延伸。每个肋部向板104的表面上方凸出大约0.1cm。板104具有大约0.04cm的厚度。肋部140的侧边和相反端被圆整。
在板104的近侧端的紧接的前方,上板具有两个加力板(gusset)141和单一的加力板142,它们在图3中标示出。加力板141和142位于开口132的近侧。加力板141为圆形形状并且相对于板104的纵向轴线对称地定位。每个加力板141位于相邻的开口132的纵向轴线外面。加力板142是椭圆形状的。横穿加力板142的短轴被定心于板104的纵向轴线上。加力板141的中心和加力板142的纵向轴线成直线地对齐。上板104还具有相对于板的表面凹进的两个加力板144和146。两个加力板都被定心于板104的纵向轴线上。加力板144自肋部140的近侧端的稍微前方的位置向前延伸。加力板144延伸至稍微近侧于开口136的近侧端的位置。加力板144在两个肋部140之间的部分在宽度上是相对宽的。开口134被形成在加力板144的该部分中。在开口134的前方,加力板144向内锥缩。自稍微近侧于肋部140的远侧端的位置至加力板144的远侧端,加力板144具有恒定的且狭窄的宽度。加力板146为三角形形状并且位于板开口136的前方。肋部140与加力板144和146典型地由冲压工艺形成。
稍微近侧于上板104的远侧端,板被成形为具有两行椭圆形状的开口145。每行开口145与板104的一侧相邻。因此这些开口145位于加力板146的相反侧。开口145,像下板开口118一样,被布置成使得它们的主轴垂直于盒杆92的纵向轴线。
锯片头部94包括具有相对薄的厚度的基部148。锯片头部基部148尺寸被确定成在下板102和上板104之间的间隙中振动。在本发明的一种型式中,锯片头部基部148具有比下板102和上板104的相对表面之间的间隙宽度小大约0.002cm的厚度。锯片头部基部148具有宽的近侧端并且锥缩至较窄的远侧端。基部148的近侧端被进一步成形为邻近每个侧边缘具有根部150。每个根部150为弓形形状的。通孔152在近侧端的紧接的前方被进一步形成在锯片头部基部148中。每个通孔152被定心在周围的根部150被绕其定心的轴线上。锯片头部基部148的远侧端被进一步成形为限定出凹的半圆形切口154。切口154沿着锯片头部94的纵向轴线被定心。锯片头部基部148被进一步成形为限定出贯通的窗口156。窗口156被定位成使得当锯片52被组装时,上板加力板146延伸穿过窗口。
锯片94具有与基部148整体成形的冠部158。冠部158具有比相关联的基部148的厚度大的厚度。锯齿160被形成在冠部158中。更特别地,锯片头部冠部158被成形为使得由锯齿160切出的锯缝足够宽以便允许锯片杆92插入锯缝中。锯片头部冠部158的精确几何形状为特定的锯缝几何形状的函数并且在其它方面与本发明不相关。(图1的冠部与图3和4的冠部之间存在一些区别。这些区别与发明不相关。)
驱动杆96被设置在锯片杆下板102和上板104之间。每个驱动杆96为细长的平金属带的形式。这些驱动杆96被成形为使得在每个杆的近侧端有圆形的根部162。每个根部162具有比杆96朝远侧延伸的细长部分大的厚度。在本发明的某些型式中,驱动杆96的基本厚度为大约0.38mm;根部162具有大约1.1mm的厚度。每个根部162被成形为具有中心定位的通孔164。通孔164的尺寸被确定成接收锯驱动销84。
指状部166和销172将每个驱动杆96枢转地连接至锯片头部94。两个平行重叠的指状部166自每个驱动杆96的相反远侧端表面向前延伸。因而指状部166位于驱动杆96的暴露的主表面的外面。在指状部166之间的间隙为使得锯片头部基部的根部150可被滑配合在指状部之间。每个指状部166被形成有孔168。指状部的孔168被形成为使得每对指状部的孔在指状部的向前延伸到驱动杆96之外部分中重叠。在本发明的所描绘出的型式中,指状部166与驱动杆96整体地成型。
锯片头部94被安装至锯片盒90的其余部分使得每个基部根部150就座于单独的一对指状部166之间的间隙中。当锯片头部94被如此定位时,每个锯片头部孔152与单独的一对指状部的孔168对齐。销172适配在每组对齐的锯片头部孔152和指状部孔168中,以便将驱动杆96保持至锯片头部94。每个销172被焊接或其它方式被固定至销被设置于其内的相反的指状部孔168中。
一旦锯片头部和驱动杆子组件被制成,该子组件就被抵靠着下板102的内表面放置。锯片头部94被定位成使得下板突起部117就座于锯片头部切口154中。然后上板104被就座在下板102、锯片头部94和驱动杆的上面。更特别地,上板104被定位成使得上板唇部126围绕下板102的外周边就座。这种布置的结果是,在驱动杆96近侧端的根部162就座于下板开口112和上板开口132中。指状部166和销172就座于下板开口116和上板开口136中。锯片头部冠部向板102和104的前方凸出。板102和104然后被焊接在一起以完成锯片盒90的组装。
组件40通过将锯片盒90附装至锯42而准备使用。盒90被定位成使得盒下板102的近侧部分抵靠锯头部顶面68放置。更特别地,盒90被定位成使得锯驱动销84就座于驱动杆根部150内部的孔152中,如图1和6中所见。并且,盒90被定位成使得接合杆延伸穿过盒杆92中的重叠的开口114和136。锁定旋钮74然后被致动以促使锁定组件将接合杆72抵靠着杆上板104向下按压。接合杆72抵靠盒92的邻接将锯片盒90可释放地保持至锯42。锯40和锯片90处于运行状态中。
在本发明的所描述的型式中,当盒90被安装至锯40时,肋部140位于接合杆72的相反两侧上。每个肋部140相对于接合杆72同时朝近侧和朝远侧沿着盒延伸。肋部140并未延伸到锯头部66远侧端的前方。因而肋部140被理解为在近侧于锯片杆92远侧端的位置处终止。因而在本发明的很多型式中,肋部140在锯片杆上延伸小于杆的整个长度的50%的距离。
肋部140增强了盒杆92,并通过扩展而至整个盒90。其中肋部执行这种增强的一种此类情形是在力抵靠杆下板102被施加之时。在没有肋部存在的情况下,杆在接合杆72将盒夹紧至锯头部66之处的前方有向上弯曲的趋势。肋部140位于接合杆前方的部分抑制了盒设置在锯头部66上面那部分的弯曲。这大大降低了盒在锯40的前方向上弯曲、刮削。
替代地,未受反抗的(unopposed)力可以抵靠着杆上板104被施加。缺少肋部时,锯片杆92可以变成围绕锯头部66的远侧边缘枢转的杠杆。该枢转动作与将杆72抵靠着锯片杆进行保持的接合组件70的构件相反地工作。该力能够导致接合杆72轻微向上的位移。该位移不足以不利地影响杆72将盒90保持至锯42的能力。然而,接合杆的该位移意味着盒90近侧于锯头部远侧端的那部分能够参与远离头部表面68的某些运动。锯片杆92近侧端的该位移并不限制锯片杆在头部66前方延伸的那部分的向下运动、向下弯曲或刮削。
肋部140抑制锯片杆92远侧于和近侧于接合杆72两部分的该向上弯曲。对盒的就座于锯头部表面68上的那部分的该弯曲的限制降低了盒90在锯头部前方延伸的那部分能够自锯头部66向下弯曲、刮削的程度。
本发明的更另外的特征,是肋部140并不在锯头部68远侧端前方朝远侧延伸。这确保了肋部并不抑制盒插入切除术导向装置中。
应被理解,上面的内容指向的只是本发明的一种实施方式。本发明可以具有不同于已描述过的那些特征的特征。例如,本发明的某些型式可以仅包括单一肋部。本发明的这些型式可以被构造成使得肋部有相对宽的跨度。本发明的更另外的型式可以包括三个或更多肋部。
同样地,本发明不限于其中盒具有两个驱动杆的本发明的那些型式。在本发明的替代的型式中,盒可以具有单一驱动杆或者三个或更多驱动杆。在本发明的某些替代的型式中,驱动杆和锯片头部可以是单一件的结构。
同样地,锯可以具有将盒90夹紧至锯头部68的不同的结构特征。这些特征可以包括在盒的相反侧上的压靠盒杆92的一组销。替代的锁定机构可以是向下压靠盒杆92的杆或杆。在本发明的这些实施方式的很多型式中,肋部或复数个肋部同时在锯夹紧构件的近侧和前方延伸。盒可以具有不同于接合这些夹紧构件的开口的特征。
在本发明的某些型式中的至少一个肋部可以不从锯片杆向上延伸。在本发明的这些型式中,肋部可以与锯头部的侧表面相邻地向下延伸。在本发明的这些型式中,锯头部可以具有朝向头部的最远侧定位的前表面向内锥缩的侧表面。替代地,在本发明的这些型式中,锯头部可以被形成有一个或多个沟槽。当具有一个或多个向下延伸的肋部的锯片杆被安装至锯时,每个肋部就座于互补的沟槽中。
同样地,没有义务在本发明的所有的型式中,肋部或复数个肋部自锯夹紧构件朝近侧向后和朝远侧向前都延伸。在本发明的大多数型式中,肋部或复数个肋部的确在锯夹紧构件的前方延伸。这防止了盒在锯头部68前方的弯曲。类似地,在本发明的某些型式中,盒可以具有复数组肋部。第一组肋部包括在锯夹紧构件前方延伸的一个或多个肋部。第二组肋部在锯夹紧构件的后面延伸。取决于锯的结构,第二组肋部中的一些或全部的肋部可以与第二组肋部中的一些或全部的肋部纵向地被隔开。另外在本发明的某些型式中,可以值得期望的是将盒的形状确定成使得肋部的至少之一在盒被就座于上的锯表面的前方延伸。
因此,覆盖落入本发明的真实主旨和范围内的所有这些变形和修改是所附的权利要求的目的。