CN101686835B - 用于动力外科器械的马达组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于切割骨头和其他组织的外科器械。该外科器械由加压流体提供动力，并包括连接到解剖工具的可转动的轴。该器械包括包含整体式基部的外壳构件。转子外壳室由该基部限定，并且，可转动的轴位于该转子外壳室中。第一轴承壳由基部限定，位于转子外壳室的邻近处，并容纳与可转动的轴接合的第一轴承。第二轴承壳由基部限定，位于转子外壳室的与第一轴承壳相对的侧上，并容纳与可转动的轴接合的第二轴承。通道由基部限定，并可操作来将加压流体引导通过基部，到达转子外壳室，以便转动可转动的轴。

Description

用于动力外科器械的马达组件

发明领域

本公开内容一般涉及外科器械，并且具体地涉及用于解剖骨头和其他组织的外科器械。

背景

机动外科器械(motorized surgical instrument)可使用各种方法来给移动部件提供动力。例如，一种用于解剖骨头或组织的机动外科器械可使用气动马达来给解剖工具提供动力。加压流体给马达提供动力，而该马达可借助于可转动的轴机械地连接到解剖工具。加压流体到马达的应用导致轴的转动，该转动进而转动解剖工具。

气动外科器械的组装和操作可产生困难。常规的气动外科器械将可转动的轴容纳在由转子外壳限定的转子外壳室中。为了允许该轴在转子外壳室中自由地转动，多个部件被连接到转子外壳，例如，轴承、轴承壳、流体分配器以及各种本领域已知的其他部件。此外，为了确保这些部件被合适地放置在组件中，可使用对齐销来将这些部件与转子外壳和轴对齐。随着连接到转子外壳的部件的数量增加，这些部件和转子外壳之间的公差(tolerance)使得外科器械本身的组装的可重复性变得困难。因此，需要一种用于外科器械的改进的组件。

概述

本公开内容提供了很多技术进展，其可被单独使用或被组合使用，以提供用于动力外科器械的改进的马达组件和/或用于使用动力外科器械的改进的系统和方法。

在一个实施方式中，用于动力外科器械的外壳构件包括整体式基部(one-piece base)、转子外壳室、第一轴承壳、第二轴承壳，以及通道，其中，转子外壳室由基部限定，第一轴承壳由基部限定并位于转子外壳室的邻近处，第二轴承壳由基部限定并位于转子外壳室的与第一轴承壳相对的侧上，且通道由基部限定，并可操作来将加压流体引导通过基部，到达转子外壳室。

更多的形式和实施方式将从下文提供的详细的描述中变得明显。应理解，虽然详细的描述和特定的例子指示了优选的实施方式，但仅是用于示例的目的，而不是要限制本发明。

附图简述

从详细描述和附图，本公开内容将得到更全面地理解，其中：

图1是环境图，图解了可操作地与病人相关联以进行颅骨切开术的根据本公开内容的一个实施方式的教导的用于解剖骨头和其他组织的外科器械的一个实施方式。

图2是透视图，图解了根据本公开内容的一个实施方式的教导的用于解剖骨头和其他组织的外科器械的一个实施方式，所示的外科器械可操作地与软管组件相关联。

图3a是分解的透视图，图解了图2外科器械的一部分的一个实施方式。

图3b是透视图，图解了图2外科器械中所使用的并且在图3a中所图解的外壳构件的一个实施方式。

图3c是侧视图，图解了图3b中所图解的外壳构件的一个实施方式。

图3d是沿图3b中的线3d-3d剖切所得的横截面图，图解了图3b中所图解的外壳构件的一个实施方式。

图3e是横截面图，图解了图3b中所图解的并且在图3d中未示出的外壳构件的剩余部分的一个实施方式。

图3f是沿图3c中的线3f-3f剖切所得的横截面图，图解了图3b中所图解的转子外壳的一个实施方式。

图3g是部分横截面图，图解了图3a中所图解的组装的外科器械的一部分的一个实施方式。

图4是部分横截面图，图解了图2中所图解的外科器械的一部分的一个实施方式。

图5是透视图，图解了外壳构件的可选择的实施方式。

详细描述

本公开内容涉及外科工具(surgical tool)，且更具体地，本公开内容涉及用于动力外科器械的外壳构件和马达组件。然而，应理解，下列公开内容提供了很多不同的实施方式或例子以实现本发明的不同特征。下面将描述部件和布置的具体例子，以简化本公开内容。当然，这些仅仅是例子而不是要限制本公开内容。此外，本公开内容可能会在不同例子中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简化和清楚，而本身并不指示所讨论的各种实施方式和/或构造之间的关系。

首先参照图1，根据本发明的第一优选实施方式的教导构建的用于解剖骨头和其他组织的外科器械被图解并一般以参考数字100识别。外科器械100被显示为可操作地与病人A相关联，以进行颅骨切开术。对于本领域技术人员将变得明显的是，题述发明不限于任何特定的外科应用，而是对期望解剖骨头和其他组织的各种应用都用有实用性。

参照图2，外科器械100被图解成一般地包括马达组件102、接合到马达组件102的附件(attachment)104，以及接合到附件104和马达组件102的外科工具106。在优选实施方式中，外科工具106是切割工具或解剖工具，但工具的类型对于实现本发明来说不是重要的。解剖工具106的末端包括适用于特定手术的元件，例如切割元件。附件104可提供供外科医生使用的夹持面，并且还可在外科手术期间保护器械100的下面的部分。外科器械100被示出为连接到软管组件108以通过管110向马达组件102提供加压流体源(例如，空气或氮气)，并且连接到软管组件108中的通路112，以在流体通过马达组件102之后排出流体。典型地，软管组件108被连接到与病人隔开的过滤系统(未示出)，并且排出流体(exhaust fluid)被允许在通过过滤系统之后从系统出去。在将被描述的示范性的实施方式中，外科器械100是气动的。然而，应进一步理解，这里讨论的很多的教导对于使用其他动力源的外科器械将具有同样的应用。

现在参照图3a，图2的马达组件102的一个实施方式被详细地示出。马达组件102包括马达外壳200，该马达外壳200具有限定一般圆柱形的内室204的内表面202。马达外壳200可包括，例如，延伸到内室204中的内肩(未示出)和用于在马达外壳200和马达组件102的其他组件之间形成密封的密封件(未示出)，下面将更详细地描述。密封件可由包括PTFE碳氟化合物和其他惰性成分的混合形式的材料制成，例如产品RULON-J。该材料能提供具有相对低的摩擦系数同时需要很少润滑或不需要润滑的密封件。马达组件102还包括轴承保持构件300、紧固件302、第一轴承304、塞子306、可转动的轴308、支承板(bearing plate)310，以及第二轴承312，其中，轴承保持构件300具有轴承结合面300a，紧固件302包括接合构件(coupling member)302a，第一轴承304限定第一轴承孔304a，可转动的轴308包括沿其长度延伸的多个叶片308a以及一对相对的接合端308b和308c，支承板310限定支承板孔310a，而第二轴承312限定第二轴承孔312a，所有这些零件以下面更详细地描述的方式在外壳构件400中定位和/或接合到外壳构件400。

现在参照图3a、3b、3c、3d、3e和3f，外壳构件400包括长的并且为一般圆柱形的整体式基部402，该基部402具有第一端402a和与第一端402a相对的第二端402b。在图解的实施方式中，外壳构件400是材料的整体件(unitary piece)，而下面所描述的各种特征被限定在所述材料中。尽管单一的、同类的材料被示出以形成外壳构件400，但还可考虑加入非同类的材料，例如，涂覆有不同材料的基底材料，以形成整体式外壳构件400。在一个实施方式中，外壳构件400由不锈钢制成。在一个实施方式中，外壳构件400可由陶瓷制成，和/或可包括涂层，以便使外壳构件400更抗磨损。在一个实施方式中，外壳构件为机加工的。加压流体入口404由基部402限定，并从基部402的第一端402a沿基部402的纵轴B朝向基部402的第二端402b延伸。第一轴承壳406由基部402限定，并定位成紧邻加压流体入口404。接合孔408由基部402通过紧邻第一轴承壳406的内凸缘410限定。转子外壳室412由基部402限定，并且定位成紧邻内凸缘410和接合孔408，并与第一轴承壳406相对。第二轴承壳414由基部402限定，并在邻近转子外壳室412的板接合壁414a和基部402的第二端402b之间延伸。通道416由基部402限定，并在大致平行的方向延伸，但是从通道入口416a起与基部402的纵轴B径向间隔开，使得通道416轴向地定位成共同邻近加压流体入口404、第一轴承壳406、内凸缘410和转子外壳室412的一部分。通道入口418由基部402限定，并与通道416成一角度，并提供加压流体入口404和通道416之间的流体通路。在图解的实施方式中，通道入口418与通道416成45度角。多个转子外壳高压流体入口420由基部402限定，并提供高压通道416和转子外壳室412之间的流体通路。多个转子外壳流体出口422由基部402限定，并提供转子外壳室412和基部402的外部之间的流体通路。

现在特定地参照图3a和3g，以组装的形式，多个叶片308a被连接到可转动的轴308，该可转动的轴308位于基部402的转子外壳室412内。可转动的轴308的接合端308b延伸通过接合孔408并进入第一轴承壳406，而可转动的轴308的接合端308c延伸通过第二轴承壳414并伸出基部402的第二端402b。支承板310位于第二轴承壳414中，并与板接合壁414a接合，使得可转动的轴308延伸通过由支承板310限定的支承板孔310a。第二轴承312位于第二轴承壳414中，并与支承板310接合，使得可转动的轴308延伸通过第二轴承孔312a，并由第二轴承312可转动地支撑。在图解的实施方式中，第二轴承312通过与轴承壳414内壁摩擦接合或过盈配合而被保持在位置中。在可选择的实施方式中，粘合剂可被用于将第二轴承312保持在位置中。

第一轴承304位于第一轴承壳406中，并与内凸缘410接合，使得可转动的轴308的接合端308b延伸到第一轴承孔304a内并由第一轴承304可转动地支撑。紧固件302上的接合构件302a与可转动的轴308上的接合端308b接合，并且紧固件302与第一轴承304接合。轴承保持构件300部分地位于第一轴承壳406和加压流体入口404中，使得轴承结合面300a与第一轴承304接合。塞子306位于通道开口416a中，使得通道416中的加压流体不可通过通道开口416a从通道416漏出。在图解的实施方式中，通道开口416a是制造通道416的结果，其需要从外壳构件402的第一端402a在基部402中钻出通道416。然后，塞子306被永久地压配合到通道开口416a中，以便防止加压流体通过通道开口416a从通道416漏出。然而，可选择的实施方式可包括消除通道开口416a和不需要塞子306的制造通道416的技术，如下面所述的并在图5中所图解的可选择的实施方式500。在另一个实施方式中，可在外壳构件400中设置附加的密封件，使得在第一轴承壳406、转子外壳室412和第二轴承壳414之间提供不漏流体的通路，并且，被引入通道416的加压流体流动通过转子外壳流体入口420，进入转子外壳室412，然后从转子外壳流体出口422出来，而不通过第一轴承壳406或第二轴承壳414漏出。

继续参照图3a和3g，并附加参照图4，操作中，包括轴承保持构件300、紧固件302、第一轴承304、塞子306、可转动的轴308、支承板310和第二轴承312的外壳构件400被放置在马达外壳200中的内室204中。在图解的实施方式中，外壳构件400和马达外壳200之间的接合允许排出围绕外壳构件400的压力，使得大部分排出压力流入软管组件108并通过通路112。在另一个实施方式中，外壳构件400和马达外壳200之间的接合产生不漏流体的密封。在另一个实施方式中，在外壳构件400和马达外壳200之间设置有不漏流体的密封件。然后，软管组件108被接合到马达外壳200，使得管110被接合到外壳构件402的第一端402a，并在管110和加压流体入口404之间为加压流体提供密封通路。还在软管组件108和马达外壳200之间提供密封。可转动的轴308的接合端308c可使用例如夹头(collet)接合到外壳工具106(未示出)。

然后，在0至150PSI的范围内的加压流体从软管组件108中的管110进入加压流体入口404，且控制器可被提供以允许外科器械100的使用者在该范围之间调节加压流体的压力。在一个实施方式中，马达组件的上游的加压流体的压力被设为120PSI。在一个实施方式中，马达组件的上游的加压流体的压力被设为100PSI。在一个实施方式中，马达组件的上游的加压流体的压力损失可在10至30PSI之间。由于轴承保持构件300和第一轴承304之间的密封以及塞子306和通道开口416a之间的密封，加压流体通过通道入口418被引入通道416。然后，加压流体通过转子外壳流体入口420被引入转子外壳室412。随着加压流体从转子外壳流体入口420朝向转子外壳流体出口422移动通过转子外壳室412，流体冲击叶片308a，并引起可转动的轴308转动。在一个实施方式中，可转动的轴308的中心线可从转子外壳室412的中心线偏移，以便相对于当可转动的轴308的中心线与转子外壳室412的中心线为共线时来说，产生增加的扭矩。然后，低压流体通过转子外壳流体出口422从转子外壳室412出来，并流回通过软管组件108中的在管110和软管组件108之间的排出流体通路112。在一个实施方式中，流体由于扩张和能量交换而损失压力，例如，当马达组件102的上游的流体的压力是120PSI时，损失的压力可在20-30PSI之间。因此，提供了一种包括外壳构件的外科器械，相对于常规转子外壳来说，该外壳构件允许实现马达组件的简化组装，并通过减少马达组件中使用的部件的数量而减少了可提供流体泄漏的通路。虽然外科器械100已经被描述为由气体流体气动地提供动力，但是其他动力方案也可被考虑，例如，使用液体流体的液压驱动的外科器械。

现在参照图5，在一个可选择的实施方式中，外壳构件500在设计和操作上与上面参照图3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g和4所述的外壳构件400基本相似，提供了由外壳构件500的基部402限定的位于通道416的邻近处的开口502。密封槽504由基部402限定，并绕开口502的外周定位。密封槽506由基部402限定，并绕基部402的圆周以及在基部402的开口502和第二端402b之间定位。在组装中，外壳构件500以与上面针对外壳构件400描述的基本相同的方式设置在马达外壳200的内室204中，提供了位于密封槽504和506中的密封件(未示出)，使得密封件接合马达外壳200的内表面202，并提供外壳构件500和马达外壳200之间的不透流体的密封。在操作中，外壳构件500的操作与外壳构件400基本相似，密封槽504和506中的密封件将加压流体引导通过通道416并引入转子外壳高压流体入口420。相对于外壳构件400来说，提供的开口502为加压流体流过外壳构件500提供了更大的容积，并且，相对于外壳构件400来说，减小了当加压流体流过外壳构件500的通道416时加压流体所经历的压降。此外，开口502允许在不需要制造通道开口416a的情况下制造通道416，并且消除了对于塞子306的需要。

虽然本发明已经参照其优选的实施方式被具体地示出和描述，但是本领域技术人员应理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可于此做出各种形式上和细节上的改变。此外，外壳和/或部件可由其他适当的元件替换以实现相似的结果。此外，各种材料可被用于形成各种部件，并可改变部件的相对尺寸。因此，权利要求书应该被以宽的方式解释，与本发明一致。

Claims (20)

1.一种用于动力外科器械的外壳构件，所述外壳构件包括：

整体式基部，其沿纵向延伸，所述基部具有第一端和与所述第一端相对的第二端；

转子外壳室，其由所述基部限定，并且定位成紧邻所述基部所提供的内凸缘以及所述内凸缘所限定的接合孔；

第一轴承壳，其由所述基部限定，并位于所述转子外壳室的邻近处而通过所述内凸缘与所述转子外壳室相对；

第二轴承壳，其由所述基部限定，并位于所述转子外壳室的与所述第一轴承壳相对的侧上，所述第二轴承壳在所述基部邻近所述转子外壳室所提供的板接合壁和所述基部的所述第二端之间延伸；以及

通道，其由所述基部限定，并可操作来将加压流体引导通过所述基部，到达所述转子外壳室。

2.根据权利要求1所述的外壳构件，其还包括：

加压流体入口，其由所述基部限定，并位于所述第一轴承壳的与所述转子外壳室相对的侧上。

3.根据权利要求2所述的外壳构件，其还包括：

通道入口，其由所述基部限定，并位于所述第一轴承壳和所述加压流体入口之间，由此，进入所述加压流体入口的加压流体通过所述通道入口进入所述通道。

4.根据权利要求1所述的外壳构件，其还包括：

转子外壳流体入口，其由所述基部限定，由此，所述通道中的加压流体通过所述转子外壳流体入口进入所述转子外壳室。

5.根据权利要求1所述的外壳构件，其还包括：

转子外壳流体出口，其由所述基部限定，由此，所述转子外壳室中的流体通过所述转子外壳流体出口从所述转子外壳室出来。

6.根据权利要求1所述的外壳构件，其还包括：

通道开口，其由所述基部限定，并可操作来接收塞子。

7.一种用于机动外科器械的组件，所述组件包括：

整体式基部，其沿纵向延伸，所述基部具有第一端和与所述第一端相对的第二端；

转子外壳室，其由所述基部限定，并且定位成紧邻所述基部所提供的内凸缘以及所述内凸缘所限定的接合孔；

第一轴承壳，其由所述基部限定，并位于所述转子外壳室的邻近处而通过所述内凸缘与所述转子外壳室相对；

通道，其由所述基部限定，并可操作来将加压流体引导通过所述基部，到达所述转子外壳室；

第一轴承，其位于所述第一轴承壳中；以及

可转动的轴，其位于所述转子外壳室中，并与所述第一轴承接合。

8.根据权利要求7所述的组件，其还包括：

第二轴承壳，其由所述基部限定，并位于所述转子外壳室的与所述第一轴承壳相对的侧上，所述第二轴承壳在所述基部邻近所述转子外壳室所提供的板接合壁和所述基部的所述第二端之间延伸；以及

第二轴承，其位于所述第二轴承壳中，其中，所述可转动的轴与所述第二轴承接合。

9.根据权利要求8所述的组件，其还包括：

支承板，其位于所述第二轴承壳中，并邻接所述第二轴承。

10.根据权利要求7所述的组件，其还包括：

紧固件，其至少部分地位于所述第一轴承壳中，并与所述第一轴承和所述可转动的轴接合。

11.根据权利要求7所述的组件，其还包括：

轴承保持构件，其至少部分地位于所述第一轴承壳中，并与所述第一轴承接合。

12.根据权利要求7所述的组件，其还包括：

加压流体入口，其由所述基部限定，并位于所述第一轴承壳的与所述转子外壳室相对的侧上。

13.根据权利要求12所述的组件，其还包括：

通道入口，其由所述基部限定，并位于所述第一轴承壳和所述加压流体入口之间，由此，进入所述加压流体入口的加压流体通过所述通道入口进入所述通道。

14.根据权利要求7所述的组件，其还包括：

转子外壳流体入口，其由所述基部限定，由此，所述通道中的加压流体通过所述转子外壳流体入口进入所述转子外壳室，并与所述可转动的轴接合。

15.根据权利要求7所述的组件，其还包括：

转子外壳流体出口，其由所述基部限定，由此，所述转子外壳室中的流体通过所述转子外壳流体出口从所述转子外壳室出来。

16.根据权利要求7所述的组件，其还包括：

通道开口，其由所述基部限定，并可操作来接收塞子。

17.一种用于给外科器械提供动力的方法，所述方法包括：

提供外科器械组件，所述外科器械组件包括整体式基部，所述整体式基部限定转子外壳室、邻接所述转子外壳室的第一轴承壳，以及接合到所述转子外壳室的通道，所述外科器械还包括位于所述转子外壳室中并与位于所述第一轴承壳中的第一轴承接合的可转动的轴；

将加压流体源接合到所述整体式基部；以及

通过所述通道提供来自所述加压流体源的高压流体，以转动所述转子外壳室中的可转动的轴。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述整体式基部限定位于所述转子外壳室的与所述第一轴承壳相对的侧上的第二轴承壳，由此，第二轴承位于所述第二轴承壳中，并与所述可转动的轴接合。

19.根据权利要求17所述的方法，其还包括：

提供所述转子外壳室、所述第一轴承壳和所述第二轴承壳之间的不透流体的密封。

20.根据权利要求17所述的方法，其中，通过所述通道提供来自所述加压流体源的高压流体的所述步骤包括：将高压流体引导通过与所述通道成一角度的加压流体入口。

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