JP4481173B2

JP4481173B2 - 回転運動を振動運動に変換する装置

Info

Publication number: JP4481173B2
Application number: JP2004565872A
Authority: JP
Inventors: ターナー、ペーター; シュマッキー、ニルス
Original assignee: Stratec Medical AG
Current assignee: Synthes GmbH
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: AR042807A1; CA2513071C; DE50304528D1; EP1581374A1; WO2004062863A1; CA2513071A1; US20050283175A1; AU2003200831B2; JP2006512954A; EP1581374B1; US8562635B2; CL2004000025A1; AU2003200831A1

Description

本発明は、特許請求の範囲第１項の前文による回転運動を振動運動に変換する装置、および特許請求の範囲第１０項の前文による骨を加工する鋸装置に関する。

駆動軸の回転運動を振動運動に変換する伝動装置は、外科において以前から、例えば、モーター駆動鋸で使用されている。ただし、これらは多くの別の技術的用途においても使用されうる。
駆動軸の回転運動を振動運動に変換する伝動装置は、ＷＯ９６／２７０９３により周知である。この周知の伝動装置は軸方向に配置されたレバーを含んで成るが、これはハウジングの中心に長手方向軸に対して垂直に立つ回転軸の周りを回転可能に位置しており、その端の１つでは駆動軸の正面に偏心に配置されたカムによって回転軸の周りを振動して駆動され、その端のもう１つでは別のカムを介してサイドヘッドが振動駆動される。この周知の装置の不利点はレバーの軸方向の配置であり、そのため振動シャフトの長手方向軸は駆動軸の長手方向軸に対して直角に立つ。
ＷＯ９６／２７０９３

この点で本発明は改善を提供することになる。本発明の課題は、同軸の長手方向軸を有する両方のシャフトの構造を有する伝動装置を有する装置を提供することである。
本発明は、請求項１の特徴を有する回転運動を振動運動に変換する装置、および請求項１０の特徴を有する骨を加工する鋸装置により上記の課題を解決する。
本発明によって達成される利点は、本発明による装置のおかげで、同軸のシャフトによりハウジングの外径が小さく保持されうるため、装置のコンパクトな実施が可能となる点に実質的に確認される。

本発明による装置の好ましい実施形態においては、伝動装置のレバーは駆動軸の長手方向軸に対して斜めに配置されている。
本発明による装置の別の実施形態においては、駆動軸および第２のシャフトはその長手方向軸に対して同軸に貫通する。それによって、
−ガイドワイヤが同軸の中央穴へ挿入可能であり、かつ
−ガイドワイヤの骨における取付け、およびこのガイドワイヤのこの中央穴への導入によって、鋸歯の骨における正確な位置決めおよび同軸の移動が可能となる
利点が達成可能である。
さらに本発明による装置の別の実施形態においては、第２の振動シャフトはその後方端において、その長手方向軸に対して偏心に配置された回し板を含んで成り、これはレバーの端におけるガイドと係合可能である。レバーはピンにおいて回転自在に位置しており、レバーの第２のガイドによってハウジングにおける固定カムに位置している。好ましくは、レバーはその中央セグメントとともにピンにおいて回転自在に位置している。ガイドのこの配置およびピンにおける位置決めによって、短いレバーにもかかわらず、振動シャフト用の大きな回転角度が達成可能である。
回し板は中央軸を有し、これは第２の振動シャフトの長手方向軸に対して垂直に測定するとこれに対して距離ａを有する。さらに、ピンの軸は駆動軸の長手方向軸に対して垂直に測定するとこれに対して偏心度ｅを有し、ここで偏心度ｅと距離ａとの比は０．０１〜０．５である。ハウジングに固定されたカムは中央軸を有し、これは駆動軸の長手方向軸に対して垂直に測定するとこれに対して距離ｂを有し、ここで距離ｂと距離ａとの比は、好ましくは、０．５〜２．０である。

本発明による鋸装置の好ましい実施形態においては、この装置は、上述した実施形態の１つによる回転運動を振動運動に変換する装置のほかに、第２のシャフトの前方端において着脱自在に固定可能な鋸歯、および第２のシャフトの前方端における鋸歯を着脱自在に固定する手段を含んで成る。
別の実施形態においては、鋸歯は長手方向軸に対して同軸の外側被覆面を有する中空円柱被覆部として形成されており、長手方向軸に対して直交の中心角βを有する環セグメントの横断面を有する（外反母趾（Ｈａｌｌｕｓｘ−Ｖａｌｇｕｓ鋸歯）。通常、中心角βは好ましくは４５°〜１８０°である。
さらに別の実施形態においては、鋸歯の外側被覆面上に長手方向軸に対して平行の目盛りが取付けられており、それにより実施された鋸切断の深さが読取可能である。
別の実施形態においては、鋸装置がさらに駆動軸および第２のシャフトの中央穴を通じて導入可能なガイドワイヤを含んで成る。

この実施形態で実施可能な方法は、以下の方法ステップを特徴とする。すなわち、
ａ）骨または骨断片におけるガイドワイヤを、ガイドワイヤの中央軸が実施される円弧形の鋸切断の中心を貫通するように配置するステップと、
ｂ）ガイドワイヤを上述した装置の駆動軸および第２のシャフトの中央穴へ導入するステップと、
ｃ）ガイドワイヤ上の装置をガイドワイヤの中央軸に対して同軸に鋸歯の前方端が加工される骨または骨断片の表面と接触するまで移動させるステップと、
ｄ）鋸切断を装置のさらなる軸方向の移動によって実施するステップ。
さらに別の実施形態においては、ガイドワイヤはその先端から測定すると一定の長さで軸方向のストッパーを有し、これによってガイドワイヤの先端と同時に鋸切断の深さに対する第２のシャフトの軸方向の運動が制限される。
別の実施形態においては、第２のシャフトはその前方端において鋸歯を着脱自在に固定する手段を有する。この手段は、鋸歯を着脱自在に固定するバヨネットソケットとして、またはネジ込み式接続方式によって形成されうる。
本発明および本発明の展開を以下、多くの実施例の部分的概略図によってさらに詳しく説明する。

（図面の簡単な説明）
図１は、本発明による装置の実施形態を示す縦断面図である。
図２は、本発明による装置の図１に示されている実施形態示すＡ−Ａの断面図である。
図３ａは、駆動軸がその開始位置にあり、すなわち０°の回転角度を有する、本発明による装置の実施形態を示す長手方向軸に対する垂直断面図である。
図３ｂは、駆動軸が９０°の回転角度を有する、本発明による装置の図３ａに示されている実施形態を示す長手方向軸に対して垂直の断面図である。
図３ｃは、駆動軸が１８０°の回転角度を有する、本発明による装置の図３ａおよび３ｃに示されている実施形態を示す長手方向軸に対して垂直の断面図である。
図３ｄは、駆動軸が２７０°の回転角度を有する、本発明による装置の図３ａ〜３ｃに示されている実施形態を示す長手方向軸に対して垂直の断面図である。
図４は、本発明による鋸装置の実施形態を示す斜視図である。

本発明による装置の図１および２に示されている実施形態は、長手方向軸３の周りを回転する、駆動ユニット（図示せず）と接続可能な駆動軸２と、駆動軸２の長手方向軸３に対して同軸に配置されている末端で鋸歯（図４）と接続可能な第２のシャフトと、両方のシャフト２、５間に配置された伝動装置１とを含んで成る。駆動軸２および第２のシャフト５は、長手方向軸３に対して同軸に多くの部分に分かれたハウジング４において、ころ軸受１４によって長手方向軸３の周りを回転自在に、かつ軸方向に固定して位置している。ハウジング４におけるシャフト２、５の一方または両方の位置決めは、ころ軸受１４の代わりに滑り軸受によっても可能である。伝動装置１によって、駆動軸２の回転運動は第２のシャフト５の回転振動運動へ転換される。
伝動装置１は、中央軸１３、中央セグメント３０、および２つの端１０、１１を有する、その中央セグメント３０において伝動装置側の末端および偏心に駆動軸２において配置されたピン６によってピン６の軸７の周りを回転自在にこれと接続されている、長手方向軸３に対して斜めに配置された長手方向レバー９と、ハウジング４においてしっかり固定された第１のカム１５と、その中央軸１９が長手方向軸３に対して垂直にこれに対する距離ａを有する第２のシャフト５としっかり接続された回し板１２とを含んで成る。さらに、第１のカム１５は、ハウジング４としっかり接続されており、長手方向軸３に対して直角に測定するとこれに対して距離ｂを有する。レバー９の端１０、１１はフォーク形であり、それぞれ末端で開放され、レバー９の中央軸１３に対して平行に配置された長手方向ガイド１６、１７を有する。第１のガイド１６は、固定カム１５において、レバー９の中央軸１３に対して平行に移動可能であり、中央軸１９の周りを回転自在に位置している。さらに、回し板１２には第２のカム１８が備えられている。第２のガイド１７は、第２のカム１８において、レバー９の中央軸１３に対して平行に移動可能であり、第２のカム１８の中央軸１９の周りを回転自在に位置している。ピン６は、長手方向軸３に対して直角に測定すると偏心度ｅを有し、ピン６の軸７の周りを回転自在に長手方向軸３に対して平行かつレバー９の中央軸１３に対して垂直に配置されたレバー９の中央穴８に位置している。駆動軸２の回転に際しては、レバー９は偏心ピン６によって動かされる。レバー９の第２の端１１における第２のガイド１７への第１のカム１５の移動可能な受入れによって、レバー９は誘導され、レバー９の中央軸１３は第２のカム１８の中央軸１９とつねに交差する。したがって、レバー９の運動は、レバー９の中央軸１３に対して平行の移動、および第２のカム１８の中央軸１９の周りの回転振動運動によるオーバーレイである。それによって、第２のカム１８の中央軸２０は、±αの回転角度によって動かされるが、ここで回転角度αはａ、ｂ、およびｅの大きさに依存し、０．０５°〜１０°の範囲である。
さらに、ピン６を含めた駆動軸２および第２の振動シャフト５は、それぞれ１つの長手方向軸３に対して同軸の貫通する中央穴２６、２７を備えており、前もって骨に固定されたガイドワイヤが中央穴２６、２７へ導入可能であり、それによって実施される作業工程、例えば、鋸工程用の装置が正確に位置決め可能である。

図３ａ〜３ｄに示されている本発明による装置の実施形態は、レバー９が、レバー９（図１）の中央穴８に導入されたころ軸受２５によってピン６において回転可能に位置している点においてのみ、図１および２に示されている実施形態と区別される。さらに、図３ａにおいては、駆動軸２はその開始位置にあり、すなわち、回転角度は０°である。図３ｂにおいては、駆動軸２は９０°の回転角度で示されているが、図３ｃにおいては、駆動軸２の回転角度は１８０°であり、図３ｄにおいては２７０°である。

図４には本発明による鋸装置の実施形態が示されているが、これは、例えば、図１〜３に示されているように、伝動装置１のほかに、鋸歯３５およびガイドワイヤ３６を含んで成る。ガイドワイヤ３６は、伝動装置１ならびに駆動軸２および第２のシャフト５を同軸に貫通する中央穴２６、２７（図１）へ導入され、その先端３７は軸方向に、鋸歯３９を備えた鋸歯３５の前方端３８の上に突出する。鋸歯３５は、長手方向軸３に対して直交の環セグメント状の横断面を有する長手方向軸３に対して同軸の中空円柱被覆部として形成されている。環セグメント状の横断面の中心角βはこの場合、約９０°である。鋸歯３９は、鋸歯３５の前方端３８の正面に取付けられており、鋸歯によって長手方向軸３に対して同心の円弧状の鋸切断が骨または骨断片において実施可能である。第２のシャフト５の前方端２３には、鋸歯３５を着脱自在に固定する手段４０が取付けられており、これは例えば、バヨネットソケットまたはネジ込み式接続方式として形成されうる。駆動軸２の後方端２１に結合可能な駆動モーター（図示せず）によって、伝動装置１の駆動軸２が駆動される。伝動装置１によって、その後、駆動軸２の回転運動が振動運動に変換されるため、第２のシャフト５の前方端２３に配置された鋸歯３５が、長手方向軸３に対して同心の振動回転運動を実施する。さらに、鋸歯３５の外側被覆面３４上に長手方向軸３に対して平行の目盛りが取付けられており、それにより実施された鋸切断の深さが読取可能である。

本発明による装置の実施形態を示す縦断面図である。本発明による装置の図１に示されている実施形態示すＡ−Ａの断面図である。図３ａ駆動軸がその開始位置にあり、すなわち０°の回転角度を有する、本発明による装置の実施形態を示す長手方向軸に対する垂直断面図である。図３ｂ駆動軸が９０°の回転角度を有する、本発明による装置の図３ａに示されている実施形態を示す長手方向軸に対して垂直の断面図である。図３ｃ駆動軸が１８０°の回転角度を有する、本発明による装置の図３ａおよび３ｃに示されている実施形態を示す長手方向軸に対して垂直の断面図である。図３ｄ駆動軸が２７０°の回転角度を有する、本発明による装置の図３ａ〜３ｃに示されている実施形態を示す長手方向軸に対して垂直の断面図である。本発明による鋸装置の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１伝動装置２駆動軸３長手方向軸
４ハウジング５第２のシャフト６ピン
７軸９可動式レバー１２回し板
２１後方端２３前方端２４後方端

Claims

Ａ）長手方向軸（３）と、駆動ユニットと接続可能な後方端（２１）と、前方端（２２）と、前記長手方向軸（３）に対して平行の軸（７）を備えて前方端（２２）において偏心に配置されたピン（６）とを有する駆動軸（２）と、
Ｂ）道具または器具と接続可能な前方端（２３）と後方端（２４）とを有する第２の回転振動シャフト（５）と、
Ｃ）前記駆動軸（２）の前記前方端（２２）と前記第２のシャフト（５）の前記後方端（２４）との間に配置された、前記駆動軸（２）の回転運動を前記第２のシャフト（５）の回転振動運動へ変換する伝動装置（１）と、
Ｄ）前記駆動軸（２）および前記第２のシャフト（５）が前記長手方向軸（３）の周りで回転自在であるハウジング（４）と、を含んで成り、ここで
Ｅ）前記伝動装置（１）が、回し板（１２）、ハウジング（４）、およびピン（６）において可動式に位置している可動式レバー（９）を含んで成り、ここで
Ｆ）前記レバー（９）が前記長手方向軸（３）に対して横切って配置されている回転運動を回転振動運動に変換する装置において、
Ｇ）前記ピン（６）を含めた前記駆動軸（２）および前記第２のシャフト（５）が前記長手方向軸（３）に対して同軸に穿孔されることを特徴とする装置。
前記レバー（９）がその中央セグメント（３０）とともに、前記ピン（６）においてかつ前記ピン（６）の前記軸（７）の周りを回転自在に、据え付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ハウジング（４）が、固定カム（１５）を含んで成り、ここに前記レバー（９）がその端（１１）とともに可動式に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
前記レバー（９）が中央軸（１３）を含んで成り、かつ前記レバー（９）がその第１の端（１０）において、前記回し板（１２）を受入れる前記中央軸（１３）に対して平行の第２の長手方向ガイド（１７）を含んで成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
前記レバー（９）が中央軸（１３）を含んで成り、かつ前記レバー（９）がその第２の端（１１）において、カム（１５）を受入れる前記中央軸（１３）に対して平行の長手方向ガイド（１６）を含んで成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
前記回し板（１２）が、前記長手方向軸（３）からそれに対して垂直に測定すると距離ａ＞０を有する位置に中央軸（２０）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
前記ピン（６）の前記軸（７）が、前記長手方向軸（３）に対して垂直に測定すると前記長手方向軸（３）に対して偏心距離ｅ＞０を有し、かつ前記偏心距離ｅと距離ａとの比ｅ／ａが０．０１〜０．５であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
カム（１５）が、前記長手方向軸（３）に対して垂直に測定すると前記長手方向軸（３）に対して距離ｂ＞０を有し、かつ前記距離ｂと距離ａとの比ｂ／ａが０．５〜２．０であることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
ａ）前記第２のシャフト（５）の前記前方端（２３）において着脱自在に固定可能な鋸歯（３５）と、
ｂ）前記第２のシャフト（５）の前記前方端（２３）における前記鋸歯（３５）を着脱自在に固定する手段（４０）と
を含んで成る請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置を有する鋸装置。
前記鋸歯（３５）が前記長手方向軸（３）に対して同軸の外側被覆面（３４）を有する中空円柱被覆部として形成されており、かつ中心角βを有する環セグメントの前記長手方向軸（３）に対して直角の横断面を有することを特徴とする請求項９に記載の鋸装置。
前記中心角βが好ましくは４５°〜１８０°であることを特徴とする請求項１０に記載の鋸装置。
前記鋸（３５）の前記外側被覆面（３４）上に前記長手方向軸（３）に対して平行の目盛り（３３）が取付けられていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１つに記載の鋸装置。
さらに前記駆動軸（２）および前記第２のシャフト（５）の中央穴（２６、２７）を通じて貫通可能であるガイドワイヤ（３６）を含んで成ることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１つに記載の鋸装置。
前記ガイドワイヤ（３６）が、その先端（３７）から特定の距離に軸方向のストッパを有し、このストッパが前記ガイドワイヤ（３６）の前記先端（３７）に対する前記第２のシャフト（５）の軸方向の動きを制限することを特徴とする請求項１３に記載の鋸装置。
前記第２のシャフト（５）がその前方端（２３）において前記鋸歯（３５）を着脱自在に固定する手段（４０）を含んで成ることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１つに記載の鋸装置。