CN110916750A - 克氏针夹持装置和钻孔装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种克氏针夹持装置，包括外壳和设置在外壳中的电机、齿轮组、夹头机构，其中齿轮组与所述电机的驱动轴相连并且夹头机构包括第一套管，与齿轮组相连并具有前端和后端；第二套管，套设于第一套管中并与第一套管锥面配合，并且第二套管具有第一端和第二端，克氏针穿设在第二套管中并延伸通过第二套管的第一端而伸出第一套管的前端，第二套管的第二端延伸出所述第一套管的后端；和螺母，与第一套管分离地设置在第一套管的后端，并且第二套管的第二端旋进螺母。还提供了一种克氏针钻孔装置，具有上述克氏针夹持装置和推动装置，推动装置与克氏针夹持装置相连而向克氏针夹持装置施加推力。

Description

克氏针夹持装置和钻孔装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说，特别涉及一种克氏针夹持装置和具有克氏针夹持装置的克氏针钻孔装置。

背景技术

在骨组织手术中，经常要使用克氏针对骨组织进行定位等操作。克氏针直径较小，长度较长，一般直径不超过4mm，长度可达200mm以上，因此克氏针需要通过专用的夹持装置而夹紧在电动钻孔装置上。钻孔时，克氏针伸出夹持装置前端一定长度，钻入一定深度后，松开夹持装置，使克氏针更多的长度伸出夹持装置前端，然后重新夹紧克氏针，再钻一定深度，如此反复，直至克氏针钻到所需深度。

对于克氏针夹持装置，中国实用新型申请CN206333956U公开一种克氏针夹头装置，其采用了锥面配合的弹簧夹套与夹套外套，并使用扳动压杆来夹紧穿设在弹簧夹套中的克氏针。当扳动扳动压杆时，扳动压杆带动夹套外套移动，通过锥面收缩弹簧夹套来夹紧克氏针，当松开扳动压杆时，通过弹簧进行复位，使克氏针松开。当操作者操作具有上述克氏针夹持装置的钻孔装置时，需要操纵者手动扳动扳动压杆以夹紧克氏针。

然而，以手动的方式来夹紧克氏针往往不能精确地掌握克氏针的夹紧力度，过紧或过送的夹紧力度都会影响骨组织手术的手术效果，并且以手动的方式来夹紧克氏针也无法保证在钻孔时保持恒定的夹紧力度。由于在钻孔时克氏针高速旋转，因此，夹紧力度的任何瞬时变化都会对高速旋转的克氏针施加瞬时的横向力矩，而这种横向力矩即使很小也会对高速旋转的克氏针带来负面影响，甚至会导致克氏针的断裂。另外，在克氏针夹持装置的较小的内部空间内实现对克氏针的自动夹紧也是具有挑战的。

因此，需要一种能够实现对克氏针的自动夹紧，并能够精确地掌握克氏针的夹紧力度并能够在克氏针高速旋转时保持很定夹紧力度的易于夹紧和释放克氏针的夹持装置。

发明内容

由于现有的克氏针夹持装置存在如上文所述的各种问题，因此，本发明的目的在于提供一种能够改善现有克氏针夹持装置的一个或多个问题的改良的克氏针夹持装置。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种克氏针夹持装置，其包括外壳和设置在所述外壳中的电机、齿轮组、夹头机构，其中所述齿轮组与所述电机的驱动轴相连；并且所述夹头机构包括：第一套管，与所述齿轮组相连并具有前端和后端；第二套管，套设于所述第一套管中并与所述第一套管锥面配合，并且所述第二套管具有第一端和第二端，克氏针穿设在所述第二套管中并延伸通过所述第二套管的第一端而伸出所述第一套管的前端，所述第二套管的第二端延伸出所述第一套管的后端；和螺母，与所述第一套管分离地设置在所述第一套管的后端，并且所述第二套管的第二端旋进所述螺母。

根据本发明的一个或多个实施方式的克氏针夹持装置，其中所述齿轮组包括依次啮合的第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，所述第一齿轮与所述电机的驱动轴相连，并且所述第三齿轮与所述第一套管相连。

根据本发明的一个或多个实施方式的克氏针夹持装置，其中所述第二齿轮的齿数大于所述第一齿轮的齿数，并且所述第三齿轮的齿数大于所述第一齿轮的齿数。

根据本发明的一个或多个实施方式的克氏针夹持装置，其中所述夹头机构进一步包括定位构件，所述定位构件包括设置在所述第二套管的外周面上的定位销和形成在所述第一套管的内周面的定位槽，所述定位销延伸进入所述定位槽。

根据本发明的一个或多个实施方式的克氏针夹持装置，其中所述夹头机构进一步包括限位机构，所述限位机构包括设置在所述壳体上并部分延伸进入所述壳体的限位柱，和形成在所述螺母的外周面的限位槽，其中所述限位柱在第一位置和第二位置之间是可切换的，所述限位柱在所述第一位置处脱离所述限位槽，并在所述第二位置处卡入所述限位槽。

根据本发明的一个或多个实施方式的克氏针夹持装置，其中所述第一套管的内周面从所述第一套管的前端至少部分地形成为朝向所述第一套管的后端渐缩的圆锥面。

根据本发明的一个或多个实施方式的克氏针夹持装置，其中所述夹头机构进一步包括锥面套管，所述锥面套管设置在所述第一套管的前端并夹设在所述第一套管和所述第二套管之间，其中所述锥面套管的内周面形成为从所述第一套管的前端朝向所述第一套管的后端渐缩的圆锥面。

根据本发明的另一方面，提供一种克氏针钻孔装置，包括：如本文的一个或多个实施方式所描述的克氏针夹持装置；和推动装置，与所述克氏针夹持装置相连而向所述克氏针夹持装置施加推力。

根据本发明的一个或多个实施方式的克氏针钻孔装置，进一步包括压力传感装置，所述传感装置设置在所述克氏针夹持装置和所述推动之间。

根据本发明的一个或多个实施方式的克氏针钻孔装置，进一步包括弓形支架，所述弓形支架具有第一端和第二端，所述弓形支架的第一端与所述克氏针夹持装置的壳体相连，所述弓形支架的第二端上形成有开口，所述开口与所述克氏针夹持装置的第一套管的前端对准。

本发明的有益效果至少在于，通过使用电机和齿轮组的配合并通过第一套管和第二套管之间的圆锥配合来逐步夹紧穿设在第二套管之间的克氏针，可以对克氏针的夹紧提供更加精确的控制，并且在克氏针夹持装置的紧凑的空间内实现了对克氏针的自动夹紧；通过位于第一套管后端的、使第二套管的一端旋进其中的螺母来维持施加至克氏针的夹紧力度，使得在克氏针高速旋转进行骨组织手术时可以维持恒定的夹紧力度，从而避免了由于夹紧力度的变化而给克氏针造成的负面影响。

附图说明

图1示出了根据本文的一个实施方式的克氏针夹持装置的立体示意图；

图2示出了根据本文的一个实施方式的克氏针夹持装置的爆炸图；

图3示出了图2所示的克氏针夹持装置的剖面图；

图4示出了图2所示的克氏针夹持装置的另一方向的剖面图；

图5A示出了根据本文的一个实施方式的克氏针夹持装置中的限位柱的示意图；

图5B示出了根据本文的一个实施方式的克氏针夹持装置中的螺母的示意图；

图6示出了根据本文的一个实施方式的克氏针夹持装置中的第二套管的示意图；

图7示出了根据本文的一个实施方式的克氏针钻孔装置的爆炸图；

图8示出了图7的克氏针钻孔装置的爆炸图剖面图。

具体实施方式

下面将结合附图描述本发明的具体实施方式进行说明，这些实施方式的一些示出于所附附图中。应理解，附图中示出的实施方式仅仅是示例性的，并且不应被视为对本发明的限制。

请参见图1，图1示出了根据本文的一个实施方式的克氏针夹持装置100的立体示意图。夹持装置100包括壳体110，用于容纳将在下文描述的夹持装置100的各种部件，其中克氏针120从壳体110的前端的开口处延伸出壳体110以用于进行骨组织手术。下面将详细描述夹持装置100中的用于夹持克氏针的夹持结构。

请继续参见图2至图4，图2至图4分别示出了夹持装置100中的夹持机构200的爆炸图、立体示意图和剖面图，为了清楚起见，省去了围绕夹持机构200的壳体110。

如图2所示，夹持机构200主要包括电机210、齿轮组220、夹头机构230以及机架240。机架240还具有盖241，齿轮组220、夹头机构230被设置在由机架240和盖241所限定的空间内。电机210的驱动轴211与齿轮组220连接，并且齿轮组220进一步与夹头机构230连接。这样，齿轮组220将来自驱动轴211的输出传递至夹头机构230以带动夹头机构230旋转。

在一个实施方式中，齿轮组220包括依次啮合的第一齿轮221、第二齿轮222和第三齿轮223，其中第一齿轮221与驱动轴211相连，并且第三齿轮223和夹头机构230相连。这样，驱动轴211带动第一齿轮221旋转，通过第一齿轮221、第二齿轮222和第三齿轮223的啮合传动，使得第一齿轮221通过第二齿轮222带动第三齿轮223旋转，并进而通过第三齿轮223带动夹头机构230旋转。

在一些实施方式中，第一齿轮221、第二齿轮222和第三齿轮223具有不同的齿轮半径，也就是说，第一齿轮221、第二齿轮222和第三齿轮223具有不同的齿数，并优选第二齿轮222的齿数大于第一齿轮221的齿数，同时第三齿轮223的齿数大于第一齿轮221的齿数。这样，通过齿轮组220的啮合传动，来自驱动轴211的输出可被第二齿轮222和第三齿轮223减速，从而将减速后的旋转传递至夹头机构230。在一些实施方式中，第一齿轮221应尽量的少，这可以减少在驱动轴211带动第一齿轮221转动时第一齿轮221自身产生的惯性。因此，可以更加精确的方式控制夹头机构230的旋转，从而以更精确的方式控制夹头机构230对克氏针120的夹紧力度。在其它的一些实施方式中，齿轮组220可具有多于三个的齿轮，使得来自驱动轴211的示出可被更多的齿轮进一步的减速，或将来自驱动轴211的转动传递至更加远离驱动轴211的位置处，以提供更加精确的控制。

进一步参见图3，图3示出了夹持装置200在X-Z平面的剖面图。结合图2和图3，夹头机构230包括第一套管231、第二套管232以及螺母233。第一套管231的外周面与第三齿轮223相连，使得第一套管231可被第三齿轮223的驱动而旋转。可选地，第一套管231的外周面还可通过轴承234与机架240相连，使得第一套管231可在被维持在机架240内的相应位置，同时经由第三齿轮223的驱动而进行旋转。第二套管232套设在第一套管231中，并且克氏针120穿设在第二套管232中。在本实施方式中，克氏针120朝向第二套管232的前端(即，图3中的第二套管232的左端)延伸并从第一套管231的前端(即，图3中的第一套管231的左端)伸出。换句话说克氏针120通过第一套管231的前端而从第二套管232的前端插入第二套管232中。第一套管231和第二套管232彼此锥面配合，使得当第二套管232相对于第一套管231发生位移时，第二套管232通过此锥面配合向其中的克氏针120施加周向压力，使克氏针120被夹紧在第二套管232中。在一些实施方式中，如图3所示，锥面配合是由套设在第一套管231前端的锥面套管235实现的。锥面套管235夹设在第一套管231和第二套管232之间，并且锥面套管235的内周面形成为第一套管231的前端朝向第一套管232的后端(即，图3中的第一套管231的右端)渐缩的圆锥面。这样，当第二套管232相对于第一套管231发生位移时，特别是第二套管232朝向第一套管231的后端移动时，第二套管232(例如，第二套管232的前端)受到锥面套管235的圆锥形内周面的挤压而将克氏针120夹紧在第二套管232中。在一些实施方式中，第二套管232的前端的外周面也可形成为圆锥形，从而适应于锥面套管235的圆锥形内周面，这可进一步改善第二套管232向克氏针120施加的压力的均匀度。

在一些实施方式中，也可不具有锥面套管235，作为替代，第一套管231的前端的内周面(例如图3中与锥面套管235接触的部分)直接形成为如锥面套管235的圆锥形内周面那样的圆锥形，这同样可以实现对第二套管232，进而对克氏针120施加压力。然而，对于使用单独的锥面套管235的实施方式，其好处在于可以使用具有不同锥角的圆锥形内周面的锥面套管235，从而可以根据不同情况调整每单位位移长度中第一套管231对第二套管232，进而对克氏针120施加的压力，并且可以使用不同的材料来形成锥面套管235和第一套管231，例如，在一些实施方式中，与第一套管231相比，锥面套管235可以由和第二套管232产生更低摩擦力的材料制成，使得第二套管232的锁紧阻力可被降低，例如可被降低20％。

下面将描述如何实现第一套管231和第二套管232的相对位移。如图3所示，夹头构件230的螺母233设置在机架中、位于第一套管231的后端并与第一套管231分离设置。第二套管232的后端(即，图3中的第二套管232的右端)从第一套管231的后端伸出并旋进螺母233中。当第一套管231被齿轮组220驱动旋转时，由于套设在第一套管231中的第二套管232中与第一套管231的内周面接触，基于摩擦力而使得第二套管232和第一套管231一起转动。随着第二套管232的旋转，其后端不断旋进螺母中，使得第二套管232朝向第一套管231的后端移动。这样，第二套管232和第一套管231之间的锥面配合使得克氏针120被第二套管232逐渐夹紧。相反，当第一套管231受齿轮组220的驱动而进行反向旋转时，第二套管232的后端逐渐旋出螺母233，从而使第二套管232朝向第一套管231的前端移动，从而使得克氏针120从第二套管232逐渐松开。由于使用螺母233来控制克氏针120的夹紧程度，当克氏针120夹紧后，第二套管232旋进螺母233的旋进量被维持恒定，从而之后克氏针120高速旋转以进行钻孔时，克氏针120的夹紧力度始终维持恒定，从而避免了由于夹紧力度的变化而给克氏针造成的负面影响。

请参阅图4，图4示出了X-Y平面内的夹持装置200的剖面图。在一些实施方式中，如图4所示，第二套管232通过定位销236而被定位在第一套管231中。定位销236设置在第二套管232的外周面上。第一套管231的内表面相应地形成有定位槽237。定位槽237形成为狭长的槽。定位槽237的宽度(即定位槽237在第一套管231的内表面的周向方向上的延伸范围)稍大于定位销236的直径，使得当第二套管232套设在第一套管231中时，定位销236卡入定位槽237中，并防止第二套管232和第一套管231之间的周向位移。定位槽237的长度(即定位槽237在第一套管231的内表面的周向方向上的延伸范围)比定位槽237的宽度大得多，使得当定位销236卡入定位槽237中时，第二套管232可在第一套管231的延伸方向(即，X方向)上来回移动。由此，实现了第二套管232和第一套管231可在定位槽237和定位销236的配合关系下在轴向方向上进行相对移动，同时防止在周向方向上的相对转动。通过此方式，第二套管232和第一套管231不再需要基于摩擦力来实现第二套管232和第一套管231的同步旋转，进而可以采用彼此之间的摩擦力较低的材料来形成第二套管232和第一套管231，这进一步降低了第二套管232的锁紧阻力。

继续参阅图4，在一些实施方式中，夹头机构220可进一步包括限位柱250。限位柱250设置在壳体110上并部分延伸进入壳体110并穿过机架240而设置在螺母233附近，准确地说，限位柱250被定位在螺母233的径向位置上。如图5A所示，限位柱250进而包括设置在一段的柱体251和设置在另一端的按钮252。例如，限位柱250可具有形成其中的弹簧式伸缩结构(诸如弹簧销)，使得在按下252时，柱体251向外进一步延伸，再一次按下按钮252时，柱体251向后缩回。在一些实施方式中，也可以在限位柱250应用致动器(诸如驱动电机)来实现柱体251的伸缩。如图5B所示，螺母233的外周面形成有至少一个限位槽238，例如图5B中示出了两个限位槽238，但也可以具有更多或更少的限位槽238。结合图4、图5A和5B，限位柱250可在第一位置和第二位置间切换。例如，当限位柱250处于第一位置时，限位柱250的柱体251位于螺母233的外侧。而当按钮252被按下时，限位柱250被切换至第二位置，此时，柱体251朝向螺母233径向向内伸出，并卡入螺母233的限位槽238中，如图4中用虚线标出的柱体251’所示。应注意，为了清楚起见，将柱体251’示出为比柱体251更细，但柱体251’和柱体251仅表示了同一个柱体的不同位置，因此其应当具有相同的直径。当再一次按下按钮252时，柱体251再次缩回而脱离螺母233上的限位槽238。设置包括限位柱250和限位槽238的好处在于，当限位柱250处于第二位置时，螺母233被限位柱250限制转动，因此可使得在需要夹紧克氏针120时是第二套管232的后端更好地旋进螺母233中，而当限位柱250处于第一位置，螺母233可以和夹头机构220的其它部件在电机210的驱动下一起旋转。因此，将限位柱250切换至第二位置时，夹紧克氏针120，而当限位柱250切换至第一位置时，夹头机构220和克氏针120形成为整体，使得夹头机构220和克氏针120在电机210的驱动下一起旋转以用于骨组织手术中的钻孔定位，从而省去了额外设置的用于钻孔定位的电机，简化了装置的结构。

参阅图6，在一些实施方式中，第二套管232被形成有多个爪部239，这些爪部239中的每一个爪部与其相邻的爪部具有间隙，使得当第二套管232的前端由于第一套管231和第二套管232的锥面配合而被挤压时，这些爪部239可以朝向第二套管232的中心收缩，从而更好地夹紧克氏针120。

参阅图7和图8，图7和图8分别示出了具有上述夹头结构200的克氏针钻孔装置300的爆炸图和剖面图。

钻孔装置300具有壳体310，设置在壳体310中的克氏针320、夹头结构200和推力装置340。夹头结构200如上文结合图1至图6所描述，在此不再赘述。推力装置340与夹头结构200相连以向推力装置340施加推力。在骨组织手术中，随着克氏针320的高速旋转进行钻孔操作时，推力装置340向与夹头结构200施加推力而将被夹头结构200夹紧的克氏针320逐渐推出壳体310，直至使用克氏针320将骨组织钻孔到预定深度。在一些实施方式中，推力装置340包括滑台式电缸341和制动电机342。

在一些实施方式中，压力传感装置350设置在夹头结构200和推力装置340之间，以实施测量推力装置340向夹头结构200施加的推力以及在使用克氏针320对骨组织进行钻孔时向推力装置340反馈的克服推力装置340的推力的力。在一些实施方式中，压力传感装置350包括压力传感器351和用于定位压力传感器351的压力传感支架352。

在一些实施方式中，钻孔装置300还包括弓形支架360，弓形支架360具有第一端361和第二端362，并且第二端362上形成有开口363。如图8所示，弓形支架360的第一端361设置在壳体310上，并且开口363与夹头机构200的第一套管231的前端对准，使得从第一套管231的前端伸出的克氏针320可进一步被支撑在开口363中，以提供对克氏针320的改良的定位和支撑。在一些实施方式中，开口363可设置有锥形轴承使得克氏针320穿过其中，从而克氏针320可在开口363中自由旋转。当钻孔完成时，克氏针夹持装置松开复位，弓形支架中的锥形轴承从开口363中推出，使得其中的克氏针从开口363处脱离，直至克氏针针与钻孔装置完全分离。

前述内容针对本公开内容的实施方式，可在不脱离其保护范围的情况下，修改本公开内容的其它和进一步的实施方式，且保护范围由随附的权利要求书所确定。

Claims (10)

1.一种克氏针夹持装置，其包括外壳和设置在所述外壳中的电机、齿轮组、夹头机构，其中

所述齿轮组与所述电机的驱动轴相连；并且

所述夹头机构包括

第一套管，与所述齿轮组相连并具有前端和后端；

第二套管，套设于所述第一套管中并与所述第一套管锥面配合，并且所述第二套管具有第一端和第二端，克氏针穿设在所述第二套管中并延伸通过所述第二套管的第一端而伸出所述第一套管的前端，所述第二套管的第二端延伸出所述第一套管的后端；和

螺母，与所述第一套管分离地设置在所述第一套管的后端，并且所述第二套管的第二端旋进所述螺母。

2.根据权利要求1所述的克氏针夹持装置，其中所述齿轮组包括依次啮合的第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，所述第一齿轮与所述电机的驱动轴相连，并且所述第三齿轮与所述第一套管相连。

3.根据权利要求2所述的克氏针夹持装置，其中所述第二齿轮的齿数大于所述第一齿轮的齿数，并且所述第三齿轮的齿数大于所述第一齿轮的齿数。

4.根据权利要求1所述的克氏针夹持装置，其中所述夹头机构进一步包括定位构件，所述定位构件包括设置在所述第二套管的外周面上的定位销和形成在所述第一套管的内周面的定位槽，所述定位销延伸进入所述定位槽。

5.根据权利要求1所述的克氏针夹持装置，其中所述夹头机构进一步包括限位机构，所述限位机构包括设置在所述壳体上并部分延伸进入所述壳体的限位柱，和形成在所述螺母的外周面的限位槽，其中所述限位柱在第一位置和第二位置之间是可切换的，所述限位柱在所述第一位置处脱离所述限位槽，并在所述第二位置处卡入所述限位槽。

6.根据权利要求1所述的克氏针夹持装置，其中所述第一套管的内周面从所述第一套管的前端至少部分地形成为朝向所述第一套管的后端渐缩的圆锥面。

7.根据权利要求1所述的克氏针夹持装置，其中所述夹头机构进一步包括锥面套管，所述锥面套管设置在所述第一套管的前端并夹设在所述第一套管和所述第二套管之间，其中所述锥面套管的内周面形成为从所述第一套管的前端朝向所述第一套管的后端渐缩的圆锥面。

8.一种克氏针钻孔装置，包括：

如权利要求1-7任一项所述的克氏针夹持装置；和

推动装置，设置在所述克氏针夹持装置的壳体内并与所述克氏针夹持装置相连而向所述克氏针夹持装置施加推力。

9.根据权利要求8所述的克氏针钻孔装置，进一步包括压力传感装置，所述传感装置设置在所述克氏针夹持装置和所述推动之间。

10.根据权利要求8所述的克氏针钻孔，进一步包括弓形支架，所述弓形支架具有第一端和第二端，所述弓形支架的第一端与所述克氏针夹持装置的壳体相连，所述弓形支架的第二端上形成有开口，所述开口与所述克氏针夹持装置的第一套管的前端对准。

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