真空马达、外科驱动系统和用于操作真空马达的方法与流程

本发明涉及一种真空马达、一种包括所述真空马达的外科驱动系统、一种包括所述真空马达并用于软组织和/或骨组织的清创的医用灌洗系统、一种包括所述真空马达并用于软组织和/或骨组织的刷洗、锉磨或锯切的医疗设备以及一种用于操作真空马达的方法。该真空马达适于驱动用于软组织和骨组织的灌洗和清创的医疗设备。由真空马达驱动的医疗设备优选地出于卫生原因而一次性使用。此外，提出了一种用于产生摆动线性运动的方法。

背景技术：

遗憾的是，在整形外科手术中需要在一定程度上进行被微生物感染的关节内假体的败血症修复。在这种情况下，移出感染的关节内假体并移除感染的和/或坏死的组织。去除感染/坏死组织称为清创。清创可以通过用所谓的灌洗系统冲洗伤口以及通过切削、锉磨、锯切和刷洗来进行。用于清创的设备在清创后被组织残留物和微生物细菌污染。为了重复使用，需要彻底清洁这些仪器，然后进行消毒。在这种情况下，需要保护医务人员以免在清洁工作期间通过微生物细菌的传播而被污染和/或感染。因此，希望提供一种廉价的设备，它具有用于锉磨、锯切和刷洗以进行败血症修复的马达驱动器，它可以在使用一次后与普通的or废物一起丢弃，而不涉及费力和有害的清洁步骤。因此，出于资源和环境保护的原因，而且还出于成本原因，如果驱动器不需要任何电池、蓄电池和电动马达将是明智的。

在灌洗系统中，使用冲洗液来产生喷射射流，喷射射流撞击在待清洁的组织区域上并对所述组织区域施加机械清洁效果。特别是在关节内假体的植入期间和在败血症修复期间，灌洗系统具有重要意义(r.m.sherman等人：theroleoflavageinpreventinghemodynamicandblood-gaschangesduringcementedarthroplasty(灌洗在人工关节置换术期间预防血液动力学和血气变化的作用)，j.bonejoint.surg.1983；65-a：500-506；sjbreusch等人：lavagetechniqueintha:jet-lavageproducesbettercementpenetrationthansyringe-lavageintheproximalfemur(tha中的灌洗技术：喷射灌洗产生比近侧股骨中的注射器灌洗更好的水泥渗透)，j.arthroplasty.200；15(7)：921-927；r.j.byrick等：high-volume,highpressurepulsatilelavageduringcementedarthroplasty(人工关节置换术期间的高容高压脉动灌洗)，j.bonejointsurg.1989；81-a：1331-1336；j.christie等人：medullarylavagereducesembolicphenomenaandcardiopulmonarychangesduringcementedhemiarthroplasty(髓质灌洗减少人工半关节置换术期间的栓塞现象和心肺变化)，j.bonejointsurg.1995；77-b：456-459)。很久以来，例如从us4583531a、us4278078a和us5542918a获知脉冲灌洗系统。

然而，使用压缩空气驱动式灌洗系统需要使用双管系统，其中通过一个管供应非无菌压缩空气，并第二管用于排出非无菌空气，非无菌空气在它驱动压缩空气马达之后部分地膨胀。由压缩空气或其它压缩气体驱动的系统通常使用压缩气体马达作为驱动器。从wo2012/038003a1获知这种类型的压缩气体马达。该参考文献中描述的压缩气体马达具有两件式活塞，该活塞具有居间空间和贯穿其中一个活塞部件的通路。这使得电动马达的结构特别简单且便宜。从de3724110a1获知一种用于喷雾罐的压缩气体马达。从us4993924a获知一种由压缩气体驱动的往复泵。从ep2873856a1获知一种用于灌洗系统的压缩气体马达。在该压缩气体马达中，通过工作活塞借助于捕获元件来移动控制活塞，并且通过这种方式，在压缩气体马达运转期间气体入口和气体出口周期性地开启和关闭。

许多外科手术需要抽吸渗出液和血液。使用通过负压操作的抽吸设备来抽吸所述流体。为了操作这些设备，大多数手术室(or)配备有固定真空系统，它通常提供0.8巴至0.9巴的负压。除了这些设备之外，还普遍使用移动式真空系统和/或负压生成抽吸系统。

但总是希望有一种更便宜地设计的马达。此外，还需要提供一种能够以更高的频率和/或更大的力运转的马达。

us5554011a公开了一种具有真空马达的泵，其中通过隔膜的运动来控制阀元件。隔膜上的工作由驱动泵的交替气体压力完成。所述真空马达的设计相对复杂，并且由于隔膜和所需的隔膜拉伸，相同设计的真空马达的摆动行为可能不同。此外，阀元件与存在死点的风险相关联，在没有辅助的情况下，在死点之外真空马达可能无法运行。

从us5542918a获知一种用于灌洗系统的液体泵，其通过负压驱动，并且其中隔膜由中空形状的线性移动且弹性加载的活塞驱动，该活塞具有同样弹性加载的阀体，用于开启和关闭布置在其中的用于供应空气的气体入口。该系统的缺点在于，阀元件在打开状态下仅能提供小的自由流动横截面。结果，泵可以产生的力受到限制，并且存在死点的风险，在没有辅助的情况下泵在死点之外不能再次起动。此外，空气可以从外部经壳体中的通孔进入，所述通孔设置用于将活塞连接到隔膜的杆，由此杆穿过连接到负压源的空间，并且这可以进一步降低泵功率，除非杆以密封的方式被支承，这种方式很复杂并且变得越来越困难，并且在泵的高工作频率下甚至更复杂。而且，缺乏引导的阀体可能导致阀体的横向运动，从而导致活塞的不规则振动。

us2005/0084395a1公开了一种与两个缸一起工作的真空驱动式灌洗系统。通过真空在缸中驱动彼此联接的两个活塞。

专利ep2910270b1和us9861770b2描述了一种用于驱动灌洗系统的泵的真空马达。该真空马达包括可在中空空间中轴向移动的工作活塞，以及布置在其下游的恢复元件。工作活塞具有捕获元件，该捕获元件在设备操作期间移动控制活塞。控制活塞是中空圆筒，并且可以借助于其关闭的护套表面覆盖气体出口开口和气体入口开口。负压源如真空泵连接到气体出口开口。这意味着在马达运行期间气体出口开口和气体入口开口被周期性地覆盖。当气体出口开口开启时，空气被吸出真空马达，由此工作活塞抵靠恢复元件移动。同时，进气开口由控制活塞关闭。恢复元件拉伸。然后，捕获元件将动量传递给控制活塞。控制活塞远离工作活塞移动并打开气体入口开口并同时关闭气体出口开口。真空塌陷并且恢复元件将工作活塞移动到其起始位置。在这种情况下，捕获元件将动量传递给控制活塞。控制活塞沿工作活塞的方向移动。气体入口开口通过控制活塞的护套表面关闭，并且气体出口开口开启。然后循环再次启动。所述真空马达设计用于每分钟大约2,000个脉冲的高脉冲速率，用于灌洗系统的泵的运转。行程长度相对较短，介于2到5mm之间。对于刷洗、锉磨或锯切，需要更大的行程长度和更低的脉冲速率。专利ep2910270b1和us9861770b2中描述的真空马达的制造需要通过塑料部件的精密注塑制造的部件。这些部件的组装需要大量精力。

技术实现要素：

因此，本发明的一个目的是克服现有技术的缺点。特别地，本发明的一个目的是开发一种真空马达，它便宜且易于制造，工作可靠，可被广泛使用并借助于医院中可用类型的负压源获得足够功率以用于组织的清创和为此目的驱动外科工具。因此，本发明的又一目的是提供包括这种类型的真空马达的所述外科工具和灌洗系统。本发明的又一目的是提供一种操作真空马达的方法，其中该方法提供了以上参考真空马达提及的优点。

本发明的又一目的是开发一种极其简化的廉价真空马达，该真空马达可以由真空和/或负压驱动并产生摆动(振荡，往复运动)的线性运动。真空马达应该具有更简单的设计并且制造成本低于用于驱动专利ep2910270b1和us9861770b2中描述的灌洗系统的真空马达。应该适当地设计真空马达，使得经由中央真空设施在手术室中提供的真空足以用于马达的运转。该真空马达的行程应大于5mm，以便能在医疗环境中有效地操作诸如刷或锯的工具。该真空马达应该适于驱动用于感染的软组织和骨组织的清创的灌洗系统和设备，其仅出于卫生原因而一次性用作所谓的“一次性设备”(一次性产品)。应该可以通过很少的组装步骤由数量尽可能少的塑料注塑部件中廉价地制造该真空马达。应该可以用环氧乙烷对真空马达进行灭菌。

本发明的基本目的通过一种真空马达来满足，该真空马达包括：

1)具有柱形内部空间的壳体，其中该壳体和该内部空间各自具有前侧和与前侧相对的后侧，其中内部空间的前侧面向(朝向)壳体的前侧；

2)工作活塞，它布置在柱形内部空间的柱体轴线的轴向方向上，以便通过内部空间的前侧和后侧之间的线性摆动而移动；

3)第一恢复(复位)元件，它布置在内部空间中并且至少暂时地在工作活塞上施加沿(朝向)内部空间的前侧的方向作用的力；

4)壳体中的用于从内部空间排出气体的气体出口，其中该气体出口能连接负压源或已连接负压源；

5)壳体中的用于将环境空气或加压气体供应到内部空间中的气体入口，其中气体出口和气体入口在所述壳体的后侧与所述工作活塞之间终止于所述内部空间中，其中该工作活塞在其任何位置都没有完全或甚至部分地覆盖气体出口和气体入口；

6)阀体，它可以移动成抵靠气体入口以便关闭(封闭)该气体入口；

7)第二恢复元件，它使所述阀体转变(过渡)到关闭位置，以使该阀体关闭该气体入口；

8)至少一个杵状件，它布置成可在工作活塞与阀体之间在壳体内沿轴向方向移动，其中

9)当工作活塞沿(朝向)内部空间的后侧的方向运动时，动量可以从工作活塞经由所述至少一个杵状件传递到阀体，使得阀体可以克服第二恢复元件的力移动并因此可以开启气体入口，其中开启的气体入口的自由横截面在尺寸上至少等于气体出口的自由横截面。

开启的气体入口和完全开启的气体出口的自由横截面对应于最窄部位处的作为自由流动横截面的可用于流动的气体的横截面积。自由横截面用于真空马达的内部空间中的空气交换和/或气体交换。

在本发明的范围内，术语“真空马达”应理解为能借助于处于负压的气体与处于较高压力的气体之间的压力差来执行工作(做功)的马达。在这种情况下，使用处于大气压、常压或更高压力的气体作为工作介质，特别优选来自真空马达周围的空气，并且气体或空气借助于真空和/或负压被传导通过真空马达，并且在此过程中对工作活塞做功。为此目的，本发明优选地提供环境压力以始终施加在工作活塞的与内部空间的前侧面对的一侧。为此目的，本发明可以将内部空间的前部区域设置成在工作活塞的前侧与内部空间的前侧之间连接到真空马达的周围环境。

在本发明的范围内并且根据一般定义的，(圆)柱体和/或柱形几何形状是由两个平行的、平面的、全等的表面(基面和盖面)和护套面和/或柱面界定的主体，其中护套表面由平行的直线形成。这意味着柱体是通过使平面沿着不位于所述平面中的直线移动产生的。柱体的高度由两个平面—底面和盖面位于这两个平面中—之间的距离给出。

如果所述直线垂直于基面和盖面，则该结构称为直柱体。根据本发明，内部空间优选具有直柱形几何形状。因此，本发明范围内的直柱体仅仅是柱形几何形状的特殊情况，但也是优选的，因为它更容易制造。

壳体和内部空间的前侧和后侧均匀排列。

为了能够有效地做功，工作活塞优选紧密地紧靠柱形内部空间的内壁封闭。因此，为此目的，工作活塞优选地至少部分地是柱形的并且与内部空间匹配。工作活塞可以设置成具有周向密封件，该密封件将工作活塞相对于内部空间的内壁密封。

本发明可以将工作活塞设置成在其中工作活塞被沿内部空间的后侧的方向最大程度地偏移(移动)的位置中部分地覆盖气体出口，而气体入口在工作活塞在内部空间中的任何位置都不被覆盖。然而，气体出口优选地保持完全开启，这意味着工作活塞甚至在其任何位置都不会部分地覆盖气体出口。

阀体的质量和第二恢复元件的弹簧常数和/或弹性特性优选与工作活塞的工作频率适当地匹配，使得阀体的自然摆动具有与工作活塞的摆动相匹配的固有频率。

本发明可以优选地将阀体设置成使其不能在任何位置关闭气体出口。

这确保了阀体的运动不会对气体出口产生不利影响。而且，不需要对气体出口进行密封，因此可以特别简单且廉价地设计真空马达。

本发明还可以将内部空间的前部部分设置成借助于壳体中的至少一个通风口连接到壳体的周围环境，其中内部空间的前部部分在工作活塞的任何位置都与气体出口分开(隔开)。

这确保了环境压力总是施加到工作活塞的与内部空间的前侧面对的一侧，使得工作活塞可以通过该工作活塞的前侧和与该前侧相对的后侧之间的压力差克服第一恢复元件的力而被驱动。通过这种方式，可以用真空马达获得高功率。而且，即使内部空间的前部部分也可以用环氧乙烷灭菌。

此外，本发明可以将第二恢复元件设置为弹性弹簧(可伸缩的弹簧，elasticspring)，借助于该弹性弹簧，可线性移动的阀体以弹簧加载的方式抵靠气体入口受到支承。

优选地，可以使用螺旋弹簧作为弹性弹簧。

弹性弹簧便宜并且可以有效地用于当前预期的目的。弹性弹簧可以由金属、例如弹簧钢构成，但也可以仅由可弹性变形的塑料材料构成。如果真空马达被设计为卫生的一次性产品，则弹簧不需要设计用于长使用寿命，使得也可以使用简单的塑料材料。

本发明可以提供特别优选的真空马达，以使气体入口布置在内部空间的后侧，并使气体入口包括阀元件，该阀元件具有柱形阀空间并且具有贯通部，该贯通部可以由阀体关闭，并且在开启状态下连接内部空间和柱形阀空间，其中阀体在柱形阀空间中沿柱形阀空间的轴向方向被引导并且由此可移动，柱形阀空间包括用于供应环境空气或加压气体的气体入口开口。在这种情况下，本发明可以优选将第二恢复元件设置为弹性弹簧，该弹性弹簧布置在该阀空间的背离(背对，背向)内部空间的后侧与该阀体之间。

通过这种方式，阀体在阀空间中可轴向移动，类似于内部空间中的工作活塞。因此，工作活塞可以推压或撞击阀体，从而将其推出或撞出阀座，从而开启气体入口。在柱形阀空间中引导阀体允许阀体的稳定运动并且实现气体入口的可靠且均匀的开启和关闭。

在这种情况下，本发明也可以将贯通部设置成具有比阀空间小的横截面积，并且将贯通部设置成在阀空间中终止于面向内部空间的一侧，以使阀空间在面向内部空间的所述侧形成阀座，并且可以将阀体设置成在关闭位置通过面向内部空间的前侧搁置在阀座上，其中至少一个通路布置在阀体中并且使阀体的前侧连接到该阀体的与该前侧相对的后侧，使得当阀体被第二恢复元件推压到阀座上时，至少一个通路以及因此气体入口由阀座关闭。

结果，当阀体被推出或撞出阀座时，整个自由横截面可迅速用于环境空气或气体的流入。

所述真空马达可以被适当地设置成使得贯通部的自由横截面减去所述至少一个杵状件的或所有杵状件的横截面积的尺寸至少等于气体出口的自由横截面。

这确保了当气体入口开启时，工作活塞与内部空间的后侧之间的内部空间中的气体压力足够快地增加，以使工作活塞能够沿内部空间的前侧的方向进行快速且有力的运动。

本发明还可以将壳体设置成包括至少界定(作为其边界)内部空间的前侧的前部部分和至少界定阀空间的后部部分，其中壳体的前部部分和壳体的后部部分被彼此紧固，其中，优选地，阀空间的背离内部空间的后侧由壳体的后部部分的盖界定，其中，特别优选气体入口开口布置在盖中。

这简化了真空马达的组装。

而且，所述真空马达可以适当地设置成使得阀体可以通过工作活塞的作用在阀空间中移动介于0.1mm到6mm之间的距离。

通过这种方式，真空马达可以具有紧凑的设计，其中如果使用合适的恢复元件，则行程引起医用马达的合适的工作频率。

一个替代实施例可以将阀体设置成抵靠气体入口被支承以使得它可以旋转，并且可以将第二恢复元件设置为弹性弹簧或螺旋弹簧，借助于该弹性弹簧或螺旋弹簧以可旋转弹簧加载的方式抵靠气体入口支承被可旋转地支承的阀体。

所述实施例利用阀体，该阀体旋转或被支承以便可绕旋转轴线旋转，以开启和关闭气体入口。在这种情况下，第二恢复元件产生旋转摆动和/或利用旋转摆动来周期性地开启和关闭气体入口。如上所述，旋转摆动由工作活塞的撞击驱动。因此，本发明也可以用被可旋转地支承的阀体实施。

根据本发明，杆可以布置在工作活塞的前侧，其中工作活塞的前侧面向内部空间的前侧，并且其中杆穿过壳体的前侧从壳体向外突出且杆以可移动的方式被支承在壳体前侧的引导部中。

通过这种方式，可以借助于杆从外部利用马达的动力。

在这种情况下，本发明可以将紧固元件、特别是螺纹设置成布置在杆的前侧，借助于该紧固元件，具有与该紧固元件匹配的相对的紧固元件(特别是与螺纹匹配的相对螺纹)的诸如锯、锉刀或刷的工具可以紧固到杆上。

通过这种方式，真空马达可以供不同工具可变地使用。

根据一个优选的改进方案，本发明可以将所述至少一个杵状件设置成紧固在工作活塞的与壳体的后侧面对的后侧或者阀体的与内部空间面对的前侧，或者可以将所述至少一个杵状件设置成作为单独的部件抵靠在壳体上被支承以便可移动，优选地由第三恢复元件抵靠工作活塞和阀体以弹簧加载的方式支承，或者将至少一个杵状件设置成紧固到工作活塞的与壳体后侧面对的后侧，并将至少一个另外的杵状件设置成紧固到阀体的与内部空间的前侧面对的前侧，其中，优选地，所述至少一个杵状件或所述至少两个杵状件适当地布置成使得通过所述至少一个杵状件或通过所述至少两个杵状件在工作活塞沿壳体的后侧的方向运动时沿壳体的后侧的方向推压或击打或撞击所述阀体。

如果使用压缩弹簧作为第一恢复元件并且杵状件布置在工作活塞的后侧，则压缩弹簧优选是在工作活塞上同轴地围绕杵状件的螺旋弹簧。

优选地，可以使用螺旋弹簧作为弹性压缩弹簧。

工作活塞可以借助于所述至少一个杵状件或所述至少两个杵状件在离阀体一定距离处被支承。如果在工作活塞和阀体上都布置有杵状件，则它们优选地适当地对准，使得它们彼此碰撞以便移动阀体和/或将其从工作活塞上撞开。通过这种方式，工作活塞与阀体的连接可以设计成紧凑且窄的，并且为气体入口保留足够的自由横截面(在贯通部中)。

此外，当工作活塞沿内部空间的前侧的方向最大程度地偏移时，本发明可以将所述至少一个杵状件的长度或者工作活塞上的至少一个杵状件的长度与阀体上的至少一个另外的杵状件的长度之和设置成小于处于关闭位置的阀体与工作活塞的后侧之间的距离。

这确保了当工作活塞借助于所述至少一个杵状件或借助于使所述至少两个杵状件撞开和/或推开阀体时，沿内部空间的后侧的方向移动的工作活塞已达到足够的速度。这允许更好地引起阀体的摆动并且气体入口迅速完全开启。此外，撞击也可以防止阀体通过抽吸而附着。

出于相同的目的，本发明可以将工作活塞设置成具有比阀体大的质量，优选地至少是阀体质量的两倍，特别优选地是阀体质量的至少十倍。

本发明也可以优选地将第一恢复元件设置为压缩弹簧，该压缩弹簧布置在工作活塞的与壳体的后侧面对的后侧与内部空间的后侧之间，其中压缩弹簧沿内部空间的前侧的方向推压该工作活塞。

压缩弹簧是第一恢复元件的最简单且特别便宜的实施例。在这种情况下，压缩弹簧可以由金属、特别是弹簧钢构成，或者也可以仅由弹性塑料材料构成。如果真空马达被设计为卫生的一次性产品，则压缩弹簧不需要设计用于长使用寿命，因此也可以使用简单的塑料材料。

为了能廉价地制造真空马达、容易对其进行消毒并方便地对其进行处理，本发明可以将壳体、工作活塞、阀体和杆设置成由塑料材料制成，特别是由热塑性材料制成，优选地通过注射模制(注塑)制成。

这些部件可以通过塑料注塑廉价地生产，并且可以在使用后无害地且环境安全地处理。在这种情况下，优选耐受环氧乙烷灭菌的塑料。优选地，所述至少一个杵状件和/或杆且特别优选弹簧和/或压缩弹簧(如果存在的话)也由塑料材料制成，特别是由热塑性材料制成。

此外，本发明可以将阀体设置为旋转对称体，特别是柱体、具有锥形末端或尖拱状(ogive-shaped)末端的柱体、球体或尖拱顶，其中旋转对称体的旋转对称轴线优选与阀体的运动方向一致(相符)。

这允许良好地控制阀体的运动。而且，在这些形状下也可以很好地实现气体入口的关闭。

此外，本发明可以将工作活塞的与内部空间的后侧面对的后侧设置成具有至少10mm的直径，优选至少20mm的直径，特别优选至少30mm的直径。

通过这种方式，即使压力差很小，也确保了用于医疗应用的足够的真空马达力。例如，真空马达因此可以借助于真空源运转，该真空源提供0.8巴的负压并通过气体出口在内部空间中产生负压，而环境空气(海平面处)通过气体入口供应。

本发明的基本目的还通过一种外科驱动系统来满足，该外科驱动系统包括根据本发明的真空马达以及可手动操作的阀，其中该阀布置在管线中，特别是真空管线中，该管线可连接到或者已连接到气体出口和负压源，使得可以通过该阀来中断气体出口与负压源的连接和/或设定气体出口处的负压，或者可手动操作的阀借助于管线连接到气体入口，其中该管线连接到周围环境或连接到压缩气体源。

驱动系统具有与真空马达相同的优点。如果可以通过手动操作的阀控制气体入口，则可以特别容易且简单地停止真空马达。为此目的，可手动操作的阀优选在流动方向上布置在阀体的上游。

在这种情况下，本发明可以提供将外科驱动系统设置成包括手柄，借助于该手柄可以用一只手抓握外科驱动系统，并且可以通过手柄上的触发器操作该阀。

通过这种方式，驱动系统可以容易地单手使用。

此外，本发明可以将外科驱动系统设置成包括外壳体，该外壳体包围真空马达的壳体并且包括引导部，所述杆经该引导部从外壳体突出。

通过这种方式，可以更容易和安全地操作驱动系统，并且保护真空马达免受外部影响。

本发明的基本目的还通过用于软组织和/或骨组织的清创的医用灌洗系统来满足，该系统包括根据本发明的真空马达或根据本发明的外科驱动系统。

本发明的基本目的还通过一种用于刷洗、锉磨或锯切软组织和/或骨组织的医疗设备来满足，该医疗设备包括根据本发明的真空马达或根据本发明的外科驱动系统。

外科驱动系统、医用灌洗系统、或者用于刷洗、锉磨或锯切软组织和/或骨组织的医疗设备被设计为一次性使用的设备。结果，各个设备保持卫生并且可以在or中以无菌状态使用。

所述设备包括它们与真空马达和/或外科驱动系统共享的优点。

本发明的基本目的还通过一种用于操作真空马达的方法实现，该真空马达特别是根据本发明的真空马达，其中工作活塞在柱形内部空间中线性地摆动，其中该内部空间包括前侧和与该前侧相反(在其对面)的后侧，其中该方法包括以下步骤：

a)通过开启的气体出口从工作活塞与内部空间的后侧之间的内部空间排出气体；

b)使工作活塞由于负压而沿内部空间的后侧方向移动；

c)通过工作活塞的运动上紧(使其加载)第一恢复元件；

d)通过将来自工作活塞的动量经由至少一个杵状件传递到以可移动的方式被支承的阀体来利用工作活塞的运动开启内部空间的后侧区域中的气体入口，其中气体入口通过阀体的运动开启，其中开启的气体入口的自由横截面在尺寸上至少等于气体出口的自由横截面；

e)使环境空气或压缩气体经气体入口在工作活塞与内部空间的后侧之间流入内部空间中；

f)通过上紧的第一恢复元件的驱动使工作活塞沿内部空间的前侧的方向移动，其中，在这种情况下，附接在工作活塞上并穿过引导部从工作活塞的前侧引出的杆被推出该内部空间；

g)通过阀体的反向运动关闭气体入口。

在这种情况下，本发明可以将该方法设置成用根据本发明的真空马达或根据本发明的外科驱动系统或根据本发明的灌洗系统或根据本发明的用于刷洗、锉磨或锯切软组织和/或骨组织的医疗设备实施。

此外，本发明可以将气体出口设置成在该方法的全部工作流程期间保持开启。

通过这种方式，可以省略用于关闭气体出口的措施。结果，该方法可以更容易地、更不容易出错地并且更廉价地实现。

此外，本发明可以在步骤d)中将阀体设置成抵抗第二恢复元件的力而移动以便开启气体入口，并且通过使工作活塞沿内部空间的后侧的方向移动以借助于阀体上和/或工作活塞上的所述至少一个杵状件推靠或撞靠在阀体上并将该阀体推出或撞出阀座来在所述过程中上紧第二恢复元件，并且在步骤g)中通过被第二恢复元件驱动的阀体来关闭气体入口。

由于使用第二恢复元件的驱动，阀体可以进行摆动，其中气体入口完全开启，因此能实现工作活塞的有力运动。

在这种情况下，可以设想，在阀体被工作活塞推压或撞击之后，阀体由于其惯性而继续移动，并且第二恢复元件在该过程中被进一步上紧。

通过这种方式，气体入口迅速完全开启。

本发明可以优选地将真空马达设置成通过开启气体入口或气体出口来接通(打开)，并且通过关闭气体入口或气体出口来关断(关闭)。

通过这种方式，可以方便地起动和停止真空马达。在这种情况下，气体入口不是由阀体，而是优选借助于可手动操作的阀来开启和关闭。

最后，本发明也可以将步骤a)至g)设置成只要对气体出口施加足够的负压或者只要气体可以继续流过气体入口就重复进行。

通过这种方式，产生了真空马达的工作活塞的周期性运动。

本发明基于以下出乎意料的发现：气体入口可通过工作活塞开启和关闭，而气体出口始终开启，并且开启的气体入口具有相对于气体出口的自由横截面的大的自由横截面以用于环境空气或压缩气体流入，可提供简单且因此廉价的真空马达和/或用于操作这种类型的真空马达的方法，该真空马达可主要由塑料材料制成且因此可以作为卫生的一次性产品提供。同样，其中大的柱形工作活塞在中空柱形中空空间中移动的简单设计允许提供平稳运行的真空马达，该真空马达特别不易受到破坏并且以稳定的频率均匀地运行。此外，由于产生的行程，可以获得工具的有力运动，该运动可以用于or环境中的各种应用。

真空马达还利用如下事实：如果恒定地施加真空，则仅周期性地开启和关闭气体入口就足以产生工作活塞的线性摆动运动。在这种情况下特别有利的是使用简单的阀体来周期性地关闭和开启气体入口，阀体被适当地设计成使得它可以通过真空吸入阀座中并因此形成为关闭件。

根据本发明的示例性真空马达由以下组成：

a)中空柱体；

b)在中空柱体中轴向移动的工作活塞；

c)后端部部分，它布置在中空柱体的窄侧，其中该端部部分具有至少一个贯通部；

d)柱形杵状件，它适当地布置在工作活塞的端面上，使得杵状件可以浸入端部部分的贯通部中，其中杵状件具有比贯通部小的横截面；

e)至少一个弹簧元件，它被支承在工作活塞的后方前侧和端部部分的内壁上；

f)中空柱体中的至少一个气体入口，它将真空源连接到一中空空间，该中空空间由中空柱体的内壁、工作活塞的其上布置有杵状件的后侧端面和所述端部部分的内侧形成；

g)阀座，它被设计为中空体并且界定阀空间，其中中空体的端面连接到端部部分的贯通部，阀座的第二端面以气体可透过的方式使阀座的阀空间连接到周围大气；

h)阀体，它布置在阀座的阀空间中并且可在该阀空间中轴向移动；并且其中

i)杵状件轴向地延伸足够长，使得在弹簧元件压缩时，杵状件接触阀体，并且阀体可以通过杵状件的作用在阀座的阀空间中轴向移动0.1至6mm。

这里，端部部分(壳体的后侧部分)界定由中空柱体预定的柱形内部空间的后侧，其中中空柱体和端部部分是本发明的范围内的壳体的一部分。中空空间是柱形内部空间的一部分，其中真空和/或负压对工作活塞上做功。阀座和阀座的中空体是本发明的范围内的气体入口的一部分。阀座的中空体界定阀空间，阀体在该阀空间中移动。

在这种情况下，端部部分的贯通部的横截面积大于气体出口的横截面积。通过这种方式，中空空间可以充分通风，使得中空空间中的真空可以塌陷，尽管通过气体出口永久地抽吸真空。此外，本发明将用于空气交换的阀开口(开启的气体入口)的横截面积设置成在阀打开时大于气体出口的横截面积。

本发明可以将工作活塞的与杵状件相对的一侧设置成具有至少一个用于附接工具的托座。刷、锉刀、锯可作为工具附接。术语“工具”还应涵盖灌洗附件。所述灌洗附件具有可以以线性摆动方式移动的橡胶隔膜。在隔膜的运动过程中周期性地产生负压和随后的正压。所述压力变化用于在灌洗附件中泵送喷射流体(也称为灌洗流体)，例如生理盐水溶液或乳酸林格氏液。产生从灌洗设备喷射的脉冲射流。

阀体优选地相对于其纵向轴线旋转对称，并且优选地设计为柱体、具有锥形末端的柱体、具有尖拱状末端的柱体、球体或尖拱顶。与此匹配，用于容纳阀体的阀座也优选地相对于其纵向轴线在形状上旋转对称。

根据本发明，弹簧元件优选地设计为螺旋弹簧，其中螺旋弹簧同轴地围绕杵状件。

工作活塞的直径大于1cm，优选大于2cm，特别优选大于3cm。由于真空而作用的力随着工作活塞的横截面的增加而增加。

根据本发明优选地，中空柱体、工作活塞、杵状件、阀座和阀体由塑料材料制成，特别优选由热塑性材料制成。所述部件可以通过塑料注射成型廉价地生产。在这种情况下，优选耐受环氧乙烷灭菌的塑料。

通过开启和关闭进气口，可以容易地接通和切断根据本发明的真空马达。

有利地，齿轮或杆组件可以连接到工作活塞。通过这种方式，也可以产生旋转运动。

根据本发明的用于利用根据本发明的示例性真空马达产生摆动线性运动的示例性方法可以例如通过以下部分地依次发生的步骤来表征：

a)通过对气体出口施加真空或负压来从真空马达的中空空间中除去空气；

b)将阀体吸入阀座并关闭端部部分的贯通部，同时沿端部部分的方向抽吸工作活塞；

c)通过使工作活塞沿端部部分的方向移动来上紧弹簧元件；

d)在沿端部部分的方向进一步移动工作活塞时，杵状件撞靠在阀体上；

e)将阀体推出阀座；

f)由于阀体的惯性，阀体进一步轴向移出阀座；

g)空气经开启的气体入口流入中空柱体的中空空间并破坏真空和/或负压；

h)弹簧元件松弛，其中工作活塞通过松弛的弹簧元件与端部部分相对地移动；以及

i)只要对气体出口施加真空，就重复步骤a)至h)。

根据本发明的真空马达优选地用作灌洗系统以及用于软组织和骨组织的清创的设备的驱动器。真空马达用作用于刷洗、锉磨和锯切软组织和骨组织的设备的驱动器。此外，真空马达用于驱动一次性使用的医疗设备。

附图说明

下面将基于十二幅示意图说明本发明的又一些示例性实施例，但不限制本发明的范围。在附图中：

图1：示出了具有开放的壳体的处于松弛起始状态的示例性真空马达的示意性透视局部剖视图；

图2：示出了具有露出的壳体的处于拉伸状态的根据图1的真空马达的示意性透视局部剖视图；

图3：从不同视角示出了具有露出的壳体的处于松弛状态的真空马达的示意性透视局部剖视图；

图4：示出了贯穿处于拉伸状态的根据图1至4的真空马达的示意性剖视图；

图5：示出了贯穿处于松弛状态的根据图1至5的真空马达的示意性剖视图；

图6：示出了根据本发明的真空马达的示意性透视外部视图；

图7：示出了包含根据图1至6的真空马达的具有露出的外壳体的根据本发明的外科驱动系统的示意性透视局部剖视图；

图8：示出了根据图7的外科驱动系统的示意性剖视图；

图9：示出了贯穿外科驱动系统的手柄和阀的示意性剖视图；

图10：示出了外科驱动系统的示意性透视外部视图；

图11：示出了具有作为工具的刷的外科驱动系统的示意性透视外部视图；以及

图12：示出了具有作为工具的锉刀包括露出的外壳体的外科驱动系统的示意性透视局部剖视图。

具体实施方式

图1至6示出了根据本发明的真空马达的图示。图7至10示出了根据本发明的外科驱动系统，它具有如图1至6所示的这种类型的真空马达。真空马达的前侧和外科驱动系统的前侧以及因此同样定向的真空马达和外科驱动系统的各部分的前侧在图1、2、6、7和10至12中示于左前方(在观察者的方向上从图面突出)，在图3中示于左后方(进入图像平面，远离观察者)，在图4、5和8中示于左侧，并且在图9中也示于左侧，其中前端未在图9中示出。因此，在各图示中，前侧基本上定向在左侧的方向上。在图1、2、6、7和10至12中也可以看到真空马达和外科驱动系统的前侧，图3示出了真空马达的后侧。

真空马达具有由塑料制成的三件式壳体1、2，该壳体具有前部部分1和后部部分2，并且在后侧上包括盖3。壳体1、2的内部具有柱形的内部空间4，该内部空间4在其前部(左侧)上和侧向柱形护套面上由前部部分1界定，而在其后侧上由后部部分2界定。内部空间4具有由塑料制成的柱形工作活塞5，该工作活塞5被支承成可相对于柱形内部空间4的和工作活塞5本身的柱体轴线沿两个轴向方向移动。结果，工作活塞5可以在内部空间4中摆动。工作活塞5将内部空间4紧密地分隔成内部空间4的前部部分和后部部分。真空马达的运转不一定需要完全的气密分离，只要工作活塞5相对于内部空间4的壁充分紧密地密封以使得可以产生内部空间4的后部部分与内部空间4的前部部分之间的压力差即可，工作活塞5可以借助于该压力差克服第一弹簧6足够远地移动。

为此目的，第一弹簧6布置在工作活塞5与内部空间4的后侧端部之间，以便作为在内部空间4中(更确切地说，在内部空间4的后部部分中)用于工作活塞5的第一恢复元件。第一弹簧6沿内部空间4的前侧的方向推压工作活塞5。用于从内部空间4排出气体的气体出口7在工作活塞5与内部空间4中的后侧端部之间终止于该内部空间4的后部部分中。该内部空间4的后侧端部还具有终止于内部空间4中的气体入口8。在壳体1、2的后部部分2中，气体入口8一直到达盖3并且借助于气体入口开口9以透气的方式连接到真空马达的周围环境。作为内部空间4的后部部分中的压缩弹簧6的替代或补充，拉伸弹簧(未示出)可以布置在内部空间4的前部部分中，并且可以紧固到工作活塞5的前侧并紧固到内部空间4的前侧，其中该拉伸弹簧沿内部空间4的前侧的方向拉动工作活塞5。

为了中断向内部空间4中的空气摄入和/或气体摄入，气体入口8具有弹簧加载的阀，该阀具有杯状阀体10，该阀体具有柱形外形和封闭的前侧，该阀体中布置有第二弹簧11并且被该第二弹簧沿作为阀座的壁架(突台，ledge)的方向推压。第二弹簧11是真空马达的第二恢复元件。第二弹簧11一直到达阀体10的开放的后侧中。

工作活塞5的后侧具有紧固于其上的杵状件12，当工作柱塞5沿内部空间4的后侧方向运动时，可借助该杵状件将阀体10向后推出、撞出和/或击出阀座。工作活塞5的前侧具有固定在其上的杆14，用于紧固从壳体1、2的前部部分1突出并且被支承在前部部分1中以便可沿轴向方向移动的工具36、56、58。代替工作活塞5上的单个杵状件12，替代地，也可以在阀体10的前侧上布置杵状件，或者可以既在工作活塞5上又在阀体10上设置当工作活塞5沿内部空间4的后侧方向运动时彼此撞靠的杵状件，使得阀体10移动。理论上，多个杵状件可以彼此相邻或内外嵌套。杵状件12用于在工作活塞沿壳体1、2的后侧方向运动期间将动量从工作活塞5转移到阀体10。

或者，可以设想，阀体10和工作活塞5通过偏转的缆索或绳索(未示出)彼此连接，其中缆索或绳索布置在工作活塞5的前侧上和阀体10的后侧上，或者在阀体10的阀座相反布置的情况下，布置在工作活塞5的前侧上和阀体10的前侧上。当工作活塞5被沿内部空间4的前侧的方向最大程度地推动时(类似于图1)，该缆索或绳索优选地在这种情况下不会拉伸。然而，这种替代方案具有更精细的设计。根据另一可行的替代实施例，工作活塞5可以借助于磁耦合将它的力耦合到阀体10。然而，磁体也是不利的并且增加了真空马达的成本。还可以想到用于将来自工作活塞的运动的力和/或动量传递到阀体的另外的耦合方式。

在阀体10的封闭的前侧中设置有十二个贯穿的孔眼(孔腔)18以作为气体管线。孔眼18使阀体10的前侧与后侧相连。阀体10搁靠在柱形阀空间20的内壁的外侧上并将该阀空间分成两个部分，这两个部分通过孔眼18彼此连接。当阀体10以其前侧搁靠在位于阀空间20的前侧的壁架上时，由此形成的阀座覆盖所述孔眼18，使得该阀关闭并且空气和/或气体不能再经气体入口8流入内部空间4中。然后内部空间4的后部部分可以经气体出口7被抽空。当阀体10被杵状件12抵抗第二弹簧11的力而沿阀空间20的后侧的方向从阀座推出时，孔眼18开启并且空气和/或气体可以经气体入口8流入内部空间4中。

为此，阀空间20借助于贯通部22连接到内部空间4。贯通部22形成在壳体1、2的后部部分2中。杵状件12被支承在贯通部22中以便能沿轴向方向移动。为此，条带24设置在贯通部22的内壁上、在轴向方向(从后向前)上对齐、并且沿轴向方向引导杵状件12。贯通部22的内壁与杵状件12之间的自由间隙—即孔眼18、阀空间20和气体入口开口9的自由横截面积之和—具有自由横截面，该自由横截面的尺寸至少等于或大于气体出口7的自由横截面和/或打开的阀44的自由横截面(参见图7至9和12)。这确保了流经气体入口8的空气和/或气体可以比经气体出口开口9吸入的多。通过这种措施，第一弹簧6可以再次将工作活塞5推向内部空间4的前侧。

杆14的前侧具有凹部25，该凹部25中布置有内螺纹26，工具36、56、58可以拧入其中，使得工具36、56、58紧固到杆14上。在杆14的下侧(在图1至8和10至12的底部)上设置由沿纵向方向延伸的沟槽28。该沟槽用于杆14的稳定且线性的引导。为了像在轴承中那样的支承，壳体1、2的前部部分1包括突起，该突起接合沟槽28并且当工作活塞5摆动时像在轨道中一样在沟槽28中行进。

壳体1、2的前部部分1的下侧具有插接部30，该插接部用于紧固布置在该前部部分上的软管或真空管线42。气体出口7布置在该插接部30中，使得气体出口7能通过插接部30连接真空源和/或通过该插接部连接到真空源。

内部空间4的前部部分通过通风口32连接到真空马达的周围环境。结果，当工作活塞5沿内部空间4的后侧方向移动时，来自周围环境的空气可以流过通风口32。通过这种措施，获得了工作活塞5的前侧与工作活塞5的后侧之间的尽可能大的压力差。通风口32布置得比柱形工作活塞5的高度更靠近内部空间4的前侧。这确保了通风口32不能连接到内部空间4的后部部分。因此，通风口32借助于工作活塞5与位于工作活塞5的后侧与内部空间4的后侧之间的内部空间4的后部部分分开，优选地以气密方式分开。垫片34(见图6)布置在真空马达的外侧上，其目的是便于将真空马达结合到外科驱动系统中(见图7至12)。

在操作中，以示例性方式示出的真空马达运行如下：最初，真空马达处于松弛起动状态(参见图1)。然后，将真空和/或负压施加到气体出口7(例如通过打开阀44)。空气被经气体出口7从位于工作活塞5与内部空间4的后侧之间的内部空间4中吸出。由于第二弹簧11将阀体10推入阀座中使得孔眼18被覆盖，所以没有空气能经贯通部22和气体入口8流入内部空间4的后部部分中。结果，在内部空间4的后部部分中产生负压，并且该负压施加到工作活塞5的后侧。内部空间4的前部部分经通风口32连接到周围环境。结果，常压被施加到工作活塞5的前侧。工作活塞5的前侧与工作活塞5的后侧之间的压力差产生力，该力沿内部空间4的后侧的方向和/或沿壳体1、2的后侧的方向推压并移动工作活塞5。在此过程中，空气从周围环境经通风口32流入内部空间4的前部部分中。

在工作活塞5的运动期间，第一弹簧6被上紧，并且杵状件12撞击在阀体10上并将其撞出阀座。在此过程中，阀体10被抵靠第二弹簧11推压，并且在此过程中，阀空间20中的第二弹簧11被上紧。一旦阀体10被撞出阀座，孔眼18就不再被覆盖，来自周围环境的空气可以经气体入口9、阀空间20、孔眼18和贯通部22流过气体入口8。在这种情况下，第一弹簧6和因此真空马达被上紧(见图2和4)。由于气体入口8的管线的自由流动横截面的尺寸等于或大于气体出口7中或其上的自由横截面，所以至少与被抽吸的空气一样多的空气流入。结果，内部空间4的后部部分中的负压塌缩，并且由于工作活塞5的前侧和后侧之间的压力差而作用的力至少减半。第一弹簧6将工作活塞5与杵状件12和杆14一起再次向前推压。内部空间4的后部部分的尺寸增大，并且空气流过开启的气体入口8。最后，被上紧的第二弹簧11驱动的阀体10再次摆动，并且第二弹簧11将阀体10再次推入阀座中，使得孔眼18和贯通部22被封闭。结果，空气无法再经此时关闭的气体入口8流入内部空间4的后部部分中。这种其中第一弹簧6松弛的情况在图1、3和5中被示出。结果，通过经气体出口7抽吸空气，内部空间4的后部部分中的气体压力再次降低，并且运动重新开始。

只要气体经气体出口7被抽吸，就重复这些循环。或者，进气口、即气体入口8可以再次关闭，以便暂停和/或停止真空马达的运动。

图7至12示出了具有根据本发明的真空马达的外科驱动系统。在根据图7至10的驱动系统中，锯36作为工具紧固在杆14上，使得驱动系统可被用于锯切。

驱动系统具有由塑料材料制成的外壳体38，该外壳体在内部封装真空马达。杆14的引导仅布置在外壳体38的前侧上，使得杆14可以供紧固在其上的锯36使用，或者供固定在其上的刷56或锉刀58使用。真空马达借助于间隔件34稳定地搁置在外壳体38中。

杆14的以及锯36和/或工具36、56、58的周期性线性摆动可被用于进行外科手术。为了更容易操作外科驱动系统，壳体38的下侧设计成手柄40的形式。真空管线42连接到插接部30。真空管线42在其中布置有可从外部操作的阀44，用于控制气体流出内部空间4并流过气体出口7和真空管线44。阀44可以借助于手柄40上的触发器46来操作。结果，外科驱动系统可以被单手保持，并且可以用同一只手操作。

阀44的内部结构从图8和9的横截面图中显而易见。阀44具有阀针48，阀针48被支承在第三弹簧50上，以便可在套筒52中线性移动。管件垂直于套筒52延伸并形成真空管线42的一部分以及与套筒52形成接合部。阀针48完全封闭管件。在阀针48中设置有周向环形沟槽54，阀针48的其它部分呈柱形。

当阀针48被推入借助于触发器46将真空管线42的各部分与环形沟槽54连接的管件中时，空气可以流过管件与环形沟槽54之间的间隙。该阀44然后被打开。阀44的自由流动横截面于是对应于环形沟槽的横截面积的两倍，并且小于孔眼18的横截面积之和，因此小于气体入口8的打开的阀的自由流动横截面。

外科驱动系统的工作原理对应于真空马达的工作原理，其中借助于阀44手动控制从内部空间4的后部部分经气体出口7的气体排出。

图11示出了外科驱动系统的示意性透视外部视图，其中刷56代替锯36被固定到真空马达的杆14上以作为替代工具。图12示出了具有剖开的外壳体38的外科驱动系统的示意性透视局部剖视图，其中锉刀58代替锯36被紧固在真空马达的杆14上以作为替代工具。

作为工具36、56、58的替代方案，液体泵也可以连接到杆14并且可以与真空马达一起运转，使得在工作活塞的每个运动循环期间通过真空马达产生医用喷射流体的喷出。通过这种措施，可以实现根据本发明的灌洗系统。

在前面的描述以及权利要求、附图和示例性实施方式中公开的本发明的特征可以实质上单独地和以任何组合来实施本发明的各种实施例。

附图标记列表

1壳体(前部部分)

2壳体(后部部分)

3壳体的后侧盖

4内部空间

5工作活塞

6弹簧

7气体出口

8气体入口(终止于内部空间中)

9气体入口的气体入口开口

10阀体

11弹簧

12杵状件

14杆

18孔眼

20阀空间

22贯通部

24条带

25凹部

26内螺纹

28沟槽

30插接部

32通风口

34垫片

36锯/工具

38外壳体

40手柄

42真空管线

44阀

46触发器/操作元件

48阀针

50弹簧

52套筒

54环形沟槽

56刷

58锉刀。