r>[0041] 图11示出了根据另一个实施例的一个传动装置84。一个电动机86驱动具有一个 偏移滚轮90和一个配衡物92的一个偏心驱动器88。一个导件由壳体32中的一个导轨94 提供。一个穿梭件96被设置在导轨94上；并且包括用于接收滚轮90的一个通道98。多 个滚珠轴承可以被设置在穿梭件96与轨道94之间。
[0042] 与现有技术的旋转振荡式骨、软骨和椎板切除工具组件不同，工具组件30减少到 使用者的振动并且工具组件30在切割操作过程中更易于握持。为了获得这些产品性能目 标，切割工具38的运动避免方向和速度上的突然或陡然变化。替代地，当切割工具38来回 振荡时，它的速度平稳地从零过渡到其峰值，随后返回到零并且重复。切割工具38的运动 受到控制以使得角位移、速度以及加速度都遵循谐波签名。也就是说，当在曲线图上绘出 时，这些特性遵循正弦状曲线。当然，也可以使用非谐波签名。
[0043] 可以通过以下方程在任何时间点找到穿梭件96的横向位移、速度以及加速度。
[0044] 电动机速度：ω = 2 π (15000rpm/60) = 1570. 8弧度/秒）；其中rpm是每分钟转 数。
[0045] 电动机角度：Θ = cot ;其中t是时间。
[0046] 位移：Χ_件=R sin(cot);其中R是滚轮90与电动机轴线60的一个偏移。对于 所描绘的实施例，R等于3. 75毫米（mm)。
[0047] 穿梭件速度 :v穿梭件=COS(Wt)O
[0048] 穿梭件加速度 穿梭件=_ ω 2R sin (ω t)。
[0049] 骨钻齿轮74由穿梭件68通过齿轮齿条72来驱动。骨钻齿轮74展示类似运动， 但替代横向位移，该骨钻齿轮经历角位移。骨钻齿轮74的旋转运动可以通过以下方程来描 述：
[0050] 角位移：x#tt= (R/R#,fi)sin(c〇t);其中Rwfi是骨钻齿轮的节圆半径，对于所描绘 的实施例，R wfi是三毫米。
[0051 ]角速度：v骨钻=ω (R/R骨钻）cos ( ω t)。
[0052] 峰值角速度：(峰值）=ηω σ，其中σ是振荡振幅，是总角度范围的1/2(以 弧度表示），并且对于所描绘的实施例，σ还等于R/R#tt;并且η是每电动机旋转的振荡次 数，对于所描绘的实施例，η是1。
[0053] 角加速度：a骨钻=_ ω (R/R骨钻）sin (ω t)。
[0054] 峰值角加速度：a骨钻（峰值）=(ηω)2 σ。
[0055] 峰值角跃度（Jerk) : j骨钻（峰值）=(ηω)3 σ。
[0056] 图12示出了角位移X、角速度V以及角加速度a的曲线图。在15, OOOrpm下，电动 机86每0. 004秒完成一转。如曲线X所不，骨钻齿轮74在电动机一转过程中完成一个完 整振荡。振荡是从中心开始、远离中心达到一个角边（angular side)的旋转，越过中心到 达另一个角边并且返回到中心的旋转。齿轮74每次振荡骨钻还行进正或负1.25弧度（正 或负71. 6度）（总行程143. 2度）。
[0057] 曲线V表明，在上死点和下死点处，精确地在骨钻齿轮74摆动的中间出现峰值角 速度（VP = 1，963弧度/秒=18, 750rpm)。就是在这时从正被切割的物质切除最大量的物 质。穿梭件96随后允许骨钻齿轮74在其接近最大幅度时减速到为零的速度，仅在回摆时 往回加速到最大速度。
[0058] 骨钻齿轮74的运动是平稳的，在方向、速度或加速度上没有突然或陡然变化。尽 管用关于正弦和余弦的公式来描述所描绘实施例的运动，但该设计可以用以下方式来体 现：使得骨钻齿轮74的运动遵循类似样子的谐波曲线，这些谐波曲线是用关于正弦和余弦 的公式难以方便描述的。
[0059] 曲线a表明，主轴的一个峰值角加速度在每分钟一万五千振荡下小于五百万弧度 每平方秒。通过分析加速度的变化率，可以确定跃度为在每分钟一万五千振荡下小于五十 亿弧度每立方秒。
[0060] 尽管电动机速度被描述为15, OOOrpm，但根据一个实施例，电动机速度可以是在 5, OOOrpm至40, OOOrpm的范围内。根据另一个实施例，电动机速度可以是在15, OOOrpm至 20, OOOrpm的范围内。
[0061] 工具组件30中的传动装置84导致骨钻齿轮74处的输出扭矩不同于电动机86的 输入扭矩。这种变异可以被表示为一个扭矩比：
【主权项】
1. 一种骨、软骨和椎板切除工具组件，包括： 一个壳体； 被安装在该壳体中的一个电动机； 被安装用于旋转到该壳体上的一个主轴；以及 一个齿条和小齿轮机构，该齿条和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。
2. 如权利要求1所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，该工具组件进一步包括设置在 该壳体中的一个导件。
3. 如权利要求2所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，该工具组件进一步包括一个穿 梭件，该穿梭件被安装在该导件上以便相对于该导件平移。
4. 如权利要求3所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该电动机被可操作地连接 到该穿梭件上以便使该穿梭件沿该导件往复运动。
5. 如权利要求4所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，该工具组件进一步包括将该电 动机连接到该穿梭件上的一个苏格兰轭机构。
6. 如权利要求4所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，该工具组件进一步包括由该电 动机驱动的一个偏心滚轮；并且 其中一个通道被形成在该穿梭件中以便接收该偏心滚轮。
7. 如权利要求4所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该齿条和小齿轮机构进一 步包括： 设置在该穿梭件上的一个齿轮齿条；以及 一个小齿轮，该小齿轮被安装在该主轴上、与该齿轮齿条相接合，以使得该穿梭件的往 复运动使该主轴振荡。
8. 如权利要求1所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该主轴的一个峰值角加速 度小于九百万弧度每平方秒。
9. 如权利要求8所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该主轴的角跃度小于两 百五十亿弧度每立方秒。
10. -种骨、软骨和椎板切除工具组件，包括： 一个壳体； 被安装在该壳体中的一个电动机； 多个凸轮，该多个凸轮被支撑在该壳体中并且由该电动机驱动以便旋转； 多个随动件，该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； 以及 一个主轴，该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。
11. 如权利要求10所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中在该多个凸轮和该多个 随动件的所有位置处的至少两个接触点上，该多个凸轮接合该多个随动件。
12. 如权利要求10所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该多个凸轮进一步包括 四个凸轮型材。
13. 如权利要求12所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该多个随动件进一步包 括四个随动件型材。
14. 如权利要求10所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该主轴的一个峰值角加 速度小于九百万弧度每平方秒。
15. 如权利要求10所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该主轴的角跃度小于两 百五十亿弧度每立方秒。
16. -种骨、软骨和椎板切除工具组件，包括： 一个壳体； 被安装在该壳体中的一个电动机； 被安装用于旋转到该壳体上的一个主轴；以及 一个机构，该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，其中该主轴的一个峰值角加速度小于九百万弧度每平 方秒。
17. 如权利要求16所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该主轴的角跃度小于两 百五十亿弧度每立方秒。
18. 如权利要求16所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，该工具组件进一步包括可操 作地连接该电动机和该主轴上的一个齿条和小齿轮机构。
19. 如权利要求16所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，该工具组件进一步包括： 多个凸轮，该多个凸轮被支撑在该壳体中并且由该电动机驱动以便旋转； 多个随动件，该多个随动件与该主轴一起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旋转使该多个随动件振荡。
20. 如权利要求16所述的骨、软骨和椎板切除工具组件，其中该主轴的每分钟振荡数 是该电动机的每分钟转数的至少两倍。
【专利摘要】本发明披露一种具有安装在一个壳体中的一电动机的骨、软骨和椎板切除工具组件。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。根据至少另一个实施例，多个凸轮被支撑在该壳体中并且由该电动机驱动以便旋转。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。该主轴的一个峰值角加速度小于九百万弧度每平方秒。
【IPC分类】A61B17-56, A61B17-16
【公开号】CN104602621
【申请号】CN201380033207
【发明人】彼得·L·博诺, 詹姆斯·D·拉克, 科里·A·弗赖马克, 安东尼·J·鲁哈拉
【申请人】彼得·L·博诺
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年4月18日
【公告号】CA2873234A1, EP2846712A1, US20130304069, WO2013169456A1