CN103442654B - 具有马达和锁定机构以容纳附件和切割刀的外科钻孔器械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有锁定机构的外科设备，所述锁定机构容纳切割刀并且可包括加载位置和运行位置。所述锁定机构可包括承载有锁定制转杆和定位制转杆的马达驱动的轴，所述锁定制转杆和定位制转杆将所述切割刀锁定就位，并且当处于其加载位置时，防止所述切割刀意外地从所述外科钻孔器械脱落。所述切割刀的菱形部分可以六面菱形构型和垂直后端表面成形。所述切割刀的端部可包括以六面菱形表面成形的另一个菱形部分，所述六面菱形表面与在所述马达/锁定机构的轴的容纳端中形成的互补表面配合。在一个方面，所述切割刀的附件使得所述切割刀具有基本上为零的轴向移动并且在所述运行条件下平稳运行。

Description

具有马达和锁定机构以容纳附件和切割刀的外科钻孔器械

相关专利申请的交叉引用

本专利申请所描述的主题涉及以下共同转让的专利中所公开的主题：同一天提交的名称为“CUTTINGBURRSHANKCONFIGURATION”的美国专利申请号xx/xxx，xxx(代理人案卷号SYTH.01600US1)，该专利以引用的方式全文并入本文。

背景技术

外科钻孔器械可包括两个可释放地附接的模块部件，例如，马达/锁定机构和附件，其中附件附接到锁定机构的端部。这些模块部件用于容纳和驱动高速切割刀，所述高速切割刀通过该附件装配并且由锁定机构接合以用于例如在80,000至90,000R.P.M.下高速钻孔。该马达/锁定机构可容纳不同类型和尺寸的切割刀或钻头以及不同类型和尺寸的附件。

切割刀或钻头与马达/锁定机构的附接可能难以使用。例如，为了将切割刀安装到一些手术钻中，操作者可能需要将附件附接到锁定机构、将杠杆定位在手术钻上、然后将切割刀插入到附件中。为了移除切割刀，可通过将杠杆置于提升位置并且移除切割刀而将任务颠倒。然后重复该过程以插入下一个切割刀。在上述过程中，如果在切割刀插入之前杠杆位置从提升位置移动，则操作者可能遇到问题。

其他快速释放联接机构包括使用后面的和前面的双D筒夹(DoubleDcollet)。筒夹座安装成与器械的外壳一致并且可旋转至两个位置。筒夹座旋转至第一锁定位置导致球骑靠在螺旋狭槽中，以便定位闭合套管以迫使锁定球进入到在切割刀的远端中形成的环形沟槽中以将切割刀锁定就位。为了移除切割刀，执行相反的步骤。例如，筒夹座旋转到第二位置，导致闭合套管从球移动离开并且使其在切割刀中从环形沟槽自行释放，以及使得切割刀被移除。要插入另一个切割刀，则将该切割刀插入并且将筒夹座旋转回锁定位置。如果筒夹座处于锁定位置，则无法插入该切割刀。

因此，快速释放联接机构在其使用中特别是在操作期间造成了困难，其中切割刀仅可在小于10分钟内使用，并且可能在外科手术期间不得不更换多次。同样地，切割刀更换过程的效率、容易性和及时性可影响外科手术。

发明内容

本文公开了具有容纳切割刀的锁定机构的外科设备，所述切割刀具有在切割刀的近端处形成的菱形部分。该锁定机构可包括马达驱动的轴，锁定制转杆和定位制转杆与该轴枢转附接。锁定制转杆可用于将切割刀锁定就位，当锁定机构处于加载位置时，定位制转杆可将切割刀保持就位，并且可用于减小切割刀意外掉出外科钻孔器械的可能性。

在一些具体实施中，切割刀的近侧菱形部分可被成形为六面的(例如，六边形的)菱形构型并且包括垂直的后端表面。从在切割刀的近端中形成的菱形部分轴向设置的是另一个菱形部分，该另一个菱形部分被成形为具有六面的(例如，六边形的)菱形表面，该菱形表面与锁定机构的锁定制转杆的互补表面配合。在一个方面，在锁定机构内的切割刀的附接使得切割刀具有基本上零轴向移动并且当手术钻处于运行条件下时基本上平稳运行。在另一个方面，具有不同设计的切割刀的插入将引起外科钻孔器械振动，从而提醒使用者在使用错误的或不相容的切割刀。

根据一些具体实施，锁定制转杆可包括在与锁定制转杆的接合端部相对的端部处的质量增加的部分，该锁定制转杆接触轴向设置的菱形部分。在使用期间，将离心力施加到质量端部，从而导致锁定制转杆枢转并且将更大的压力施加在切割刀的轴向设置的菱形部分上，从而提供其在外科钻孔器械内的增强的锁定。

该发明内容用于以简化的形式介绍概念的选择，所述概念在下文具体实施方式中进一步描述。该发明内容不旨在确定受权利要求书保护的主题的主要结构或基本结构，也不旨在用于限定受权利要求书保护的主题的范围。

附图说明

当结合附图阅读时，能更好地理解上述发明内容。为了举例说明，在附图中示出了示例性具体实施；然而，这些具体实施不受限于本发明所公开的具体方法和器械。在附图中：

图1为示出了外科钻孔器械和切割刀的透视和分解图以及本发明的锁定器械和附件的透视和截面图；

图2为示出了用于将附件附接到本公开的锁定机构的附接机构的部分截面透视图；

图3为锁定机构的透视和部分截面的局部视图，其示出了本公开的切割器锁定外壳(中间套管)、锁定致动器(外部套管)和外部制动底座(内部套管)；

图3A为示出了在图3中所示的公开内容的锁定机构的锁定致动器(外部套管)的截面图；

图3B为在图3A中所示的锁定致动器的端视图；

图3C为在图3中所示的公开内容的锁定机构的外部制动底座(内部套管)的透视图；

图3D为在图3C中所示的外部制动底座的截面图；

图4为锁定机构的驱动轴的透视和分解图，其示出了本公开内容的锁定和定位制转杆、切割刀止动销和轴插件；

图5为在图7中所示的切割刀的端视图，其示出了最外面的菱形部分；

图6为沿图7的线6-6截取的示出了最里面菱形部分的截面图；

图7为示出了本公开内容的切割刀和锁定制转杆的近端的局部透视和分解图；

图8为示出了本公开内容的加载位置的锁定机构的截面图；

图8A为移除了某些部件的部分截面的局部俯视图，其示出了在本发明的外科钻孔器械的加载和运行条件下用于确保制动所述轴和马达的制动和非制动条件；并且

图9为示出了运行位置的本公开内容的锁定机构的截面图。

具体实施方式

虽然包含在本公开中的具体实施方式针对某些器械和部件使用了某些名称，但是本行业可具有用于这些相同项目的其他名称，并且由于本领域的技术人员能够理解并且避免混淆，本文提供的下述例子没有限制。外科钻孔器械可称为切割器、马达、钻等；切割刀可称为槽式球、菱形球、螺旋钻、槽刨机等；并且所述附件可称为角度附件、微创附件、控释深度的附件、减速器等。如本具体实施方式中所用，切割器也可称为马达和锁定机构。

外科钻孔器械概述

当在诸如颈椎和腰椎的区域执行微细骨解剖时，外科医生越来越多地使用高速手术钻。此类手术钻在非常高的每分钟转数下运行，并且能够旋转地驱动多种类型的附件和切割刀。如将在下文中所述，本发明的外科钻孔器械容纳具有柄的切割刀，所述柄限定两个菱形部分。该菱形部分使得切割刀易于插入到手术钻中或从其移除。该菱形部分还提供了切割刀的轴向锁定并且使得手术钻能够在外科手术期间将更高水平的扭矩导向至切割刀。

现在参见图1，该外科钻孔器械一般地由标号10表示，并且包括电动马达12、锁定机构14、附件16、切割刀18以及钻头19。附件16可包括外壳部分33，所述外壳部分装配在锁定机构14之上并且随其限定了为外科医生提供良好视线的器械的光滑圆柱形部分和过渡渐缩部分。钻头19设置在柄20的远端上。

如图所示，电缆35从马达12延伸以经由市售的电源插座或可包括脚踏开关控制(未示出)的控制台将电力传送到马达12，该类型的脚踏开关控制可得自受让人，即TheAnspachEffort，Inc.(PalmBeachGardens，Florida)。马达12可驱动轴42、切割刀18、锁定机构14和附件16。因为马达12和控制台的细节在本领域中是已知的，所以省略了其说明。该马达可包括安装到马达外壳的控件，诸如控制杆，其使得操作者可打开和关闭马达或控制其速度。所述马达也可以是气动式马达等。用于外科钻孔器械、附件和切割刀的材料为通常用于构造医疗设备和可适合于高压蒸汽处理类型的市售的材料。现将描述手术钻10和切割刀18的结构。

菱形部分22和24

如在图1、5和6中所示，柄20可在其近端处形成两个菱形部分22和24。切割刀18的柄20可以是圆柱形，如图所示，或可采用其他形状，例如多边形的横截面等。菱形部分22在柄20的近端的最里面形成并且可被铣削成菱形构型。菱形部分22可包括渐缩前壁28，所述前壁具有从柄20的内径至柄20的外径的渐缩整流罩。

菱形部分24可在柄20的近端的最外面被铣削并且可包括菱形构型(例如，键；参见图5)和垂直的后壁26。可键控菱形部分24以插入到手术钻10的键槽107中。菱形部分24的小平面提供了顺时针和逆时针旋转方向上与驱动凹槽的正向接合表面。例如，一些手术钻提供了双向旋转，从而使外科医生针对不同的外科技术而选择性地反向旋转。在常规设计中，可在钻头端与驱动凹槽之间存在旋转间隙。然而，菱形部分24的对称菱形小平面提供了在任一方向上的大量的驱动表面并且从而提供足够的横截面尺寸以满足高速、大力外科应用所需的强度和可靠性的需求。另外，菱形部分24还提供了与较老的钻孔器械10的单向的反向兼容性。虽然切割刀18被描述成具有两个菱形部分，但是值得注意的是本公开计划了其他多边形轮廓，例如，平行四边形、八边形、星形图形等。虽然菱形部分22和24被描述成“菱形”，但是值得注意的是此术语旨在涵盖具有横截面的任何六面的(六边形)形状，其具有在六个顶点处相交的平边、在六个点处相交的曲边、或此二者的一些组合以形成六个面。该平边和曲边以及其组合可应用到具有不同数量的面的其他多边形形状。

图5和6为菱形部分22和24的截面图。所述两个菱形部分的尺寸可以不同，其中菱形部分24大于菱形部分22。菱形部分22和24的顶点139和146可降到柄20的外径以下，并且菱形部分22和24均可彼此轴向对齐和以平行的关系取向。在一些具体实施中，菱形部分24和菱形部分22可以具有相同的尺寸，或者菱形部分22可大于菱形部分24。在不同构型中，菱形部分24和22的顶点139和146分别沿相同的线并位于与中心线A相同的平面中。另外，菱形部分22和24的尺寸以度数(°)和英寸(″)列出并且大致如下：

在菱形部分22中的六面菱形的小平面的角度-a＝47°；

在菱形部分22中的六面菱形的小平面的宽度-b＝0.046″；

在菱形部分24中的六面菱形的小平面的宽度-c＝0.065″；

在菱形部分22与24之间的空间处的柄16的宽度-d＝0.029″；

菱形部分22的长度-e＝0.068″；并且

菱形部分22的近端与后壁之间的长度-f＝0.149″。

如将在下文中所述，菱形部分22提供为用于由手术钻10的可回缩锁定制转杆50(图4和7)轴向锁定的邻接表面，然而，旋转力可入射到菱形部分24上。菱形部分22的位置和取向使得随着菱形部分22与在锁定制转杆50的接合端部上形成的互补表面相配合时，锁定制转杆50可将切割刀18锁定在外科切削器械中。

锁定机构14

锁定机构14的方面一般地在图1、3、3A、3B、3C、3D、8、8A和9中示出。锁定机构14容纳切割刀18，并且可包括承载有锁定制转杆50和定位制转杆52的马达驱动轴42。在锁定机构14的加载位置中，锁定机构14的内部套管接合轴42以制动马达12和轴42。该内部套管接合锁定制转杆50以将其保持在防止其接合切割刀18的菱形部分22的位置。同时，定位制转杆52由弹簧64偏置，使得定位制转杆52的接合端部通过足够的力与菱形部分22接触，所述足够的力可使得切割刀18移进和移出，但是减少了当外科切割器械处于加载位置时切割刀18可能意外脱落的可能性。

随着切割刀18插入到锁定机构14中，该锁定机构可通过外部套管从加载位置变化至运行位置，旋转该外部套管以迫使内部套管在某个位置轴向移动以使轴42和锁定制转杆50脱离，从而允许锁定制转杆50部署和接合切割刀18的菱形部分22以将其锁定就位。如上所述，锁定制转杆50用于通过接合菱形部分22而将切割刀19锁定就位，从而基本上减少轴向移动。在运行位置下，手术钻10和切割刀18已准备好用于外科手术中。

现将描述锁定机构14的细节。图1示出了锁定机构14可包括安装在近端上的固定环34，该近端经由在固定环34的外周边表面上形成的螺纹36，与在电动马达12的外壳中形成的互补螺纹(未示出)通过螺纹接合以便与之联接。扳手接合孔40可在固定环34的较小直径部分上形成以允许活动扳手将锁定机构14固定到马达12上。附件16的远端当组装时可包封锁定机构14并且与马达限定光滑的圆柱形器械，该圆柱形器械是渐缩的并且用作手柄，同时为外科医生在医疗过程中使用时提供良好的视线。下文中描述了锁定机构、轴、附件以及操作。

如在图3中所示，锁定机构14可包括三个同心的套管44、46和48、轴42、锁定制转杆50、定位制转杆52、定位榫钉54、螺旋弹簧56、一对驱动球58和60以及制转杆弹簧262和264。马达驱动轴42为进行旋转运动绕轴线A安装。套管44、46和48相对于轴42同心地设置并且全部绕中心线A共轴设置。锁定制转杆50和定位制转杆52枢转地安装在轴42上并且随其旋转。

三个同心套管44、46和48可提供多种功能，如将在下文中所述。外部套管44可限定相对于轴42固定的锁定致动器，并且具有为了定位球58和60的目的的小的周边运动以便最终线性地定位内部套管48。外部套管44可包括外壳部分61、从后端径向地向外延伸的向外突出的凸缘部62、从其前端轴向延伸的一对突出或插片64以及直径上设置的半球形狭槽63和65。限定切割器锁定外壳的中间套管46相对于轴42和外部套管(锁定致动器)44固定，并且可由主要的中空圆柱形构件66形成，该圆柱形构件具有设置在后端上的径向向外的凸缘部68和设置在前端上的附件部分70以及在其端部中间形成的一对直径相对的凸轮槽86和88。

如在图8中所示，凸缘部62和凸缘部68彼此间隔开，从而限定环形空间72，该环形空间为套管44提供足够的空间以便旋转。该内部套管(外部制动器)48限定制动器，并且锁定制转杆50接合和脱离构件相对于轴42固定并且直线地移动。内部套管48可包括主体部分78、渐缩端部80和用于支承O形环83和85的间隔开的O形环内部和外部保持凸缘82和84，所述O形环用于密封马达，以将其与异物和直径相对的孔77和79分开。将球58和60的一部分分别装配到孔77和79、半球形狭槽63、65中、并且分别通过凸轮槽86和88并且用于线性地移动内部套管48。当外部套管44旋转时，球58和60的一部分对其抵靠使得在外部套管44中的半球形狭槽在圆周方向上旋转捕集的球。

球58和60的一部分分别穿过凸轮槽86和88，该凸轮槽成型为限定特定的线性运动，并且球58和60的一部分分别延伸到孔77和79中，使得凸轮槽86和88的轮廓用于导致球轴向移动内部套管48，从而完成轴42和马达12的制动和非制动以及锁定制转杆50的接合和脱离。该运动可提供制动功能，但是也允许锁定制转杆50穿过轴42的壁并且接合切割刀18的菱形部分22。螺旋弹簧56设置在滚珠轴承90与O形环保持凸缘85之间以向锁定机构的前端偏置内部套管48。当套管48在一个方向上旋转时，弹簧56压缩，而在相对的方向上，螺旋弹簧56未压缩。

轴42

轴42一般地在图4、8、8A和9中示出。如图所示，在外科钻孔器械10的操作期间，锁定制转杆50和定位制转杆52枢转地安装到轴42并且随其旋转。锁定制转杆50可包括质量增加端128，使得在使用期间轴42的旋转将离心力施加到质量端部128。在质量端部128上增加的力导致锁定制转杆50枢转并且将更大的压力施加在切割刀18的菱形部分22上，从而提供了其在外科钻孔器械10内的增强的锁定。

另外，根据一些具体实施，当切割刀18插入到外科钻孔器械10中时，轴42、锁定制转杆50和定位制转杆52以预定对齐方式部署，使得其旋转平衡并且提供基本上不振动的操作。然而，如果插入不同的(例如，兼容性较差的)切割刀，则轴42、锁定制转杆50和定位制转杆52可能不实现预定对齐，从而外科钻孔器械10在使用期间可能振动以提醒操作者潜在的不兼容性。

轴42具有位于连接到马达12的驱动轴(未示出)的后端处并且由其驱动的驱动附接端92，和位于其前端处以附接到附件16的附件部分94。设置在固定套管46的内部的轴承160和162用于支承轴42以进行旋转运动。轴42的主体部分96是圆柱形的和中空的并且可包括形成在其端部中间的减小的直径部分98、限定形成在其端部中间的制动表面的锥形部分100、相对的平面部分102、相对的弹簧固定凹槽104以及多个孔。轴42可包括被铣削以限定刚性地支承在轴42的腔体中的菱形键槽107的插件106，并且尖的入口端109用来便于切割刀18的对齐和插入。

所钻的相对的孔108与在插件106中形成以容纳榫钉54的所钻的相对的孔110对齐，所述榫钉在插入到轴42中时和在其端部与之邻接时用于定位该切割刀。在轴42的锥形部分中形成的相对的钻孔112和114用于分别支承分别穿过在锁定制转杆50和定位制转杆52中形成的孔120和122的轴116和118，以提供枢转支撑。

如在图8、8A和9中最佳所示，锁定制转杆50可包括杠杆臂124、切割刀接合端部126和质量增加端128。将弹簧262装配到固定凹槽104中并且抵靠杠杆124的质量增加部分的下侧并且向中心线A偏置接合端部126，从而导致锁定制转杆在逆时针方向上绕轴116枢转。

定位制转杆52被相似地构造，但是可不包括质量增加端。定位制转杆52的接合端部129成型为不同于锁定制转杆50的接合端部126，并且总体成型为山形，并且其尺寸设定成部分装配到在接合端部126的相对侧上的切割刀中的菱形部分中。弹簧264将杠杆152偏置以在顺时针方向上绕轴118旋转，以通过足够的力将山形部分置于菱形部分中，当切割刀插入和移除时所述足够的力允许切割刀移进和移出，并且当外科切割器械处于加载位置时防止切割刀意外掉出。如将在下文中更详细地描述，轴42可包括增大的切除部分154，该切除部分延伸穿过轴42并且允许锁定制转杆50经由菱形部分22接合切割刀并且为定位制转杆52提供通道以在插入到中心镗孔156中时部分地装配到切割刀的菱形部分22中。

图7示出了锁定制转杆50的接合部分和在锁定制转杆50的端部处增加质量128的翼形部分142和144的轮廓。接合端部126可成型为V形形状，内表面132和134紧靠切割刀中形成的菱形部分的小平面136和137装配。在锁定制转杆50的端部140处的背面130可与在菱形部分24的后端处的内面138和接合部分的构型邻接。由于锁定制转杆50的接合端部126和切割刀18的近端的设计，切割刀18在运行时防止轴向位移。换句话讲，在外科切割器械中基本上不存在轴向间隙，这提供了精密切割、成形等。在操作中，在质量端部129处从锁定制转杆50的侧壁延伸的翼部142和144在由于轴42的旋转产生的离心力而运行时，将压力添加到接合端部126。

附件16

附件16一般地在图1和2中示出，并且可包括主要的外壳170，该外壳具有切口凹槽上表面173，所述切口凹槽上表面用作柄部和控件以便外科医生或操作者将外科钻孔器械置于加载位置和运行位置。附件16可包括中心镗孔以允许切割刀从其和侧向地安装在附件16的中心腔体172中的盘174穿过，并且由合理间隔开的狭槽178和179形成以将外科器械部署在加载位置和运行位置，如将在下文中详细描述。在主外壳170中的中心腔体172的尺寸设定成装配在套管44之上并且与固定环34邻接以限定针对沟槽部分173而保存的器械的光滑外表面。盘174牢固地固定在中心腔体172中并且可包括中心镗孔175和一对背靠背的轴向切口176和178。

为了将附件16连接到锁定机构14，锁定构件的端部插入到中心腔体172中并且嵌齿轮180中的任何两个通过切口178装配并穿过切口178，使得在后端处的表面184在中空盘174的端部186之后延伸并且装配在环形空间190中。另外，从锁定机构14延伸的突出或耳状物64装配到切口176中，如图2所示。套管44的外表面紧密地紧靠环174的内表面装配以便保持就位，或者作为另外一种选择，类似O形环183的弹性构件可安装在邻接切口178的环174的内表面上。通过上述操作，将外科钻孔器械10的锁定机构14置于加载位置。为了将锁定机构14改变至运行位置，附件16经由主外壳170旋转，导致齿轮171和嵌齿轮180在邻近环174的端部的空间190中旋转并且凭借连接到致动器16的耳状物64的连接，该锁定机构将被置于运行位置。

从而，随着外科钻孔器械的多种部件的结构和互操作的描述，现将介绍外科钻孔器械的操作和使用。

外科钻孔器械10的操作

在外科手术期间，例如，外科医生或操作者可选择特定的附件16和切割刀18随切割器一起使用。操作者可首先通过插入附件16而将附件16附接到锁定机构14，使得附件16的主外壳170与固定环34邻接并且对齐。齿轮171和嵌齿轮构件180将与切口178对齐并且从其穿过直到后端装配到环形空间190中。另外，耳状物64将与切口176对齐并且装配到其中。(参见图2)。

然后，切割刀18插入穿过在轴42中的中心腔体穿过的前端，使得菱形部分24与在轴42或插件106中形成的菱形键槽107对齐并且装配到其中。这构成了如图8中所示的加载位置。锁定机构14通过紧密配合或借助于弹性环177保持就位于附件中。在加载位置(图8和8A)中，螺旋弹簧56向前端推动套管48，使得渐缩表面80抵靠着轴42的锥形表面100以将轴42锁定和将马达制动并且防止其旋转。套管48抵靠锁定制转杆50并且将其保持在脱离位置以防止其与切割刀18接合。

当切割刀18完全插入时，其端部将与榫钉54邻接，形成切割刀突出超过附件16的距离。弹簧62迫使枢转连接到轴42的定位制转杆52突出穿过轴42中的切口154以部分地装配到菱形部分22中。选择弹簧62的弹簧刚度以确保定位制转杆52具有足够的力以防止切割刀18意外地从切割器脱落，并且使得在无需大力的情况下移除切割刀。定位制转杆52的表面129被成型为有利于移除和插入切割刀18。

为了将切割器置于运行位置，旋转附件16的主外壳170，继而导致套管48向锁定机构14的后端轴向移动(图9和8A)。这通过定位球58和59而完成，如即将解释。如上所述，球58和60的一部分装配到外部套管44的半球形狭槽63和65中、延伸穿过套管46的凸轮槽86和88并且装配到套管48的孔77和79中。借助于旋转附件16，外部套管44的90度的旋转导致球58和60在套管46中形成的凸轮槽86和88中行进。

装配在孔77和79中的球部分导致套管48抵靠弹簧56的力向锁定机构14的后端轴向移动。如图9和8A中所示，当套管48向后运动时，其开启锁定制转杆50和轴42(参见图8A中的虚线)。套管48的运动使得锁定制转杆50的接合端部126穿过轴42中的孔154并且接合六面菱形的一部分(如图9中所示的顶部)并将切割刀18锁定就位。

根据一些具体实施，当锁定机构14处于加载位置和运行位置时，可安装切割刀。例如，如果在外科手术期间初始的切割刀被磨损并且需要更换，则可将锁定机构14置于加载位置以允许移除切割刀18。同样地，将球58和60重新定位至初始位置，从而允许弹簧56迫使套管48向锁定机构14的前面移动。这就锁定了轴42并使锁定制转杆50回缩，如上所述。如果锁定机构14在插入更换的切割刀18之前从加载位置定位到运行位置，则锁定制转杆50返回到锁定位置以接合切割刀的菱形部分22。

尽管在此条件下，即使锁定机构处于运行位置，也仍然可插入切割刀18。具体地讲，当切割刀18被插入并且朝轴42中的键槽107向内推动时，切割刀18的近端处的外径将邻接锁定制转杆50的接合端部126的波形端，从而靠着弹簧62的力而将其向上推动。弹簧62的弹簧刚度可以是能允许切割刀18前进到在键槽107内的榫钉54的值。同样地，当切割刀18前进到榫钉54时，弹簧62将导致锁定制转杆50的接合端部126接合菱形部分22，从而将切割刀18锁定就位。同样地，外科钻孔器械10现在已准备好用于医疗过程中。

从而，如本文所述，本公开的设备提供了相对易于制造和方便用户的锁定机构和附件。锁定机构和附件使得切割刀的插入和移除相对容易。菱形部分限定了切割刀的轴向间隙并且提供了相当大的表面积以驱动具有来自外科钻孔器械马达的更高力矩的切割刀。

虽然已示出和描述了本文所述的主题的具体方面，但是对于本领域的技术人员显而易见的是基于本文的教导内容，在不背离本文所述的主题和其更广泛的方面的情况下，可进行改变和变型，因此，所附的权利要求书在其范围内旨在涵盖如在本文所述的主题的真实实质和范围内的所有的此类改变和变型。

Claims (28)

1.一种手术钻，其包括：

可绕中心轴线旋转的轴，其限定适于容纳切割刀的第一六面部分的键槽；

锁定机构，其可释放地安装到所述轴并且包括多个同心设置的套管；

定位制转杆，其在预定力下接触所述切割刀的第二六面部分，使得所述切割刀在轴向上为活动的，同时当所述锁定机构处于加载位置时，将所述切割刀保持在所述手术钻内；

锁定制转杆，当所述锁定机构处于运行位置时，所述锁定制转杆枢转地附接到所述轴并且具有适于接合所述切割刀的第二六面部分的邻近表面的接合端部，所述切割刀容纳在所述锁定机构内；和

马达，其用于驱动所述轴和所述锁定机构。

2.根据权利要求1所述的手术钻，其特征在于，所述切割刀包括：

柄部分，其在近端处限定所述第一六面部分并在与所述第一六面部分轴向间隔开的位置处限定所述第二六面部分，所述第一六面部分和所述第二六面部分分别包括第一六面菱形部分和第二六面菱形部分，

其中并且，所述锁定制转杆接合所述第二六面菱形部分，并且所述键槽包括适于容纳所述第一六面菱形部分的互补的菱形部分。

3.根据权利要求2所述的手术钻，其特征在于，所述第一六面菱形部分大于所述第二六面菱形部分。

4.根据权利要求2所述的手术钻，其特征在于，每个六面菱形部分的尺寸为：

所述第二六面菱形部分的小平面的角度为大约47°；

所述第二六面菱形部分的小平面的宽度为大约0.046"；

所述第一六面菱形部分的小平面的宽度为大约0.065"；

在所述第一六面菱形部分与所述第二六面菱形部分之间的轴向空间处的所述柄部分的宽度为大约0.029"；并且

所述第二六面菱形部分的长度为大约0.068"。

5.根据权利要求2所述的手术钻，其特征在于，所述第一六面菱形部分和所述第二六面菱形部分的相应的顶点沿相同的线并且位于与中心线相同的平面中，所述中心线由所述轴和当被所述轴容纳时所述切割刀的柄部分限定。

6.根据权利要求2所述的手术钻，其特征在于，所述第一六面菱形部分和所述第二六面菱形部分的两个相对侧均具有由所述柄的曲率半径限定的表面。

7.根据权利要求1所述的手术钻，其特征在于，所述锁定制转杆还包括：

枢转地安装在所述轴上的枢转杠杆、在适于接合所述第二六面部分的所述枢转杠杆的一端上的接合端部；和

弹簧，其具有支撑在所述轴上的一端和在一点处支撑在所述枢转杠杆上以导致所述杠杆枢转的所述弹簧的另一端，用于定位所述接合端部以使所述切割刀接合和脱离。

8.根据权利要求7所述的手术钻，其特征在于，所述锁定制转杆还包括质量端部，其中，所述轴的旋转导致离心力施加到所述质量端部，从而导致所述锁定制转杆枢转，其中，所述接合端部将更大的压力施加在所述第二六面部分上。

9.根据权利要求1所述的手术钻，其特征在于，所述定位制转杆和所述锁定制转杆具有不同的形状，并且其中，当所述切割刀插入到所述手术钻中时，所述定位制转杆和所述锁定制转杆具有预定对齐，使得当所述轴旋转时，所述定位制转杆和所述锁定制转杆旋转地平衡。

10.根据权利要求9所述的手术钻，其特征在于，如果不相容的切割刀插入到所述手术钻中，则所述定位制转杆和所述锁定制转杆不实现所述预定对齐，并且当所述轴旋转时，所述手术钻振动。

11.根据权利要求1所述的手术钻，其特征在于，还包括在所述轴中侧向延伸的榫钉，所述榫钉适于在所述锁定机构内的预定距离处阻挡所述切割刀。

12.根据权利要求1所述的手术钻，其特征在于，所述键槽设在进一步限定尖的入口端的插件内，并且其中，所述尖的入口端在插入期间与所述切割刀对齐。

13.根据权利要求1所述的手术钻，其特征在于，所述锁定机构包括多个同心设置的套管，所述多个同心设置的套管包括外部套管、内部套管以及中间套管，所述外部套管与所述轴同心并且与其共轴，所述内部套管与所述外部套管和所述轴同心设置并且与它们共轴，所述中间套管与所述外部套管和所述轴同心设置并且与它们共轴。

14.根据权利要求13所述的手术钻，其特征在于，所述锁定机构的内部套管邻近所述锁定制转杆设置并且为活动的以使所述锁定制转杆接合和脱离，并且

其中，所述锁定机构的外部套管在圆周方向上可旋转，以将所述内部套管部署到所述加载位置和所述运行位置中的一个中。

15.根据权利要求13所述的手术钻，其特征在于，还包括作用于所述内部套管的一端并且在向前位置偏置所述内部套管的弹簧，

其中，所述内部套管包括渐缩端部，并且所述轴具有互补的倾斜的外部，当所述锁定机构处于所述加载位置时，所述互补的倾斜的外部接合所述渐缩端部以制动所述轴。

16.一种在手术钻中加载切割刀的方法，所述手术钻包括马达、锁定机构和可拆卸的附件，切割刀具有限定第一菱形部分和轴向间隔开的第二菱形部分的柄部分，所述锁定机构包括加载位置和运行位置，所述方法包括：

将所述可拆卸的附件附接到所述锁定机构，使得所述锁定机构处于所述加载位置；

制动所述锁定机构的轴并且将所述锁定机构的锁定制转杆保持在分离位置；

将所述切割刀通过所述可拆卸的附件的一端插入到所述手术钻中以及插入到所述锁定机构的轴中，使得所述切割刀的柄的第一菱形部分装配到在所述轴中限定的键槽中，并且使得所述第二菱形部分由定位制转杆接合以将所述切割刀保持在所述手术钻中，同时提供所述切割刀的预定量的轴向移动；以及

通过移动所述可拆卸的附件而将所述手术钻置于所述运行位置以停止所述轴的制动并导致所述锁定制转杆接合所述柄的第二菱形部分以在基本上没有轴向移动的情况下将所述切割刀锁定在所述手术钻中。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

通过将所述锁定机构置于所述加载位置而更换所述切割刀；

移除所述切割刀；以及

之后，当所述锁定机构处于所述运行位置或加载位置时，将新的切割刀插入在所述手术钻中。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述锁定制转杆枢转地附接到所述轴；以及

当所述轴旋转时，通过所述锁定制转杆将更大的压力施加到所述第二菱形部分。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述定位制转杆和所述锁定制转杆具有不同的形状，所述方法还包括：

限定所述定位制转杆和所述锁定制转杆的预定对齐，使得当所述切割刀插入到所述手术钻中时并且当所述轴旋转时，所述定位制转杆和所述锁定制转杆旋转地平衡。

20.一种手术钻，其包括：

可绕中心轴线旋转的轴，所述轴限定适于容纳切割刀的柄的第一菱形部分的键槽；

可释放地安装到所述轴的锁定机构；

锁定制转杆，其枢转地附接到所述轴并且具有适于接合所述切割刀的第二菱形部分的邻近小平面的接合端部，所述切割刀容纳在所述锁定机构中；

具有枢转地连接到所述轴的杠杆的定位制转杆，所述定位制转杆具有接合端部和用于枢转所述接合端部以装配到所述第二菱形部分中的偏置端部；和

马达，其用于驱动所述轴和所述锁定机构，

其中，所述定位制转杆的接合端部在与所述锁定制转杆的接合端部接合所述切割刀的地方相对的位置处在所述第二菱形部分中延伸。

21.根据权利要求20所述的手术钻，其特征在于，所述第一菱形部分大于所述第二菱形部分。

22.根据权利要求20所述的手术钻，其特征在于，每个菱形部分的尺寸为：

所述第二菱形部分的小平面的角度为大约47°；

所述第二菱形部分的小平面的宽度为大约0.046"；

所述第一菱形部分的小平面的宽度为大约0.065"；

在所述第一菱形部分与所述第二菱形部分之间的轴向空间处的柄的宽度为大约0.029"；并且

所述第二菱形部分的长度为大约0.068"。

23.根据权利要求20所述的手术钻，其特征在于，所述第一菱形部分和所述第二菱形部分的相应的顶点沿相同的线并且位于与中心线相同的平面中，所述中心线由所述轴和当被所述轴容纳时所述切割刀的柄限定。

24.根据权利要求20所述的手术钻，其特征在于，所述锁定制转杆还包括质量端部，其中，所述轴的旋转导致离心力施加到所述质量端部，从而导致所述锁定制转杆枢转，其中，所述接合端部将更大的压力施加在所述第二菱形部分上。

25.根据权利要求20所述的手术钻，其特征在于，所述定位制转杆和所述锁定制转杆具有不同的形状，并且其中，当所述切割刀插入到所述手术钻中时，所述定位制转杆和所述锁定制转杆具有预定对齐，使得当所述轴旋转时，所述定位制转杆和所述锁定制转杆旋转地平衡。

26.根据权利要求25所述的手术钻，其特征在于，如果不相容的切割刀插入到所述手术钻中，则所述定位制转杆和所述锁定制转杆不实现所述预定对齐，并且当所述轴旋转时，所述手术钻振动。

27.根据权利要求20所述的手术钻，其特征在于，还包括在所述轴中侧向延伸的榫钉，所述榫钉适于在所述锁定机构内的预定距离处阻挡所述切割刀。

28.根据权利要求20所述的手术钻，其特征在于，所述键槽设在进一步限定尖的入口端的插件内，并且其中，所述尖的入口端在插入期间与所述切割刀对齐。