CN102076273A - 用于往复式外科器械的卡盘 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了涉及将外科工具保持在往复式外科器械(例如往复锯)的卡盘内的装置。公开了一种固定卡盘，用于将外科工具固定至包括轴和固定元件的往复式外科器械。所述轴限定了轴线，并具有沿轴线延伸的圆柱形孔。所述孔被成形以容纳大体为圆形的工具柄部。一对横向狭槽沿通过轴线的平面延伸到轴内，以便容纳大体扁平的工具柄部。该横向狭槽与该圆柱孔相交。固定元件由轴承载，相对圆柱形孔向内和向外都可径向运动，以将外科工具固定在卡盘内。

Description

用于往复式外科器械的卡盘
技术领域
本发明一般涉及用于切割和修整骨或其他强韧组织的往复式外科器械。具体地说，本发明涉及用于所述器械，特别用于将各种刀片及其它工具固定到所述器械上的卡盘或夹头。
背景技术
医生及其他医疗专业人员通常采用动力驱动的外科器械分割骨、组织，或用于其他目的。往复锯式切割器械可用于外科手术中切断骨、软骨或其他强韧组织。取决于制造或用途，锯条、骨钻、锉刀、凿子及其它工具通常设计有不同的工具外形，如扁平或圆形柄部外形。一种改进方法是，往复运动的外科器械设有易于接纳扁平、圆形或其他形状的柄部外形的刀片及其它工具的卡盘。
发明内容
本发明提供了将外科工具(例如切割刀片)固定在往复式外科器械(往复锯)内的改进方法和装置。切割刀片及其它外科工具被描述为具有扁平、圆形或其他柄部外形。
根据一个示例性实施例，公开了一种卡盘，该卡盘用于将具有带有固定孔隙的柄部的外科工具固定在往复运动外科器械内。该卡盘包括轴和固定元件。该轴限定轴线并具有用于容纳工具的柄部的插孔。该固定元件由轴承载，并在第一位置和第二位置之间选择性地可移动，在第一位置中，固定元件从插孔完全抽出，以允许插入和取出外科工具，在第二位置中，元件完全位于插孔内并通过固定孔隙以将外科工具固定在插孔内。
另一方面，公开了一种用于将外科工具固定至往复式外科器械的卡盘，该卡盘包括轴和固定元件。该轴限定轴线并具有沿轴线延伸的圆柱形孔。该孔被成形以容纳大体圆形的工具柄部。一对横向狭槽沿通过轴线的平面延伸进入轴内以便容纳大体扁平的工具柄部。横向狭槽与圆柱形孔相交。该固定元件由轴承载，并相对于孔向内和向外都可径向移动，以将外科工具固定在卡盘内。
在一些实施例中，往复式外科器械，包括马达、外科工具卡盘和外科工具。该马达具有可旋转心轴且传动装置安装至旋转心轴以便将旋转心轴的旋转运动转化为往复运动。外科工具卡盘连接至传动装置且包括容纳轴、锁紧元件和凸轮套。该容纳轴限定了纵向轴线，且具有工具插孔和径向延伸的近端开口。锁紧元件滑动连接至容纳轴且具有从其本身延伸的突起。凸轮套被旋转地保持在轴上且具有内凸轮表面。外科工具具有远端和近端，近端被配置为被容纳在工具插孔内。外科工具具有孔隙，该孔隙被布置为当外科工具被置于附连插孔内时与容纳轴的径向延伸的近端开口对应。锁紧元件在第一位置和第二位置之间选择性地可移动。在第一位置中，突起从容纳轴的近端开口抽出，以允许插入或取出外科工具。在第二位置中，突起被完全容纳在容纳轴的近端开口和外科工具的孔隙中，以将外科工具固定在卡盘内。凸轮表面被配置为将突起推到第二位置内。
应理解的是，本发明内容及以下的具体实施方式虽然讨论了本发明的一些示例性实施例，但仅是为了说明的目的，而不是意图对本发明在权利要求书所描述的范围之外的范围进行限制。
附图说明
详细说明和附图将利于更充分地理解本发明，其中：
图1A为根据本发明构造的示例性往复运动外科器械的横截面剖视图。
图1B为图1A的示例性往复运动外科器械的另一横截面剖视图。
图2为用于图1A和1B中外科器械的示例性卡盘的放大横截面剖视图。
图3为图2显示的卡盘的分解图。
图4为图2中示例性卡盘的另一放大横截面剖视图。
图5为图2中卡盘一部分的端视图。
图6A为用于图2卡盘的示例性刀片的顶视图。
图6B为用于图2卡盘的另示例性刀片的顶视图。
图7A为安装在图2卡盘中的图6A的刀片的横截面剖视图。
图7B为安装在图2卡盘中的图6A的刀片的另一横截面剖视图。
图8描绘了具有安装在图2卡盘中的圆形柄部的示例性切割刀片。
图9A描绘了具有安装在图2卡盘中的圆形柄部的示例性锉刀工具。
图9B描绘了具有成角度的柄部的示例性锉刀。
具体实施方式
为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图显示的实施例或示例，并使用详细的语言对其进行说明。但仍要理解的是，并不由此意图限制本发明的范围。在所述实施方式中的任何改变和进一步修改以及如本文所述的发明的原理任何进一步的应用都被考虑为本发明所涉及的领域的技术人员会通常想到的。进一步地，应理解的是，本发明并不限于任何特定外科应用，而是可用于期望使用本发明的各种应用，包括但不限于：
1.关节内窥镜检查——矫形外科
2.内窥镜检查——胃肠病学、沁尿学、软组织
3.神经外科——脑、脊柱及耳科学
4.小骨——矫形外科、口腔颌面外科、脊柱矫形外科及耳科
5.心胸外科——小骨亚节
6.大骨——全关节和外伤
7.牙科及其他应用领域
本领域技术人员应能理解该器械构造的某些细节，因此此处不进行详细说明。
一般参考图1A和1B，其示出示例性往复运动外科器械10的两个横截面剖视图。器械10具有用于支撑切割刀片，或其他外科工具或附连件的远端工作部12，以及包括马达15的近端驱动器部14，马达15用于操纵工作部12。马达15在其前端或远端上具有被马达15驱动而旋转的花键轴17。
驱动器部14被锥形鼻件16部分地包围，锥形鼻件16限定纵向孔18并在其后端或近端具有外螺纹20，且在前端或远端具有内螺纹22。内螺纹22在鼻件的孔18的长度之内固定螺帽24，螺帽24在其内形成腔体26。鼻件16的外螺纹20固定至马达壳30上的匹配内螺纹28。
如从图1A所能看见的，马达壳30提供具有内螺纹部34的向后插孔32。连接组件36位于插孔32内，且具有与马达壳30的螺纹34配合的外螺纹38，以将两个部件固定在一起。连接组件36具有纵向延伸通过组件36的中心流体通道40。应注意的是，连接组件36与流体压力源(未显示)典型地通过同轴软管或导管互连，流体压力源提供加压流体(例如空气)到流体通道40内。径向内松套配件42和径向外松套配件44分别以本领域熟知的方式与同轴软管形成密封。
加压流体从中心通道40流经成角度的导管46到达驱动马达15。排出的流体从马达15通过连接组件36中径向布置的流体排出通道47连通返回到同轴软管。
连接组件36形成有径向扩大的外部48，该外部48被成形为提供带凸起的表面或扭曲的平面，以便当连接组件36被附连至马达壳30的插孔32或从马达壳30的插孔 32上卸除时更易被旋转。
参考图1B，马达套筒50环绕马达15且被容纳在马达壳30内。马达套筒50定位在连接组件36前面或远侧，且与大体圆柱形的齿轮壳52邻接。齿轮壳52在后端或近端具有直径减小的中心纵向孔54，和直径增大的纵向孔56。直径增大的孔56的后部在58处具有内螺纹。
把花键纵向通道62限定在其中的齿轮联轴节60容纳在直径增大的孔56内，花键纵向通道适于以互补的方式包围和接合马达轴17的花键。齿轮联轴节60与孔56之间布置一对环形轴承64，以协助齿轮联轴节60旋转。
通道62的远侧部具有螺纹，如66处所示。小齿轮68固定在螺纹部66内，且在其前端具有一组成角度的旋转齿70。应明白的是，马达15被致动时，马达15使该组旋转齿70旋转。
如图1A所示，一对横向孔72在直径上相对地伸入齿轮壳52，每个孔72容纳环形轴承74。偏心曲柄76被保持在纵向孔54内，且设有通过轴承74向外延伸的轴承销78，以使得销78可在轴承74内围绕其自身的销轴线80旋转。偏心曲柄76具有偏离销轴线80的中心跨越部82，使其可在轴承销78在其轴承74内旋转时围绕销轴线80旋转。偏心曲柄76还设有具有成角度的齿的小齿轮部84，该成角度的齿与小齿轮68的齿70互相啮合。马达15使小齿轮68旋转时，齿轮68的齿70与小齿轮部84的齿啮合，以便其轴承74内的轴承销78使偏心曲柄76旋转。当曲柄76以这种方式旋转时，跨越部82围绕销轴线80旋转。
如图1B最好地所示，容纳在孔26内的连杆86使偏心曲柄76的跨越部82与往复轴88互连。连杆86具有近端开口90和远端开口92。两个开口90和92都包含有环形轴承94。跨越部82通过近端开口90和轴承94。远端开口92和轴承94包围往复轴88内的销96。应注意的是，往复轴88大体设置在螺帽24的腔体26内且在鼻件16的孔18内。然后应理解的是，此处所述的部件提供将马达轴17的旋转运动转化为轴88及相关部件的往复运动的传动。多个轴承和套筒确保往复轴88能在螺帽24和鼻件16内做往复运动，此处不再详细说明。
往复轴88的远端向外延伸到螺帽24远端之外，且包含在其内形成的盲孔98。盲孔98具有沿其长度设置的内螺纹部100，藉此往复轴88可以连接到器械10的工作部12。
当器械10被描述为具有气动马达时，可以预期工作部12和必要的传动部件同样可以由电动马达和手持件驱动。一个示例性电动手持件是Medtronic Xomed公司所有的Midas
Figure BPA00001287200500051
Legend EHS StylusTM。因此，电动马达可以提供旋转力，并由传动装置转化为往复轴88的往复运动。
进一步参照图2-6可对器械10的工作部12更易理解，其中更详细地示出卡盘和工作部12的其他部件。图2为用于器械10的示例性夹头或固定卡盘102的放大横截面剖视图。根据一个示例性实施例，固定卡盘102包括近端附近带有外螺纹106的固定轴104。螺纹106的形状和尺寸使其可与往复轴88(如图1B所示)中的盲孔98的螺纹100互连。在其他实施例中，固定轴104和往复轴88是整体的。在另一些实施例中，传动装置与卡盘102可以是整体的。
现在参照图3和图4，图3为卡盘102的分解图，图4为卡盘102横截面图。轴104具有通过其直径横向延伸的横孔108。固定轴104的远端包括大体为圆形的容纳孔110，容纳孔110位于轴104内的中心，且沿纵向轴线L对准。一对狭槽112从孔110径向朝外延伸，且在直径上位于彼此对面。
仍参考图2和图3，轴104还具有沿一侧设置的外凹入处114(在图3中能最好的看见)。凹入处114内形成有一对弹簧保持槽116，以在轴104内形成其中可放置弹簧118的容纳元件。键孔120穿过凹入处114。
如图3最好地示出的，保持套122包围轴104且形状大体为圆形。套122包括其中容纳轴104的中心纵向孔124。一对横孔126和狭槽127穿过保持套122。保持套122可以包括其他零件，例如密封元件保持槽125。
旋转凸轮套128包围轴104和保持套122，且具有带外脊或刻纹的抓取表面130。图5为凸轮套128的端视图。参考图3和图5，凸轮套128为空心，且具有一对表面，将凸轮套128与保持套122相抵，并以下文所述的方式致动柄部固定元件。
凸轮套128内远侧部上具有内凸轮表面部132。偏心地使凸轮表面部132分级，如图3所示，且如图5更具体地所示，从而使凸轮表面部132一侧132a比凸轮表面部132的相对侧132b在径向上更靠近轴线L。如图2和图5具体所示，凸轮套128还设有从轴线L到其圆周的距离相等的内径向接触表面部134，该接触表面部134可与保持套122外表面接触，以使得凸轮套128以可旋转滑动的方式被保持为与保持套122相抵。也可预期其他表面和表面部，例如，用于把凸轮套128连接到保持套122的接口表面部135，如图3和图5所示。另外，接触表面部134还可包括一个或多于一个可绕接触表面部134的至少部分圆周延伸的锁定件或凹槽136，如图4和图5所示。凹槽136可进一步沿与轴线L基本对准的方向纵向延伸。
一般的参考图3和图4，组装工作部12的卡盘102时，弹簧138可延伸通过轴104的孔108，以偏置轴承滚珠140径向向外经由保持套122的孔126进入铣成的凹槽136内(见图4)。滚珠140进入凹槽136时发出“喀嚓”声，提示用户其处于锁紧位置还是未锁紧位置。“喀嚓”声也可使用户通过触觉来检验其处于锁紧位置还是未锁紧位置。另外还可以设置一个或多于一个外表面标记129，以从视觉上提示滚珠140处于锁紧位置还是未锁紧位置，如图3所示。例如，凸轮套128和保持套122上可以包括相应的表面标记129。
弹簧138、滚珠140与凹槽136配合，以把凸轮套128保持在锁紧位置或未锁紧位置。另外，弹簧138、滚珠140与凹槽136还可以把凸轮套128旋转保持在保持套122之上。例如，容纳滚珠140的连续周向侧凹槽(未显示)可以把凸轮套128旋转保持在保持槽122上。滚珠140可以在凸轮套128旋转时对其进一步提供支撑。弹簧138可进一步把轴104保持在保持套122内。
可采用橡胶O形圈142和144以协助在所述部件之间形成流体密封，其可以被如图3所示且如上文讨论的凹槽125等零件保持。
现在参考图2和图3，固定元件(如键销146)可以包括增大的接触头部148和径向朝内延伸的突起，即键部150。键部150的形状和尺寸可以使其被容纳在固定轴104的具有互补形状的孔隙内，如下文所述。接触头部148完全被容纳在保持套122的狭槽127内。键部150径向向内延伸通过轴104的铣磨部114的键孔120且进入孔110内。容纳在弹簧保持槽116内的弹簧118与接触头部148底侧的座表面152(见图2)接触，以径向朝外偏置固定元件146。组装工作部12的卡盘102后，凸轮表面部132与接触头部148的外径向侧接触。
现在参考图6A和图6B，其示出与卡盘102一起使用的两个示例性扁平柄部切割刀片的顶视图。从图6A开始，刀片200具有带锯齿状边缘204的切割部202。应理解的是，切割部202也可采用其他切割形状和结构。
刀片200具有扁平柄部206，扁平柄部206具有穿过其的孔隙208。孔隙208的形状大体与固定元件146的键部150互补。孔隙208具有两个端部208a和208b，在所示的示例中，两个端部大体都为圆形，在此处形状相同。根据一个实施例，端部208a和208b可各自设有中心点209和211以及圆周217和219。半径213和215分别从中心点209和211延伸。端部208a和208b彼此间隔开偏移距离221。因此，中心点209和211之间的距离大于半径213和215的总和(见图6A)。
如图6B所示，圆周217和219之间可设置一对向内脊部223，其将键部的非互补部分排斥在外。在一个示例性实施例中，所述柄部孔隙和键部的外形互补，类似沙漏形。在一些实施例中，柄部孔隙和键部形状为方形、矩形、哑铃形、圆形、扇形等。在其他实施例中，所述外形为非对称外形，且可包括侧向偏移，以使刀片仅在一个方向可固定。例如，孔隙和键部可位于轴线L的侧向，以使得孔隙在柄部一侧为开放式缺口而不是封闭孔隙。在另一些实施例中，多于一个的孔隙和多于一个的键部使刀片固定且一致地对齐。
孔隙208的形状保证仅具有大体互补形状的键才能被设置在孔隙内。因此，刀片200与具有不互补的键部的不可相容的装置一起使用的可能性得以减小。
参考图7A和7B，其描绘了被安装在卡盘102内的刀片200的横截面图。以图7A开始，通过将柄部206插入孔110，刀片200被固定在卡盘102内，从而使扁平柄部206被保持在狭槽112内。扁平柄部206的宽度尺寸大于中心孔110的直径，因此扁平柄部206可以延伸到并被容纳在狭槽112内。
插入之前，凸轮套128应以旋转箭头R指示的方向大体旋转到图7A所示的位置。在此第一位置时，凸轮表面部132的径向增大部132b与固定元件146的接触头部148相邻，因此弹簧118可以径向朝外偏置固定元件146。
现在转向图7B，然后凸轮套128旋转，使径向减小部132a与接触头部148相邻。在此第二位置时，固定元件146被径向朝内推，压缩弹簧118，把键部150移动到刀片孔隙208内，从而在卡盘102内固定刀片200。
在一个实施例中，卡盘102被配置以使得：凸轮套128可旋转180度，使键部在第一位置和第二位置之间完全转换。在其他实施例中，卡盘102被配置以使得：凸轮套128可多于或少于旋转180度，使键部在第一位置和第二位置之间转换。在一个实施例中，卡盘102被配置为旋转90度。
在一个实施例中，凸轮套128被配置以沿着顺时针或逆时针方向不停地旋转。这种不停的可旋转性可使操作者的使用更加简便。在其他实施例中，可包括一个或多于一个止挡件，以使得第一位置和第二位置之间的旋转被限制为在一个或多于一个止挡件之间的旋转。
为了取下或更换卡盘102内的刀片或其他工具，以完全相反的顺序执行此处所述操作。凸轮套128旋转，使凸轮表面部132的径向增大部132b与接触头部148相邻，由此允许固定元件146被弹簧118径向朝外推动，从而从孔隙208取出键部150。随后可从狭槽112和卡盘102取出刀片200。
如上所述，刀片200的固定或锁紧不需要把可压缩夹头向刀片压缩或收缩。因此，根据一个实施例，由于不需要使用扳手、夹头钥匙等便可将外科工具牢固附连至卡盘102，卡盘102为无钥匙卡盘。也不需要用手拧紧或拧松螺纹，该拧紧或拧松操作可导致耽误工具更换时间。
另外，狭槽112具有上、下相对的内表面112a和112b，如图2所示。相对内表面112a和112b由狭槽宽度W分隔，表面112a和112b之间的狭槽宽度W在所有点都基本相等。因此，无论工具在卡盘内固定还是未固定，狭槽宽度W都基本保持在同一宽度。
现在参照图8，其描绘了具有圆形柄部的示例性切割刀片300。刀片300设有具有锯齿状边缘304的切割部302，与上述切割部202和边缘204的设置相似。刀片300具有圆形柄部306，圆形柄部306在其近端可分别设有一对上和下去除部308a和308b。上和下去除部308a和308b形成平坦部分310。平坦部分310内设置有孔隙312，其形状与尺寸与上述孔隙208相似。
因此，圆形柄部306可具有尺寸大体填充圆柱孔110的第一直径或第一高度，以及小于第一高度的第二直径或第二高度。去除部分308a和308b之后，第二高度与平坦部分310的减小的厚度对应。在其他实施例中，圆形柄部306仅去除一侧。该高度的减小具有独特优势，使得键突出150不需要移动至进入或退出柄部孔隙。因此，键突出150在第一和第二位置的移动距离缩短，允许凸轮套128的最大厚度减小。因此，卡盘102的整体外形得以缩小，以提供更好地进入、安全性以及其他优点。
整体外形减小产生的另外的优点与卡盘质量有关。随着增加越来越多的质量以快速改变方向，往复运动固有的快速重复的方向变化受到阻碍。因此，通过减小卡盘、马达、传动装置和润湿零件的质量外形，都可从减小摩损、振动和功耗方面受益。另外，由于负载减小，手持件的尺寸和重量可以进一步减小。重量和振动减小再加上平衡增强，可增加用户精确性，且减小用户在外科手术期间的疲劳。
在其他实施例中，圆形柄部306没有去除部分，但在第一直径处延伸其整个长度。
轴104的孔110和狭槽112提供插孔，该插孔能容纳具有大体圆形的横截面(如刀片300)或大体平坦的扁平形横截面(如刀片200)的柄部的外科工具。圆形柄部306的尺寸和形状使其可保持在轴104的孔110内。因此，圆形柄部刀片300以与刀片200大体相同的方式插入孔110，但柄部306的部分没有设置在轴104的狭槽112内。通过旋转凸轮套128可将刀片300以相似方式固定在卡盘102内，使固定元件146径向朝内偏移，以便键部150穿过柄部306的孔隙312。刀片300也以与刀片200相同的方式从卡盘102取出。
现在参考9A，其描绘了具有圆形柄部的示例性锉刀工具。锉刀工具400设有具有锉磨表面404的工作部402。锉刀400具有圆形柄部406，圆形柄部406在其近端可分别设有一对上和下去除部408a和408b。上和下去除部408a和408b形成平坦部分410。平坦部分410内设置孔隙412，空隙412的形状与尺寸与上述孔隙208相似。
根据如图9B所示的一个示例性实施例，可代替锉刀工具400使用的锉刀工具420的圆形柄部可具有预成形的弯曲或轮廓，如迂回弯曲414a和414b。因此，近端柄部部分416基本与第一纵向轴线L1对齐，远端柄部部分418基本与第二纵向轴线L2对齐。轴线L1大体从轴线L2偏移偏移距离为D。可设置偏移柄部，利于进入和可见性，但也可预期其他柄部构造，例如柄部横与轴线L1而以单个90度弯曲。
在一些应用中，可优选使用圆形柄部外科工具，因为延伸距离处的圆柱强度较大。例如，相比延伸长度近似的圆形柄部刀片，长扁平柄部刀片更易于弯曲。在不需要加长延伸的其他应用中，可需要扁平柄部刀片所具有的薄切口和切割效率。因此，公开的新型卡盘给用户提供有利之处，用户现在可在圆形和扁平柄部工具之间容易地更换而不需要使用扳手、特殊卡盘钥匙等。
另外，圆形柄部可利于涉及增加压力或改变工具力度方向等的程序，例如，可在锉磨程序中经常出现。锉磨工具可以包括质量大于锯条的头部，从而在往复器械的上行程中对柄部产生较大拉出力。在这种情况下，通过设置可抵抗这种力且延伸通过柄部孔隙的物理阻碍锁紧突起，使本发明比摩擦锁紧夹头(如分体夹头)更具优势。另外，锁紧突起150可以防止圆形柄部轴向旋转，特别是偏置圆形柄部的轴向旋转，如图9B所示。施加在工作部402的工作压力可由偏移距离D放大，以产生绕轴线L1的旋转力矩带来的转矩T。外科手术期间不期望的轴向旋转是有害的。但根据此实施例，锁紧突起150由于转矩T的存在而能在结构上防止产生旋转运动，以避免锉刀400在夹头内转动。尽管附图显示偏置柄部设置在锉刀上，但应理解的是，偏置柄部可用于任何工具，包括例如，锯条、凿子、钻及其他。
在一个实施例中，圆形柄部可包括一个或多于一个纵向对齐但从柄部外表面径向朝外伸出的侧延伸部。所述侧延伸部可延伸到现有狭槽112或额外的狭槽或键槽内，且至少局部可与扁平柄部边缘相似。在其他实施例中，所述侧延伸部可以为凸台，或者例如它们可由键料成形。
应进一步注意的是，在所示实施例中，卡盘为无钥匙卡盘。因此，卡盘可在不使用卡盘钥匙或其他协助控制卡盘的工具部件的情况下锁紧或松开工具。代之，卡盘可被手转动，且可包括帮助用户用手指抓取卡盘的平面或轻微凹陷。扁平或圆形柄部工具可设置防旋转和防拉出零件，用于把工具固定在无钥匙卡盘内，孔隙可具有一对侧壁以及远端和近端壁，侧壁具有一定长度且侧壁之间有一定宽度。侧壁长度可大于侧壁之间的宽度。因此，防旋转零件可包含任一种柄部的扁平柄部刀片的平坦柄部边缘或孔隙的侧壁。防拉出零件可包含任一种柄部的孔隙的近端壁。
从以上说明可以看出，凸轮套128绕保持套122的旋转使固定元件146在第一位置和第二位置之间移动。在第一位置时，键部150没有从轴104的插孔中完全抽出，使外科工具柄部可插入其中或从中取出。在第二位置时，键部150完全处于轴104的插孔内，以便如果外科工具柄部在插孔内，键部150将穿过外科工具柄部的孔隙，从而将工具固定在卡盘102内。
在往复运动的操作中，器械10被马达15致动，以使刀片、锉刀、凿子或其他工具以运动箭头M所代表的往复方式移动，如图7A-9所示。马达15使小齿轮68旋转，小齿轮68进而使偏心曲柄76旋转。曲柄76旋转时，其运动使连杆86和往复轴88以及卡盘102往复运动。应理解的是，其他实施例可在其他方向进行往复运动，例如环向或横向。
在一个示例性实施例中，圆形柄部孔隙和对应键部具有互补的外形，类似沙漏形。在其他实施例中，该外形是非对称的，且可包括侧向偏置或偏移，以便刀片仅沿一个方向可固定。例如，孔隙和键部可位于轴线L的侧向，使孔隙在柄部一侧为开放式缺口而不是封闭孔隙。在另一些实施例中，多于一个的孔隙和多于一个的键部使刀片的对准更为牢固、一致。
圆形或扁平柄部工具的孔隙和相应键部的不同特征的这些实施例可提供专利保护。例如，被配置为沙漏形、对称形和纵向偏移中的一种的孔隙可防止非专利刀片与所公开的卡盘一起使用。可替换地，对键部特征所作的相应变动可防止非专利卡盘与所公开的外科工具一起使用。
虽然仅以其一种形式示出了本发明，但对本领域技术人员明显的是，本发明不限于此，可在不脱离本发明范围的情况下做出各种改变。

Claims (29)

1.一种卡盘，用于将具有带有固定孔隙的柄部的外科工具固定在往复运动外科器械内，包括：
轴，该轴限定轴线并具有用于容纳所述工具的所述柄部的插孔；以及
固定元件，该固定元件由所述轴承载，并在第一位置和第二位置之间选择性地可移动，在所述第一位置中，所述固定元件从所述插孔完全抽出，以允许插入和取出所述外科工具，在所述第二位置中，所述元件完全位于所述插孔内并通过所述固定孔隙以将所述外科工具固定在所述插孔内。
2.根据权利要求1所述的卡盘，其进一步包括围绕所述轴安装的凸轮套，所述凸轮套绕所述轴线可旋转，所述凸轮套具有把所述固定元件从所述第一位置移动到所述第二位置的内凸轮。
3.根据权利要求2所述的卡盘，其进一步包括至少一个弹簧，所述固定元件被弹簧偏置向所述第一位置，所述弹簧被配置为把所述固定元件从所述第二位置移置至所述第一位置。
4.根据权利要求3所述的卡盘，其中所述固定元件包括：
头部，该头部提供座表面以与至少一个弹簧的一部分接触，以便将所述固定元件径向朝外偏置到所述第一位置；以及
从所述固定元件延伸的固定键部，该固定键部被成形从而可被容纳在所述外科工具的键形开口内，以将所述外科工具固定在所述插孔内。
5.根据权利要求4所述的卡盘，其中所述固定键部大体为沙漏形。
6.根据权利要求2所述的卡盘，其中所述凸轮套包括与所述固定元件滑动接触的径向朝内的凸轮表面，该凸轮表面径向分级，以提供径向增大部和径向减小部，以便所述凸轮套绕所述轴线旋转时所述固定元件在所述第一位置和所述第二位置之间选择性地径向可移动。
7.根据权利要求2的卡盘，其中所述凸轮套沿顺时针和逆时针方向相对于所述轴都可在360度的范围内旋转。
8.根据权利要求1所述的卡盘，其中所述插孔包括在所述轴内的圆柱形孔，以容纳具有大体圆柱形的柄部的外科工具。
9.根据权利要求8所述的卡盘，其中所述插孔包括延伸进入所述轴的侧壁的横向狭槽，以容纳具有大体扁平的柄部的外科工具。
10.一种用于将外科工具固定至往复式外科器械的卡盘，该卡盘包括：
轴，该轴限定轴线并具有沿所述轴线延伸的圆柱形孔，所述孔被成形以容纳大体圆形的工具柄部，所述轴还具有沿通过所述轴线的平面延伸进入所述轴内以便容纳大体扁平的工具柄部的一对横向狭槽，所述横向狭槽与所述圆柱形孔相交；以及
固定元件，该固定元件由所述轴承载，并相对于所述孔向内和向外都可径向移动，以将外科工具固定在所述卡盘内。
11.根据权利要求10所述的卡盘，其进一步包括围绕所述轴和所述轴线被旋转保持的凸轮套，所述凸轮套具有第一内表面部和第二内表面部，所述第一表面部具有与所述固定元件接合以把所述固定元件从外位置移至内位置的凸轮表面，所述第二表面部具有与所述轴线等距的圆周。
12.根据权利要求11所述的卡盘，其进一步包括设置在所述凸轮套和所述轴之间的保持套，所述凸轮套的所述第二表面部与所述保持套旋转接合，所述保持套具有狭槽，该狭槽的尺寸被做成允许所述固定元件在所述内位置和所述外位置之间移动。
13.根据权利要求12所述的卡盘，其中所述保持套和所述轴包括对齐的横向孔，所述卡盘进一步包括：
滑动设置在所述对齐的横向孔内的相对滚珠，所述凸轮套的第二表面部包括凹槽，该凹槽与所述轴线对准且被配置为当所述凸轮套的该凹槽与所述滚珠对齐时容纳所述滚珠，以通过所述滚珠防止所述凸轮套自由旋转；以及
径向朝外偏置所述滚珠的弹簧。
14.根据权利要求11所述的卡盘，进一步包括：
锁定件，该锁定件在所述凸轮套的第二表面部内形成且用于容纳滚珠元件；以及
滚珠元件，该滚珠元件被保持在轴内且被径向向外偏置以通过所述凸轮套旋转至预定位置而被置于所述锁定件内。
15.根据权利要求14所述的卡盘，其中所述滚珠被置于所述锁定件内对操作者产生触觉反馈和听觉反馈中的至少一个。
16.根据权利要求10所述的卡盘，其进一步包含与所述轴连接以向外偏置所述固定元件的弹簧。
17.根据权利要求10所述的卡盘，其中所述横向狭槽具有上和下相对内表面，且其中无论所述工具在卡盘内固定还是未固定，所述相对内表面被间隔开与横跨所述横向狭槽的宽度大体相同的狭槽宽度。
18.一种用于在外科手术期间处理组织结构的系统，包括：
往复式外科器械，包括：
具有可旋转心轴的马达；
安装至所述旋转心轴以便将所述旋转心轴的旋转运动转化为往复运动的传动装置；
连接至所述传动装置的外科工具卡盘，所述卡盘包括：
容纳轴，该容纳轴限定了纵向轴线，且具有工具插孔和径向延伸的近端开口；
滑动连接至所述容纳轴的锁紧元件，该锁紧元件具有从其本身延伸的突起；以及
被旋转地保持在所述轴上的凸轮套，该凸轮套具有内凸轮表面；以及
具有远端和近端的外科工具，所述近端被配置为被容纳在所述工具插孔内，所述外科工具具有孔隙，该孔隙被布置为当所述外科工具被置于附连插孔内时与所述容纳轴的径向延伸的所述近端开口对应，其中所述锁紧元件在第一位置和第二位置之间选择性地可移动，在所述第一位置中，所述突起从所述容纳轴的所述近端开口抽出，以允许插入或取出所述外科工具，在所述第二位置中，所述突起被完全容纳在所述容纳轴的所述近端开口和所述外科工具的所述孔隙中，以将所述外科工具固定在所述卡盘内，所述凸轮表面被配置为将所述突起推到所述第二位置内。
19.根据权利要求18所述的系统，其进一步包括弹簧，该弹簧与所述轴连接且被布置为向所述第一位置偏置所述突起。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述锁紧元件设有具有内表面的头部，所述突起从其延伸，所述头部的长度尺寸比所述突起宽，所述内表面具有用于与所述弹簧接合的至少一个弹簧接合零件。
21.根据权利要求18所述的系统，其中所述工具插孔包括在所述轴内的圆柱形孔，以容纳具有大体圆柱形的柄部的外科工具。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述外科工具设有具有第一直径和第二直径的柄部，所述第一直径尺寸被做成完全填充所述圆柱形孔，且具有减小的厚度的所述第二直径被配置为缩短所述突起在所述第一位置和所述第二位置之间的移动距离，从而减小所述卡盘的整体外形。
23.根据权利要求21所述的系统，其中所述工具插孔进一步包括延伸通过所述轴的相对侧壁的横向狭槽，以容纳具有大体扁平的柄部的外科工具。
24.根据权利要求18所述的系统，其中所述凸轮表面径向朝内且与所述锁紧元件滑动接触，所述凸轮表面被径向分级，以提供径向增大部和径向减小部，以使得当所述凸轮套绕所述纵向轴线旋转时所述锁紧元件在其第一位置和第二位置之间可选择性地径向移动。
25.根据权利要求18所述的系统，其中所述凸轮套旋转180度使所述突起在所述第一位置和所述第二位置之间完全移动。
26.根据权利要求21所述的系统，其中所述外科工具具有偏置柄部，该偏置柄部包括基本与所述纵向轴线对齐的第一部分和基本与偏置轴线对齐的第二部分，所述偏置轴线基本与所述纵向轴线平行，且从所述纵向轴线偏移一个偏置距离。
27.根据权利要求18所述的系统，其中所述外科工具卡盘是无钥匙的。
28.根据权利要求18所述的系统，其中所述外科工具具有柄部，该柄部设有防旋转零件和防拉出零件，用于把所述工具固定在无钥匙卡盘内，所述孔隙有一定长度、在该对侧壁之间的宽度以及近端壁，所述侧壁长度大于该对侧壁之间的所述宽度，其中所述防旋转零件为扁平柄部边缘和该对侧壁的至少其中之一，且其中所述防拉出零件为所述近端壁。
29.根据权利要求18所述的系统，其中所述外科工具孔隙为沙漏形、对称形和纵向偏置型中的一种。
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