KR102160396B1

KR102160396B1 - 톱, 톱날 및 연결 기구

Info

Publication number: KR102160396B1
Application number: KR1020157002989A
Authority: KR
Inventors: 아자겐 무티엔; 다니엘 헤르조그
Original assignee: 신세스 게엠바하
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2020-10-05
Also published as: CA2878822A1; EP3453340A3; US9629638B2; EP2872052A1; US11109871B2; US20210369286A1; IN2014DN10608A; US20170196570A1; US10052109B2; BR112015000632A2; CN104470447B; US20180317936A1; CA2878822C; KR20150036379A; EP3453340A2; JP2015527911A; EP2872052B1; BR112015000632B1; CN104470447A; WO2014011577A1

Abstract

본 발명은 톱(100)에 관한 것이며, 이 톱은 구동장치(110), 제1 날(220)로서, 제1 날(220)의 표면에 의해 한정되는 평면에 수직인 축을 중심으로 요동하도록 구성된, 상기 제1 날, 제1 날(220)의 방향과 반대되는 방향으로 평면에 수직인 축을 중심으로 요동하도록 구성된 제2 날(240)을 포함하며, 기어장치(120, 140)가 날의 요동 속도를 감소시키기 위해 구동장치(110)와 제1 및 제2 날(220, 240) 사이에 제공된다. 톱날, 날을 톱에 연결하기 위한 연결 기구 및 관련 방법이 또한 제공된다.

Description

톱, 톱날 및 연결 기구{A SAW, A SAW BLADE AND A CONNECTION MECHANISM}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2012년 7월 12일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/670,914호 및 2012년 8월 24일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/692,869호에 대한 이익을 주장하며, 각각의 출원의 개시내용 전체는 모든 목적을 위해 참고로 본 명세서에 포함된다.

본 발명은 톱날(saw blade), 톱날을 톱(saw)에 연결하기 위한 연결 기구(connection mechanism), 톱, 절단하는 방법, 및 톱으로부터 톱날을 제거하는 방법에 관한 것이다.

전동 톱(powered saw)은 종종 외과 시술, 특히 골절술(osteotomy)에 사용된다. 절단의 정확성을 개선하고 절단 시술을 수행하는 데 걸리는 시간을 감소시키기 위해 시술 동안 톱의 날에 의해 뼈에 높은 토크를 인가하는 것이 바람직하다. 또한, 절단 효율은 톱날의 요동 주파수(frequency of oscillation)의해 영향을 받을 수 있는데, 톱의 주파수가 뼈의 주파수와 유사하다면, 절단 성능은 0일 것이다. 미국 특허 제5,846,244호는 카운터-밸런스식(counter-balanced) 요동형 톱을 개시하는데, 여기서 톱의 기계적 진동, 회전 및 선형 이동을 감소시키기 위해 하나의 날에 의해 생성되는 운동량(momentum)은 그의 상대 절단 날에 의해 생성되는 운동량에 의해 상쇄된다.

외과용 톱의 날은 종종 무균 환경에서 사용된다. 톱 전체를 살균하는 비용 또는 시간을 회피하면서 톱이 재사용될 수 있도록 톱과는 독립적으로 재사용을 위해 처리될 수 있는 날 또는 일회용 날을 제공할 수 있는 것이 유용하다. 그러나, 절단 시술 동안 날이 느슨하게 되는 매우 불만족스러운 결과를 회피하기 위해 임의의 날이 사용 동안 핸드피스(handpiece)에 견고하게 연결되는 것이 중요하다. 따라서, 처리하기 위해 톱으로부터 용이하게 제거가능하지만 사용 동안 톱에 견고하게 연결될 수 있는 독립적인 날을 제공하는 것이 바람직하다.

따라서 높은 토크를 사용하여 절단할 수 있고 절단될 물체가 톱과 조화하여 요동하는 것을 방지하는 개선된 톱, 및 톱과는 독립적이지만 톱에 견고하게 연결될 수 있는 날을 제공할 필요성이 존재한다.

본 발명의 제1 태양에서, 톱날로서, 그의 원위 단부(distal end)에 있는 절단 에지(cutting edge)를 포함하는, 상기 톱날이 제공된다. 톱날은 날을 톱에 연결하도록 구성된, 날의 근위 단부(proximal end)에 있는 부착 부분, 및 돌출부로서, 날로부터 연장되고, 돌출부가 날의 표면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 위치로 탄성적으로 편의된, 상기 돌출부를 가질 수 있다. 톱날은 뼈를 절단하도록 구성될 수 있다. 부착 부분 및 돌출부는 날이 톱에 제거가능하게 연결되는 것을 허용하도록 협력하여 작용할 수 있다. 돌출부는 날의 근위 단부 쪽에 위치될 수 있다. 돌출부는 날에 일체형일 수 있다. 대안적으로, 돌출부는 날에 고정되는 별개의 구성요소일 수 있다. 일 실시예에서, 부착 부분은 스패너 형상의 헤드를 포함한다. 부착 부분은 또한 서로에 대해 실질적으로 평행한 한 쌍의 아암(arm)을 포함할 수 있다. 스패너 형상 헤드 및 한 쌍의 아암은 날의 평면에 대해 약 45° 내지 약 75°의 각도를 따라 연장되는 내측 표면을 한정할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 각도는 약 60°일 수 있다. 부착 부분이 이러한 방식으로 구성되는 경우, 날의 부착 부분은 여각으로 경사진(complementarily angled) 표면에 연결되어 그것에 상호맞물림을 제공할 수 있다.

본 발명의 제2 태양에서, 톱날을 톱에 연결하기 위한 연결 기구가 제공된다. 연결 기구는 수용 표면(receiving surface) 및 융기된 부분(raised portion)을 한정하는 장착 부재, 예를 들어 장착 부분을 포함할 수 있다. 날은 날을 통해 연장되는 개방부(opening)를 한정할 수 있다. 날은 수용 표면과 맞물림 상태로 되도록 활주될 수 있는 표면을 한정할 수 있다. 융기된 부분은 날의 개방부에 의해 수용될 수 있다. 개방부와 융기된 부분 사이의 맞물림은 톱에 대한 날의 바람직하지 않은 상대적 축방향, 즉 종방향 이동을 방지할 수 있다. 따라서, 날은 추가 구성요소에 대한 필요성 없이 장착 부분의 융기된 부분에 견고히 연결되도록 구성된다. 일 실시예에서, 날은 개방부를 한정하는 내측 표면을 한정할 수 있다. 또한, 융기된 부분은 외측 표면을 한정할 수 있다. 개방부 내측 표면 및 융기된 부분의 외측 표면은 날과 장착 부분의 융기된 부분 사이의 상호맞물림을 제공하도록 여각으로 경사질 수 있다. 상호맞물림은 날의 상대적 축방향 또는 종방향 이동을 방지할 수 있는데, 이러한 이동은 그것이 (예를 들어, 2개의 날이 사용될 때) 날들의 표면들 사이의 진동을 야기할 수 있지만, 날이 톱과 연결 상태로 되도록 활주되는 것을 허용한다. 일 실시예에서, 개방부 내측 표면은 날의 평면에 대해 45° 내지 75°의 각도로 연장될 수 있다. 날의 평면에 대한 개방부 내측 표면의 각도는 약 60°이다. 상기에 언급된 바와 같이, 날은 개방부를 적어도 부분적으로 한정하는 2개의 실질적으로 평행한 아암을 포함할 수 있다. 아암의 구성은 날이 톱과 연결 상태로 되도록 용이하게 활주되는 것을 허용할 수 있다. 날은 또한 장착 부분 또는 톱으로부터의 날의 제거를 방지하기 위해 장착 부분 내의 래칭 표면(latching surface) 내로 연장되는 래칭 돌출부를 포함할 수 있다. 래칭 돌출부는 날의 평면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 위치로 탄성적으로 편의될 수 있다. 그 결과, 래칭 돌출부는 그것이 래칭 표면 내로 연장되는 위치로 편의될 수 있다. 따라서, 날은, 일단 그것이 장착 부분의 수용 표면과 맞물림 상태로 되도록 활주되면, 장착 부분에 견고하게 연결될 수 있다. 본 발명의 제2 태양에 따른 날은 본 발명의 제1 태양에 따른 톱날일 수 있다. 톱은 모터 구동식 톱, 공기압 구동식 톱 또는 수동 구동식 톱일 수 있다.

본 발명의 제3 태양에서, 구동장치(drive), 제1 날로서, 날의 표면에 의해 한정되는 평면에 수직인 축을 중심으로 요동하도록 구성된, 상기 제1 날을 포함하는 톱이 제공된다. 톱은 제1 날의 방향과 반대되는 방향으로 평면에 수직인 축을 중심으로 요동하도록 구성된 제2 날을 포함할 수 있다. 축들은 동일할 수 있거나, 각각의 축은 상이할 수 있다. 기어장치(gearing)가 구동장치와 제1 및 제2 날들 사이에 배치되고, 각자의 축을 중심으로 한 날들의 요동의 속도를 감소시키도록 구성된다. 축들은 유사할 수 있다. 따라서, 톱은 구동장치로부터 날로 전달되는 토크를 증가시키도록 구성된다. 날에서 출력되는 증가된 토크는 절단을 수행하도록 작용하는 반면, 반대 방향으로 요동하는 날들은 카운터토크(countertorque)를 감소시키는데, 이는 절단될 물체가 톱과 조화하여 요동하는 것을 방지할 수 있다. 톱은 구동장치에 회전가능하게 연결된 편심 구동 샤프트를 추가로 포함할 수 있으며, 여기서 편심 구동 샤프트는 제1 및 제2 날들이 요동하게 하도록 작용한다. 편심 구동 샤프트는 각각의 날의 평면에 수직으로 배치될 수 있다. 편심 구동 샤프트의 구성은 톱의 대칭적인 설계를 허용한다. 기어장치는 적어도 하나의 기어, 예를 들어 90° 기어 전동장치(gear transmission) 또는 유성 기어(planetary gear)를 포함할 수 있다. 90° 기어는 구동장치가 날의 평면과 평행하게 배치되는 것을 허용한다. 90° 기어 전동장치는 1:1.5의 기어비(gear ratio)를 제공할 수 있다. 기어의 구체적인 유형 또는 그의 수에 무관하게, 날의 요동 속도는 7000 내지 10000 rpm, 또는 8000 내지 10000 rpm일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 날의 요동 속도는 약 7000 rpm이다. 톱이 더 낮은 속도, 예를 들어 2000 내지 3000 rpm에서 기능할 수 있지만, 외과의들 사이에서는 톱을 사용하여 뼈에 상당한 압력을 인가하는 경향이 있다. 더 낮은 톱 속도에서, 이러한 경향은 톱의 능력을 제한한다. 7000 rpm의 요동 속도에서 톱을 작동시키는 것은 이러한 경향을 보상한다. 대안적인 실시예에서, 기어장치는 유성 또는 베벨 기어를 포함할 수 있다. 유성 또는 베벨 기어는 낮은 속도에서 구동장치로부터 날에 높은 토크를 제공하도록 효과적으로 작용한다. 이러한 실시예에서, 90° 기어 전동장치는 1:1.3846의 기어비를 제공할 수 있다. 기어장치는 1:3.9474의 기어비를 제공할 수 있고, 날의 요동 속도는 2000 내지 3000 rpm일 수 있다. 기어장치는 날이 더 낮은 속도에서 작동하는 것을 허용함으로써, 더 적은 열을 발생시킨다. 구동장치는 모터 구동장치일 수 있다. 또한, 톱은 구동장치를 지지하도록, 예를 들어 적어도 부분적으로 지지하도록 구성된 구동장치 로케이션(drive location)을 포함할 수 있다.

상기에 언급된 바와 같이, 본 발명의 제3 태양에 따르면, 날들은 동일 축을 중심으로 요동한다. 또한, 날은 톱에 제거가능하게 부착될 수 있다. 톱은 뼈를 절단하도록 설계된다. 또한, 날은 본 발명의 제1 태양의 날을 포함하는 제1 및 제2 날들을 포함할 수 있다. 톱은 본 발명의 제2 태양에 따른 연결 기구를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 제4 태양에서, 제1 및 제2 날들을 서로에 대해 반대 방향으로 요동시키도록 구동장치로부터 제1 및 제2 날들로 토크를 전달하는 단계를 포함하는, 절단하는 방법이 제공된다. 방법은 제1 및 제2 날들의 요동 속도를 감소시키도록, 기어장치를 통해, 구동장치의 운동을 전달하는 단계를 포함한다. 기어장치는 구동장치로부터 날에 출력되는 토크를 증가시켜, 날 절단 능력을 개선한다. 제1 및 제2 날들을 반대 방향으로 요동시키는 것은 절단될 물체가 날들과 조화하여 요동하는 것을 방지할 수 있다. 방법은 구동장치로부터, 제1 및 제2 날들이 요동하게 하는 편심 구동 샤프트로 토크를 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 구동장치와 제1 및 제2 날들 사이의 90° 기어 전동장치를 통해 운동을 전달하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 또한 구동장치와 날들 사이에 배치된 유성 기어를 통해 운동을 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 구동장치는 모터 구동장치, 공기압 구동장치 또는 수동 구동장치일 수 있다. 방법은 뼈를 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 제4 태양에 따른 방법은 본 발명의 제1 태양에 따른 날, 본 발명의 제3 태양에 따른 연결 기구, 및 본 발명의 제3 태양에 따른 톱을 포함할 수 있다.

본 발명의 제5 태양에서, 톱으로부터 톱날을 제거하는 방법이 제공된다. 방법은 날의 탄성적으로 편의된 래치 부재(latch member)를, 그것이 톱의 장착 부재와 맞물리는 제1 위치로부터 그것이 더 이상 장착 부재와 맞물리지 않는 제2 위치로 이동시키는 단계, 및 장착 부재로부터 축방향으로 날을 제거하는 단계를 포함한다. 일단 래치 부재가 래칭 위치로부터 이동되면, 날은 그것을 장착 부재와의 맞물림으로부터 벗어나게 활주시킴으로써 톱으로부터 용이하게 제거될 수 있다. 본 발명의 제5 태양에 따른 방법은 본 발명의 제1 태양에 따른 날, 본 발명의 제3 태양에 따른 연결 기구, 및/또는 본 발명의 제3 태양에 따른 톱을 포함할 수 있다.

본 발명의 제6 태양은 뼈를 절단하기 위한 시술에서의 상기에 기술된 바와 같은 톱의 사용을 제공한다.

상기의 요약뿐만 아니라, 본 출원의 장치 및 방법의 예시적인 실시예의 하기의 상세한 설명은 첨부 도면과 관련하여 읽을 때 보다 잘 이해될 것이다. 본 출원의 장치 및 방법을 예시할 목적으로, 도면에 예시적인 실시예가 도시된다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배열 및 수단으로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 톱의 절단 사시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 전동 톱과 유사하지만 대안적인 실시예에 따라 구성된 전동 톱의 측단면도.
도 1c는 도 1a 및 도 1b에 도시된 전동 톱의 편심 샤프트의 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 톱날의 근위 단부의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장착 부재의 사시도.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 기구의 절단 사시도로서, 도 3에 도시된 연결 기구와 맞물린 도 2에 도시된 날을 예시함.
도 4b는 도 4a에 예시된 연결 기구의 저면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 기구의 일부분의 단면 사시도.
도 6은 도 2에 도시된 톱날의 근위 단부의 저면도.
도 7은 도 6에서의 선 B-B를 따른 톱날의 근위 단부의 단면도.

도 1a를 참조하면, 전동 톱(100)은 기어장치를 통해 편심 샤프트(140)에 작동가능하게 연결되는 모터 구동장치(110)를 지지하도록 구성된 구동장치 로케이션을 갖는다. 전동 톱(100)은 예를 들어 도 1a에 도시된 바와 같은 구동장치 로케이션에서 모터 구동장치(110)를 포함할 수 있거나, 구동장치 로케이션은 모터 구동장치와 같은 구동장치를 수용하도록, 예를 들어 제거가능하게 수용하도록 구성된 리셉터클(receptacle)(111)(도 1b 참조)을 한정할 수 있다. 톱(100)은 손잡이 부분 또는 핸드피스(102), 및 종방향(L)을 따라 손잡이 부분(102)으로부터 이격된 절단 부분(104)을 포함할 수 있다. 톱(100)은 구동장치(110)의 적어도 일부분 및 기어장치를 수용하기 위한 하우징(107)을 포함할 수 있다. 하우징(107)은 리셉터클(111)을 적어도 부분적으로 한정할 수 있다.

톱(100) 또는 절단 부분(104)은 제1 날(220) 및 제2 날(240)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 날(220, 240)은 각각 근위 단부(252, 352)(이들 각각은 톱에 부착(하기에서 상세히 기술됨)되도록 구성됨), 및 각각 원위 단부(254, 354)(날들이 톱(100)에 부착된 때 종방향(L)을 따라 근위 단부(252, 352)로부터 이격됨)를 포함한다. 날들의 근위 단부들은 각자의 날 부착 부분들을 한정할 수 있다. 제1 날(220)은 제1 또는 상부 표면(256), 및 횡방향(T)을 따라 제1 표면(256)으로부터 이격된 제2 또는 하부 표면(258)을 포함한다. 횡방향(T)은 톱(100)의 종방향(L)에 실질적으로 수직일 수 있다. 날(220, 240)은 종방향(L)을 따라 연장되고 횡방향 구성요소를 가질 수 있다. 또한, 제2 날(240)은 제1 또는 상부 표면(356), 및 횡방향(T)을 따라 제1 표면(356)으로부터 이격된 제2 또는 하부 표면(358)을 포함한다. 각각의 각자의 날 표면들은 날(220, 240)의 근위 단부(252, 352)와 원위 단부(254, 354) 사이에서 연장되며, 종방향(L)을 따라 연장되는 각자의 평면들을 한정할 수 있다. 날(220, 240)은 각각 날이 톱(100)에 연결된 때 종방향(L)을 따라 날 부착부(320, 340)에 대해 원위에 위치되는, 그의 원위 단부(254, 354)에 배치된 절단 부분(221, 241)을 포함한다. 물체를 절단하기 위해, 제1 및 제2 날(220, 240)은 유사한 축을 중심으로 또는 대안적으로 상이한 축들을 중심으로 요동하도록 톱(100)에 부착되도록 구성된다. 예를 들어, 제1 및 제2 날(220, 240)은 각각의 각자의 날의 각자의 표면들 중 임의의 것에 의해 한정되는 평면에 수직인 축을 중심으로 요동할 수 있어, 날들은 요동 방향(O)으로 요동한다. 하기에 추가로 상세히 기술되는 바와 같이, 제1 및 제2 날(220, 240)은 반대 방향으로 요동한다.

날(220, 240)은 종방향(L)을 따라 연장되는 평행한 평면들 내에 날(220, 240)을 유지하도록 구성된 날 부착부(320, 340)에 의해 톱(100)에 제거가능하게 연결될 수 있다. 날 부착부(320, 340)는 각각 제1 쌍의 아암(320a, 320b) 및 제2 쌍의 아암(340b, 340b)을 가지며(도 1c 및 도 4b), 이들 아암은 편심 샤프트(140)를 둘러싼다(도 1c를 또한 참조). 편심 샤프트(140)는 날(220, 240) 및 날 부착부(320, 340)에 수직인 횡방향(T)을 따라 배치된다. 기어장치는 날(220, 240)의 요동 속도를 감소시키기 위해 구동장치 로케이션과 제1 및 제2 날(220, 240) 사이에 제공된다. 기어장치는 유성 기어(120) 및 90° 기어 전동장치(130) 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.

사용시, 토크가 구동장치(110)로부터 유성 기어(120) 및 90° 기어 전동장치(130)를 통해 전달되어 중심 샤프트 축(140a)을 중심으로 편심 샤프트(140)를 회전시킨다. 샤프트(140)가 회전함에 따라, 그것은 구동장치(110)로부터의 회전 운동을 날 부착부(320, 340)를 통해 날(220, 240)의 요동으로 변환한다. 날 부착부(320, 340)는 각자의 중심 축(329, 339)을 한정하는데, 이들 중심 축은 중심 샤프트 축(140a)으로부터 이격되며, 중심 샤프트 축(140a)이 중심 축(329, 339) 사이에 배치되도록 서로 대향하여 배치될 수 있다. 편심 샤프트(140)는, 그것이 회전함에 따라, 그것이 부착 기구의 제1 쌍의 아암(320a, 320b) 및 제2 쌍의 아암(340a, 340b)을 반대 방향으로 이동시켜, 이에 따라 날들을 서로에 대해 반대 방향(O)으로 요동시키도록 구성된다. 편심 샤프트(140)는 중심 부분(150), 제1 오프셋 부분(152), 및 제2 오프셋 부분(154)을 갖는다. 중심 부분(150)은 중심 샤프트 축(140a)을 따라 연장된다. 제1 오프셋 부분(152) 및 제2 오프셋 부분(154)은 각자의 중심 축(339, 329)과 유사한 평면 내에 위치하는 각자의 중심 오프셋 축(도시되지 않음)을 따라 연장된다. 제1 쌍의 아암(320a, 320b)은 오프셋 부분(154)에 부착되고, 제2 쌍의 아암(340a, 340b)은 오프셋 부분(152)에 부착된다. 날(220, 240)은 날들이 횡방향(T)을 따라 연장되는 동일 축, 예를 들어 중심 샤프트 축(140a)을 중심으로 요동하도록 톱에 부착된다. 예를 들어, 중심 샤프트 축(140a)은 횡방향(T)을 따라 연장될 수 있으며, 제1 날 표면(256, 258) 및/또는 제2 날 표면(356, 358)에 실질적으로 수직이다. 날(220, 240)은 하기에 기술되는 바와 같이 날 부착부(320, 340)에 견고히 연결되어, 토크가 구동장치로부터 날(220, 240)로 전달된다.

유성 기어(120)는 날들로 전달되는 구동장치의 속도의 감소, 및 역으로 토크에 있어서의 증가를 달성한다. 유성 기어에 의해 유발되는, 구동장치(110)로부터 날(220, 240)로의 방향을 따른 속도의 감소 비는 1:3.9474이지만, 유성 기어에 의해 유발되는 속도의 감소가 원하는 바에 따라, 예를 들어 1:1.1 내지 1:10으로 구성될 수 있음이 인식되어야 한다. 90° 기어 전동장치(130)는 베벨 기어일 수 있는 제1 또는 입력 기억(131), 및 제1 기어(131)와 서로 맞물리는, 베벨 기어일 수 있는, 제2 또는 출력 기어(133)를 포함할 수 있다. 유성 기어(120)는 구동장치 로케이션(및 이에 따라 모터 구동장치(110))과 90° 기어 전동장치(130) 사이에 배치될 수 있다. 90° 기어 전동장치는 유성 기어(120)와 편심 샤프트(140) 사이에 배치될 수 있다.

작동 동안, 제1 기어(131)는 제1 회전(331) 축을 중심으로 회전하고(도 1a), 제2 기어(133)는 제1 회전(331) 축에 대해 각방향으로 오프셋된, 예를 들어 실질적으로 90°로 배향된 제2 회전(333) 축을 중심으로 회전한다. 제1 기어(131)는 구동장치(110)에 결합된다. 제1 기어(131)는 제1 회전 축을 따라 구동장치(110)에 의해 회전하도록 구동되도록 구성되고, 제2 기어(133)는 샤프트(140)에 결합되어, 제2 회전 축과 평행하거나 일치할 수 있는 대응하는 회전 축을 중심으로 회전하도록 샤프트를 구동시킨다. 따라서, 제1 기어(131)는 제2 기어(133)와 구동장치(110) 사이에 배치되고, 제2 기어(133)는 샤프트(140)와 제1 기어(131) 사이에 배치된다. 제2 기어(133)는 편심 샤프트(140)를 회전하도록 구동시킴으로써, 날(220, 240)이 상반되게 요동하게 하도록 구성된다. 제1 기어(131)는 제2 기어(133)보다 더 작게 크기설정될 수 있으며, 이에 따라 제2 기어(133)보다 더 적은 치형부(tooth)를 가질 수 있다. 따라서, 제2 기어(133)는 제1 기어(131)의 속도보다 더 작은 속도에서, 그리고 제1 기어(131)의 토크보다 비례해서 더 큰 토크에서 회전한다. 일 실시예에 따르면, 기어비는 원하는 대로일 수 있는데, 예를 들어 1:1.1 내지 1:2일 수 있다. 예시된 실시예에 따르면, 기어비는 1:1.3846일 수 있다. 90° 기어 전동장치의 기어 감속은 기어비와 동일한 속도의 대응하는 감소, 및 기어비와 동일한 토크 출력에 있어서의 대응하는 증가를 생성한다. 유성 기어의 속도의 감소 비가 1:3.9474이고 90° 기어 전동장치의 속도의 감소 비가 1:1.3846인 경우, 전동 톱(100)은 대략 비 1:5.4656의, 구동장치(110)로부터 편심 샤프트(140)로의 속도에 있어서의 감소 비를 생성한다. 유성 기어가 예시되어 있지만, 그의 자리에 베벨 기어를 사용하는 것이 또한 가능할 것이다.

유성 기어(120)는 낮은 속도에서 날(220, 240)에 높은 토크를 제공하도록 작용한다. 이러한 방식으로, 날은 낮은 속도에서 그러나 높은 토크를 갖고서 작동될 수 있다. 날은 속도가 아닌 토크로 절단하며, 더 적은 열이 뼈에 전달된다. 또한, 절단이 동일 축, 예를 들어 중심 샤프트 축(140a)을 중심으로 반대 방향으로 요동하는 2개의 날에 의해 수행되기 때문에, 뼈의 결과적인 진동 또는 핸드피스(102)에 전달되는 카운터토크는, 있더라도, 제한된다. 있더라도, 제한된 카운터-토크가 핸드피스에 전달되기 때문에, 도구의 취급이 더 용이하게 되어, 보다 정밀한 절단의 결과를 가져온다. 톱날의 진입 속도는 2000 내지 3000 rpm이다.

톱의 대안적인 실시예에서, 90° 기어 전동장치(130)와 날(220, 240) 사이에 직접 구동이 존재하도록, 유성 또는 베벨 기어가 생략될 수 있다. 예를 들어, 도 1b를 참조하면, 전동 톱(100)은 구동장치 로케이션을 제공할 수 있는 리셉터클(111)을 한정한다. 리셉터클(111)은 구동장치 로케이션에서 모터 구동장치와 같은 구동장치를 수용하도록 구성되며, 구동장치는 원하는 속도에서 회전하고 대응하는 토크 출력을 생성하도록 작동가능하다. 전동 톱(100)에는 도 1a에 예시된 유성 기어가 없을 수 있어, 모터 구동장치로부터의 속도 및 토크 출력이 90° 기어 전동장치(130)의 제1 기어(131)에 전달된다. 따라서, 제1 기어(131)는 모터 구동장치로부터 출력되는 것과 실질적으로 동일한 토크에서 모터 구동장치와 실질적으로 동일한 속도에서 회전하도록 구동될 수 있다. 상기에 기술된 바와 같이, 제1 기어(131)는 제2 기어(133)보다 더 작게 크기설정될 수 있으며, 이에 따라 제2 기어(133)보다 더 적은 치형부를 가질 수 있다. 따라서, 제2 기어(133)는 제1 기어(131)의 속도보다 더 작은 속도에서, 그리고 제1 기어(131)의 토크보다 비례해서 더 큰 토크에서 회전한다. 일 실시예에 따르면, 기어비는 원하는 대로일 수 있는데, 예를 들어 대략 1:1.3846, 대략 1:1.5, 또는 원하는 바와 같은 임의의 적합한 대안적인 기어비를 포함한 대략 1:1.1 내지 대략 1:5(그리고 이들을 포함함)일 수 있다. 90° 기어 전동장치(130)의 기어 감속은 기어비와 동일한 속도의 대응하는 감소, 및 기어비와 동일한 토크 출력에 있어서의 대응하는 증가를 생성한다. 더욱이, 도 1b에 예시된 실시예에 따르면, 90° 기어 전동장치(130)의 기어비는 기어비, 및 이에 따라 모터 구동장치와 날들 사이의 속도 감소 및 토크 증가를 한정할 수 있다.

날(220, 240)의 출력 요동 속도는 8000 rpm 내지 10000 rpm을 포함한 7000 내지 10000 rpm일 수 있다. 전동 톱(100)의 일 실시예에 따르면, 날의 요동 속도는 7000 rpm일 수 있다.

날(220, 240) 및 대응하는 날 부착부(320, 340)는 대칭적일 수 있다. 따라서, 2개의 동일하게 구성된 날을 가질 수 있는 톱(100)이 제공된다. 날들은 필요에 따라 상이한 구성을 가질 수 있음이 인식되어야 한다. 제1 및 제2 날(220, 240)의 구성을 예시할 목적으로, 날(220)만이 하기에서 추가로 상세히 기술될 것이다. 제1 날(220)에 관하여 본 명세서에 기술된 특징이 제2 날(240)에 적용가능하다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 날 부착부(320)에 관하여 본 명세서에 기술된 특징이 날 부착부(340)에 적용가능하다.

도 2, 도 3 및 도 6을 참조하면, 날(220)의 근위 단부(252)는 스패너 형상의 헤드(222)를 포함한다. 스패너 형상의 헤드(222)는 종방향(L)을 따라 연장되는 개방부(223)를 한정한다. 예를 들어, 헤드(222)는, 이격되고 서로에 대해 실질적으로 평행하게 연장되는 2개의 아암(223a, 223b)을 갖는다. 아암(223a, 223b)은 개방부(223)를 적어도 부분적으로 한정하고 둘러싼다. 날(220)의 근위 단부(252)는 또한 횡방향(T)을 따라 날(220)의 표면(258(또는 256))으로부터 연장되는 돌출부(227)를 포함한다. 돌출부(227)는, 날(220)로부터 밀링되고, 그것이 날(220)의 표면(258)으로부터 연장되는 위치로 탄성적으로 편의되도록 횡방향(T)을 따라 하향으로 구부러진 래치일 수 있다.

도 3을 참조하면, 날 부착부(320)는 장착 부재(321), 예를 들어 장착 부분(321)을 포함한다. 장착 부분(321)은 수용 표면(322), 및 융기된 부분(323), 예를 들어 횡방향(T)을 따라 수용 표면(322)에 대해 융기된 부분을 갖는다. 융기된 부분(323)은 도 2에 도시된 날(220)의 개방부(223)의 형상에 대응하도록 구성된다. 따라서, 날(220)은 아암(223a, 223b)이 도 4에 도시된 바와 같이 장착 부분(321)(도 4a)의 융기된 부분(323)을 둘러싸도록 수용 표면(322)과 맞물림 상태로 되도록 활주될 수 있다.

도 2, 도 6 및 도 7을 참조하면, 날(240)은 개방부(223)를 적어도 부분적으로 한정하는 내측 표면(225)을 한정할 수 있다. 내측 표면(225)은 상부 날 표면(256)으로부터 하부 날 표면(258)까지, 그리고 U-형상을 한정하도록 이격된 아암(223a, 223b)을 따라 연장될 수 있다. 날(220)의 아암(223a, 223b)의 내측 표면(225)은 하부 표면(258) 또는 날(220)의 평면에 대해 경사진다. 일 실시예에서, 날의 평면에 대한 내측 표면(225)의 각도는 약 60°이다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 장착 부분(321)은 또한 융기된 부분(323)으로부터 수용 표면(322)까지 연장되는 외측 표면(325)을 한정할 수 있다. 융기된 부분(323)의 외측 표면(325)은 날(220)의 내측 표면(225)에 대해 여각을 한정하도록 융기된 부분(323)에 대해 경사진다. 따라서, 날 개방부(223)가 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 융기된 부분(323)과 폐쇄 맞물림 상태로 되도록 활주된 때, 융기된 부분(323)의 외측 표면(325)과 아암(223a, 223b)의 내측 표면(225)이 상호맞물린다. 그 결과, 날의 표면에 대한 이동이 효과적으로 방지되어, 2개의 날 표면들 사이의 진동이 최소화된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 수용 표면(322)은 종방향(L)을 따라 융기된 부분(323)에 대해 원위에 위치되는 개구(aperture)(327)를 갖는다. 개구(327)는 돌출부(227)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성된다. 개구(327)는 래칭 표면으로서 작용할 수 있는데, 일단 날(220)이 도 4a 및 도 4b에 도시된 위치로 활주되면 날(220)의 돌출부(227)가 그 래칭 표면에 맞대어 래칭된다. 이러한 위치로부터, 날(220)은 장착 부분(321)과의 맞물림으로부터 벗어나 축방향으로, 예를 들어 종방향(L)을 따라 이동될 수 없다. 래칭 돌출부(227)는 래칭 표면을 향해 탄성적으로 편의된다. 그러나, 래칭 돌출부(227)는 장착 부분(321)의, 수용 표면(322)과는 반대측에 있는 개방부에 의해 개구(327)를 통해 접근가능하다(예를 들어, 도 5에서의 개방부(349) 참조). 그 결과, 래칭 돌출부(227)를, 그것이 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 탄성적으로 편의되는 개구(327) 내의 그의 제1 위치로부터, 돌출부(227)가 더 이상 래칭 표면에 맞대어 래칭되지 않는 제2 위치로 해제시키는 것이 가능하다. 돌출부가 제2 위치에 있을 때, 날(220)은 더 이상 장착 부분(321)에 대해 축방향으로 이동하는 것이 방지되지 않으며, 그와의 맞물림으로부터 벗어나 이동될 수 있다. 따라서, 날(220)은 장착 부재(321) 및 이에 따라 전동 톱(100)과의 맞물림으로부터 손쉽게 제거가능하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 날(240)은 날 부착부(340)의 개구(347)와 맞물릴 수 있는 래칭 돌출부(247)를 가질 수 있다.

본 발명이 순전히 예로서 상기에 기술되었고, 본 발명의 범주 내에서 세부사항의 변경이 이루어질 수 있음이 물론 이해될 것이다.

Claims

톱으로서,
구동장치;
제1 날로서, 상기 제1 날의 표면에 의해 한정되는 제1 평면에 수직인 제1 축을 중심으로 요동(oscillate)하도록 구성되는, 상기 제1 날;
제2 날로서, 상기 제1 날의 방향과 반대되는 방향으로 상기 제2 날의 표면에 의해 한정되는 제2 평면에 수직인 제2 축을 중심으로 요동하도록 구성되는, 상기 제2 날;
상기 구동장치와 상기 제1 및 제2 날들 사이에 배치되는 기어장치(gearing)로서, 상기 기어장치는 제1 회전 축을 중심으로 회전하는 제1 기어를 구비하는 90° 기어 전동장치(gear transmission)를 구비하고, 상기 기어장치는 상기 구동장치로부터 상기 제1 및 제2 날들로 전달되는 속도를 감소시키도록 구성되는, 상기 기어장치; 및
상기 구동장치에 회전가능하게 연결되고, 상기 제1 회전 축에 수직인 제2 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 편심 구동 샤프트를 구비하고,
상기 편심 구동 샤프트는 상기 제1 및 제2 날들이 요동하게 하도록 작용하는, 톱.
제1항에 있어서, 상기 편심 구동 샤프트는 상기 제1 및 제2 날들의 각각의 평면에 수직인, 톱.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기어장치는 유성(planetary) 기어 전동장치(gear transmission)를 구비하는, 톱.
제1항에 있어서, 상기 기어장치는 상기 구동장치가 상기 제1 및 제2 평면들 중 하나와 실질적으로 평행이 되게 하는 상기 90° 기어 전동장치를 구비하는, 톱.
제3항에 있어서, 상기 기어장치는 대략 1:1.5의 기어비(gear ratio)를 제공하는, 톱.
제1항에 있어서, 상기 기어장치는, 구동장치에 결합되도록 구성되는 제1 베벨 기어, 상기 편심 구동 샤프트에 결합되는 제2 베벨 기어를 포함하는 상기 90° 기어 전동장치를 구비하며, 상기 제1 베벨 기어는 상기 제2 베벨 기어보다 더 적은 치형부(tooth)들을 갖는, 톱.
제6항에 있어서, 상기 90° 기어 전동장치는 1:1.3846의 기어비를 제공하는, 톱.
제1항에 있어서, 상기 기어장치는 상기 구동장치와 상기 90° 기어 전동장치 사이에 배치되는 유성 기어 전동장치를 더 구비하는, 톱.
제8항에 있어서, 상기 유성 기어는 상기 구동장치로부터 상기 제1 및 제2 날들로의 방향을 따른 속도의 감소를 한정하는 1:3.9474의 기어비를 한정하는, 톱.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 날들은 동일 축을 중심으로 요동하는, 톱.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 날들은 상기 톱에 제거가능하게 부착되는, 톱.
제1항 또는 제2항에 있어서,
톱날로서,
원위 단부에 있는 절단 에지;
상기 날의 근위 단부에 있는 부착 부분으로서, 상기 날을 톱에 연결하도록 구성되는, 상기 부착 부분; 및
돌출부로서, 상기 날로부터 연장되고, 상기 돌출부가 상기 날의 표면으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되는 위치로 탄성적으로 편의되는, 상기 돌출부를 구비하는, 상기 톱날을 구비하는, 톱.
제1항 또는 제2항에 있어서,
톱날을 톱에 연결하기 위한 연결 기구로서,
수용 표면 및 융기된 부분을 한정하는 장착 부분;
개방부를 한정하는 날을 구비하며,
상기 날의 표면은 상기 수용 표면과 맞물리도록 활주될 수 있고, 상기 융기된 부분은 상기 날의 평면 내에서 상기 날의 상기 개방부 내에 수용되는, 상기 연결 기구를 구비하는, 톱.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동장치를 수용하도록 구성되는 리셉터클을 한정하는 구동장치 로케이션을 더 구비하는, 톱.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 날들의 요동 속도는 7000 내지 10000 rpm 사이인, 톱.
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