用于矫形冲击的电机驱动工具制造技术

一种矫形冲击工具，包括：电机、能量储存腔、撞针和铁砧。电机将能量储存在能量储存腔中，然后再释放能量，使撞针在适配器上施加可控力以形成精确冲击以用在手术设置中。工具可以进一步包括组合铁砧和适配器。或者，该工具可能包括气体弹簧组件系统，用于生成冲击力。所述工具进一步允许向前或向后冲击用于扩大开口的大小或体积，或者，有助于从所述开口中移除拉刀、植入体或其他手术设施。所述工具的能量调节控制使外科医生能够增加或减少冲击能量。光源和把手使所述工具易于操作。

Motor drive tool for orthopedic impact

An orthopedic impact tool, including: motor, energy storage cavity, the pin and the anvil. The motor will be the energy stored in the energy storage cavity, and then the release of energy, the striker controlled force to form precise impact for use in surgical settings on the adapter. The tool can further include a combination of anvil and adapter. Alternatively, the tool may include a gas spring component system for generating impact force. The tool further allows for forward or backward impact to expand the size or volume of the opening, or to help remove broaches, implants or other surgical facilities from the openings. The energy regulation control of the tools allows surgeons to increase or reduce impact energy. The light source and the handle make the tool easy to operate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于矫形冲击的电机驱动工具相关文件的交叉引用本申请根据35USC§119要求待决的美国临时专利申请的优先权，申请号为62/101,416,申请日为2015年1月9日，此申请的全部公开以引用的方式并入本文本。
本公开涉及在外科应用中用于冲击的电动工具，例如，矫形外科手术，并且，更具体地，涉及一种用于外科冲击的电机驱动工具，即能够向拉刀或其他末端执行器提供可控的冲击。
技术介绍
在矫形领域，诸如人造关节等假肢器官经常被植入或置入在病人骨腔中。通常空腔是在假体置入和植入之前的手术过程中形成的，例如，医生可能移开或者压缩现有的骨头来形成空腔。假体通常包括可以插入该空腔的柄(stem)或其他凸起。医生可以使用拉刀来形成这类空腔，该拉刀与假体柄的形状一致。本领域中已知的解决方案包括提供一种具有拉刀的手柄，医生在手术过程中手动敲击该手柄以将拉刀推入植入区域。遗憾的是，由于该方法是不准确的，导致对骨头产生不必要的机械压力和依赖于特定医生技术的高度不可测。以往这种蛮力的方法在很多情况下会导致空腔的位置和结构不准确。此外，外科医生需要花费很大的体力和能量去敲击拉刀和操作骨头和假体。最重要的是，该方法承担了医生可能会对手术区域造成不必要的进一步的创伤和损坏其他健康的组织、骨结构等的风险。另一个用于生成假体空腔的技术是气动地驱动拉刀，即，通过压缩空气驱动拉刀。这种方法的缺点在于其妨碍了冲击工具的便携性，例如，由于系索的空气管线的存在，空气从工具中排出进入无菌操作区，以及医生操作工具的疲劳。如在美国专利5057,112所示，该方法无法精确地控制冲击力和频率，相反，在致动时，运行起来更像是手提钻。其次，由于缺少对精确控制的任何测量，使空腔的准确拉削更加困难，导致病人不必要的并发症和创伤。第三个用于产生空腔的技术依赖于计算机控制的机械臂，尽管该方法克服了疲劳和准确性的问题，但是该方法产生非常高的资金成本和另外消除了外科医生可以从手动方法中得到的触觉反馈。第四种技术依赖于作者自己之前的工作，使用线性压缩器压缩空气在单冲程基上，然后在产生足够的压力后，通过阀门释放空气到撞针上。然后驱动这个撞针沿着导管向下行进并冲击容纳切刀或其他外科工具的铁砧。这个专利技术工作非常好，但是，在测试过程中，它不允许用简单的方法来使切刀逆行，切刀会被陷入软组织。进一步地，空气压力导致在齿轮系和线性运动转换器组件巨大的作用力，巨大的作用力导致元件过早的磨损。因此，需要一种克服现有系统和专利技术人之前所有的方案的各种缺点的冲击工具。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述缺点，提供了一种电机驱动矫形冲击工具，用于对臀部、膝盖和肩部等进行矫形冲击。该工具能够保持拉刀、骨凿或其他末端执行器，并且利用可控的敲击冲击将拉刀、骨凿或其他末端执行器轻轻敲入空腔内，从而更好地适于假体或植入体。进一步地，根据患者的特定骨型或其他轮廓，由电操控拉刀、骨凿或其他末端执行器提供的控制能够调节冲击设置。此外，该工具使假体或植入体能够适当的放入植入腔内或从植入腔内移除，并且有助于增强外科医生引导仪器的现有技能。在实施例中，电机驱动矫形冲击工具包括：本机电源(诸如电池或燃料电池)、电机、控制器、壳体、用于将电机旋转运动转换为线性运动的模块(下文称为线性运动转换器)、至少一个减速齿轮、撞针、棘爪和能量储存机构，该能量储存机构可以包括压缩空气或真空中任意一个。该工具可以进一步包括：LED、具有供舒适握住该工具的至少一个把手的手柄部分、配置为容纳手术工具的适配器、电池和至少一个传感器。各种部件中的至少一些部件优选地包含在壳体内。该工具能够在拉刀、骨凿、或其他末端执行器、或植入体上施加循环冲击力，并且能够将冲击力微调为多种等级的冲击力。由于不需要到装置的连接，该装置是便携的。在另一个实施例中，矫形冲击工具可能包括气体弹簧组件系统，用于生成施加在拉刀、骨凿、或其他末端执行的冲击力。气体弹簧组件系统是由电动机或齿轮箱结合凸轮来致动，并能释放气体弹簧活塞，反过来，加速发射用于生成冲击力的块(mass)。例如，气体弹簧活塞具有足够的位移之后，储存其中的气体弹簧势能增加，气体弹簧活塞从凸轮释放。一旦气体弹簧活塞释放，发射块与气体弹簧活塞向前加速，直至与碰撞点、铁砧或另一个冲击表面实现有效接触。在一个实施例中，发射块在它的冲击点之前从气体弹簧活塞分离。存在至少两个不同冲击表面用于发射块，一个正向冲击表面和一个不同的冲击表面用于反向冲击。气体弹簧活塞的质量与总的移动质量的比率(即气体弹簧活塞结合发射块)小于50％，促使能量更加高效的转移到发射块，施加有效的冲击。进一步，气体弹簧的压缩比例约小于50％，减小了压缩热的热损失。如果触发器得以保持，发射块冲击冲击表面或冲击点之后，凸轮重新扳紧(cock)气体弹簧活塞用于下一个循环。在另一个实施例中，手柄可能是可复位的或可折叠回到工具，以呈现一个内联的工具，外科医生在工具上与拉刀方向线性的推或拉。这样有在操作时限制了医生作用在工具上的扭矩的量的优点。在把手的进一步细化中，有附加的把手用于引导外科器械，并在冲击操作中提供增强的稳定性。在另一个实施例中，拉刀、骨雕或其他末端执行器可以在保持轴向排列时，绕着若干活塞旋转，这样有利于在外科手术中拉刀用在各种解剖演示的用途。在另一个实施例，能量储存机构包括在冲击循环的部分至少部分真空的室。在另一个实施例中，线性运动转换器使用曲柄滑块、联动机构、凸轮、螺丝钉、齿条和齿轮、摩擦传动或皮带和皮带轮中的一个。在另一个实施例中，线性运动转换器和回转马达可以用线性马达、螺线管和音圈电机取代。在另一个实施例中，该工具进一步包括控制元件，该控制元件包括能量调节元件，并且该能量调节元件可以控制工具的冲击力并且减少或避免由不受控的冲击造成的损坏。可以电子地或机械地调整该能量。而且，该能量调节元件可以是模拟的或具有固定设置。该控制元件实现了对拉刀加工操作的精确控制。在一个实施例中，该工具的铁砧包括两个冲击点中的至少一个冲击点以及限制撞针基本上在轴向方向上移动的导向件。在操作中，撞针沿着导向件持续地在向前方向上移动。可以使用换向机构来改变撞针的冲击点和在手术工具上产生的力。这类换向机构的使用使得在铁砧和/或拉刀或其他手术附件上施加了前向或后向力。如上下文中所用的，“前向方向”指撞针朝着拉刀、骨凿或患者的移动，而“后向方向”指撞针远离拉刀、骨凿或患者的移动。双向或单向冲击的可选择性为外科医生在植入腔内切割或压缩材料提供了灵活性，在外科手术程序中，选择移除材料或压实材料往往是关键的决定。而且，在作者的现有公开的使用中发现，在处理过程期间该工具常常被卡住并且该工具的反向方法不足以拉出手术设施。该公开的实施例克服了这些缺点。在实施例中，传送前向或后向力的冲击点至少为两个单独的不同点。在实施例中，铁砧和适配器包括单个元件，也可以彼此集成在一起。在实施例中，该工具进一步能够调整撞针的冲击移动的频率。通过调整撞针的频率，该工具可以在维持相同的冲击幅度的同时施加更大的总的时间加权的敲击冲击。这使外科医生能够控制拉刀或骨凿的切割速度。例如，在拉刀或骨凿整体移动期间，外科医生可以选择更快的切割速度(高频率冲击)，然后随着拉刀或骨凿接近理想深度后放慢切割速度。在典型的冲击本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手术冲击器，用于用可重复的、可控的接触力击打物体，以在相反方向上推动手术器具的运行，所述冲击器包括：驱动机构，所述驱动机构具有气体弹簧组件；控制电路，用于控制从所述驱动机构输出的能量储存和释放至能量储存机构，以生成可重复的、可控的接触力；适配器，用于容纳手术器具以接合物体；和移动体，用于基于传递至所述移动体的可重复的、可控的接触力，接触至少两个不同的冲击表面，以提供可重复的、可控的接触力到适配器，对第一冲击表面提供的可重复的、可控的接触力在第一方向推动适配器，对第二冲击表面提供可重复的、可控的接触力在与第一方向相反的方向推动适配器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.09 US 62/101,4161.一种手术冲击器，用于用可重复的、可控的接触力击打物体，以在相反方向上推动手术器具的运行，所述冲击器包括：驱动机构，所述驱动机构具有气体弹簧组件；控制电路，用于控制从所述驱动机构输出的能量储存和释放至能量储存机构，以生成可重复的、可控的接触力；适配器，用于容纳手术器具以接合物体；和移动体，用于基于传递至所述移动体的可重复的、可控的接触力，接触至少两个不同的冲击表面，以提供可重复的、可控的接触力到适配器，对第一冲击表面提供的可重复的、可控的接触力在第一方向推动适配器，对第二冲击表面提供可重复的、可控的接触力在与第一方向相反的方向推动适配器。2.根据权利要求1所述的冲击器，其中，至少两个冲击表面的选择是基于施加到所述冲击器的用户偏压力。3.根据权利要求2所述的冲击器，其中，所述物体的方向上的用户偏压力使所述移动体接触所述第一冲击表面。4.根据权利要求2所述的冲击器，其中，远离所述物体的方向上的用户偏压力使所述移动体接触所述第二冲击表面。5.根据权利要求1所述的冲击器，其中，所述气体弹簧组件包括气体弹簧、气体弹簧活塞、凸轮、电机和齿轮箱。6.根据权利要求5所述的冲击器，其中，气体活塞的质量与所述气体弹簧活塞和所述移动体的总的移动质量的比率小于50％。7.根据权利要求5所述的冲击器，其中，所述气体弹簧的压缩比例小于50％。8.根据权利要求5所述的冲击器，其中，所述凸轮用于置换所述气体弹簧活塞。9.根据权利要求5所述的冲击器，其中，所述气体弹簧活塞包括工作在压力范围为300-3000psi的气体腔。10.根据权利要求1所述的冲击器，其中，所述移动体包括所述气体弹簧活塞和移动块。11.根据权利要求1所述的冲击器，其中，所述移动体包括移...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·潘迪希倪，
申请(专利权)人：克瑞斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US