MXPA98000528A - Flecha flexible - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una flecha flexible que comprende un miembro tubular alargado de un grosor de pared sustancial, el miembro tubular que tiene:(i) un primer extremo;(ii) un segundo extremo;y (iii) una sección central, la sección central estácolocada entre el primer extremo y el segundo extremo, la sección central tiene una ranura que se extiende en una trayectoria de serpentín generalmente helicoidal alrededor a lo largo de la sección central del miembro tubular, la trayectoria helicoidal tiene de aproximadamente 1 a aproximadamente 4 ciclos por revolución, la ranura tiene una longitud y anchura sustanciales de hasta aproximadamente 0.1905 de un centímetro, el miembro tubular tiene un diámetro en el rango de aproximadamente 0.381 cm a 10.16 cm., unángulo helicoidal de hasta 20 grados y un radio de amplitud de la trayectoria de serpentín a un avance en el rango de más de 0.1 a 0.5.

Description

FLECHA FLEXIBLE Referencia Cruzada a Solicitudes Relacionadas Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud de patente provisional pendiente con número de serie 60/006,064 presentada el 23 de octubre de 1995, y la solicitud provisional pendiente con número de serie 60/001,475 presentada el 18 de julio de 1995, cuyos asuntos objetos están incorporadas a la presente para referencia, como si estuvieran citadas completamente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención Esta invención se relaciona con flechas y acoplamientos flexibles; específicamente con una flecha flexible mejorada para la transmisión de movimiento y energía giratorios alrededor, sobre o bajo obstáculos. La invención incluye específicamente una flecha flexible mejorada con el propósito de ensanchar el canal medular de los huesos.

Breve Descripción de la Técnica Anterior Las flechas y acoplamientos flexibles se usan para transmitir energía giratoria entre una fuente de energía y una parte accionada cuando no está disponible una trayectoria recta, no obstruida. Una flecha flexible generalmente consiste de una flecha giratoria con aditamentos de extremo para unión a partes que se acoplan, típicamente una fuente de energía y la parte accionada, como se ilustra en la Figura 3 de la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 4,646,738, el catálogo de Suhner en la página 6, y el catálogo de S.S. White Technologies Inc., página 4, (1994) . Se puede usar una envoltura exterior de protección para proteger la flecha cuando sea necesario. Las flechas flexibles se usan en numerosas aplicaciones en cualquier lugar en donde sea necesaria la transmisión de energía giratoria, y no esté .-..- ... .'1,-IO una trayectoria recta no obstruida, como se ilustra „atálogo de S.S. White Technologies Inc., página 5, y Suhner en la página 6. Las flechas flexibles se han usado en juguetes para niños para aplicaciones aeroespaciales. Los ejemplos del uso da flechas flexibles se han presentado en los artículos "New Twists for Flexible Shafts" (Machine Design, 9/7/89) , en páginas particulares como se ilustra en las páginas 145 y 146, y "Flexible Shafts Make Obstacles Disappear" (Power Transmission Design, julio de 1993) , en particular la Figura 1. Un ejemplo citado fue una válvula de seguridad, localizada 9.144 metros lejos del suelo y no fácilmente accesible, que se tenía que operar sobre una base diaria para permanecer operable, pero no se ejercitaba tan regularmente como se requería debido a la dificultad para alcanzarla. Con la instalación de una flecha flexible desde la válvula hasta el nivel del piso, ei personal fue capaz de operar la válvula regularmente y verificar su función apropiada. Las flechas flexibles se usan en las aeronaves para elevar y bajar alerones, tablillas, y bordes de entrada y salida. Las flechas flexibles de acero inoxidable permiten a los cirujanos mayor maniobrabilidad con las herramientas de corte y formación de huesos. Las flechas flexibles también se usan extensamente para compensar por menos que un perfecto alineamiento entre un accionador y un componente accionado. La limitación para el uso de las flechas flexibles es sin 1, ifee!, y solamente está limitado por las capacidades de . de la flecha. La principal aplicación de una flecha flexible es transmitir movimiento y energía giratorios de una manera curvilínea. Las flechas flexibles se usan cuando hay poco o ningún alineamiento preciso entre la fuente de energía y la parte accionada; cuando la trayectoria entre la fuente de energía y la parte accionada está bloqueada o está en un medio ambiente o posición que no permitiría la fuente de energía; para la conexión o accionamiento de componentes que tienen movimientos relativos; y para amortiguar y absorber la vibración tanto de la unidad de accionamiento, como de la herramienta accionada. Hasta ahora, las flechas y acoplamientos flexibles disponibles para la transmisión de energía consistían de alambres sencillos o múltiples devanados sobre un núcleo de accionamiento central o un núcleo hueco, como se ilustra en la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 5,108,411, Figura 2, y como se ilustra en la publicación de Suhner, páginas 15 y 16. El número de alambres por capa, y el número de capas variará de conformidad con la aplicación y los requerimientos para la transmisión de energía de torsión ya sea unidireccional o bidireccional. Típicamente las flechas flexibles devanadas con alambre están diseñadas y fabricadas para ser operadas solamente en una dirección de rotación; ya sea en el sentido de las manecillas del reloi o en contra del sentido de las manecillas del reloj , cuando se ven desde el -"•o de accionamiento. Estas están diseñadas para maximizar ^as capacidades de conducción de torsión para la dirección de rotación para la cuál se diseñaron éstas. El funcionamiento de una flecha unidireccional operada en la dirección inversa es significativamente menor que los niveles de funcionamiento pretendidos . Una aplicación específica de las flechas flexibles es con escariadores flexibles del canal medular. Los escariadores del canal medular se usan para agrandar el canal medular de los huesos en preparación para la inserción de componentes protésicos, la inserción de dispositivos de reducción de fractura y fijación, tales como uñas intramedulares, realizando una osteotomía intramedular, la inserción de un tapón para impedir que el cemento del hueso migre mientras está en su estado viscoso, estimulando el crecimiento dei hueso, y para otros propósitos. Puesto que el canal medular es irregular en su diámetro interno y configuración de extremo a extremo, el cirujano prefiere agrandar el canal medular a un diámetro más uniforme, o a un diámetro que permitiera el paso o inserción del dispositivo pretendido. Debido a que las flechas de huesos largos se doblan o curvean a lo largo de sus ejes longitudinales, son necesarias flechas flexibles que se puedan doblar para seguir esta trayectoria naturalmente curveada, mientras transmiten la torsión necesaria requerida para cortar el hueso. Si se usa un flecha recta, rígida, o inflexible en el proceso de escariado para agrandar el canal , hay una considerable probabilidad de que el escariador no siga la curvatura natural del hueso, no remueva la cantidad deseada de hueso, y no produzca un diámetro interno uniforme. En adición, si se usa un escariador recto, rígido, existe un alto grado de probabilidad de que el escariador se atasque, ocasione una remoción excesiva de hueso, o penetre la integridad exterior del hueso. Por esta razón, los canales medulares casi siempre se preparan con escariadores que tienen una flecha flexible. Los escariadores medulares flexibles son de un diseño tal que utilizan un orificio central con el propósito de recibir una varilla o alambre guía largo, de diámetro pequeño, que inicialmente se inserta dentro del canal medular. El alambre o varilla guía establece un recorrido para el escariador en avance. Sin embargo, el uso de un escariador flexible no evita el problema de atascamiento o detención del escariador cuando la cabeza de corte del escariador queda atrapada por la estructura ósea y no se voltea. Una cabeza de corte atascada puede ser extremadamente difícil, si no imposible de desatascarse o removerse sin más violación del hueso involucrado, o rompimiento del dispositivo de escariado. El método preferido para desatascar el escariador sería invertir escariador. Sin embargo, el diseño de los dispositivos más .^iiamente usados evitan la inversión del escariador sin la destrucción de la flecha flexible. Hasta ahora, los escariadores de flecha medulares flexibles disponibles para el cirujano ortopédico eran de tres tipos: (i) una flecha con una pluralidad de elementos o varillas flexibles paralelos unidos juntos en extremos opuestos por medio de una soldadura de conexión de soldadura blanda, (ii) una flecha compuesta de alambre (s) o tira(s) de metal devanado (s) espiral o helicoidalmente, y (iii) una flecha compuesta de una serie de eslabonamientos interengranados, ensamblados sobre una varilla guía. El primer tipo distinto de escariador (i) medular flexible abarca una pluralidad de elementos paralelos, flexibles, unidos juntos en extremos opuestos. Un inconveniente ?e esta flecha ocurre durante su uso mientras gira el escariador, ocasionando que ios elementos se tuerzan y, mediante io mismo, se vuelvan más rígidos y reduzcan la flexibilidad de la flecha. Otro inconveniente de este escariador es ia tendencia de la flecha, puesto que ésta gira pero no está todavía completamente adentro de los confines del canal medular, desgarrando tejido de las estructuras que pasan por debajo a medida que los elementos individuales se cargan y descargan de manera torsional, agrandando y contrayendo, mediante lo mismo, los espacios entre los alambres individuales para atrapar tejido no involucrado y jarrándolos para liberarlos. Otro inconveniente de este escariador flexible ocurre durante la inserción del escariador sobre la varilla guía. Se pretende que el orificio central reciba la varilla guía de diámetro pequeño. Con excepción de sus extremos respectivos, este escariador carece de un orificio central bien definido y bordeado. Por lo tanto, es difícil evitar que la varilla guía se salga del escariador en el área de los elementos inactivos libres durante la inserción del alambre guía. Otro inconveniente de esta flecha flexible es la transferencia ineficiente de energía desde la fuente de energía a la cabeza de corte, lo cuál es ocasionado por la torcedura y el enrollamiento conjunto de los elementos individuales a medida que gira el escariador. Otro inconveniente de este tipo de escariador es que éste es extremadamente ruidoso durante la cperación debido a los múltiples elementos que se pecan entre sí durante la rotación. ?l segundo tipo distinto de escariador (ii) medular flexible consiste de alambres o tiras de metal devanados espiral c eiicoidalmente . Esta es la flecha flexible más ampliamente usada para escariado medular. El principal inconveniente de este diseño de escariador es que éste solamente se puede operar en el modo de operación hacia adelante. Si se atasca el cortador y el cirujano invierte el escariador para desatascar el cortador o para facilitar su * *'-'n, la flecha se desenrolla, produciendo de esta manera _ ariador permanentemente deformado, inutilizado, e irreparable. Otro inconveniente de este escariador medular es que la carga torsional a la cuál se somete éste cuando está en uso, da como resultado una pobre transferencia de energía y grados variables de distorsión de la flecha. Si la fuente de energía que proporciona la energía rotacional al escariador es lo suficientemente grande, las bobinas se pueden apretar lo suficiente como para afectar de manera adversa la integridad estructural de la flecha, y ocasionar que la flecha se deforme permanentemente a una forma helicoidal. Otro inconveniente de este tipo de escariador es la incapacidad para limpiar la flecha y las cavidades adentro de las tiras devanadas helicoidalmente de desechos quirúrgicos, después de la operación para la prevención de contaminación cruzada entre los pacientes. Si se infiltra sangre o fluidos corporales infecciosos en ei mecanismo del dispositivo, éstos son extremadamente difíciles de remover y limpiar. El tercer tipo distinto de flecha (iii) flexible consiste de una serie de eslabonamientos interengranados ensamblados sobre un alambre guía. Un inconveniente distinto de este diseño es durante el uso e intercambio de la cabeza de corte. El uso actual de este diseño dicta que los eslabonamientos se mantengan juntos mediante un alambre guía longitudinal sobre el cuál se ensamblan los eslabonamientos. Con el objeto de cambiar la cabeza de corte, se debe insertar un tubo flexible a través del orificio central de los eslabonamientos, y se deben quitar los eslabonamientos ensamblados del alambre guía de centralización. En el proceso, frecuentemente los eslabonamientos se desensamblan, y se requiere que el cirujano vuelva a ensamblar los eslabonamientos . La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 5,488,761 para Leone, muestra flechas flexibles devanadas en espiral de la técnica anterior, que usan una sola flecha y un par de flechas devanadas al revés. La patente también describe materiales de construcción para la flecha, y un mecanismo para limpiar la abertura, después de que se corta ésta. También se describen tecnologías alternativas de corte. En la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 4,706,659 para Matthews, se describe la técnica anterior, mostrando dos modificaciones de dispositivos de la técnica anterior, en las Figuras 1 y 2. El dispositivo de Matthews está vagamente relacionado con la presente invención porque éste es un mecanismo para proporcionar una flecha de conexión flexible para un escariador intramedular. Aunque la solución propuesta para el problema es diferente de aquella de la presente invención, la patente describe la importancia de una conexión flexible, y describe estructuras de escariador. La descripción de Matthews 4,706,659 está incorporada como ß eronC a a ?a presente, como si estuviera citada _ñámente. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 4,751,922 (DiPietropolo) también muestra la importancia de escariadores medulares flexibles, y explica algunos de los problemas de la técnica anterior. La patente también describe el uso de un núcleo 2 hueco, para recibir una espiga guía. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 5,122,134 (Borzone y colaboradores) está incorporada como referencia como si estuviera citada completamente, y nota para describir en la Figura 5, el uso de una espiga 55 guía. La Figura 1 de Zublin 2,515,365 ilustra una tubería de perforación flexible para usarse en la perforación de orificios de pozo. Las Patentes adicionales de Zublin incluyen las Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica Números 2,515,366, 2,382,933, 2,336,338, y 2,344,277. La tubería de perforación es una tubería de perforación flexible, ranurada helicoidalmente, que tiene una ranura que varía de 3/32 de pulgada (0.238252 centímetros) a 5/32 de pulgada (0.397002 centímetros) de ancho, y que tiene un avance de la espiral de aproximadamente 22.86 centímetros para una tubería de perforación con un diámetro de 11.43 centímetros (ángulo de la hélice de 32.48 grados) . Zublin índica que la tubería de perforación flexible, resiliente descrita tiene la capacidad A*i doblarse en una curva de un diámetro de 5.4864 metros, -dizando un patrón de "cola de milano" de más de seis ciclos por revolución, para usarse con una .tubería de perforación con un diámetro de 11.43 centímetros. En la presente invención, se ha encontrado que las flechas de 2.54 centímetros o menos, requieren el uso de un ángulo de la hélice de aproximadamente la mitad de aquel descrito por Zublin, y que el número de ciclos de repetición del patrón de trabado es menor que los seis ciclos por revolución que se muestran. Para las flechas flexibles más pequeñas descritas, es más apropiado el uso de aproximadamente dos repeticiones (ciclos) del patrón por revolución en espiral . De conformidad con lo anterior, es un objetivo de esta invención proporcionar una flecha flexible que se flexionará, doblará o curveará para seguir el canal intramedular natural del hueso, a la vez que transmita torsión de escariado. Es otro objetivo de esta invención proporcionar una flecha flexible que se pueda operar en las direcciones tanto hacia adelante como en reversa, y en consecuencia, con igual efectividad. Es otro objetivo de esta invención proporcionar una flecha flexible que tenga considerable rigidez rotacional o torsional, de tal manera que ésta no almacenará y después liberará de manera irregular energía rotacional. Es otro objetivo de la invención proporcionar una na flexible que será de una sola unidad que no se tiene que ensamblar de múltiples unidades. Es otro objetivo de esta invención proporcionar una flecha flexible que se flexionará, doblará o curveará mientras transmite torsión. Es otro objetivo de esta invención proporcionar una flecha flexible que se pueda operar en las direcciones tanto en el sentido de las manecillas del reloj , como en contra del sentido de las manecillas del reloj, en consecuencia con igual efectividad. Es otro objetivo de esta invención proporcionar una flecha flexible que tenga considerable rigidez rotacional o torsional, de tal manera que ésta no almacenará y después liberará de manera irregular energía rotacional.

Es ctrc objetivo de la invención proporcionar una flecha flexible que será de una sola unidad que no se tiene que ensamblar de múltiples unidades. Es ot"*ro objetivo de esta invención proporcionar un acoplamiento flexible que se flexionará, doblará o curveará mientras transmite torsión. Se entenderán mejor estos y otros objetivos, características, ventajas y aspectos de la presente invención, con referencia a la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas, cuando se lean en conjunción con las figuras de dibuio anexas.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención vence las deficiencias y los problemas evidentes en la técnica anterior, como se describieron anteriormente en la presente, mediante la combinación de las siguientes características en una flecha integral, longitudinalmente flexible y torsionalmente inflexible. Se proporciona una flecha flexible para la transmisión de energía giratoria desde una unidad de energía de accionamiento a una unidad accionada. La unidad accionada puede ser una broca para barrenar, un escariador quirúrgico, una bomba, o cualquier dispositivo similar. La flecha flexible es un miembro tubular alargado de grosor de pared sustancial.

El diámetro de ia flecha está de preferencia en ei rango de desde aproximadamente 0.381 centímetros a aproximadamente 10.16 centímetros. La proporción de diámetro del diámetro interior de la flecha al diámetro exterior de la flecha convenientemente está en el rango de desde aproximadamente 1:1.2 a 1:3, y de preferencia está en el rango de desde aproximadamente 1:1.3 a aproximadamente 1:4. Entre más delgada sea la pared de la flecha, más crítica es la configuración de la ranura. Convenientemente, la ranura se corta a un ángulo 1 para la flecha, usando una técnica de corte controlada _omputadora tal como corte con rayo láser, corte por chorro de agua, laminación, u otros medios. Adicionalmente, esta ranura se puede cortar a un ángulo al normal, con el objeto de proporcionar una ranura de corte sesgado, de preferencia el ángulo está en el rango de desde aproximadamente 30 a aproximadamente 45 grados del normal. Una ranura de longitud y ancho sustanciales se extiende en una trayectoria generalmente helicoidal, ya sea continua o intermitentemente, alrededor y a lo largo del miembro tubular. La ranura sigue una trayectoria de serpentín a lo largo de la trayectoria helicoidal, generalmente alrededor y a lo largo del miembro tubular, que generalmente corresponde a la forma de la onda de señal en una onda portadora, esto es, una onda portadora de amplitud modulada. -5 Se puede emplear una pluralidad de ranuras, incrementando mediante lo mismo la flexibilidad de la flecha, con relación a la flecha que tiene una sola ranura de patrón idéntico. La trayectoria de serpentín forma una pluralidad de dientes y cavidades complementarias en lados opuestos de la ranura. La ranura tiene suficiente anchura para formar una unión sin pegar, permitiendo movimiento limitado en cualquier dirección entre los dientes y las cavidades, proporcionando mediante lo mismo flexibilidad limitada en todas las direcciones sobre la aplicación de fuerzas de tensión, *;vas, y/o de torsión a la flecha. La flecha flexible puede tener diferentes grados de flexibilidad a lo largo de la longitud de esa flecha. La flexibilidad variada se puede conseguir teniendo el avance de la ranura helicoidal variable, a lo largo de la longitud de la flecha. La flexibilidad variada corresponde a la variación en el avance de la ranura helicoidal. La trayectoria helicoidal puede tener un ángulo de la hélice en el rango de aproximadamente 10 grados a aproximadamente 45 grados, y se puede variar el ángulo de la hélice a lo largo de la longitud de la flecha, para producir flexibilidad correspondientemente variada. De manera alternativa, el ancho de la ranura helicoidal puede variar a lo largo de la longitud de la flecha para proporcionar la flexibilidad variada. Convenientemente, el ancho de la ranura está de preferencia en el rango de desde aproximadamente 0.3127 centímetros a 1.1905 centímetros. De preferencia el ancho de la ranura está en el rango de desde aproximadamente 0.0254 a aproximadamente 3.127 centímetros. La rigidez de la flecha flexible se puede conseguir a través del diseñe del patrón de ia ranura, permitiendo mediante lo mismo el uso de paredes más delgadas de le qae se requerirían de otra manera para producir una rigidez equivalente. En una modalidad preferida, la proporción ie la amplitud de la trayectoria de serpentín al avance de la ranura está en el rango de más de 0.1 a aproximadamente 0.5. La ranura se puede llenar con un material resiliente, parcial o completamente a lo largo de la trayectoria de la ranura. El material resiliente puede ser un compuesto de elastómero que puede ser' de suficiente grosor para llenar la ranura y para encapsular toda la flecha, formando de esta manera un miembro encerrado por elastómero. El elastómero puede ser un material resiliente tal como un compuesto de uretano o de silicón. En una modalidad preferida, la unidad accionada es un escariador de canal medular, para usarse en el escariado del canal medular de los huesos. En esta aplicación, los patrones de ranura y las dimensiones de la flecha anteriores, son particularmente críticos. De preferencia, la flecha flexible se forma por medio de cortar con rayo láser un miembro tubular alargado de grosor de pared sustancial, para formar la ranura alrededor y a lo largo del miembro tubular. La trayectoria de serpentín puede estar formada de una onda sinusoidal sobrepuesta en una onda helicoidal. De preferencia, la onda sinusoidal forma dientes parecidos a cola de milano, que tiene una región de base angosta y una región anterior que es más amplia que la región de base. De esta manera, se traban los dientes adyacentes. Los dientes pueden tener una configuración como la que se ilustra en la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 4,328,839, cuya descripción se incorpora a la presente como referencia, como si se citara en detalle.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se entenderán mejor estos y otros objetivos, características, ventajas y aspectos de la presente invención, con referencia a la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas, cuando se lea junto con las figuras de dibujo anexas. La Figura 1 es una representación esquemática de una flecha flexible de la presente invención. La Figura 2 es una representación esquemática de la hendedura en espiral de la Figura 1, que muestra regiones cubiertas y no cubiertas. Las Figuras 3 y 4 son ilustraciones esquemáticas que muestran el ángulo de la ranura. La Figura 5 es una representación esquemática de un cable flexible con un relleno resiliente en una porción de la ranura . 5 La Figura 6 muestra representaciones esquemáticas de patrones de hendedura en espiral adicionales. La Figura 7 es una vista lateral esquemática que muestra hendeduras en espiral que tienen diferentes números de ciclos por revolución, esto es, diferentes avances. 0 La Figura 8 es una vista lateral en fragmentos de la modalidad de la Figura 7, que muestra el espacio abierto intermedio formado por la hendedura. La Figura 9 es una vista lateral en fragmentos de la modalidad de la Figura 8, que muestra una sección del ' "-" dispositivo de la presente invención, después de haber sido torsionado en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj . La Figura 10 es una vista lateral en fragmentos de la modalidad de la Figura 8, que muestra una sección del 0 dispositivo de la presente invención, después de haber sido torsionado en la dirección en contra del sentido de las manecillas del reloj . La Figura 11 es una vista en perspectiva de un acoplamiento flexible, usando la hendedura en espiral de la presente invención, y que muestra una pluralidad de ranuras en y z) espiral . La Figura 12 es una vista esquemática y recortada de la flecha que se emplea en el escariado de un canal medular de un fémur.

DEFINICIONES Y TÉRMINOS El término ranura, como se usa en la presente, se define en el American Heritage Dictionary, 3a. Edición, Propiedad Literaria 1994, como sigue: Los términos hendedura y ranura se usan intercambiablemente, en consistencia con sus definiciones, como sigue: ranura - sustantivo. 1. Una abertura estrecha; una ranura o hendedura: -• ranura para monedas en un distribuidor automático; una . ¿nura de correo . 2. Un espacio abierto intermedio entre dos puntos correspondientes en roscas de tornillo o dientes de engranaje adyacentes . El término avance, como se usa en la presente, se define en el American Heritage Dictionary, 3a. Edición, Propiedad Literaria 1994, como sigue: avance - sustantivo. 1. La distancia que viaja un tornillo de la máquina en una revolución. 2. La distancia entre dos puntos correspondientes en roscas de tornillo o dientes de engranaje adyacentes. El término ángulo de la hélice, ángulo en la Figura , como se usa en la presente, debe definir el ángulo formado entre el plano perpendicular al eje longitudinal de la flecha y la trayectoria helicoidal de la espiral a lo largo de la flecha. El término ángulo de la hélice también se puede definir matemáticamente como la tangente del arco del avance de la hélice, dividida entre la circunferencia de la flecha. Se pretende que los términos usados en la presente tengan sus significados acostumbrados, como se declaran en el -' ~ n Heritage Dictionary, 3a. Edición, Propiedad Literaria Ciclo. 1. Un intervalo de tiempo durante el cuál ocurre un evento o secuencia de eventos característicos, frecuentemente repetidos de manera regular: Las manchas solares se incrementan y disminuyen en intensidad en un ciclo de 11 años. 2a. Una sola ejecución completa de un fenómeno repetido periódicamente: Un año constituye un ciclo de las estaciones . 2b. Una secuencia de eventos repetida periódicamente: ciclo incluye dos mitades de la ondulación parecida a la onda gráfica del seno de la trayectoria de la ranura . Espiral . la. Una curva en un plano que se enrolla alrededor de un punto central fijo a una distancia que continuamente se incrementa o disminuye desde el punto. Ib. Una curva tridimensional que da vuelta a un eje a una distancia constante o que cambia continuamente, mientras se mueve paralela al eje; una hélice. lc. Algo que tiene la forma de una curva como: una espiral de humo negro. 2. Impresión. Una encuademación en espiral. 3. Curso o trayectoria de vuelo de un objeto que gira en su eje longitudinal. 4. Un incremento o disminución que acelera continuamente: la espiral del precio salarial. Espiral (adjetivo) 1. De, o semejante a una espiral. 2. Circundar alrededor de un centro a una distancia que se incrementa o disminuye continuamente. 3. Devanar alrededor de un eje en una serie de planos que cambian constantemente; helicoidal. El término amplitud, como se usa en la presente, es el valor absoluto máximo de la cantidad que cambia periódicamente de la ranura 30. La espiral es más explícitamente una parecida a hélice, en el sentido de que es una curva tridimensional que descansa en un cilindro, de tal manera que su ángulo a un plano perpendicular al eje es constante. Sin embargo, a lo largo de la longitud de la flecha, el ángulo de la hélice puede cambiar con el objeto de impartir cambios en la flexibilidad a toda la flecha. Usando una analogía de electrónica, la hélice se puede ver como una onda portadora con la ranura siguiendo la trayectoria de la modulación de la onda portadora. Los dientes o regiones de trabado del ciclo, forman una estructura parecida a trinquete, en la que un "to de dientes engranan el otro conjunto de dientes inclinados, permitiendo el movimiento solamente en una dirección. El término frecuencia, el número de veces que ocurre un fenómeno especificado dentro de un intervalo especificado, como se declara en el American Heritage Dictionary, 3a. Edición, Propiedad Literaria 1994. Frecuencia. la. Número de repeticiones de una secuencia completa de valores de una función periódica por variación de unidad de una variable independiente . Ib. Número de ciclos completos de un proceso periódico que ocurre por unidad de tiempo. lc. Número de repeticiones por unidad de tiempo de una forma de onda completa, como de una corriente eléctrica.

La frecuencia dei patrón de la ranura es el número de veces que los ciclos forman un patrón repetitivo en una unidad de longitud. Se hace referencia ai número de ciclos "C" de las ondulaciones de la ranura sobrepuestas sobre ia trayectoria helicoidal, que están presentes en una revolución alrededor de la flecha, como los ciclos por revolución.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La flecha del dispositivo de la presente invención, indicada generalmente como 10, como se ilustra en la Figura 1, "cluye un extremo 14 proporcionado para unión con un elemento -¿ accionamiento, tal como un motor eléctrico o accionado por gas. En el otro extremo 13 del dispositivo 10 se incluye un miembro 11 de conexión que se proporciona para unión a una parte 15 accionada tal como una herramienta, caja de engranajes, o flecha de conexión. El dispositivo 10 incluye un orificio 20 longitudinal que llega de un lado a otro desde el extremo 13 hasta el extremo 14, proporcionando de esta manera un canal para el paso de alambres y otros instrumentos, como es bien conocido en la técnica y se discutió anteriormente. El dispositivo 10 incluye una ranura 32 cortada a través de la pared 22 de la flecha 10, con el objeto de formar una trayectoria de serpentín que se extiende generalmente a lo largo de la trayectoria de una espiral alrededor de la flecha 10, como se muestra en Zublin, 2,515,365, como la línea punteada 20, Figura 1. Cuando se emplea la flecha 10 flexible para la transmisión de energía desde el extremo 14 accionado a la parte 15 accionada, la ranura 32 en serpentín a lo largo de la trayectoria en espiral permite que el dispositivo 10 se doble a lo largo del eje longitudinal del dispositivo 10. La configuración de cola de milano de la ranura 32 de serpentín está compuesta de los dientes 36 y 38. Los dientes 36 y 38 trabarán de manera efectiva las secciones de la cola de milano " sobre y debajo de los dientes 36 y 38, y mediante lo mismo -ransmitirán la torsión. En donde se va a usar el dispositivo como una flecha flexible para transmisión de energía, la flecha tiene típicamente un diámetro menor a 2.54 centímetros, pero puede ser más grande dependiendo de la aplicación específica. A esta aplicación no se pueden aplicar las características de ranura que se muestran en la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número 2,515,365. Una flecha de 2.54 centímetros o menos debe tener un ángulo de la hélice más bajo de la trayectoria helicoidal, una frecuencia de la espiral más alta, y menos ciclos de ondulaciones de ranura hacia la trayectoria helicoidal, para proporcionar la combinación requerida de fortaleza estructural y flexibilidad. Convenientemente, la ranura se corta perpendicularmente a un plano tangente a la superficie exterior de la flecha, como se muestra en la Figura 2a. De manera alternativa, la ranura se puede cortar en algún ángulo al eje longitudinal de la flecha y/o el plano tangente a la superficie exterior, como se muestra en la Figura 2b. El ángulo puede estar en el rango desde cero (perpendicular) a aproximadamente 75 grados, formando mediante lo mismo una socavadura. De preferencia, si el ángulo no es perpendicular, está en el rango de desde aproximadamente 30 a 43 grados desde la perpendicular. La socavadura se puede formar por medio de cortar desalineado del radio, o desalineando desde un plano tangencial a la superficie de la flecha en la ranura. Adicionalmente, en una modalidad preferida, el cuerpo de la flecha tiene un alto nivel de flexibilidad para facilitar el movimiento alrededor, sobre o debajo de un obstáculo. La modalidad preferida se puede construir de tal manera como para proporcionar grados o segmentos variables de flexibilidad a la medida. Las variaciones en la flexibilidad se pueden lograr más rápidamente por medio de variar la longitud de la región que se proporciona con las ranuras en espiral, y variando el ángulo de la ranura con relación al eje largo de la flecha. De esta manera, en donde se requiera flexibilidad elevada, se puede usar una longitud más larga de la ranura en espiral y, al contrario, en donde se requiera menos flexibilidad , se puede usar una longitud de ranura corta. La hechura a la medida mejora la capacidad para accionar la flecha en una línea recta en donde se requiera, para negociar alrededor, sobre o debajo de obstáculos y/o para que se accione mediante una fuente de energía giratoria cuyo eje está sustancialmente fuera de línea con el eje de la parte accionada. Mientras que la Figura 1 de Zublin, 2,515,365 ilustra más de seis ciclos por revolución, para usarse con una tubería de perforación con un diámetro de 11.43 centímetros, en la presente invención se ha encontrado que las flechas de ---ntímetros o menos requieren el uso de uno a cuatro .,_ por revolución, dependiendo del diámetro de la flecha.

Por lo tanto, el cambio en el diámetro de la flecha no da como resultado un cambio proporcional en el tamaño del patrón de la ranura. Se ha encontrado que el número más bajo de ciclos helicoidales por revolución produce mayor resistencia a la fractura bajo la torsión, a la vez que proporciona una flecha menos flexible. De mayor preferencia, las flechas flexibles tienen un ángulo de la hélice de menos de veinte grados, con el objeto de producir el balance requerido entre la flexibilidad y la fortaleza estructural. El rango es de preferencia de desde aproximadamente 15 a 20 grados, lo que da como resultado un avance igual al diámetro de la flecha. Aunque el uso de un ángulo de hélice pequeño, que da como resultado un número más elevado de revoluciones por unidad de longitud de flecha, no se prefiere a menos que se desee una flecha muy flexible, se pueden usar menos revoluciones por longitud de unidad en donde se requiera menos flexibilidad. Por ejemplo, en la flecha flexible de flexibilidad variable, se puede reducir el número de revoluciones en las regiones relativamente rígidas, en comparación con las regiones de mayor flexibilidad. Como se muestra en la Figura 2, la flecha flexible indicada generalmente como 80, tiene la ventaja de proporcionar una capacidad para que se dirija alrededor, sobre o debajo de un obstáculo, conectarse a un obstáculo móvil, -•-*-»-cionar conexión con un componente no alineado o con una _._^ _ en un medio ambiente severo que requiera energía. El uso de una flecha 86 altamente flexible permite la facilidad de guiar la energía requerida para que se transmita a la parte requerida. La ventaja de esta flecha flexible variable, es para una flecha de control que se debe serpentear alrededor de obstáculos de tamaños diferentes. En secciones que requieren un radio de curvatura más pequeño, se puede fabricar esa flecha para mayor flexibilidad. En áreas que requieren una porción recta, la flecha puede permanecer sin cortar, y en áreas con un radio de curvatura muy grande, la flecha puede ser menos flexible. La Figura 5 muestra el ángulo de la hélice, ?, de la espiral. Entre más pequeño sea el ángulo, más grande es el número de revoluciones "R" de la trayectoria helicoidal por pulgada, y es mayor la flexibilidad de la flecha. En la Figura 6 se ilustran una diversidad de patrones de ranura. Los patrones son representativos de patrones que se pueden usar, y no se pretende que todos sean inclusivos. Como se ilustra en la Figura 6A, el patrón tiene una longitud de ciclo C, que incluye una región de cuello NA. Entre más ancha sea la región de cuello, mayor es la fortaleza del conector, esto es, son mayores las fuerzas torsionales que puede transmitir la flecha flexible. La capacidad del --"•-'tivo para trabarse depende en parte de la cantidad de .sición o encajamiento, indicada como DTA para la Figura 6A y DTB para la Figura 6B. El patrón de 6C no proporciona encajamiento, y requiere un ángulo de hélice que sea relativamente pequeño. El patrón de la Figura 6G es una espiral interrumpida en el que la ranura sigue la trayectoria helicoidal, se desvía del ángulo original durante una distancia dada, y después recupera el ángulo de la hélice original u otro ángulo de la hélice. Como se muestra en la Figura 7C, la rotación en la dirección de la flecha 110 puede abrir la espiral. Los ángulos de inclinación de las Figuras 7B y 7C proporcionan de manera progresiva mayor resistencia a la abertura, aún sin que esté presente el efecto de encajamiento. Se debe notar que en ciertos patrones, se prefiere proporcionar un número impar de ciclos por revolución, como se muestra en las Figuras 7A, 7B y 7C. De esta manera el punto pico del ciclo 41 está fuera de fase con el punto pico 42 de la siguiente revolución. En donde los dos puntos están en fase, la cantidad de material entre los dos puntos es tan pequeña como para proporcionar una fortaleza estructural adecuada. Obviamente, se puede usar un ángulo de hélice inclinado, esto es, un número muy bajo de ciclos por revolución, para proporcionar un espacio adecuado entre los puntos pico 41 y 42. La flecha flexible se puede producir mediante cualquier medio conveniente. Más convenientemente se usa laminación o corte controlados por computadora, maquinación de descarga eléctrica de alambre, maquinación por chorro de agua, maquinación por erosión de chispas, y de mayor preferencia corte con rayo láser, para producir el patrón deseado. Las ventajas del corte con rayo láser controlado por computadora son la infinita variedad de patrones de' ranura que se pueden producir, la capacidad para cambiar el ángulo de la hélice en cualquier punto a lo largo de la flecha, las variaciones con respecto al ancho de la ranura, y la precisión global producida, en comparación con los mecanismos de corte convencionales. La combinación de corte con rayo láser con los patrones de ranura de esta invención puede producir flechas hechas a la medida, que no solamente tienen una flexibilidad determinada previamente, sino también variaciones en la flexibilidad determinadas previamente, a ia vez que proporciona características sustancialmente uniformes con la rotación en contra del sentido de las manecillas del reloj y en el sentido de las manecillas del reloj . En las Figuras 8, 9 y 10 se muestra el efecto de las fuerzas rotacionales sobre la flecha flexible. La rotación en la dirección de la flecha 62 aplica una fuerza en la dirección de la flecha 62, en la región de cuello. A la inversa, la rotación en el sentido de la flecha 70 aplica una fuerza en la dirección de la fuerza 70 en la región de cuello. t¡a Figura 11 muestra el diseño de un conector 90 que se puede insertar entre, por ejemplo, un suministro de energía giratoria y una flecha inflexible o moderadamente flexible. El conector flexible se puede usar para proporcionar transmisión de energía entre partes mal alineadas, como se describió anteriormente. En esta modalidad, convenientemente, se puede usar una pluralidad de ranuras 92, 94 y 96, como se muestra en la Figura 11. La Figura 2 muestra el diseño de una flecha o conector 100 flexible en el que un material de elastómero o flexible de otra manera, está interpuesto adentro de la ranura 102 para mejorar más la flexibilidad de la flecha, y para alterar la respuesta o rigidez torsional del miembro. El elastómero se puede usar como un miembro de absorción o de amortiguamiento de golpe. Para facilitar la fabricación, para proporcionar protección dei miembro tubular, para proporcionar un conducto de fluido o por otras razones, el elastómero puede encapsular toda la flecha o acoplador, formando de esta manera una construcción 104 tubular. En una modalidad preferida de la invención la flecha flexible se va a usar como una flecha flexible para ensanchar el canal medular de los huesos, la flecha debe tener un diámetro menor que aquel del escariador, que típicamente tiene un diámetro de corte de aproximadamente .508 centímetros hasta menos de 1.905 centímetros. El patrón en espiral que se mues- "- °p la Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número ._,^65 no se puede aplicar a esta aplicación. La flecha de 1.905 centímetros o menos debe tener una frecuencia en espiral más elevada (ángulo de la hélice más bajo) , y menos ciclos de ranura sobrepuestos, para proporcionar la combinación requerida de fortaleza estructural y flexibilidad. Como se muestra en la Figura 12, durante el escariado del canal medular del fémur se prefiere que la flecha sea capaz de flexionarse, hasta aproximadamente 45 grados. La flecha flexible indicada generalmente como 80, tiene la ventaja de proporcionar una capacidad para ensanchar el canal medular del fémur 82, con el extremo 84 accionado de la flecha a aproximadamente un ángulo recto al eje del fémur. El uso de un extremo 86 escariador altamente flexible proporciona facilidad de guía del escariador a través de los fragmentos de hueso 85, 87 y 89.

Claims (28)

REIVINDICACIONES

1. Una flecha flexible para la transmisión de energía giratoria, que comprende un miembro tubular alargado con un grosor de pared sustancial, el miembro tubular teniendo : (i) una sección para conectarse a una unidad de energía de accionamiento; (ii) una sección para conectarse a una unidad accionada; y (iii) un elemento de sección central para .idciar la primera sección con la segunda sección, la sección central teniendo una ranura de longitud y anchura sustanciales, que se extiende en un trayectoria generalmente helicoidal alrededor y a lo largo del miembro tubular.

2. La flecha flexible de la reivindicación 1, en donde la ranura de la sección central sigue una trayectoria de serpentín a lo largo de la trayectoria helicoidal, generalmente alrededor y a lo largo del miembro tubular.

3. La flecha flexible de la reivindicación 1, en donde la ranura de la sección central es una pluralidad de ranuras, en donde cuando menos dos de la pluralidad de ranuras siguen una trayectoria de serpentín alrededor y a lo largo del miembro tubular.

4. La flecha flexible de la reivindicación 2, en donde la trayectoria de serpentín forma una pluralidad de dientes y cavidades complementarias en lados opuestos de la ranura, la ranura teniendo suficiente anchura para formar una unión sin pegar, permitiendo movimiento limitado en cualquier dirección entre los dientes y las cavidades, proporcionando mediante lo mismo flexibilidad limitada en todas las direcciones sobre la aplicación de fuerzas de tensión, compresivas, y/o de torsión a la flecha.

5. La flecha flexible de la reivindicación 2, en donde la flecha flexible tiene diferentes grados de flexibilidad a lo largo de la longitud de esa flecha.

6. La flecha flexible de la reivindicación 5, en donde el avance de la ranura helicoidal varía a lo largo de la longitud de la flecha, proporcionando mediante lo mismo flexibilidad variada que corresponde a la variación en el avance de la ranura helicoidal.

7. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde el ancho de la ranura helicoidal varía a lo largo de la longitud de la flecha, proporcionando mediante lo mismo flexibilidad variada que corresponde a la variación en el ancho de la ranura helicoidal .

8. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde el ancho de las ranuras está en el rango de desde aproximadamente 0.0127 centímetros a 0.1905 centímetros.

9. La flecha flexible de la reivindicación 8, en donde el ancho de la ranura está en el rango de desde aproximadamente 0.0254 a aproximadamente 0.127 centímetros.

10. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde la proporción de la amplitud de la trayectoria de serpentín al avance de la ranura está en el rango de más de 0.1 a aproximadamente 0.5.

11. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde la ranura está al menos parcialmente rellena con un -* --1 resiliente .

12. La flecha flexible de la reivindicación 11, en donde el compuesto de elastómero es de suficiente espesor como para encapsular toda la flecha, formando de esta manera un miembro encerrado .

13. La flecha flexible de la reivindicación 11, en donde el elastómero es uretano.

14. La flecha flexible de la reivindicación ll, en donde el elastómero es un compuesto de silicón.

15. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde la trayectoria helicoidal tiene un ángulo de la hélice en el rango de aproximadamente 10 grados a aproximadamente 45 grados .

16. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde la flecha tiene un diámetro en el rango de desde aproximadamente 0.381 centímetros a aproximadamente 10.16 centímetros.

17. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde la proporción de diámetro del diámetro interior de la flecha al diámetro exterior de la flecha está en el rango de desde aproximadamente 1:1.2 a aproximadamente 1:3.

18. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde la proporción de diámetro del diámetro interior de la flecha al diámetro exterior de la flecha está en el rango de desde aproximadamente 1:1.3 a aproximadamente 1:2.

19. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde la proporción de diámetro del diámetro interior de la flecha al diámetro exterior de la flecha está en el rango de desde aproximadamente 1:1.2 a aproximadamente 1:3, el ancho de la ranura está en el rango de desde aproximadamente 0.0127 centímetros a 0.1905 centímetros, la proporción de la amplitud de dicha trayectoria de serpentín al avance de la ranura está en el rango desde más de 0.1 a aproximadamente 0.5, la trayectoria helicoidal tiene un ángulo de la hélice en el rango de aproximadamente 10 grados a aproximadamente 45 grados, la flecha tiene un diámetro en el rango de desde aproximadamente 0.381 centímetros a aproximadamente 10.16 centímetros .

20. La flecha flexible de la reivindicación 1, en donde la unidad accionada es un escariador de canal medular, para usarse en el escariado del canal medular de los huesos.

21. Un método de escariado del canal medular de los huesos, que comprende transmitir movimiento rotacional desde una fuente de energía a un escariador de canal medular de hueso, por medio de una flecha flexible, la flecha flexible comprendiendo un miembro tubular alargado con un grosor de pared sustancial, subdividido en: (i) una sección para conectarse a una unidad de energía de accionamiento; (ii) una sección para conectarse a una unidad accionada; y (iii) un elemento de sección central para -ntar la primera sección con la segunda sección, la sección nitral teniendo una ranura de longitud y anchura sustanciales, que se extiende en un trayectoria generalmente helicoidal alrededor y a lo largo del miembro tubular, girando a dicho escariador en la dirección en el sentido de las manecillas del reloj y en contra del sentido de las manecillas del reloj, y ensanchando el canal medular óseo.

22. El método de la reivindicación 21, en donde la ranura está en la forma de una trayectoria de serpentín y forma una pluralidad de dientes y cavidades complementarias en lados opuestos de la ranura, con suficiente espacio libre de la ranura para formar una unión sin pegar, permitiendo movimiento limitado en cualquier dirección entre los dientes y las cavidades, proporcionando mediante lo mismo flexibilidad limitada en todas las direcciones sobre la aplicación de fuerzas de tensión, compresivas, y/o de torsión a la flecha, y mediante lo cuál se transmiten fuerzas rotacionales sustancialmente equivalentes en las direcciones en el sentido de las manecillas del reloj y en contra del sentido de las manecillas del reloj .

23. Un método para producir una flecha flexible, para la transmisión de energía giratoria, que comprende los pasos de cortar con rayo láser un miembro tubular alargado con grosor de pared sustancial, para formar una ranura de longitud y ancho sustanciales, la ranura extendiéndose en una trayectoria generalmente helicoidal alrededor y a lo largo del miembro tubular.

24. El método de la reivindicación 17, en donde la ranura sigue una trayectoria de serpentín alrededor y a lo largo del miembro tubular, formando dientes y cavidades complementarias .

25. La flecha flexible de la reivindicación 3, en donde la trayectoria de serpentín está en la forma de una forma de onda de repetición.

26. La flecha flexible de la reivindicación 3, en donde la trayectoria de serpentín es generalmente una onda sinusoidal sobrepuesta en una onda helicoidal.

27. La flecha flexible de la reivindicación 3, en donde la onda sinusoidal forma dientes, y en donde los dientes tienen una región de base angosta y una región anterior que es más amplia que la región de base, mediante lo cuál se traban los dientes adyacentes.

28. La flecha flexible de la reivindicación 4, en donde la ranura se socava a un ángulo a una línea radial o un plano tangencial a la superficie de la flecha en la ranura, el ángulo estando cuando menos a aproximadamente 15 grados de la perpendicular .