一种采用销齿传动的外科摆锯锯片

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种采用销齿传动的外科摆锯锯片。


背景技术：

2.摆据已经被广泛用于骨科外科手术。目前市场上大部分此类据的锯片使用了细长结构，一侧带齿，另一侧是与电动驱动装置连接的枢转安装结构，通过高频的往复运动驱动锯片对骨头切割，由于该方案的锯片长度较长且厚度较大，摆动时上下振动幅度大、振动大并且易与导向装置发生摩擦，从而剧烈发热，并产生大量磨屑。现出现了一种外科矢状刀片盒，该摆据锯片带锯片盒，驱动装置设于锯片盒内，由专用的电动驱动装置驱动两根驱动杆进而带动远侧端的锯片往复摆动。该锯片由于存在锯片盒盒驱动拉杆，锯片长度短且厚度较小，振动特性好，锯片盒不摆动，不与导向装置之间发生摩擦，且整体刚度好、强度高，很好地解决了上述问题。
3.对比上述使用锯片盒和双驱动杆的摆据技术方案，带齿轮连杆机构的外科手术精研摆锯采用了“连杆机构+齿轮啮合机构”的传动结构，可以通过更换齿轮更改摆动频率、摆幅和长度可以获得不同的切割效果，结构更为灵活，采用市场上通用的连接接口，可以适配于市场上大部分电动驱动装置，极大的降低了使用成本。该摆据锯片虽然对比外科矢状刀片盒，极大的降低了驱动工具的成本，但相对于细长结构摆锯片与外科矢状刀片盒，该锯片的零件数目相对较多，且锯片的传动机构种“齿轮啮合机构”使用了渐开线齿轮，制造难度较高，这极大的提高了制造锯片的成本；锯片采用的“连杆机构+齿轮啮合机构”的传动结构，为二级传动，对比由驱动装置直接驱动细长结构摆锯片和驱动装置驱动拉杆拉动锯片，锯片驱动需要由驱动机构驱动齿轮再带动拉杆拉动锯片，传动链较长，传动效率相对较低。由于上述原因，该摆据的使用成本仍然比较高，增加了患者负担。因此需要对摆据进一步改进。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提出的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，仅采用销齿一级传动，加工简单，零件数目较少，极大的降低了成本，且传动仅有销齿传动，传动效率高，兼具了上面几种技术方案的优点。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.本发明提供了一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，所述采用销齿传动的外科摆锯锯片包括锯片元件、传动机构和锯片盒；所述传动机构包括连接旋转轴和由近侧端齿轮和远侧端齿轮元件组成的齿轮副；所述连接旋转轴连接锯片元件和锯片盒；所述传动机构包夹于锯片盒内部。
7.进一步地，所述锯片盒包括底板和护套，所述底板和护套连接；所述传动机构包夹于底板和护套内部。
8.进一步地，底板和护套通过焊接连接；所述护套为冲压成形件；所述底板和护套上
设有开口且位置一致；所述底板和护套均包括远侧段和近侧段，远侧段为细长的方形结构，近侧段为容纳内部机构的对称的多边形形状或其他形状。
9.进一步地，所述开口包括排污口、与外部的电动驱动装置压紧机构连接的两个定位通孔、容纳销齿齿轮副两侧的通孔和连接连接旋转轴的通孔。
10.进一步地，所述开口包括排污口、与外部的电动驱动装置压紧机构连接的两个定位通孔(第一护套固定通孔和第二护套固定通孔)、容纳销齿齿轮副两侧的通孔(第一护套开口)和连接连接旋转轴的通孔(第二护套开口)。
11.进一步地，所述护套设有加强肋，所述加强肋向锯片盒内部凸起，与底板接触。
12.进一步地，所述远侧端齿轮元件与锯片元件构成一体形成为锯片远端齿轮组件；所述锯片远端齿轮组件的对称中心线处设有旋转铰孔。
13.进一步地，所述锯片远端齿轮组件设有容纳加强肋的通孔。
14.进一步地，所述近侧端齿轮与锯片元件顶侧摆幅传动比可根据旋转铰孔位置按要求变化，或大于1，或等于1，或小于1。
15.进一步地，所述运动副为销齿传动齿轮副；所述近侧端齿轮为销齿轮，所述远侧端齿轮元件与近侧端齿轮通过外啮合的形式啮合。
16.进一步地，所述远侧端齿轮元件包括中间贯通开口和近侧端啮合齿；所述近侧端啮合齿保留有两齿，齿轮齿廓为可与销齿啮合的摆动、直线或其他形式的曲线(齿轮齿廓为可与销齿啮合的摆线曲线或者简化为直线)。
17.进一步地，所述近侧端齿轮包括远侧端啮合齿、近侧端连接结构；所述远侧端啮合齿顶侧保留有一圆柱销，顶侧形成为圆柱形；所述近侧端连接结构与外部的电动驱动装置连接，其结构与电动驱动装置连接结构对应，形状可以为采用针销的中间带连接孔的圆形或半圆形接口、靠“锯片侧壁”传动的中间带连接孔的方形连接接口(可以为靠“锯片侧壁”传动的中间带连接孔的平滑开口或异形开口的方形连接接口)和其他形式的接口。
18.本发明传动直接采用销齿一级传动，实现了电动驱动装置摆动到锯片摆动的传动，近侧端齿轮与锯片顶侧摆幅传动比可根据旋转铰孔位置按要求变化，通过变更铰孔的位置，可以很容易调整传动比，进而实现锯片不同的摆动频率和摆幅；由于传动时近侧端齿轮与锯片的摆幅传动比与远侧段齿轮的节圆半径无关，因此摆据整体的长度可以根据要求的变换远侧段齿轮大小而调整，因此摆据的切割频率、摆幅、长度等要求都可按照要求更改，满足了不同切割场景的要求；在销齿传动中，本发明的近侧销齿轮与远侧齿轮为减速增扭传动，受力较小，结构强度要求较低，因此使用时零件受力较小，提高了锯片的使用寿命。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.本发明的采用销齿传动的外科摆据锯片，采用了销齿传动，与一般齿轮相比，结构简单，加工方便；整体为一级传动，传动效率高，零件数较少，制造装配方便；近侧端齿轮与锯片顶侧摆幅传动比可根据旋转铰孔位置按要求变化，远侧端齿轮的长度与传动比无关，因此锯片的传动比和长度可按照使用要求变化；采用锯片盒的结构，使用时振动良好，摩擦小且噪音低；使用通用连接接口，可以用于市场上大部分通用电动驱动装置驱动接口，因此本发明既满足了使用要求又极大地降低了成本。
附图说明
21.图1是实施例1的采用销齿传动的外科摆据锯片的分解示意图；
22.图2是实施例1的采用销齿传动的外科摆据锯片的内部结构示意图；
23.图3是实施例1的采用销齿传动的外科摆据锯片的俯视平面示意图；
24.图4是实施例2的采用销齿传动的外科摆据锯片的俯视平面示意图；
25.图5是实施例3的采用销齿传动的外科摆据锯片的内部结构示意图；
26.图6是实施例4的采用销齿传动的外科摆据锯片的内部结构示意图；
27.图7是实施例5的采用销齿传动的外科摆据锯片的内部结构示意图；
28.图8是实施例6的采用销齿传动的外科摆据锯片的内部结构示意图。
29.附图标记说明：
30.1、锯片远端齿轮组件，1-1、锯片元件，1-11、锯齿，1-12、第一中间贯通开口，1-2、远侧端齿轮元件，1-21、第二中间贯通开口，1-221、直线齿廓二齿，1-222、摆线齿廓，1-3、旋转铰孔，2、近侧端齿轮，2-11、采用针销的中间带连接孔的圆形连接结构，2-12、靠“锯片侧壁”传动的中间带连接孔的平滑开口的方形连接接口，2-13、靠“锯片侧壁”传动的中间带连接孔的异形开口的方形连接接口，2-2、近端齿轮销轴一齿，3、连接旋转轴，4、护套，4-11、排污口，4-12、护套铰孔，4-13、第一护套开口，4-141、第一护套固定通孔，4-142、第二护套固定通孔，4-15、第二护套开口，4-21、第一护套加强肋，4-22、第二护套加强肋，4-23、第三护套加强肋，4-24、第四护套加强肋，5、底板；6、传动杆；7、连接销轴；
31.其中，r1为旋转铰孔与锯齿顶侧距离，r2为远侧端齿轮元件节圆半径，r3为近侧端齿轮节圆半径。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干开孔形状的变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。省略了对公知结构的描述，以免不必要地使本发明在细节上变得模糊。然而，应当理解，详细描述和具体的非限制性实例虽然指示了本发明的方面，但仅以说明的方式给出，而不是以限制的方式给出。根据本公开，在本发明的基本概念的精神和/或范围内的各种替换、修改、添加和/或布置对于本领域技术人员而言将是显而易见的。需要说明的是，本文中术语“近侧端”、“近侧”和“近端”意指靠近使用者手持侧的一端，也即靠近外科手术部位的一侧，“远侧端”、“远侧”和“远端”意指远离使用者手持侧的一端，也即远离外科手术部位的一侧。
33.本技术方案中如未明确说明的制备手段、材料、结构或组成配比等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
34.实施例1
35.现参考附图，图1、图2、图3是根据一个实施方案的采用销齿传动的外科摆据锯片的结构示意图，采用销齿传动的外科摆锯锯片包括锯片元件1-1、传动机构和锯片盒，传动机构包括连接旋转轴3和齿轮副，该摆据传动机构中齿轮副采用销齿与直线齿廓齿轮啮合的方式，齿轮副由近侧端齿轮2和远侧端齿轮元件1-2组成，锯片盒包括底板5和护套4，底板
5和护套4连接；传动机构包夹于底板5和护套4内部，其中，远侧端齿轮元件1-2与锯片元件1-1构成一体形成为锯片远端齿轮组件1，锯片远端齿轮组件1包含锯片元件1-1、远侧端齿轮元件1-2和旋转铰孔1-3，锯片元件1-1包含特征锯齿1-11、第一中间贯通开口1-12，远侧端齿轮元件1-2包含特征第一中间贯通开口1-21、直线齿廓二齿1-221、摆线齿廓1-222，近侧端齿轮2包含特征采用针销的中间带连接孔的圆形连接结构2-11、近端齿轮销轴一齿2-2，护套4包含特征排污口4-11、护套铰孔4-12，第一护套开口4-13、第一护套固定通孔4-141、第二护套固定通孔4-142、第二护套开口4-15、第一护套加强肋4-21、第二护套加强肋4-22、第三护套加强肋4-23、第四护套加强肋4-24，底板5包含开口特征，与护套4开口特征一致。锯片元件1-1与远侧端齿轮元件1-2形成为一体，锯片远端齿轮组件1通过旋转铰孔1-3经连接旋转轴3与护套4和底板5连接在一起，第一中间贯通开口1-12容纳第一护套加强肋4-21，第一中间贯通开口1-21容纳第二护套加强肋4-22，远侧端齿轮元件1-2直线齿廓二齿1-221和近侧端齿轮2近端齿轮销轴一齿2-2啮合在一起，可以通过调节第一中间贯通开口1-12和第一中间贯通开口1-21和大小调节锯片远端齿轮组件1的质量，近侧端齿轮2采用针销的中间带连接孔的圆形连接结构2-11与外部的电动驱动装置连接在一起，采用针销的中间带连接孔的圆形连接结构2-11有圆形的凸起与第二护套开口4-15和底板5对应开口配合，护套4和底板5除底部多边形过渡的六处圆角处焊接在一起，包夹传动机构和锯片元件1-1于其内，电动驱动装置压紧机构插入接头插入第一护套固定通孔4-141、第二护套固定通孔4-142压紧固定，第一护套加强肋4-21、第二护套加强肋4-22、第三护套加强肋4-23、第四护套加强肋4-24经冲压成型，向内凸起与底板5接触，对结构形成加强。锯片在使用时，将电动驱动装置压紧机构插入接头插入第一护套固定通孔4-141、第二护套固定通孔4-142压紧固定，近侧端齿轮2采用针销的中间带连接孔的圆形连接结构2-11与电动驱动装置连接在一起，驱动带动近侧端齿轮2进行高频率的往复摆动，通过近端齿轮销轴一齿2-2带动远侧端齿轮元件1-2摆动，进而与远侧端齿轮元件1-2一体的锯片元件1-1摆动，锯齿1-11形成高频的摆动以进行切割。
36.如图2所示，其中，r1为旋转铰孔1-3与锯齿1-11顶侧距离，r2为远侧端齿轮元件1-2节圆半径，r3为近侧端齿轮2节圆半径，在摆据工作时，近侧端齿轮2在电动驱动装置驱动下做高频率(200hz～340hz)的幅度较小(
±4°
～
±8°
)的等幅振荡摆动，运动通过齿轮副进行减速、等速或增速传动，最终传递到锯片，形成做高频率的幅度较小的等幅振荡摆动，进而锯齿1-11对骨头切割。近侧端齿轮2的摆幅与锯片元件1-1的摆幅传动比为r3/r1，与r2无关，因此可以通过旋转铰孔1-3位置来调整传动比，通过更改远侧端齿轮元件1-2节圆半径r2来调整整体装置的长度，根据r3/r1的变化可以为减速传动比，可以为等速传动比，也可为增速减扭传动比，即旋转铰孔与锯齿1-11顶侧距离r1可以大于、等于或小于近侧端齿轮2节圆半径r3。同时，r2/r1大于1，传动时，齿轮副为减速增扭运动，其接触侧受到力较小，受力情况较好，零件的使用寿命增加。
37.实施例2
38.如图4所示，示出了一个替代实施方案的采用销齿传动的外科摆据锯片的俯视平面示意图。在图4所示的采用销齿传动的摆据锯片的替代实施方案中，与实施例1相比，远侧端齿轮元件1-2齿采用摆线齿廓的方案，该摆据远侧端齿轮元件1-2齿采用摆线齿廓1-222，相对前述实施例1中的直线齿廓的方案，虽然制造相对更为复杂，增加了成本，但销轴拨动
摆线齿廓齿轮运动时，两侧齿相对与销轴拨动直线齿廓的相对滑动较少，磨损更小。
39.实施例3
40.如图5所示，示出了另一个替代实施方案的采用销齿传动的外科摆据锯片的内部结构示意图。在图5所示的采用销齿传动的摆据锯片的替代实施方案中，与实施例1相比，近侧端齿轮2采用靠“锯片侧壁”传动的中间带连接孔的平滑开口的方形连接接口2-12与电动驱动装置连接在一起，为了与其他形式接口连接，将锯片盒近侧端齿轮2底部连接结构部分截断，保留第一护套固定通孔4-141和第二护套固定通孔4-142，以让电动驱动工具压紧机构插入接头插入固定进行压紧固定。
41.实施例4
42.如图6所示，示出了另一个替代实施方案的采用销齿传动的外科摆据锯片的内部结构示意图。在图5所示的采用销齿传动的摆据锯片的替代实施方案中，与实施例1相比，近侧端齿轮2采用靠“锯片侧壁”传动的中间带连接孔的异形开口的方形连接接口2-13与电动驱动装置连接在一起，为了与其他形式接口连接，将锯片盒近侧端齿轮2底部连接结构部分截断，保留第一护套固定通孔4-141和第二护套固定通孔4-142，以让电动驱动工具压紧机构插入接头插入固定进行压紧固定。
43.实施例5
44.如图7所示，示出了另一个替代实施方案的采用销齿传动的外科摆据锯片的内部结构示意图。在图7所示的采用销齿传动的摆据锯片的替代实施方案中，在带齿轮连杆机构的外科手术精研摆锯的摆据技术方案中的“连杆机构+齿轮啮合机构”中的齿轮机构改为销齿机构，图7的实施方案中使用了直线齿廓二齿1-221，该替代实施方案是基于带齿轮连杆机构的外科手术精研摆锯的摆据技术方案的改进，原有方案中锯片元件1-1通过连接销轴7与传动杆6连接，传动杆6通过连接销轴7与近侧端齿轮2连接，近侧端齿轮副为渐开线齿轮啮合，替代实施方案在保有原有拉杆结构的基础上，用制造更为简单的销齿啮合替代了齿轮啮合，降低了该方案的成本。
45.实施例6
46.如图8所示，示出了另一个替代实施方案的采用销齿传动的外科摆据锯片的内部结构示意图。在图8所示的采用销齿传动的摆据锯片的替代实施方案中，在带齿轮连杆机构的外科手术精研摆锯的摆据技术方案中的“连杆机构+齿轮啮合机构”中的齿轮机构改为销齿机构，与实施例3相比，图8实施方案中使用了摆线齿廓1-222，该替代实施方案是基于带齿轮连杆机构的外科手术精研摆锯的摆据技术方案的改进，原有方案中锯片元件1-1通过连接销轴7与传动杆6连接，传动杆6通过连接销轴7与近侧端齿轮2连接，近侧端齿轮副为渐开线齿轮啮合，替代实施方案在保有原有拉杆结构的基础上，用制造更为简单的销齿啮合替代了齿轮啮合，降低了该方案的成本。
47.本发明的实施案例描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
48.尽管已经在本文中描述和示出了各种实施方案，但本领域的普通技术人员将容易
设想到用于执行功能和/或获得结果和/或本文所述的优点中的一个或多个的各种其他装置和/或结构，并且此类变型和/或修改中的每一个都被认为在本文所述的实施方案的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文所述的所有参数、尺寸、材料和构型均是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或构型将取决于本发明的教导内容用于其的一个或多个特定应用。仅使用常规实验，本领域技术人员将认识到或能够确定本文所述的特定实施方案的许多等同形式。因此，应当理解，前述实施方案仅通过示例给出，并且在所附权利要求及其等同形式的范围内，可以不同于具体描述和受权利要求保护的方式来实践实施方案。如，在本发明的其他一些实施方案中，底部连接结构也可以为采用针销的中间带连接孔的半圆形接口或者其他的通用式接口，锯片盒近侧端的形状可以是能包夹传动机构的其他形状，如近侧端为宽度更大的方形，护套4上的加强肋的分布与数量也可以与示例实施方案不一致，也并不一定要求通过第一护套固定通孔4-141和第二护套固定通孔4-142来与电动驱动工具(即电动驱动装置)压紧机构固定，可以通过锯片盒近侧端的其他形状的侧壁与电动驱动工具紧靠以进行固定。因此，本发明公开的实施方案的涉及的每个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法可以进行组合。此外，如果这些特征、系统、制品、材料、套件和/或方法不是相互矛盾的，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任何组合也包括在本公开的范围内。所附权利要求中的所有装置或步骤加上功能元件的对应结构、材料、操作和等同物，如果有的话，旨在包括用于与如具体要求保护的其他要求保护的元件组合地执行功能的任何结构、材料或操作。已经出于说明和描述的目的给出了本发明的描述，但是该描述不是穷举的或者将本发明限制为所公开的形式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。选择和描述实施方案是为了最好地解释本发明的一个或多个方面的原理和实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解本发明的一个或多个方面，以用于具有适合于所设想的特定用途的各种修改的各种实施方案。

技术特征：
1.一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，所述采用销齿传动的外科摆锯锯片包括锯片元件(1-1)、传动机构和锯片盒；所述传动机构包括连接旋转轴(3)和由近侧端齿轮(2)和远侧端齿轮元件(1-2)组成的齿轮副；所述连接旋转轴(3)连接锯片元件(1-1)和锯片盒；所述传动机构包夹于锯片盒内部。2.根据权利要求1所述的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，所述锯片盒包括底板(5)和护套(4)，所述底板(5)和护套(4)连接；所述传动机构包夹于底板(5)和护套(4)内部。3.根据权利要求2所述的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，底板(5)和护套(4)通过焊接连接；所述护套(4)为冲压成形件；所述底板(5)和护套(4)上设有开口且位置一致；所述底板(5)和护套(4)均包括远侧段和近侧段，远侧段为细长的方形结构，近侧段为对称的多边形形状。4.根据权利要求3所述的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，所述护套(4)设有加强肋，所述加强肋向锯片盒内部凸起，与底板(5)接触。5.根据权利要求4所述的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，所述远侧端齿轮元件(1-2)与锯片元件(1-1)一体形成为锯片远端齿轮组件(1)；所述锯片远端齿轮组件(1)的对称中心线处设有旋转铰孔(1-3)。6.根据权利要求5所述的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，所述锯片远端齿轮组件(1)设有容纳加强肋的通孔。7.根据权利要求5所述的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，所述近侧端齿轮(2)与锯片元件(1-1)顶侧摆幅传动比根据旋转铰孔(1-3)位置按要求变化。8.根据权利要求1所述的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，所述齿轮副为销齿传动齿轮副；所述近侧端齿轮(2)为销齿轮，所述远侧端齿轮元件(1-2)与近侧端齿轮(2)通过外啮合的形式啮合。9.根据权利要求8所述的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，所述远侧端齿轮元件(1-2)包括中间贯通开口(1-21)和近侧端啮合齿；所述近侧端啮合齿保留有两齿，齿轮齿廓为可与销齿啮合的摆线曲线或者简化为直线。10.根据权利要求8所述的一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，其特征在于，所述近侧端齿轮(2)包括远侧端啮合齿、近侧端连接结构；所述远侧端啮合齿顶侧保留有一圆柱销，顶侧形成为圆柱形；所述近侧端连接结构与外部的电动驱动装置连接，其结构与电动驱动装置连接结构对应，形状为采用针销的中间带连接孔的圆形或半圆形接口或者靠“锯片侧壁”传动的中间带连接孔的平滑开口或异形开口的方形连接接口。

技术总结
本发明涉及一种采用销齿传动的外科摆锯锯片，所述采用销齿传动的外科摆锯锯片包括锯片元件、传动机构和锯片盒；所述传动机构包括连接旋转轴和由近侧端齿轮和远侧端齿轮元件组成的齿轮副；所述连接旋转轴连接锯片元件和锯片盒；所述传动机构包夹于锯片盒内部。与现有技术相比，本发明的结构简单，加工方便；整体为一级传动，传动效率高，零件数较少，制造装配方便；近侧端齿轮与锯片顶侧摆幅传动比可根据旋转铰孔位置按要求变化，远侧端齿轮的长度与传动比无关，因此锯片的传动比和长度可按照使用要求调整；采用锯片盒的结构，使用时振动幅度小，摩擦小且噪音低；因此本发明既满足了使用要求又极大地降低了成本。用要求又极大地降低了成本。用要求又极大地降低了成本。


技术研发人员：张氢 袁九海 徐立伟 陈卓翔 孙远韬
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/5