CN102131472A - 具有磁控预载力的切割工具 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种切割工具(100)，包括：外管状部件(101)，具有第一磁体(110)；以及内管状部件(103)，具有第二磁体(111)，其中，内管状部件可滑动地布置在外管状部件内。在第一磁体和第二磁体之间产生诸如吸引力的力。吸引力产生内管状部件和外管状部件之间的预载力。还公开了一种在内管状部件和外管状部件之间产生力的方法。

Description

具有磁控预载力的切割工具
相关申请的交叉引用
本申请是2008年5月23日提交的第12/126,489号美国专利申请的PCT国际申请，通过参考将其全部公开合并于此。
本发明的背景
技术领域
本公开涉及切割工具，更具体地，涉及具有细长的内管状部件和外管状部件的手术切割仪器，内管状部件和外管状部件的远端协作以切割或切除身体组织。
背景技术
在执行闭合性手术中使用细长手术切割工具，诸如内窥镜手术，即关节镜手术。图1示出在闭合性手术中使用的手术切割仪器10。切割仪器10具有细长外管状部件11和细长内管状部件20，细长外管状部件11终止于远端12，远端12在侧壁和/或端壁具有开口13，以形成切割端口或窗口，细长内管状部件20(图2)同轴地设置在细长外管状部件11中，且具有远端21，远端21布置在邻近细长外管状部件11的远端12中的开口13的位置。细长内管状部件20的远端21具有面或边缘22，用于通过细长外管状部件11的远端12中的开口13抓住组织，并且在多种情况下与开口13协作以剪切或切割组织。真空源(未示出)连接到切割仪器10，且将组织或组织周围的灌洗液抽出仪器10。细长外管状部件11和细长内管状部件20的每一个在其近端14，23都具有塑料毂15，24。细长内管状部件20的毂24具有穿过该毂的横向延伸通道25，细长内管状部件20延伸通过毂24中的轴孔26以与通道25连通。部分28内的驱动柄27适合于通过机头(未示出)驱动，机头内具有由机头上的手指致动的开关控制的小电机。控制台上的一个或多个脚踏开关向机头供能。图1和图2表示在业界被称为端轴承切割仪器的切割仪器的组件。
图3和图4表示在业界被称为毛边切割仪器的切割仪器的组件。毛边切割仪器30也具有细长外部管状部件31和细长内管状部件40，细长外管状部件31终止于远端32，远端32在侧壁和/或端壁具有开口33，以形成切割端口或窗口，细长内管状部件40(图4)同轴地设置在细长外管状部件31内，且具有远端41，远端41布置在邻近细长外管状部件31的远端32中的开口33的位置。细长内管状部件40的远端41具有螺旋凹槽表面或边缘42，用于通过细长外管状部件31的远端32中的开口33钻磨组织，在多种情况下与开口33协作以剪切或切割组织。细长内管状部件40在其近端43通常通过机头可旋转地驱动，机头内具有由机头上的手指致动的开关控制的小电机。控制台上的一个或多个脚踏开关向机头供能。
当前，端轴承切割仪器和毛边切割仪器两者的设计使用集成到内管状部件(20，40)内的压缩弹簧和壳体组件(28，45)或者集成到机头单元(未示出)的驱动轴组件内的压缩弹簧。当压缩弹簧和壳体组件28集成到细长内管状部件20内时，在端轴承切割仪器的情况下，细长内管状部件20的外尖端表面29内预加载以抵靠外管状部件11的内尖端表面16。毛边切割仪器使用推力垫圈34来对着外管状部件31预载内管状部件40，因为内尖端表面和外尖端表面(46，35)之间不存在接触。推力垫圈34是高分子材料的圆形件。然而，垫圈34可以是其他形状或其他类型材料。
使用任何一种切割仪器，一旦切割仪器与机头单元接合，就仅产生预载力。预载力是将诸如内和外管状部件彼此相向地预载时涉及的力。预载的量取决于切割仪器组件和机头单元的尺寸变化。除了将切割仪器接合在机头中之外，没有其它的方式将内管状部件保持在外管状部件内。另外，布置推力垫圈使毛边切割仪器容易受过量磨削和磨损的影响。在使用中，机头单元抵靠着外管状部件驱动内管状部件，尤其在毛边仪器中，垫圈破裂且垫圈的小片破碎材料聚集在驱动柄/机头连接处，并且在一些情况下，阻止了真空器吸组织和灌洗液。当这种情况出现时，由于驱动柄/机头接口区域中的液体量不充足导致驱动柄/机头的接口可能过热，引起驱动柄/机头的磨损和可能融化驱动柄。
当将压缩弹簧集成到机头单元的驱动轴组件内时，当切割仪器与机头单元分离时不存在内管状部件保持问题。如图5所示，将保持器51集成到外管状部件的毂50内，以将内管状部件62(图6)保持在外管状部件52中。另外，如图6所示，内管状部件62在其近端64具有凹槽63，使得保持器51位于该凹槽中，以在内管状部件62放置在外管状部件52内时保持内管状部件62。图5和图6所示的工具是端轴承切割工具。然而，保持器也可以与毛边切割工具一起使用。由于压缩弹簧和驱动轴的尺寸限制导致在小直径切割仪器应用中将压缩弹簧集成到驱动轴组件中的设计不可行。
需要一种切割仪器，以使能够更加准确地控制预载力。另外，需要一种具有避免必须考虑驱动轴单元的物理限制的设计的切割仪器。此外，还需要简单且制造成本低的切割仪器。最终，需要不依赖于推力垫圈使用的毛边切割仪器。
发明内容
在一方面，本公开涉及一种切割工具，包括：外管状部件，包括第一磁体；以及内管状部件，包括第二磁体。内管状部件可滑动地布置在外管状部件内，其中，当内管状部件可滑动地布置在外管状部件内时，在第一磁体和第二磁体之间产生力。在一个实施例中，所述力包括吸引力。在另一实施例中，所述吸引力产生内管状部件和外管状部件之间的预载力。在另一实施例中，所述第一磁体和所述第二磁体具有不同极性。
在另一实施例中，所述工具包括用于减小所述第一磁体和所述第二磁体之间的摩擦的装置。在另一实施例中，所述装置位于所述第一磁体和所述第二磁体之间。在一个实施例中，所述装置包括推力垫圈。在另一实施例中，所述装置包含位于所述第一磁体和所述第二磁体上的涂层。在又一实施例中，所述涂层包括金属涂层或非金属涂层。在另一实施例中，所述非金属涂层包括高分子涂层。在一个实施例中，位于所述第一磁体上的涂层不同于位于所述第二磁体上的涂层。在另一实施例中，所述装置连接到所述外管状部件的毂。在一个实施例中，所述第一磁体和所述第二磁体之间存在空隙。在另一实施例中，所述空隙在约0.001英寸与约0.300英寸之间。在另一实施例中，所述第一磁体连接到所述外管状部件。在另一实施例中，所述第二磁体连接到所述内管状部件。在另一实施例中，所述内管状部件和所述外管状部件都包括磁性材料。
在另一方面，本公开涉及一种在切割工具的外管状部件和内管状部件之间产生力的方法。所述方法包括：将第一磁体连接到所述外管状部件；将第二磁体连接到所述内管状部件；以及在所述外管状部件内可滑动地布置所述内管状部件，以在所述外管状部件与所述内管状部件之间产生力。
在一个实施例中，所述力包括吸引力。在另一实施例中，所述吸引力产生内管状部件和外管状部件之间的预载力。在另一实施例中，所述第一磁体和所述第二磁体具有不同极性。在另一实施例中，将第一磁体连接到所述外管状部件和将第二磁体连接到所述内管状部件包括机械连接、磁连接或粘接。在另一实施例中，所述方法还包括将用于减小第一磁体和第二磁体之间的摩擦的装置定位在切割工具上。在一个实施例中，所述用于减小摩擦的装置位于所述第一磁体和所述第二磁体之间。在另一实施例中，所述用于减小摩擦的装置位于所述外管状部件的毂上。
根据以下提供的详细描述，本公开的其他应用领域将变得明显。应该理解，指出本公开的优选实施例的详细描述和特定示例仅意在说明而不是意在限制本公开的范围。
附图说明
合并且形成说明书的一部分的附图示出本公开的实施例且与撰写的说明书一起解释本公开的原理、特性和特征。在附图中：
图1示出手术切割工具的实施例。
图2示出图1所示的手术切割工具的内管状部件。
图3示出手术切割工具的另一实施例。
图4示出图3所示的手术切割工具的内管状部件。
图5示出手术切割仪器的外管状部件的保持环。
图6示出手术切割仪器的内管状部件的近端的凹槽。
图7示出本公开的切割工具的截面图。
图8示出本公开的端轴承切割工具的截面图。
图9示出本公开的毛边切割工具的截面图。
图10示出本公开的制造切割仪器的方法。
图11示出本公开的端轴承切割工具的另一实施例的截面图。
图12示出本公开的毛边切割工具的另一实施例的截面图。
图13示出本公开的毛边切割工具的另一实施例的截面图。
图14示出本公开的毛边切割工具的另一实施例的截面图。
具体实施方式
下面优选实施例的描述仅是示例性的且不以任何方式限制本公开、其应用或使用。
图7示出本公开的切割工具100的截面图。工具100包括外管状部件101和内管状部件103。外管状部件101和内管状部件103两者都包括毂105，107，这两个毂连接到外管状部件101和内管状部件103的近端106，108。外管状部件101和内管状部件103包括金属材料，诸如钢或不锈钢，并且毂105，107由高分子材料模铸而成。内管状部件103可滑动地放置在外管状部件101内，从而使外管状部件101和内管状部件103的远端对齐，如上所述和图8和图9所示。远端的对齐允许外管状部件101和内管状部件103在内管状部件103的驱动柄在通过机头(未示出)被驱动时切割或切除组织，如上所述。外管状部件101包括第一磁体110，内管状部件103包括第二磁体111。磁体110，111连接到外管状部件101和内管状部件103。然而，磁体110，111可以连接到外管状部件101和内管状部件103的毂105，107。第一磁体110和第二磁体111在外管状部件101和内管状部件103之间产生力。本公开中使用的磁体是永久磁铁。然而，也可以使用本领域的技术人员已知的其他类型的磁体。
当在端轴承切割工具200中使用时，如图8所示和如上所述，磁体201，202被布置成在第一磁体201和第二磁体202之间产生吸引力203。由具有不同极性的磁体所产生的吸引力203在外管状部件204和内管状部件205之间产生预载力209。可行的配置包括：在外管状部件204上的磁体201的南极面对内管状部件205上的磁体202的北极，反之亦可。在磁体201，202之间存在空隙206。此空隙206确保内管状部件205的外表面尖端208接触外管状部件204的内表面尖端207。假设磁体201，202的物理性质固定，内管状部件205和外管状部件204之间产生的预载力取决于磁体201，202的极性和磁体201，202之间的空隙206。机头组件的尺寸变化对预载的量没有影响，因此可以更加准确地控制预载力。另外，由于不管是否与机头单元接合，切割工具都处于预载状态，因此内管状部件保持特征没有必要。这样允许简化外管状部件的毂和密封设计。
当在毛边切割工具300中使用时，如图9所示和如上所述，在磁体301，302之间产生排斥力303。当驱动轴313与内管状部件304的毂312接合时，排斥力303在内管状部件304与机头311的驱动轴313之间产生预载力310。排斥力303是由于具有相同极性的磁体导致的。可行配置包括磁体301，302的南极或北极彼此相对。在磁体301，302之间也存在空隙306。由于颠倒了内管状部件的预载310的方向，即对着机头311的驱动轴313而不是外管状部件毂的推力面预载内管状部件，因此空隙306取消了对推力垫圈的需求。推力垫圈的取消消除了内管状部件和外管状部件的接触，从而最小化磨削和/或磨损的风险。假设磁体301，302的物理属性固定，预载力310取决于磁体面之间的空隙306的大小。
由于排斥力303的方向导致内管状部件304和外管状部件305分离，因此保持特征307，诸如具有位于O型环的壁上的小突起部的改进的O型环是必要的。这可以并入外管状部件305的毂309的设计。当内管状部件304布置在外管状部件305内时，内管状部件304具有凹槽308，使得保持特征307设置在凹槽308中，以保持内管状部件304。保持特征还可以包括使用并入外管状部件305的毂309的材料内的传感器磁体。这些传感器磁体与连接到内管状部件304的磁体301的极性不同，从而在传感器磁体与内管状部件磁体301之间产生吸引力。然而，可以使用将内管状部件保持在外管状部件内的任何保持特征。两种应用中存在于磁体之间的空隙在大约0.001英寸与约0.300英寸之间。
如图10所示，在切割工具400的外管状部件和内管状部件之间产生力的方法包括：将第一磁体连接到外管状部件401，将第二磁体连接到内管状部件402，在外管状部件内可滑动地布置内管状部件，以在外管状部件和内管状部件403之间产生力。磁体还可以连接到外管状部件和内管状部件的毂。
本公开中的磁体通过生物相容的无毒粘胶连接到毂或部件。磁体的连接还可以包括机械连接、磁连接、粘接或将磁体嵌入到外管状部件和内管状部件的毂中。机械连接可以包括使用毂上的卡扣安装或小突起部设计，但是还可以包括本领域技术人员已知的其他机械方式。磁连接可以包括将磁体连接到外管状部件或内管状部件的毂，其中，使用具有与磁体不同极性的高分子粘接的磁性材料制成该毂，以在磁体和磁性材料之间产生吸引力。另外，磁连接还可以包括将非磁化材料(例如金属)组件嵌入到外管状部件或内管状部件的毂中以及在该组件上放置磁体，从而在磁体和部件之间产生磁连接。磁体可以通过上述使用生物相容的无毒粘胶的粘结剂连接方法或通过钎焊或焊接(具体地，摩擦或旋转焊接)结合到毂。还可以通过如下的方式将磁体嵌入毂：通过定制的或工业的压力装置将磁体压入毂或者通过将高分子材料和磁体放入模具然后形成毂而将磁体模制到毂中。
本公开的可选实施例包括使用高分子粘接的磁性材料，该磁性材料被磁化以将各个磁体的功能并入外管状部件101和内管状部件103的模制高分子毂组件105，107中，如图7所示。其它各可选实施例包括将弹性或可压缩构件(诸如弹簧或具有抵抗力或弹性的任何其他材料)并入外管状部件或内管状部件的毂中，和在外管状部件和/或内管状部件上施加预载力的一袋加压液体。
图11和图12示出将磁体与毛边切割工具和端轴承切割工具一起使用的另一实施例。在图11中，端轴承切割工具500包括磁体501，磁体501位于内管状部件503的毂502的近端。机头514还包含磁体505，磁体505处于机头514的内部或外部。机头514的磁体505和内管状部件503的磁体501包括相同的极性，当在准备使用工具500而将机头放置在毂502上方时，磁体501，505之间产生排斥力。驱动轴504位于机头514内且在使用期间可旋转地驱动内管状部件503。当机头514连接到工具500，随着将内管状部件503的外尖端表面预加载成抵靠外管状部件507的内尖端表面510，在内管状部件503和外管状部件507之间产生预载力511。当工具500没有与机头514接合时，保持特征508，诸如具有位于O型环的壁上的小突起部的改进的O型环，是必要的，以防止内管状部件503和外管状部件507分离。这可以并入外管状部件507的毂512的设计。当内管状部件503布置在外管状部件507内时，内管状部件503具有凹槽510，使得保持特征508设置在凹槽510内，以保持内管状部件503。磁体(501，505)之间存在大约0英寸至大约0.300英寸的空隙513。
图12示出毛边切割工具600。与图11的端轴承切割工具500类似，磁体601位于内管状部件603的毂602的近端。另外，如上所述，机头614还包含磁体605，磁体605处于机头614的外部或内部。机头614的磁体605和内管状部件603的磁体601包括不同的极性，当在准备使用工具600而将机头614的机头614放置在毂602上方时，磁体601，605之间产生吸引力606。驱动轴604位于机头614内且在使用期间可旋转地驱动内管状部件603。吸引力606是机头614与内管状部件603之间的预载力。磁体607还可以包括在外管状部件608上，用作抵靠内管状部件603的推力面。磁体607包括与内管状部件603的磁体601相同的极性，从而在磁体601，607之间并因此在内管状部件603与外管状部件608之间产生排斥力613。由于在使用时工具600的方向，以及内管状部件603的磁体601与机头614的磁体605之间存在吸引力606，内管状部件603的磁体603与外管状部件608的磁体607之间存在排斥力613的事实，内管状部件603可能将不会被推靠在外管状部件608上。因此，可以使用推力垫圈代替磁体607。然而，由于如上所述推力垫圈可能磨削，磁体仍然是优选的。此外，如上所述，可以使用保持特征611将内管状部件603保持在外管状部件608内。磁体(601，605)之间存在大约0英寸至大约0.300英寸的空隙612。
在图11和图12的切割工具中，可以通过上述方法将磁体连接到机头和内管状部件。磁体是永久磁铁，但是也可以使用其他类型磁体。
图13是与毛边切割工具一起使用磁体的另一可选实施例。当用在毛边切割工具700时，如图13所示，与上述端轴承切割工具200类似，磁体701，702可以被布置为在第一磁体701和第二磁体702之间产生吸引力703。由于具有不同极性的磁体导致的吸引力703产生外管状部件704和内管状部件705之间的预载力709。可行配置包括外管状部件704上的磁体701的南极面对内管状部件705上的磁体702的北极，反之亦可。通过上述任何一种方法，磁体701，702连接到外管状部件704和内管状部件705。
明显减小磁体701，702之间的摩擦量的装置，诸如推力垫圈706可以位于磁体701，702之间。推力垫圈706可以通过机械连接、粘接或者将垫圈706嵌入到外管状部件704的毂704a来连接到工具700。机械连接可以包括使用毂704a上的卡扣安装或小突起部设计，但是可以包括本领域技术人员已知的其他机械方式。垫圈706可以通过使用生物相容的无毒粘胶的粘结剂连接或通过钎焊或焊接(具体地，摩擦或旋转焊接)粘接到毂704a。还可以通过如下的方式将垫圈706嵌入毂704a：通过定制或工业压力装置将垫圈706压入毂704a或者通过将高分子材料和垫圈706放入模具然后形成毂704a而将垫圈706模制到毂704a中。
还可以使用减小摩擦的其他装置，诸如可应用于磁体701，702两者的生物相容的涂层。涂层可以是金属、非金属或两者的组合。可以使用本领域技术人员已知的任何生物相容的金属或非金属涂层。另外，磁体可以包括相同或不同涂层。但是，具有不同的涂层可在工具700的操作期间大大减小涂层，并因此减小磁体701和702彼此形成焊接或以某种方式连接的可能性。例如，磁体701可以包括金属涂层，磁体702可以包括非金属涂层，诸如高分子涂层。优选在将磁体701、702连接到部件704、705之前，通过将磁体701，702浸入涂层、在磁体701，702上喷涂涂层、真空淀积处理、电镀处理或本领域技术人员已知的任何其他方法，将涂层应用于磁体701，702。
可选地，通过将推力垫圈706连接到外毂704a从而位于外管状部件704和内管状部件705之间，大大减小或可能消除磁体701，702之间的摩擦，如图14所示。使垫圈706处于此位置中将在磁体701，702之间产生空隙707，类似于图8和图9所示的空隙206，306。磁体701，702之间的空隙707可以在大约0.001英寸与约0.300英寸之间。可以通过上述任何方式将推力垫圈706连接到外毂704a，其中，垫圈706位于第一磁体701和第二磁体702之间。
假设磁体701，702的属性固定，在内管状部件705和外管状部件704之间产生的预载力取决于磁体701，702的极性。就如上所述的端轴承切割工具200来说，机头组件的尺寸变化对预载量没有影响，因此，可以更准确地的控制预载力。另外，由于不管是否接合在机头单元中，切割工具700都处于预载状态，因此内管状部件保持特征不是必要的。这样允许简化外管状部件704的毂和密封设计。
对于本公开的目的，位于机头外部或内部的磁体指的是磁体可以位于机头的外表面上、机头的材料内、机头的内表面上，或者位于机头内的任何部位，包括，但不限于，驱动轴。
除了本发明的上述优点之外，通过不包括直接处于组织流动路径中的外部组件，诸如压缩弹簧和壳体组件，本发明的切割工具减小了机头内组织残留的风险，因此减小了机头维修。此外，本公开的磁体可以用于内管状部件和外管状部件配置识别，从而扩展了当前识别能力。
由于在不脱离本公开的范围的情况下如上所述参照相应说明对示例性实施例进行了各种修改，因此意在包含在上述描述和所示附图中的所有事件将被解释为说明性而非限制性。因此，本公开的广度和范围不应限于上述任何示例性实施例，而是应该仅由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (25)

1.一种切割工具，包括：
外管状部件，包括第一磁体；以及
内管状部件，包括第二磁体，内管状部件可滑动地布置在外管状部件内，
其中，当内管状部件可滑动地布置在外管状部件内时，在第一磁体和第二磁体之间产生力。
2.如权利要求1所述的工具，其中，所述力包括吸引力。
3.如权利要求2所述的工具，其中，所述吸引力产生内管状部件和外管状部件之间的预载力。
4.如权利要求1所述的工具，其中，所述第一磁体和所述第二磁体具有不同极性。
5.如权利要求1所述的工具，其中，所述工具包括用于减小所述第一磁体和所述第二磁体之间的摩擦的装置。
6.如权利要求5所述的工具，其中，所述装置位于所述第一磁体和所述第二磁体之间。
7.如权利要求5所述的工具，其中，所述装置包括推力垫圈。
8.如权利要求5所述的工具，其中，所述装置包含位于所述第一磁体和所述第二磁体上的涂层。
9.如权利要求8所述的工具，其中，所述涂层包括金属涂层或非金属涂层。
10.如权利要求9所述的工具，其中，所述非金属涂层包括高分子涂层。
11.如权利要求8所述的工具，其中，位于所述第一磁体上的涂层不同于位于所述第二磁体上的涂层。
12.如权利要求5所述的工具，其中，所述装置连接到所述外管状部件的毂。
13.如权利要求5所述的工具，其中，所述第一磁体和所述第二磁体之间存在空隙。
14.如权利要求13所述的工具，其中，所述空隙在约0.001英寸与约0.300英寸之间。
15.如权利要求1所述的工具，其中，所述第一磁体连接到所述外管状部件。
16.如权利要求1所述的工具，其中，所述第二磁体连接到所述内管状部件。
17.如权利要求1所述的工具，其中，所述内管状部件和所述外管状部件都包括磁性材料。
18.一种在切割工具的外管状部件和内管状部件之间产生力的方法，所述方法包括：
将第一磁体连接到所述外管状部件；
将第二磁体连接到所述内管状部件；以及
在所述外管状部件内可滑动地布置所述内管状部件，以在所述外管状部件与所述内管状部件之间产生力。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述力包括吸引力。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述吸引力产生内管状部件和外管状部件之间的预载力。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述第一磁体和所述第二磁体具有不同极性。
22.如权利要求18所述的方法，其中，将第一磁体连接到所述外管状部件和将第二磁体连接到所述内管状部件包括机械连接、磁连接或粘接。
23.如权利要求18所述的方法，还包括将用于减小第一磁体和第二磁体之间的摩擦的装置定位在该切割工具上。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述用于减小摩擦的装置位于所述第一磁体和所述第二磁体之间。
25.如权利要求23所述的方法，其中，所述用于减小摩擦的装置位于所述外管状部件的毂上。
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