具有圆形切割构件的半球形铰刀及其制作方法技术

球形铰刀包括切割单元，所述切割单元具有支撑构件和建立在其上的至少一个圆周切割构件。切割构件可以分别通过边缘配置、几何参数或者还通过定位参数来表征。前面的参数的所有变化导致各种类型的切割单元以及包括自我组装和/或“用于组装几种尺寸的铰刀的单一尺寸切割单元”的方法，以便组装可重复使用的或者用后即丢型铰刀。

Hemispherical Reamer with Circular Cutting Component and Its Manufacturing Method

The spherical reamer comprises a cutting unit having a supporting member and at least one circumferential cutting member established thereon. Cutting components can be represented by edge configuration, geometric parameters or positioning parameters, respectively. All changes in the preceding parameters result in various types of cutting units and methods including self-assembly and/or \single-size cutting units for assembling reamers of several sizes\ to assemble reusable or drop-out reamers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有圆形切割构件的半球形铰刀及其制作方法相关申请的交叉引用本申请要求以下专利申请的权益：2016年1月24日提交的美国临时申请号62/286,413，其标题为“AnAcetabularReamerWithAtLeastPartialCircumferenceCuttingEdge(具有至少部分的圆周切割边缘的髋臼铰刀)”；2016年3月18日提交的临时申请号62/310,519，其标题为“ACircularCuttingMemberForASphericalReamerAndMethodsOfMakingTheSame(用于球形铰刀的圆形切割构件及其制作方法)”；2017年1月15日提交的临时申请号62/446,461，其标题为“ACuttingElementForAssemblingAHemisphericalReamerAndMethodsOfMakingBoth(用于组装半球形铰刀的切割单元以及二者的制作方法)”；以及2017年1月19日提交的临时申请号62/448,117，其标题为“AHemisphericalReamerSelf-AssembledbyACuttingElementAndMethodsOfMakingBoth(通过切割单元自我组装的半球形铰刀以及二者的制作方法)”。前述申请的全部公开内容都通过引用的方式被合并在本文中。
本专利技术特别而被排他地适用于半球形铰刀和圆形切割单元以及二者的制作方法的领域。所述铰刀能够至少铰削出部分的球形表面。本专利技术涉及整形外科铰刀以及其他适用的工业应用等等。
技术介绍
用于对至少部分的球形空腔进行整形的球形铰刀被广泛地使用在当前的医疗规程中，比如全髋关节置换术(THA)中的骨臼。过去所专利技术的多种铰刀大部分是从“凹凸匹配或球半径匹配”设计的想法导出的。所述铰刀通常包括具有特定半径的完整半球形薄壁外壳，从球形外壳的凸表面突出并且螺旋分布在所述凸表面上的多个切割表面，从而基本上形成半球形“干酪擦(cheesegrater)”。具体来说，这样的切割表面围绕球体的旋转轴螺旋分布，并且沿着外壳剖面的弧形产生具有虚拟切割轴的想象中的切割轮廓。所述切割轴垂直(90度角)朝向待切割球体的纵轴。邻近每一个切割表面存在用以形成从切割外壳的外部半球形表面延伸到内部腔室中的狭窄通道的开口。在过去的几十年里，仅仅开发出此类铰刀的少数几种替换设计。前面所提到的现有技术铰刀具有以下共同特点：切割边缘的使用寿命有限：突出的切割表面是由金属平板制成的，所述切割表面被冲压(stamp)、打孔(punch)和穿孔(perforate)，以便产生具有所期望的高度、形状、邻近开口的切割表面以及球形外壳。所述切割表面形成朝向待切割表面的“张口(openmouth)”切割表面，并且被定位成与球形铰刀表面的纬线成90度。实际上，在更加详细的研究下，这样的处理步骤只能在切割表面上形成直角悬崖边缘(cliffedge)，并且几乎无法以任何方式被锐化。这种处理步骤和用于切割表面的设计与理想的切割器具相当不同，并且如果所使用的材料不够硬或不够薄或者打孔工具变钝，则很容易在所述悬崖边缘的角落处变钝。为了增加这样的切割表面的锐利度和使用寿命，必须使用更薄和更硬的材料以获得更好的结果。但是这样将增加铰刀和形成工具的成本。被暴露于待切割表面的总的切割边缘有限：在V形或弧形现有技术切割表面中，只有有限的尖部节段可以紧密接触切割表面，并且将高效地对表面进行切割。切割表面的其他抬高部分仅仅是支撑构件而不被用于切割。现有技术铰刀的这些问题和一些明显的缺陷已被解决。在美国专利9,101,368(Sidebotham等人)中解决并且测试了铰刀的使用寿命的概念。所报告的一项有用的结果表明，常规干酪擦的平均使用寿命在保持平均骨骼铰削质量的情况下只持续了2-6次使用，随后则开始非最优地操作。这样的变化取决于来自供应商的铰刀的设计和制造方法。有证据表明，前面所讨论的切割表面的悬崖边缘在几次运转之后非常快地就变成圆形。不幸的是，Sidebotham等人未能给出关于改进切割表面的钝化问题的直接解决方案。相反，Sidebotham等人把某一切割表面的指向调节到更加高效的切割方向中以用于适当地实施由外科医师施加的轴向推力，特别当所述切割表面对应于切割“赤道区(equatorialzone)”时尤其是如此。为了避免现有技术铰刀的钝化问题，可以进一步减小被用于铰刀的材料的厚度或者铰刀的使用频率。因此，用后即丢型铰刀的概念变成大众关注的一种可能的途径。在美国专利8,407,880(Stamp等人)、8,435,243(White等人)和8,679,124(Lechot等人)中，存在前面由Sidebotham等人所提到的类似的问题。例如传统铰刀的精确规格和劳动密集型制作的重要性，而不是解决铰刀的钝化问题。所述专利的解决方案是通过产生多个切割表面，所述切割表面是通过冲压或者打孔穿过通常具有0.2-0.5mm厚度的带状金属垫片。由于金属垫片相对较薄(与现有技术髋臼铰刀杯的1-1.5mm厚度相比)，因此一旦被形成并且还被弯曲以用于组装，多个切割表面在其边缘处对于单次使用目的可能已经“足够锐利”。这样的垫片是使用塑料成型处理利用球形塑料基板包覆成型(over-molded)，或者与由其他材料制成的其他球形框架或中心连接器相耦合，从而产生用后即丢型铰刀。由薄垫片制成并且与塑料基板组合的这样的切割表面仍然没有解决切割表面的锐利度问题。在其他方面，可以使用更薄的金属薄板来制作常规铰刀，但是并不意味着这关于其切割表面的强度和锐利度可以是针对用后即丢型铰刀的解决方案。此外，制作铰刀的每一个单独的球半径必须对于每一个部件配备一系列相应的(多项)工具作业。总的工具作业成本将加到每次使用的铰刀的最终成本上。如果所需的数量不够大，则用后即丢型铰刀的每次使用成本可能不会低于其中一个可重复使用的铰刀。本专利技术的专利技术人的先前的美国专利8,771,275(Xie等人)的主题内容在此被合并到本申请中。在美国专利8,771,275中提出了涉及“杯中的球”的想法的铰削半球形表面的新的原理。具体来说，圆形切割单元在切割单元的中心或切割平面与球体的球体中心之间偏移特定距离，并且在切割单元的轴与纵轴之间偏移特定角度。当其围绕纵轴旋转时，生成部分的球形表面。同时，圆形切割单元能够围绕其自身的切割轴自由地自转。根据几何规则，具有这样的设计的设备可以通过一次轴向铰削产生完美的半球体。但是其还暴露出几个缺点或者具有潜在的改进空间：-圆形切割单元在结构中的自转将需要对于铰刀的复杂机械支撑，从而将限制铰刀设计的类型的数目。-所使用的圆形切割单元的切割边缘以针尖(pin-point)方式接触表面，并且只能刮擦表面而不是像在干酪擦中那样剥离。因此铰削的切割效率被降低，并且低于其中一个干酪擦。-作为折中，所需要的铰刀的复杂机械结构将导致铰刀的某些功能是做不到的或者没有那么可靠并且过于昂贵。根据本专利技术的这样的新的切割原理，所述圆形切割单元在改进铰刀的切割性能方面在设计更好的圆形切割单元时提供了更多的自由。举例来说，更好的锐利度、对表面进行切割的理想方式以及减少其处理步骤和最终成本是符合期望的。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种具有球半径、纵轴和球心的半球形铰刀包括切割单元，所述切割单元包括:a)从纵轴水平延伸出来的彼此均等地间隔开的多个肢体，以及b)连接在每一个肢体的远端处的支撑构件，其还包括至少一个链接机制以及沿着其圆周领先边缘建立并且具有切割半径的至少一个圆形切割构件，并且当每一个支撑构件的链接机制被同心地一起紧固在纵轴处以用于组装铰刀时被朝向纵轴向内弯曲；其中每一个切割构件拥有分别通过纵轴与每一个切割构件的切割轴之间的支臂角度以及球心与切割构件的切割中心之间的支臂长度而定义的位置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.15 US 62/446,461;2017.01.19 US 62/448,117;1.一种具有球半径、纵轴和球心的半球形铰刀包括切割单元，所述切割单元包括:a)从纵轴水平延伸出来的彼此均等地间隔开的多个肢体，以及b)连接在每一个肢体的远端处的支撑构件，其还包括至少一个链接机制以及沿着其圆周领先边缘建立并且具有切割半径的至少一个圆形切割构件，并且当每一个支撑构件的链接机制被同心地一起紧固在纵轴处以用于组装铰刀时被朝向纵轴向内弯曲；其中每一个切割构件拥有分别通过纵轴与每一个切割构件的切割轴之间的支臂角度以及球心与切割构件的切割中心之间的支臂长度而定义的位置。2.根据权利要求1所述的半球形铰刀，其中，当通过主要处理对切割单元进行处理时，每一个切割构件拥有其切割半径、切割平面、切割中心和切割轴以及关于平坦平面、每一个肢体的长度和纵轴的指向关系，并且当铰刀被组装时拥有通过其支臂角度和支臂长度而定义的位置。3.根据权利要求1所述的半球形铰刀，其中，每一个切割构件包括主要斜面和分布在切割边缘上的多个凹痕以及边缘与待切割表面之间的弯曲角度或接触角度。4.根据权利要求1所述的半球形铰刀，其中，铰刀的球半径由每一个切割构件的支臂长度决定，并且如果切割构件的切割半径保持相同，则每一个切割构件的切割区域由其支臂角度决定。5.根据权利要求1所述的半球形铰刀，其中，支撑构件包括部分球形薄外壳壁或盘状壁或者其组合。6.根据权利要求1所述的半球形铰刀，其中，当每一个支撑构件被朝向纵轴向内弯曲以用于组装铰刀时，来自正交地并且同心地层叠的至少两个切割单元的每一个支撑构件的链接机制在纵轴处被同心地紧固在一起。7.根据权利要求1所述的半球形铰刀，其中，每一个支撑构件的链接机制被同心地紧固在一起并且每一个支撑构件被朝向纵轴向内弯曲以用于组装铰刀，其中每一个切割构件拥有通过不同于其他的支臂长度和/或支臂角度而定义的位置，以便分别组装分别具有不同于其他切割构件的球半径和/或切割区域的铰刀。8.根据权利要求1所述的半球形铰刀，其中，当每一个支撑构件被朝向纵轴向内弯曲以用于组装铰刀时，每一个支撑构件的链接机制被与中心连接器同心地紧固在一起。9.一种具有球半径、纵轴、球形和极点的半球形铰刀包括多个切割单元，所述切割单元包括：a)支撑构件，沿着支撑构件的圆周领先边沿建立的至少一个圆形切割构件具有切割半径，以及b)多个链接机制；其中，一个切割单元的链接机制与另一个相继的切割单元的链接机制围绕纵轴同心地紧固在一起以用于组装铰刀，其中每一个切割构件拥有分别通过纵轴与每一个切割构件的切割轴之间的支臂角度以及球心与切割构件的切割中心之间的支臂长度而定义的位置。10.根据权利要求9所述的半球形铰刀，其中，链接机制包括按照成对和镜像方式并且分别在上方/下方部分或领先/拖后边沿或者在支撑构件的中心平面的每一侧建立的至少一个连接构件和/或一个接收构件或链接构件；并且其中，切割单元的中心平面由纵轴和每一个切割单元的切割轴决定。11.根据权利要求9所述的半球形铰刀，其中，每一个切割构件包括主要斜面和分布在切割边缘上的多个凹痕以及边缘与待切割表面之间的弯曲角度或接触角度。12.根据权利要求9所述的半球形铰刀，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢平，
申请(专利权)人：谢平，李雪，
类型：发明
国别省市：美国,US