Хірургічний механізований інструмент

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к медицинским механизированным инструментам для ортопедии, хирургии и травматологии. Известен механизированный инструмент для разрезания костных тканей, имеющий корпус, вал, диск с косым срезом, расположенный на оси приводной элемент установлен шарнирно на оси посредством выполненной в нем прорези, подпружинен для обеспечения контакта с диском с косым срезом и имеет паз, причем между корпусом и указанным пазом перпендикулярно оси инструмента установлено упругое звено [авт. св. СССР № 1153897, кл. А 61 В 17/16]. В известном устройстве выступ приводного элемента контактирует с диском с косым срезом с большими нагрузками, при этом имеет большие трения скольжения и обеспечивает гарантированную величину передвижения только в одном направлении, обратное направление обеспечивается размещенной на приводном элементе пружиной. Такое задание движений пилы создает неравномерные тяговые усилия и приводит к неравномерному снятию стружки. Не расправленная до конца пружина при обратном ходе пилы, обладает запасом энергии, которую необходимо преодолеть при прямом ходе. Это приводит к необходимости повышать мощность привода, что приводит к повышению контактных нагрузок привода с косым срезом. Трения скольжения привода приводят к быстрому износу деталей, понижают надежность, мощность и повышают шум при работе инструмента. Известно устройство для разрезания костных тканей, содержащее корпус, вал с эксцентриком, вилку с осью на подшипниках, режущий инструмент, установленный на вилке, при этом подшипники оси вилки установлены с возможностью передвижения и подпружинены [Авт. св. № 1245305 А, кл. А 61 В 17/16]. В известном устройстве преобразователь движений - кулачковый механизм, где передвижение пальца с подшипником в пазу вилки и прижим его к различным стенкам паза происходит при изменении направления вилки, а поскольку между вилкой и пальцем необходим зазор для вращения пальца, то наблюдаются удары, которые вызывают быстрый износ и увеличение зазора, что снижает надежность и повышает шум при работе инструмента. Несоосное расположение держателя инструмента с валом преобразователя усложняет корпусную деталь. Известно устройство для обработки костей, содержащее корпус и установленный в нем преобразователь вращательного движения в колебательные, выполненный в виде эксцентрикового вала, связанного с приводом, и подшипника, установленного на валу и жестко связанного с держателем пилы, при этом в корпусе установлена обойма с роликами, а держатель пилы выполнен в виде пластины с боковыми vобразными направляющими, взаимодействующими с роликами [авт. св. № 925326 А, кл. А 61 В 17/16]. Известное устройство предназначено для работы только с торцовой пилой, где механизм преобразования движений кулачковый, а движения вершин зубьев пилы в возвратно-поступательном движении происходят по различным траекториям. При необходимых частотах работы инструмента и его массе распил костной ткани происходит только при движении по удаленной от устройства траектории, а по ближней движения происходят только вхолостую. Чередование рабочих и холостых ходов приводят к ударам и вибрациям инструмента, что снижает надежность, повышает травматизм и шум при работе. Несоосное расположение привода и держателя усложняют и увеличивают габариты корпуса. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является механизированный инструмент для разрезания костных тканей, содержащий корпус с гибким приводом, пилу, установленную на держателе, и механизм преобразования движений, выполненный с возможностью регулирования амплитуды колебаний пилы, при этом механизм преобразования выполнен в виде диска с торообразным ободом, установленного на валу привода с возможностью изменения угла наклона к продольной оси вала, при этом держатель снабжен двумя подшипниками, установленными на ступенчатых осях с возможностью взаимодействия с ободом диска, при этом диск снабжен механизмом изменения угла наклона, выполненным в виде фланца с регулировочным винтом, установленного на торце вала привода с возможностью взаимодействия винтов с торцом диска. Ступени одной из осей расположены эксцентрично относительно одна другой, а ось установлена в держателе с возможностью поворота и фиксации [авт. св. № 1718849 В, кл. А 61 В 17/14-прототип]. Однако в известном устройстве при вращении вала привода диск сообщает держателю рабочий ход и стремится повернуть его вокруг своей оси. Для предотвращения поворота в держателе выполнен прямоугольный паз, с которым контактирует головка винта, установленного в корпусе. Стенки паза и головка винта создают большие силы трения скольжения, противодействующие рабочему ходу держателя, которые изменяются от максимальных до нуля и так же изменяют момент вращения держателя вокруг своей оси. Пульсирующий момент приводит к вибрации держателя и пилы. Силы трения скольжения и вибрации увеличивают износ деталей, снижают надежность, увеличивают травматизм и шум при работе инструмента. Несоосное расположение вала с диском и держателя усложняют и увеличивают габариты корпуса. Тор диска сложный в изготовлении и требует большой точности чтобы уменьшить зазоры между диском и подшипниками держателя потому, что с его увеличением снижается надежность и увеличивается шум в работе. Признаки прототипа "корпус с гибким приводом" обозначены в предложенном изобретении обобщенно "корпус с приводом" и являются в нем существенными признаками (привод на чертежах не показан). Признаки прототипа "пила, установленная на держателе", "механизм преобразований движений, содержащий вал, подшипники и диск" - имеют общие обозначения с признаками предлагаемого изобретения. В основу изобретения поставлена задача-усовершенствование механизированного инструмента для разрезания костных тканей путем создания преобразователя движений, обеспечивающего отсутствие вредных трений скольжений, зазоров в сопрягаемых деталях допускающих удары и вибрации. За счет этого увеличивается надежность инструмента, снижается травматизм мышц и шум при его работе, что улучшает условия проведения операции. Соосное расположение преобразователя с корпусом дополнительно упрощает корпус и снижает его габариты. Поставленная задача решается тем, что инструмент содержит корпус с приводом, пилу, установленную на держателе, механизм преобразования движений, содержащий вал, подшипники и диск. Согласно изобретения вал преобразователя установлен на подшипниках в основном корпусе, на консоле которого, выполненной наклонно к основной оси вала, установлен упорный подшипник с насаженной на него пятой, имеющий v-образный паз, в котором с помощью обоймы установлен диск, имеющий форму сегмента круга с максимальной хордой, являющейся и вершиной клиновидной части диска, расположенной в v-образном пазу, при этом хорда и ось вращения диска в обойме, продолженные оси консоли и вала имеют общую точку пересечения. Диск с жестко установленной на нем вилкой взаимосвязаны с собранным в сменном корпусе держателем с возможностью их совместной замены. Диск с вилкой взаимосвязаны с держателем через одноплечий рычаг, выполненный как одно целое с вилкой, оси и шатун, при этом держатель в сменном корпусе собран во втулке с помощью планок, расположенных в пазах втулки, шариков и упругих элементов, а втулка в корпусе закреплена крышкой. Диск с вилкой взаимосвязаны с держателем выполнением вилки и держателя как одно целое. Существенные отличия признаков преобразователя движений влияют на технический результат поставленной задачи вследствие того, что вал преобразователя установлен в корпусе на подшипниках (не менее двух), на консоле которого, выполненной наклонно к основной оси вала (под углом a), установлен упорный подшипник с насаженной на него пятой, имеющей v-образный паз, в котором с минимальным зазором с пазом при помощи обоймы с шариками в ее канавке установлен диск, имеющий форму сегмента круга с максимальной хордой, являющейся и вершиной клиновидной части диска расположенной в пазу. Хорда (вершина клина) и ось вращения диска в обойме, продолженные оси (мнимые оси) консоли и вала имеют общую точку пересечения. При разработке, изготовлении и сборке деталей эти условия необходимо выполнять с минимальной погрешностью вследствие того, что их выполнение, в основном, определяют технический результат поставленной задачи. Определяют потому, что наклонная к оси вала консоль и установленный на ней упорный подшипник вращаются вместе с валом. При этом одна из обойм упорного подшипника с насаженной на нее пятой не вращаются вокруг оси вала, а вращаются вокруг оси вращения диска в обойме в виде колебаний на угол 2 α и вращают при этом диск в обойме. Одновременно обойма с пятой совершают колебания на угол 2 а вокруг вершины клиновидной части диска н при этом их оси вращения находятся под прямым углом и скрещиваются. Следовательно между диском и пятой не могут быть зазоры, допускающие удары и вибрации и трения скольжения. Угол клиновидной формы диска меньше угла vобразного паза пяты на величину больше чем 2 а потому, что при вращении вала обойма упорного подшипника с насаженной на нее пятой совершает холостые повороты (колебания) вокруг вершины клиновидной части диска на угол 2 а, а следовательно, стенки паза колеблются относительно стенок клиновидной части диска и между ними должен быть зазор больше чем на угол поворота пяты вокруг вершины клина, т.е. на угол 2a + Δα. Сменный диск с установленной на нем вилкой взаимосвязаны с держателем через одноплечий рычаг, выполненный как одно целое с вилкой, оси и шатун, или же взаимосвязаны выполнением вилки и держателя как одно целое - признаки частного случая решения и при этом способствуют расширению технологических возможностей инструмента. Вместо продольной пилы устанавливается стамеска с различной формой режущей кромки для снятия стружки на кости. На фиг. 1 показан общий вид инструмента, разрез; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - общий вид инструмента с торцовой пилой, разрез; на фиг. 5 - вид торцовой пилы; на фиг. 6 - инструмент для строгания кости (вариант). Инструмент содержит корпус, состоящий из основного корпуса 1 и сменных 2 и 3 (фиг. 1, 4), преобразователь движений, состоящий из вала 4, установленного на подшипниках 5 в корпусе 1. На торце вала выполнен паз 6 (фиг. 1) для соединения с приводом, а на втором его торце консоль 7 выполнена наклонно к основной оси вала 4 под углом и установлен на консоле упорный подшипник 8 (фиг. 1, 2 и 4), с насаженной на него пятой 9. Пята имеет v-образный паз 10 (фиг. 2, 4), в котором плотно с минимальным зазором с помощью обоймы 11 и шариков 12 (фиг. 1, 2) установлен сегментный диск 13 (фиг. 1, 2 и 4). Диск в пазу имеет клиновидную форму 14 (фиг. 1, 2), а обойма 11 и диск 13 имеют канавки 15 и 16 (фиг. 2) под шарики 12. Угол клина 14 меньше угла паза 10 (фиг. 2 и 4) на величину 2 а + Аа. Консоль 7 (фиг. 1) вала 4 (фиг. 1, 2, 4), паз 10 (фиг. 2, 4) пяты 9 (фиг. 1, 2,4), диск 13 и обойма 11 выполнены и взаимосвязаны так, что вершина 17 клиновидной части диска 13, продолженные оси консоль 7, вала 4 и ось вращения диска в обойме 11 имеют общую точку пересечения. Диск 13 с жестко установленной на нем вилкой 18 (фиг. 2) с помощью одноплечего рычага 19 (фиг. 1), выполненного как одно целое с вилкой 18 (фиг,2), осей 20 и 21 (фиг. 1), шатуна 22 связан с держателем 23 (фиг. 1,3). Держатель установлен во втулке 24 (фиг. 1)с помощью планок 25 (фиг. 1, 3), расположенных в пазах 26 (фиг. 3) втулки 24 (фиг. 1), шариков 27 (фиг. 1, 3), установленных в канавках 28 (фиг. 3) планок 25 и канавок 29 держателя 23, упругих элементов 30 (фиг. 1, 3), установленных в пазах 31 (фиг. 3) планок 25. Втулка 24 (фиг. 1) установлена в сменном корпусе 2 с помощью крышки 32. В держателе 23 установлена продольная пила 33 и можно устанавливать инструмент для строгания кости, например, стамеску 34 (фиг. 6). Для работы торцовой пилой 35 (фиг. 4, 5) вилка 36 выполнена как одно целое с держателем 37 и установлены в инструменте с помощью сменного корпуса 3. Для соединения инструмента с приводом в корпусе 1 установлены штифты 38 (фиг. 1), а для закрепления вала 4 с подшипниками 5 имеется крышка 39 с уплотнением 40. Держатель 23 уплотнен уплотнением 42 расположенным в сменном корпусе 3 (фиг. 4). Инструмент работает следующим образом. Вращение от привода (не показан) через паз 6 (фиг. 1) передается на вал 4 и далее на упорный подшипник 8 (фиг. 1, 2, 4). С валом 4 вращается жестко установленная на консоле обойма упорного подшипника 8, а вторая его обойма с насаженной на нее пятой 9 удерживается от поворотов с валом пазом 10 и клиновидной частью 14 диска 13 (фиг. 2). Диск от поворотов и наклонов относительно общей оси инструмента удерживается обоймой 11, шариками 12, канавками 15 и 16 (фиг. 2). Вследствие того, что упорный подшипник установлен на консоле 7 вала 4 наклонно к его общей оси и их мнимые оси пересекаются на вершине 17 клиновидной части 14 диска 13, то происходят повороты пяты вокруг вершины 17 и повороты диска в обойме 11 на угол а в одну сторону относительно оси инструмента и на угол а в другую, т.е. на угол 2 а за полный оборот вала 4. Вращения от диска через вилку 18, плечо 19, оси 20 и 21, шатун 22 передаются на держатель 23 и пилу 33 или от вилки 36 непосредственно на держатель 37 (фиг. 4) и торцовую пилу 35 (фиг. 4, 5). Держатель 23 с пилой 33 (фиг. 1) совершают возвратно-поступательные движения вдоль оси инструмента, а держатель 37 (фиг. 4) с пилой 35 (фиг. 4, 5) совершают повороты (колебания) вокруг оси вращения диска в обойме 11 (фиг. 1, 4). В настоящее время изготовлены опытные образцы и опытная партия инструментов для испытания в Харьковском научно-исследовательском институте ортопедии и травматологии. Идет подготовка производства для серийного изготовления на Черниговском радиоприборном заводе. Предварительные испытания образцов показали хорошие результаты. Инструмент очень удобный в эксплуатации и бесшумный в работе. Отсутствие ударов и трений скольжений, очевидных из описаний и работы, свидетельствует о высокой надежности предполагаемого изобретения. По мнению заявителя предложенное техническое решение обладает новизной и полезностью.