CN110099646B - 旋转振动手术工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手术工具，其具有外壳和切割器支撑轴，该切割器支撑轴可操作地连接到马达，以实现轴的旋转，其中驱动变速器构造在马达和轴之间，以实现轴和切割器的振动旋转运动。

Description

旋转振动手术工具

发明领域

本发明涉及一种振动旋转工具，其具有适于更改诸如骨、软骨和椎间盘的组织的切割器。

背景技术

现有技术提供了具有旋转切割器的手术工具，该旋转切割器适于更改患者体内诸如骨、软骨和椎间盘的组织。然而，如果切割器遇到诸如肌肉和神经的纤维组织，则这种工具存在问题。此类纤维组织可缠绕在切割器周围并因此受到损坏。现有技术还提供了用于此类外科手术的振动旋转工具，但是由于用于实现振动的机构，用于在切割期间实现切割器振动的机构不能平稳地操作。此类振动工具的进步由我们的共同未决申请表示，编号13/469,665，于2012年5月11日以皮特·L·波诺的名义提交。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，手术工具设置有外壳、切割器支撑轴，所述切割器支撑轴可操作地连接到马达，以实现轴的旋转，驱动变速器构造在马达和轴之间，以实现轴和切割器的振动旋转运动。

因此，本发明的目的是提供一种振动作用驱动变速器，其利用行星齿轮组可操作地连接到马达的，其中所述行星齿轮组的环形齿轮被固定，以防止旋转。

本发明的另一个目的是提供一种振动作用驱动变速器，其利用行星齿轮组的行星齿轮，该行星齿轮组通过输入曲柄耦合到发动机，使得行星齿轮绕位于环形齿轮内的马达输出轴的旋转轴线旋转。

本发明的另一个目的是提供一种振动作用驱动变速器，从而行星齿轮组和输入曲柄可操作地耦合到连接到行星齿轮组的行星齿轮的输出驱动器，其中行星齿轮的一部分具有基本上是线性的运动路径，形成万向(Cardan)机构。

本发明的又一个目的是提供一种万向机构，该机构通过运动平移机构可操作地耦合到切割器轴，该平移机构包括耦合到枢轴安装的从动件的输出驱动器，该输出驱动器具有扇形齿轮，该扇形齿轮可操作，以接合连接到轴的第二小齿轮，驱动切割器。

本发明的其它目的和优点将从以下结合任何附图的描述中变得显而易见，其中通过说明和实例的方式阐述了本发明的某些实施例。这里包含的任何附图构成本说明书的一部分，包括本发明的示例性实施例，并且示出了其各种目的和特征。

附图说明

图1是手术组织移除工具的透视图；

图2是图1的手术工具的剖面透视图；

图3是图1所示的手术工具的内部部件的细节的局部透视图；

图4是图1的手术工具的变速器部分的局部放大透视图，其中一些部件被剖开以示出细节；

图5是类似于图4的图，示出了处于第一旋转位置的变速器的部分；

图6是类似于图5的图，示出了处于第二旋转位置的变速器的部分；

图7是类似于图4的图，示出了处于第三旋转位置的变速器的部分；

图8是类似于图4的图，示出了处于第四旋转位置的变速器的部分；和

图9是类似于图4的图，示出了处于第五旋转位置的变速器的部分。

具体实施方式

附图标记30通常表示旋转振动手术工具，其特别用于更改或移除诸如骨、软骨和椎间盘组织的硬组织。手术工具30是手持式工具，其具有外壳32，外壳32设有手柄34，用于手动夹持工具30，以在外科手术期间使用。虽然示出了手柄34的一种形状和样式，但是任何合适的手柄形状和样式都可以提供。例如，可以增加直角手枪式握把。另外，外壳可以具有窄的前部，用于较小的铅笔状“精确抓握”，同时确定较大的剩余部分的尺寸，以在使用者的手中平衡，诸如在食指和拇指之间的腹板区域中，以允许更好控制，减少疲劳。

工具30可以用在诸如脊柱手术的手术中，其中优选为非纤维组织类型的组织，诸如骨、软骨和椎间盘材料，可以被诸如从患者的脊柱更改或移除。工具30具有输出轴36，输出轴36被驱动，以围绕轴36的纵向轴线35的两个交替方向以振动方式旋转。轴36设置有切割工具或切割器38，确定切割工具或切割器38的位置并固定到轴36的远端部分。切割器38被驱动，如同轴36一样，以具有有限的旋转角度位移范围在交替的方向旋转。已经发现，此类振动旋转在切割或更改诸如骨、软骨和椎间盘的部分之类的硬组织方面是有效的。还发现，这种振动旋转降低了肌肉和神经等纤维组织受损的风险。

工具30可以从诸如直流电源线40的外部电源接收用于其操作的能量。电源控制开关42可以设置在外壳32上，用于诸如以开启和关闭的方式和/或以可变转速的方式控制工具30的操作。光源44也可以设置在外壳32上，用于照亮手术部位。这种光源可以是发光二极管(LED)，其可以通过来自电线40的能量直接或间接供电。

图2示出了工具30的内部部件。能量源可以由安装在外壳32中的电池电源46提供。电池电源46可以由电源线40充电。电子设备48设置在外壳32中，用于控制工具30的操作。电源开关42可替换地位于外壳的远端，与外壳32的中间部分处的所示位置相反。多个指示灯50也可以设置在外壳32上，并且可以是LED，用于指示工具30的操作特性，诸如电池电源46的充电状态。或者，可以取消电池46，有利于电线40连接到电能的源头。另外，马达52可以由压缩空气、真空或任何其他合适的能量源提供动力，所述能量源将根据需要实现马达52的转子部分的旋转。

马达52适当地安装在外壳32中，其中马达的一部分，即转子，可自由旋转并最终驱动轴36。马达52的一部分被固定，以防止在本领域已知的例如马达外壳和/或定子的外壳32中旋转。马达52通过变速器54驱动轴36，变速器54是可操作的，用于将来自马达52的连续旋转运动转换为轴36的旋转振动。轴36适当地安装在外壳32的鼻部57中，如在轴承59中的那样。轴36可以相对于外壳32的纵向轴线成角度，如图2所示，用于人体工程学。冷却翅片或冷却风扇，未示出，可以附接到马达52上或附近，用于冷却马达和/或工具30。

如图3-9中最佳所示，变速器54位于外壳32中并且可操作地将轴36耦合到马达52，并且可操作，以将马达52的输出轴60的连续旋转运动转换为轴36的振动旋转运动。通过旋转运动，意味着轴36将旋转一整圈的一部分，首先在一个旋转方向上旋转，然后在另一个旋转方向上旋转，例如首先逆时针旋转，然后顺时针旋转，然后再逆时针旋转，依此类推。为了实现这种运动，变速器54包括两个部分。第一部分通常用61表示并且可操作，以将马达52的轴60的旋转运动转换为其一部分的通常为线性的往复运动，并且第二部分通常用62表示并且可操作，以将通常为线性的往复运动转换为振动旋转运动。

在所示实施例中，变速器部分61采用万向机构的形式，其利用内齿环形齿轮64和外齿行星齿轮65，其中行星齿轮65位于其内部并使其外齿轮齿接合环形齿轮64的内齿轮齿。环形齿轮64与行星齿轮65的齿轮比为2：1。环形齿轮64适当地固定在外壳32中，以防止其相对于外壳32的运动。行星齿轮65适当地安装到曲柄臂66，曲柄臂66又固定到马达52的轴60并从轴60的旋转轴线偏移，从而行星齿轮65在环形齿轮64内部围绕轴60的旋转轴线旋转。优选地，曲柄臂66具有配重67，该配重67与行星齿轮65安装到曲柄臂66的位置相对。在万向机构中，行星齿轮上的一个尖部将在与其相关的环形齿轮内以往复方式大致线性地移动。在所示的实施例中，如图4所示定向，该尖部的运动路径被定时，以在相对于变速器54的第一部分61的部分的大致横向平面中移动。优选地，以整体方式，固定到行星齿轮65的是驱动臂69，其在环形齿轮64的前方延伸，用于容纳在从动件70中，以实现从动件70的运动响应于臂69的运动。从动件70以允许其围绕轴71枢转运动的方式适当地安装在外壳32中。行星齿轮65上的点的横向线性运动通常横向于从动件70中的细长槽74的纵向轴线。轴71适当地安装在轴承支撑件73中，轴承支撑件73又适当地安装到外壳32。虽然如图所示仅有一个轴承支撑件73，但优选的是轴71的每个端部具有与其相关的轴承支撑件73。应当理解，轴71可以利用从动件70作为轴承，用于从动件70围绕轴71的旋转，并使轴71以固定方式安装到外壳32。驱动臂69容纳在细长槽74内，用于以旋转振动方式实现从动件70的运动。从动件70以振动旋转的方式围绕轴71的轴线移动。当驱动臂69的一部分沿其直线路径移动时，臂69的部分接合槽74的侧面，以实现从动件70的运动响应于驱动臂69的运动。可以在图5-9中所示的各种取向中看到该运动。在图示的结构中，驱动器69偏移到行星齿轮65的外径的外侧，因此其中心轴线不以直线路径移动，而是以一系列在水平方向上伸长的弧线移动，并在图2中的工具30的方向所示的垂直方向上减小。通过将槽74构造成细长的来适应这种前后和上下运动，如图4中最佳所示。当驱动器69在其路径中移动时，它影响从动件70绕轴71的振动旋转运动。切割器38的两个逆时针和两个顺时针振动被实现，并且驱动器69的一部分的四个椭圆形路径被穿过，用于行星齿轮65在环形齿轮64中的每次旋转。从动件70设置有驱动齿轮，诸如扇形齿轮76，其可操作地耦合到固定到轴36的从动齿轮构件77。随着从动件70移动，轴36通过齿轮76和77之间的接合来响应它。因为从动件70以旋转振动方式运动，所以轴36也以旋转振动方式运动。变速器部分61，62的部件相对于彼此构造，使得当旋转振动运动在轴36处改变方向时，由马达52施加的扭矩将是高的；当在一个振动的中心时，由马达52施加的扭矩将更低。这有助于为切割器38提供高的启动扭矩，以反转旋转方向。

本说明书中提及的所有专利和出版物表示本发明所属领域的技术人员的水平。所有专利和出版物在此通过引入并入，其程度如同每个单独的出版物被具体地和单独地指出以通过引用并入。

应当理解，虽然示出了本发明的某种形式，但是本发明不限于这里描述和示出的部件的具体形式或布置。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改变，并且本发明不应被视为限于说明书中示出和描述的内容。

本领域技术人员将容易理解，本发明非常适合于实现所述目的并获得所提到的目的和优点，以及其中固有的目的和优点。本文所述的任何化合物、方法、程序和技术目前是优选实施方案的代表，旨在是示例性的，并不意图作为对范围的限制。本领域技术人员将想到其中的变化和其他用途，这些变化包含在本发明的精神内并且由所附权利要求的范围限定。尽管已经结合特定的优选实施例描述了本发明，但是应该理解，所要求保护的本发明不应该不适当地限于这些特定的实施例。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，用于实施本发明的所述模式的各种修改旨在落入所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种振动旋转手术工具，其包括：

外壳，所述外壳形成手柄；

马达，所述马达安装在外壳中，所述马达具有旋转输出第一轴；

第二轴，所述第二轴由外壳可旋转地承载，并且具有位于轴远端的切割器；

变速器，所述变速器安装在外壳中并且可操作地与马达相关联，并将第一轴耦合到第二轴，所述变速器具有第一部分和第二部分，其中第一部分包括行星齿轮组，所述行星齿轮组包括环形齿轮，固定所述环形齿轮，以防止相对于外壳的旋转，并且包括第一行星齿轮，所述第一行星齿轮耦合到马达，以使其在围绕第一轴旋转的环形齿轮内运动，所述第一部分还包括驱动器，所述驱动器安装到第一行星齿轮并随其可移动，所述第二部分包括从动件，所述从动件可操作地与驱动器相关联，所述从动件可枢转地安装在外壳中并且以振动的方式可移动，以响应于由第一轴的旋转实现的驱动器的运动，所述从动件包括驱动齿轮，所述驱动齿轮也可以旋转振动的方式移动，所述驱动齿轮接合固定到所述第二轴的从动齿轮构件，从而所述第二轴通过第一轴的旋转以旋转振动的方式移动。

2.如权利要求1所述的手术工具，其中所述环形齿轮与所述第一行星齿轮的齿轮比为2:1。

3.如权利要求2所述的手术工具，其中所述第一行星齿轮通过曲柄臂耦合到所述第一轴。

4.如权利要求3所述的手术工具，其中所述从动件可操作，用于围绕其可枢转地安装在其上的轴的往复旋转振动的方式运动。

5.如权利要求4所述的手术工具，其中所述驱动齿轮是扇形齿轮，所述扇形齿轮围绕轴以往复旋转振动的方式弧形运动。

6.如权利要求5所述的手术工具，其中所述第二轴具有固定于其上的从动齿轮构件，并且耦合到扇形齿轮，从而所述扇形齿轮的往复旋转振动实现所述从动齿轮构件和所述第二轴的往复旋转振动。

7.如权利要求6所述的手术工具，其中所述第二轴包括切割器，所述切割器在其远端并且以往复旋转振动的方式与所述第二轴一起可移动。

8.如权利要求7所述的手术工具，其中所述马达是电动马达。

9.如权利要求8所述的手术工具，包括电源，所述电源承载在外壳中，所述电源包括至少一个电池。

10.如权利要求4所述的手术工具，其中所述从动件包括细长槽，其中所述驱动器的一部分容纳在所述细长槽中。

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