本发明涉及一种用于对骨组织进行穿孔的一次性穿孔器。
背景技术：
穿孔器是一种医疗器械，可用于在颅骨上进行穿孔(即，在其中钻孔)，尤其是在穿孔后进行开颅手术。在颅骨的穿孔过程中，一个问题是必须施加相当大的压力来推进钻头，但是在骨头穿孔之后需要立即停止钻头的推进，以防止钻头穿透和损坏硬脑膜。为了成功地进行手术闭合，一个先决条件是硬脑膜必须保持完好无损，才能够在其上产生流体(液体)密封接缝。
在专利申请wo2015/150844a1中公开的穿孔器克服了上述问题，该专利申请的内容通过引用结合在此。
wo2015/150844a1中的穿孔器包括具有旋转轴线的驱动轴、具有相同旋转轴线的钻头、以及围绕钻头同轴布置的切削头。本发明的目的是改善这种穿孔器的驱动轴与切削头之间的外部连接。本发明的一个目的是提供一种不可释放的连接，该连接保证穿孔器的部件不能被分解，从而不会发生将穿孔器拆开、尝试对其进行清洁(因存在弹簧脱开机构而永远不能完全完成)、然后重新组装并重复使用的情况。本发明的另一个目的是在驱动轴和钻头一起旋转时以及在旋转停止时稳定所述连接。
技术实现要素：
这些目的是通过如权利要求1所述的穿孔器实现的。
在所附的从属权利要求中限定了本发明的另一些有利的实施例。
附图说明
下面将参照附图通过示例性实施例更详细地说明本发明。
图1是本发明的穿孔器的局部剖切侧视图。
图2a是图1的穿孔器的驱动轴的侧视图。
图2b是图1的穿孔器的驱动轴处于旋转90度的位置时的侧视图。
图2c是图1的穿孔器的驱动轴在从其远端方向观察时的平面图。
图2d是图1的穿孔器的驱动轴的透视图。
图3a是图1的穿孔器的钻头的侧视图。
图3b是图1的穿孔器的钻头处于旋转90度的位置时的侧视图。
图3c是图1的穿孔器的钻头在从其近端方向观察时的平面图。
图3d是图1的穿孔器的钻头的透视图。
图4a是图1的穿孔器的切削头的侧视图。
图4b是图1的穿孔器的切削头处于旋转90度的位置时的侧视图。
图4c是沿着图4b的a-a线截取的截面图。
图4d是图1的穿孔器的切削头的透视图。
图5b是图1的穿孔器的固定环的俯视图。
图5a是图1的穿孔器的固定环的侧视图。
图6是图1的穿孔器的环形止动件的侧视图。
图7a是图1的穿孔器的滑动环的侧视图。
图7b是沿着图7a的a-a线截取的截面图。
具体实施方式
图1示出了本发明的穿孔器10的一个示例性实施例处于组装好的状态时的主要部件。主要部件如下：具有旋转轴线t的驱动轴12、具有相同旋转轴线t的钻头14和与其同轴布置的切削头16、以及将驱动轴12与切削头16连接的固定环90。
本发明涉及驱动轴12与切削头16之间的连接。驱动轴12和切削头16通过固定环90彼此固定，这也确保了组装后不可释放的连接。切削头16的近侧壁42的近侧部分161延伸超过布置在切削头16内的钻头14，并与驱动轴12的远侧部分121重叠。凹槽122和162分别沿着驱动轴12的远侧部分121的外圆周和沿着切削头16的近侧部分161的内圆周设置，在驱动轴12的远侧部分121和切削头16的近侧部分161彼此插入并且两个凹槽122、162彼此面对时，它们共同限定环形嵌套件92。
在图5a和5b中分别示出了固定环90。处于松弛(无应力)状态的环90的尺寸选择为使得在穿孔器10的组装好的状态中固定环90延伸到形成环形嵌套件92的两个凹槽122、162中，以防止凹槽122、162位移，从而防止驱动轴12和切削头16沿着旋转轴线t相对于彼此位移。固定环90被部分地切割，并且其材料允许通过弹性变形改变其周长，由此固定环90可在驱动轴12的远侧部分121上滑动，并且可定位在凹槽122上方，在该位置时，切削头16的壁42的近侧部分161可在固定环90上滑动。
根据此实施例，利用驱动轴12驱动钻头14和切削头16以及从其自动脱离联接是利用与专利申请wo2015/150844a1中公开的结构类似的结构实现的，因此在此将以比较简要的方式对其进行解释。应理解，在本发明的穿孔器10内也可采用其它类型的已知驱动和脱离联接机构。
驱动轴12可连接至与驱动电机(未示出)联接的旋转减速器(所谓的treapan适配器)，并且例如可形成为在图2a-2d中更好地示出的哈德逊锥。钻头14和切削头16分别包括远侧切削刃15和17，钻头14的远侧切削刃15延伸超过切削头16的远侧切削刃17。
根据此实施例，在钻头14的近端18设有第一连接轮廓20(参见图3a-3d)，而在驱动轴12的远端22设有第二连接轮廓24(参见图2a-2d)。钻头14布置为可相对于切削头16(同时相对于驱动轴12)在近侧位置与远侧位置之间沿着旋转轴线t位移。在近侧位置，驱动轴12的远端22的第二连接轮廓24与第一连接轮廓20接合并与之配合，从而从驱动轴12向钻头14传递旋转运动。在远侧位置，钻头14的近端18的第一连接轮廓20和驱动轴12的远端22的第二连接轮廓24脱开，由此驱动扭矩停止。
形成在钻头14上的第一连接轮廓20包括至少一个抵接表面26，但是在此实施例中包括两个抵接表面26。
驱动轴12上的第二连接轮廓24还包括至少一个驱动表面28。优选提供相同数量的驱动表面28作为抵接表面26。
根据本发明，两个抵接表面26和两个驱动表面28分别限定突起30和32。驱动轴12的突起32在其与驱动表面28相对的一侧形成有楔形表面34。楔形表面34的长度优选使得在楔形表面34与相邻的驱动表面28之间设有间隙35，以接收钻头14的第一连接轮廓20的矩形突起30。当然，相反的设计也是可以设想的，其中驱动轴12设有矩形突起，而钻头14设有布置在楔形表面与间隙之间的突起。
优选钻头14的第一连接轮廓20的突起30和驱动轴12的第二连接轮廓24的突起32相对于旋转轴线t旋转对称地形成(即，围绕圆周等间距地形成)，由此钻头14的近端18可在不止一个位置与驱动轴12的远端22接合。接合应理解为描述钻头14的突起30被接收在驱动轴12的间隙35中并且抵接表面26和驱动表面28彼此抵接的状况。
在本实施例的情况下，连接轮廓20的两个突起30围绕旋转轴线t相对于彼此旋转180度，但是该角度取决于突起30的数量。例如，在三个突起30的情况下，这些突起优选沿着近端18的圆周均等间隔，处于相对于彼此旋转120度的位置。在设有n个突起30的情况下，这些突起优选相对于相邻的突起30旋转360/n度。驱动轴12的远端22的连接轮廓24设计为与抵接表面26和突起30的数量和布置形式对应；相应地，驱动轴12的突起32也优选形成为旋转对称的，并且沿着远端22的圆周均等间隔。
当钻头12的连接轮廓20与驱动轴14的连接轮廓24接合时，彼此抵接的抵接表面26和驱动表面28在旋转轴线t的方向上重叠，并且沿着给定的连接长度彼此接触。若抵接表面26和驱动表面28的长度沿着旋转轴线t是相同的，则重叠是完全的，否则较短的元件决定连接长度。连接长度决定钻头14的近端18必须从驱动轴12的远端22位移以终止两者之间的扭矩传递连接的距离。优选连接长度为0.4至1毫米，优选为0.6至0.9毫米，更优选大约为0.7毫米。在驱动机构脱开之前，钻头14可沿着旋转轴线t移动与连接长度对应的距离。
驱动机构的脱开可通过在钻头14与切削头16之间提供连接来保证，该连接将钻头14和切削头16围绕旋转轴线t的相对旋转转化为沿着旋转轴线t的相对位移。根据一个示例性实施例，确保这种连接，使得钻头14包括穿过钻头14的外表面38的钻孔40，并且在切削头16的圆柱形壁42中设有向内开口的凹槽46，该向内开口的凹槽46具有与驱动方向对应的近侧螺旋边缘44。螺旋边缘44与旋转轴线t之间的角度α优选为40至50度。在图4a和4b所示的实施例的情况下，该凹槽46是穿过壁42形成的三角形凹槽，三角形的一个边缘形成螺旋边缘44。但是，也可采用具有其它形状的凹槽46，该凹槽具有适当的近侧螺旋边缘44。钻头14与切削头16之间的连接由布置在钻头14的钻孔40中并延伸到切削头16的凹槽46中的螺栓销48保证，该螺栓销48由近侧螺旋边缘44导引。螺旋边缘44形成为使得其高度49大于连接长度，以实现钻头14的近端18的第一连接轮廓20与驱动轴12的远端22的第二连接轮廓24脱开，从而在螺栓销48被从由边缘44的一端限定的近侧位置沿着由边缘44限定的轨迹导引至由边缘44的另一端限定的远侧位置时终止这两者之间的扭矩传递连接。
穿孔器10优选设有用于在穿孔器10未被使用时使钻头14的近端18从驱动轴12的远端22偏置的机构。这例如可通过分别在钻头14的近端18和驱动轴12的远端22中设置嵌套件50和52来实现，在钻头14与驱动轴12接合时，嵌套件50、52彼此相通，并且在其中布置有弹簧54。在钻头14与驱动轴12接合时，弹簧54被两个嵌套件50、52沿着旋转轴线t压缩，因此，弹簧54迫使钻头14进入由延伸到切削头16的凹槽46中并穿过钻头14的钻孔40的螺栓销48限定的远侧位置，这意味着弹簧54有助于将钻头14从驱动轴12脱开。
优选还设有弹簧止动件53，该弹簧止动件53在图6中单独示出。在这种情况下，弹簧止动件53设置在弹簧54的一端，并且它用于防止在使用期间在驱动轴12和钻头14脱开之后弹簧54卡住形成在钻头14的近端18中的嵌套件50的底部，否则这会导致钻头14进一步旋转。弹簧止动件53优选由铜或铜合金制成。
在截面图中示出的穿孔器10的中间部分优选被圆柱形壳体55包围，该圆柱形壳体55还密封形成在凿削头16的壁42中的开口46，从而防止任何污染物进入并阻碍螺栓销48的移动。根据此实施例，壳体55的近端55a抵接驱动轴12的轴环58，如图1所示。壳体55的远端55b抵接从切削头16的壁42突出的凸缘43。壳体55优选由塑料制成，例如可通过γ射线灭菌但不适合在高压灭菌器中灭菌的abs材料，因而不能在高压灭菌器中对壳体55进行灭菌，这是一个防止一次性穿孔器的重复使用的进一步措施。
切削头16的壁42的近侧部分161延伸超过钻头14，并且优选在驱动轴12与向近侧延伸的近侧部分161的端部163之间布置有滑动环64，所述端部163具有增大的内径。在图7a和7b中分别示出了滑动环64。在穿孔器10的组装好的状态下，滑动环64的外缘64a紧密配合在驱动轴12的轴环58与切削头16的近端164之间，如图1所示。滑动环64用作轴承，并且优选由软塑料材料、铜或铜合金、或者任何具有类似性质的材料制成，以防止优选由金属、尤其是不锈钢制成的驱动轴12与切削头16的壁42之间在旋转时发生磨损，并且防止部件相互卡住或粘住，这种卡住或粘住会阻碍使用期间的脱开。
优选滑动环64的外缘64a的向内的侧面64b和固定环90的远端的向外的侧面90a形成为圆锥形，以便于滑动环64滑动到固定环90上，这将在后文中说明。
根据图1所示的优选实施例，穿孔器10还设有安全弹簧80，该安全弹簧80抵消了环54有助于钻头14的脱开的效果。安全环80布置在钻头14的外壁14a与切削头16的内壁17a之间，在由钻头14的近侧外周凸缘14b和切削头16的远侧内周凸缘17b限定的环形嵌套件82内。安全弹簧80的长度在一个方向上由钻头14的外周凸缘14b的位置决定，在另一个方向上由切削头16的内周凸缘16b决定。在钻头14的近侧位置(即，当钻头14的近端18抵接驱动轴12的远端22并且第一和第二连接轮廓20、24彼此接合时)，安全弹簧80被稍稍偏压(压缩)。弹簧54和安全弹簧80的尺寸优选使得当钻头14处于近侧位置时布置在驱动轴12的嵌套件52中和钻头14的嵌套件50中的弹簧54的弹簧力大于安全弹簧80的弹簧力。优选使用弹簧常数比安全弹簧80的弹簧常数大的弹簧54。
在对颅骨钻孔的情况下，在钻孔结束时，当钻头14的向远侧延伸的切削刃15已经切穿骨组织的骨松质并开始穿透骨组织的内部骨板时，作用在钻头14上的反作用力急剧减小，而位于远侧方向的切削头16的切削刃17仍在外部骨结构内或已钻穿外部骨结构但仍在骨松质内，此时需要相当大的驱动扭矩才能在其中旋转。钻头14通过螺栓销48在切削头16上施加扭矩。由于阻力减小，与凿削头16的旋转相比，钻头14开始与螺栓销48一起更快地旋转，这是由接收螺栓销48的凹槽46的螺旋近侧边缘44允许的，同时螺旋近侧边缘44导引螺栓销48和钻头14，直到螺栓销48和钻头14到达远侧位置。
由于壳体55和固定环90将驱动轴12保持在距切削头16恒定距离的位置，因此钻头14不仅相对于切削头16位移，而且相对于驱动轴12位移。因此，钻头14的第一连接轮廓20的抵接表面26沿着驱动轴12的第二连接轮廓24的驱动表面28逐渐移动。只要移动的程度小于连接长度，钻头14就仍然由驱动轴12驱动，因此，通过选择连接长度的适当尺寸，能够实现钻头14在向远侧方向移动的同时部分地或完全切穿内部骨板。当移动的程度超过连接长度36时，钻头14的第一连接轮廓20的抵接表面26脱离驱动轴12的第二连接轮廓24的驱动表面28，由此驱动扭矩不再作用在钻头14上，并且也不再作用在切削头16上。在没有驱动扭矩的情况下，切削头16和通过螺栓销48与之连接的钻头14停止运动，由此穿孔器10仅切穿骨组织的内部骨板，并且随后自动停止。
压缩弹簧54进一步便于驱动机构的释放，压缩弹簧54分别布置在驱动轴12和钻头14的彼此相通的嵌套件50、52中，因为弹簧54向脱开位置的方向偏压钻头14。
在使用期间，第一弹簧54和安全弹簧80以相反的方式作用：在钻头14的近端位置，第一弹簧54被较大程度地压缩，它施加较大的弹簧力，该弹簧力迫使钻头14向远侧方向移动，而安全环80被压缩的程度较小，因此施加较小的弹簧力并迫使钻头14向近侧方向以较小的程度移动。但是，在钻头14的远侧位置，第一弹簧54的压缩较小，因此远侧弹簧力减小，而安全弹簧80压缩较大，因此近侧弹簧力增大。结果，弹簧54和安全弹簧80相互抵消彼此的作用，这使得钻头14的运动更稳定，切割运动更平衡。
本发明的穿孔器10的组装可如下进行。这些步骤不一定必须按在此公开的顺序执行。
从远端22的方向将固定环90布置在驱动轴12的远侧部分121的周围，使得其处于环绕驱动轴12的远侧部分121的凹槽122的周围。固定环90由弹性材料制成(例如塑料，例如abs)，并且不是闭合的(即，是被部分地切开的，由此也可将它推到驱动轴12具有比凹槽122大的直径的部分上，此时固定环处于稍稍打开的状态，这是通过固定环90的弹性变形实现的。在将固定环90置于凹槽122周围后，将滑动环64拉到驱动轴12的远侧部分121上，并且也拉到固定环90上，滑动环64和固定环90的彼此相对的锥形侧面64b和90a有助于实现这一点。结果，固定环90被压入凹槽122内，并且还通过弹性变形而处于压缩状态。滑动环64在未脱离固定环90之前仅沿着驱动轴12的远侧部分121向近侧方向位移，从而被保持在凹槽122内。
优选还采用弹簧止动件53。在这种情况下，将弹簧止动件53插入到弹簧54的一端内，然后将弹簧54和弹簧止动件53置于形成在驱动轴12的远端22内的嵌套件52内。
将安全弹簧80置于凸缘16b上的切削头16内，然后导引钻头14通过安全弹簧80并旋转到切削头16内的某个位置，在该位置，可推动螺栓销48穿过钻孔40和开口46，从而穿过钻头14和切削头16。由此螺栓销48固定切削头16、钻头14和安全弹簧80。
将壳体55拉到切削头16的外部上，使得远端55b抵接切削头16的凸缘43，由此壳体55保持螺栓销48。
然后，将由壳体保持在一起的部件推到驱动轴12的远端22上。将具有较宽内径的切削头16的端部163滑动到滑动环64上，直到切削头16的近端164抵接形成在滑动环64近端处的外缘64a，然后沿着驱动轴12进一步推动滑动环64，直到到达驱动轴12的轴环58。同时，滑动环64滑离固定环90，当切削头的内部凹槽162在固定环90上移动时，固定环90部分地从凹槽122中弹出。如图1所示，内部凹槽162形成为在其中部分地接收固定环90，因此固定环90部分地位于设置在驱动轴12的外侧的凹槽122内，并且部分地位于设置在切削头16内侧的凹槽162内，从而防止切削头16和驱动轴12沿着旋转轴线t在两个方向上相对于彼此进行任何进一步位移。因此，无法再将组装好的切削头16从驱动轴12上拉掉。
所述不可释放的连接保证穿孔器10的部件不能被分解，从而不会发生将穿孔器10拆开、尝试对其进行清洁(因存在弹簧脱开机构而永远不能完全完成)、然后重新组装并重复使用的情况。
这种新颖的连接并不妨碍驱动轴12与钻头14的脱开，这是因为钻头14只能与伸入开口46中的螺栓销48一起移动，因而钻头14沿旋转轴线t的横向位移由设置在切削头16上的开口46的尺寸决定。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离由所附权利要求限定的保护范围的前提下，能够对上文所公开的实施例做出各种修改。