旋转振荡式骨、软骨和椎板切除工具组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 不同实施例涉及旋转振荡式骨、软骨和椎板切除工具组件。 背景
[0002] 现有技术已提供了旋转式骨、软骨和椎板切除工具组件。旋转式骨、软骨和椎板切 除工具组件的一个问题是由于遇到纤维物质而引起的，该纤维物质可能缠绕在一个旋转式 切割工具周围并且引起所不希望的损坏。现有技术还已经提供了旋转振荡式骨、软骨和椎 板切除工具组件。 概述
[0003] 根据至少一个实施例，一种骨、软骨和椎板切除工具组件设置有一个壳体。一个电 动机被安装在该壳体中。一个主轴被安装用于旋转到该壳体上。一个齿条和小齿轮机构由 该电动机可操作地驱动并且被连接到该主轴上以使该主轴振荡以用于提供一个旋转振荡 式切割操作。
[0004] 根据至少另一个实施例，一种骨、软骨和椎板切除工具组件设置有一个壳体。一个 电动机被安装在该壳体中。多个凸轮被支撑在该壳体中并且由该电动机驱动以用于旋转。 多个随动件被安装用于旋转到该壳体上、与该多个凸轮相接合，以使得该多个凸轮的一次 旋转使该多个随动件振荡超过一次，同时防止该多个随动件过度旋转。一个主轴被安装用 于旋转到该壳体上、与该多个随动件相接合，以用于提供一个旋转振荡式切割操作。
[0005] 根据至少另一个实施例，一种骨、软骨和椎板切除工具组件设置有一个壳体。一个 电动机被安装在该壳体中。一个主轴被安装用于旋转到壳体上。一个机构是由该电动机可 操作地驱动并且被连接到该主轴上以使该主轴振荡以用于提供一个旋转振荡式切割操作。 该主轴的一个峰值角加速度小于九百万弧度每平方秒。 附图简要说明
[0006] 图1是根据一个实施例的一种旋转振荡式骨、软骨和椎板切除工具组件的透视 图；
[0007] 图2是图1的工具组件的一个片段透视图；
[0008] 图3是图1的工具组件的一个传动装置的放大片段透视图；
[0009] 图4是图3的传动装置的轴向示意图，示出一个第一位置；
[0010] 图5是图3的传动装置的另一个轴向示意图，示出一个第二位置；
[0011] 图6是图3的传动装置的另一个轴向示意图，示出一个第三位置；
[0012] 图7是图3的传动装置的另一个轴向示意图，示出一个第四位置；
[0013] 图8是图3的传动装置的另一个轴向示意图，示出一个第五位置；
[0014] 图9是图3的传动装置的另一个轴向示意图，示出一个第六位置；
[0015] 图10是根据另一个实施例的图1的工具组件的一个传动装置的一个放大片段透 视图；
[0016] 图11是根据又一个实施例的图1的工具组件的一个传动装置的一个放大片段透 视图；
[0017] 图12是图11的工具组件的位移、速度以及加速度的曲线图；
[0018] 图13是图11的工具组件的扭矩的曲线图；
[0019] 图14是根据另一个实施例的图1的工具组件的一个传动装置的片段透视图；
[0020] 图15是处于一个第一位置的图14所示的传动装置的轴向示意图；
[0021] 图16是处于一个第二位置的图14所示的传动装置的另一个轴向示意图；
[0022] 图17是处于一个第三位置的图14所示的传动装置的另一个轴向示意图；
[0023] 图18是处于一个第四位置的图14所示的传动装置的另一个轴向示意图；
[0024] 图19是图14的传动装置的位移、速度以及加速度的曲线图；
[0025] 图20是图14的传动装置的扭矩的曲线图；
[0026] 图21是根据另一个实施例示出为具有一个可互换驱动机构的图1的工具组件的 透视图；
[0027] 图22是处于操作中的图21所示的工具组件的另一个透视图；
[0028] 图23是图21的驱动机构的一个传动装置的放大片段透视图；并且
[0029] 图24是处于不同速度的图3和图14的传动装置的值的图表。 详细说明
[0030] 根据需要，在此披露本发明的详细实施例；然而，应了解，所披露的实施例仅仅是 可以用不同的和替代的形式来体现的本发明的示例。附图不一定是按比例绘制的；为了示 出特定部件的细节，可以夸大或最小化某些特征。因此，在此所披露的具体结构和功能细节 不应被解释为是限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域普通技术人员以各种方式使用本 发明的代表性基础。
[0031] 现在参照图1，根据一个实施例示出并且总体上用数字30来引用一种旋转振荡式 骨、软骨和椎板切除工具组件。骨、软骨和椎板切除工具组件30是一种具有一个壳体32的 手持式工具组件，该壳体提供一个手柄34以供手动握持，以便通过一个切割操作进行骨、 软骨和椎板切除。可替代地，壳体可以具有用于一个较小的铅笔状"精确握持"的一个变窄 的前部，而较重的剩余部分被确定大小成在使用者手部的一个指蹼空间上平衡，以便允许 更好的控制而较不疲劳。
[0032] 工具组件30可以用于外科手术诸如脊柱手术，其中可以诸如从脊柱切除骨、软 骨、椎板以及其他非纤维身体物质。工具组件30具有一个输出主轴36,该输出主轴被驱动 来在两个方向上旋转，或围绕其轴线旋转振荡。主轴36支撑一个切割工具38,该切割工具 是由主轴36驱动来在两个方向上部分地旋转，具有一个有限的旋转范围。这种振荡切割对 于通过一个剪切操作进行的骨、软骨和椎板切除是有效的，同时在最小化对任何纤维物质 的损坏方面是有效的。在极小剪切情况下，如果切割工具38在切割操作过程中不经意地接 触纤维物质如神经，那么纤维物质很可能因为纤维物质的柔性而振荡，从而最小化对纤维 物质的损坏。此类旋转振荡式操作在石膏去除工具中是常见的。
[0033] 工具组件30可以从一个外部电源如直流电源线40接收电力。一个电源开关42 可以被设置在壳体上以用于控制工具组件30的操作。一个光源44也可以被设置在壳体上 以用于照亮一个工件。光源44可以是一个发光二极管（LED)。
[0034] 图2示出了工具组件30的一些内部部件。电源可以由定向在壳体32中的一个电 池电源46提供。电池电源46可以通过电源线40充电或再充电。电子设备48被设置在壳 体32中以用于控制工具组件30的操作。电源开关42可以可替代地被定位在壳体的一个 远端处。多个指示灯50可以被设置在壳体32上并且由LED照亮以用于指示工具组件30 的操作特性，诸如电池电源46的充电状态。
[0035] -个电动机52被安装在壳体32中以用于提供一个旋转输入。在由电子设备48 控制时，电动机52是由电池电源46供电。电动机52驱动一个传动装置54以用于将来自 电动机52的连续旋转运动转化为主轴36的旋转振荡。主轴36被轴接在壳体32中并且由 传动装置54驱动。主轴36可以如针对人体工程学所描绘地相对于壳体32成角度。多个 冷却片或一个冷却扇可以被附接到电动机52上或附近，以用于冷却电动机52和/或工具 组件30。
[0036] 现在参照图2至图9,电动机52驱动一个偏心驱动器56。偏心驱动器56包括被 支撑成在驱动器56上旋转的一个滚轮58,该滚轮偏离电动机52的一个轴线60。因此，偏 心驱动器56的旋转导致滚轮58围绕轴线60绕转。偏心驱动器56还包括一个配衡物62， 该配衡物与滚轮58相反地偏离轴线60,以便配衡传动装置54并且最小化所不希望的振动。 根据至少一个实施例，配衡物62可以与偏心驱动器56整体形成。根据另一个实施例，配衡 物62可以包括一个另外的重量。可替代地，滚轮58可以是一个轴销。
[0037] -个导件64与电动机轴线60大体垂直地被支撑在壳体32中。导件64可以由一 对轴销66提供。一个穿梭件68被设置在导件64上以用于在导件64上往复平移。穿梭件 68包括与导件64大体垂直的一个通道70。通道70接收偏心驱动器56的滚轮58。通道 70协作作为一个随动件，以便在沿导件64驱动穿梭件68时允许滚轮58沿通道70的一个 长度平移。导件64可以利用轴承和/或滚轮来减少摩擦。
[0038] 偏心驱动器56和穿梭件58协作作为一个苏格兰轭机构，用于将连续旋转运动转 化成线性往复运动。在图4至图9中示出了运动的范围。在图4处，滚轮58在下死点处， 由此最大化穿梭件68的平移。从图5到图6,滚轮58接近平移的限度，由此穿梭件68减 速。从图6到图7,穿梭件68倒转方向并且加速。在图8处，滚轮58在穿梭件68的一个最 大速度下接近上死点。从图8到图9,穿梭件68减速直到它达到一个相反的平移范围，由此 穿梭件68倒转方向并且继续到图4的位置。尽管示出了苏格兰轭机构，但可以使用用于将 旋转运动转化成往复运动的任何机构，诸如曲柄滑块机构等。
[0039] 再次参照图2至图9, 一个齿轮齿条72被形成在穿梭件68上。该齿轮齿条被形成 为大体平行于主轴36。一个小齿轮或骨钻齿轮（burr gear) 74被安装到主轴36上、与齿轮 齿条72相接合，从而提供一个齿条和小齿轮机构，用于将穿梭件60的往复平移转化成主轴 36的旋转振荡。一对轴承组件76也可以被设置在壳体中以用于对主轴36提供轴承支撑。 传动装置54可以包括如本领域中已知的任何另外的齿轮组，以便改变速率或扭矩。根据一 个实施例，一个正齿轮可以被添加到一个电动机输出轴上以使滚轮58的速率倍增。
[0040] 图10示出了根据另一个实施例的传动装置54。一个壳体前部78可以是与壳体 32的剩余部分可脱离的，以获得工具组件30的互换功能。一个轴承组件80被设置在壳体 前部78中以用于提供偏心驱动器56的轴承支撑。一个第一连接构造82是从壳体前部78 暴露以便接合壳体32上的一个相应的第二连接构造。因此，传动装置54和输出主轴36可 以被分离并且被重新附接到壳体32上。