CN112294392B - 一种可塑性弯曲钻头装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可塑性弯曲钻头装置，包括依次连接的钻头、塑性杆和驱动杆，塑性杆和驱动杆为圆棒形状；所述塑性杆在低于37℃的温度条件下呈现柔软状态且可以塑性变形；所述钻头和所述驱动杆在高于22℃的温度条件下为超弹态；所述塑性杆两端分别套接所述钻头和所述驱动杆，或者所述可塑性弯曲钻头装置是一体成型的。本发明的可塑性弯曲钻头装置的柔性结构为塑性杆，并且由于该塑性杆没有经过其他的机械加工，截面为圆形，有效解决了现有技术中存在的难以实现兼具正、反转向功能的问题，且不会产生现有技术中由于摩擦力带来的噪声、磨屑、寿命等问题。

Description

一种可塑性弯曲钻头装置

技术领域

本发明属于医用钻孔装置技术领域，涉及一种可塑性弯曲钻头装置。

背景技术

随着骨科运动医学的发展，关节镜手术得到越来越广泛的关注和应用。如何在关节镜下狭小的关节腔内钻孔成为了一个非常关键的技术，但是如何实现在弯曲的隧道内打孔也成为了关节镜下的必要技术。

目前，现有的可弯曲钻头柔性结构采用缠绕的钢丝或利用激光切割等机械手段，这些方法是可以解决在弯曲的隧道内打孔，但是在使用过程中，钻头只可以朝着一个方向转动，无法实现正、反两个方向转动，从而影响手术效率和影响医生的操作顺畅性。

现有的可弯曲钻头柔性结构采用缠绕的钢丝或利用激光切割等手段。如图1所示，该款钻头的柔性结构采用缠绕的钢丝，图示缠绕的钢丝6的旋向为左旋，为了在使用过程中能传递扭矩，图示这款钻头只能顺时针旋转，如果反向转动(逆时针转动)，无法传递扭矩，并且会造成钢丝散开甚至折断。如图2所示，该款钻头的柔性结构采用螺旋激光切割的方法，图示的螺旋方向为左旋，与上述缠绕钢丝的方案在使用过程中存在同样的问题。

上述的两种方法可以解决在弯曲的隧道内打孔，但是在使用过程中，由于缠绕的钢丝的缠绕方向和激光切割的切割方向均只能有一种方向，所以制成的钻头只可以朝着一个方向转动，无法实现正、反两个方向转动，由于这种局限性，医生在使用过程中需要识别钻头的旋转方向，并且在打孔后如何退出钻头成为一个难题；由于这种局限会造成了一定的手术失败率。

并且，由于上述两种解决方案的柔性结构均为弹性结构，正是由于利用这种弹性结构，在钻头通过弯曲的导向器时，其弹性结构受到弯曲的导向器的导向作用而弯曲，但是由于钻头是弹性钻头，会造成钻头头部与导向器内壁紧紧贴紧，在钻头高速转动过程中，钻头表面持续受到了导向器的摩擦力，会使得钻头在使用过程中产生尖锐的摩擦声；并且摩擦会引起磨屑的产生，掉落在人体内，引起人体危害。这种持续的摩擦力会加速钻头的磨损，减少其寿命。

另外，由于钻头的大角度持续使用，柔性结构部分会永久性的塑性变形，给后续配合其他角度的导向器带来不便。由于在不同角度的导向器内反复使用，对柔性结构反复折弯，柔性结构容易形成疲劳点，多次使用后，柔性结构会加速断裂，使寿命大打折扣。

由于上述现有技术的两种方案的柔性结构都是弹性结构，只能单向转动，最终形成的孔内壁的会更粗糙。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种可塑性弯曲钻头装置。本发明提供的一种可塑性弯曲钻头装置，不仅可以在弯曲的隧道内打孔，并且在使用过程中可以实现正、反转，医生在钻头使用时，不用识别旋转方向，大大提高一次手术的成功率。并且在打完孔后利用钻头反转，可以很轻松地在弯曲的隧道内取出钻头。由于本发明的钻头装置的塑性杆是塑性结构，可以正反向转动，所以最终形成的孔更加规则，内壁更加光滑。在使用时，由于本发明的装置中塑性杆产生塑性变形，在钻头高速转动过程中，塑性杆的表面与导向器表面不接触，即两者之间不会产生压力，所以接触面不会产生摩擦力，正是由于不会产生摩擦力，就不会产生现有技术中由于摩擦力带来的噪声、磨屑、寿命等问题。另外，也可在产品使用后对塑性部分进行高温加热处理即可恢复至出厂时的状态，不会因为后续使用不同角度的导向器而造成该钻头塑性部分大角度反复折弯，大大提供其使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可塑性弯曲钻头装置，包括依次连接的钻头、塑性杆和驱动杆，塑性杆的横截面为圆形；

钻头、塑性杆和驱动杆的材质均为镍钛合金；

所述塑性杆在37℃以下的温度条件下为马氏体状态，柔软且能够塑性变形；

所述钻头和所述驱动杆在22℃以上的温度条件下为奥氏体状态。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种可塑性弯曲钻头装置，所述塑性杆两端分别套接所述钻头和所述驱动杆。

如上所述的一种可塑性弯曲钻头装置，所述套接采用焊接的方式，以保证钻头、驱动杆和塑性杆能够稳固地连接。

如上所述的一种可塑性弯曲钻头装置，所述塑性杆的材质为相变温度37～45℃的镍钛合金，利用镍钛合金的相变特性，在相变温度以上时，塑性杆受到外力，会显示出超弹性，即对外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变，在外力卸载时应变可自行恢复；在相变温度以下时，镍钛合金呈现马氏体状态，受到外力发生形变，不能自行恢复。故在手术室环境温度(22～25℃)和人体内部环境温度(36.5℃)下，所述塑性杆呈现马氏体状态，受到外力就会发生塑性形变。

如上所述的一种可塑性弯曲钻头装置，所述钻头和所述驱动杆的材质均为相变温度10～22℃的镍钛合金，在手术室环境和人体内部的环境下，塑性杆呈现马氏体状态，而钻头、驱动杆呈现奥氏体状态，因而整个钻头装置在手术室环境和人体内部环境下宏观表现为钻头、驱动杆为超弹态，塑性杆呈现柔软和可以塑性变形的状态。故本装置在需要弯曲的部位呈现可塑性，而其余位置呈现超弹性。

如上所述的一种可塑性弯曲钻头装置，所述可塑性弯曲钻头装置是一体成型的，材质为镍钛合金。

如上所述的一种可塑性弯曲钻头装置，塑性杆所在区域进行退火处理，退火处理后的塑性杆的相变温度为37～45℃，以使在22～37℃的温度条件下呈现马氏体状态。在手术室和人体内部的环境下，宏观上呈现柔软和可以塑性变形的状态。

如上所述的一种可塑性弯曲钻头装置，塑性杆所在区域进行退火处理的退火温度450～600℃，退火时间为60～180分钟。

如上所述的一种可塑性弯曲钻头装置，钻头和驱动杆所在区域进行退火处理，退火处理后的钻头和驱动杆的相变温度为10～22℃，以使在22～37℃的温度条件下呈现奥氏体状态。在手术室和人体内部的环境下，宏观上呈现超弹性的状态。

如上所述的一种可塑性弯曲钻头装置，钻头和驱动杆所在区域进行退火处理的退火温度450～600℃，退火时间为30～60分钟。

本发明的原理如下：

本发明的一种可塑性弯曲钻头装置，钻头、塑性杆和驱动杆分别为经过热处理的镍钛合金材料，在手术室(22～25℃)和人体内部(36.5℃)的环境下，塑性杆呈现马氏体状态，而钻头、驱动杆呈现奥氏体状态。整个装置在手术室(22～25℃)和人体内部(36.5℃)环境下宏观表现为钻头、驱动杆为超弹态，塑性杆呈现柔软和可以塑性变形的状态。

本发明的可塑性弯曲钻头装置的使用需要配合预先弯曲好的导向器，该导向器可根据需要弯曲成特定的角度，比如30°、45°、90°等，包括但不限于上述角度。在通过弯曲的导向器时，受到导向器的导向作用，塑性杆会随着弯曲的隧道塑性变形。正是由于塑性杆产生与导向器弯曲角度一致的塑性变形，在钻头高速转动过程中，塑性杆的表面与导向器表面不接触，即两者之间不会产生压力，所以两者之间不会产生摩擦力，正是由于不会产生摩擦力，就不会产生现有技术中由于摩擦力带来的噪声、磨屑、寿命等问题。并且由于该塑性杆没有经过其他的机械加工，横截面为圆形，所以其各向同性，故能同时顺时针和逆时针转动，解决了现有技术中存在的难以实现兼具正、反转向功能的问题。由于本发明的钻头装置的塑性杆是塑性结构，可以正反向转动，所以最终形成的孔更加规则，内壁更加光滑。

在使用过本发明的钻头装置后，由于外力的作用，该钻头装置和传统钻头一样会产生变形，由于本发明的钻头装置的可塑性区域的材料为镍钛合金，在经过高温(121℃)消毒时，镍钛合金经过加热，产生相变，表现出超弹态，塑性杆即可恢复至出厂时的状态。

有益效果：

本发明的一种可塑性弯曲钻头装置，可塑性弯曲钻头不仅可以在弯曲的隧道内打孔，并且由于该塑性杆没有经过其他的机械加工，截面为圆形，所以其各向同性，在使用过程中可以实现正、反转，解决了现有技术中存在的难以实现兼具正、反转向功能的问题。医生钻孔时，不用识别钻头旋转方向，大大提高效率，提供一次手术的成功率。并且在打完孔后利用钻头反转，可以很轻松的在弯曲的隧道内取出钻头，手术过程中灵活轻巧，从而降低了手术成本。由于本发明的装置中塑性杆产生塑性变形，在钻头高速转动过程中，塑性杆的表面与导向器表面不接触，即两者之间不会产生压力，所以接触面不会产生摩擦力，正是由于不会产生摩擦力，就不会产生现有技术中由于摩擦力带来的噪声、磨屑、寿命等问题。另外，也可在产品使用后对塑性区域进行高温加热处理即可使塑性区域恢复至出厂时的状态，不会因为后续使用不同角度的导向器造成该钻头塑性区域大角度反复弯曲，大大提供其使用寿命。

附图说明

图1～2为现有技术的两种钻头装置的结构示意图；

图3为本发明的第一种可塑性弯曲钻头装置的结构示意图；

图4为本发明的第二种可塑性弯曲钻头装置的结构示意图；

图5～6为本发明的可塑性弯曲钻头装置与弯曲的导向器配合使用时的示意图；

图7为本发明的可塑性弯曲钻头装置使用后加热恢复至初始状态的示意图，其中虚线部分是恢复前的状态，实线部分为恢复后的状态；

其中，1-钻头，2-塑性杆，3-驱动杆，4-塑性杆所在区域，5-钻头和驱动杆所在区域，6-缠绕的钢丝，7-可塑性弯曲钻头装置，8-弯曲的导向器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种可塑性弯曲钻头装置，如图3所示，包括依次连接的钻头1、塑性杆2和驱动杆3，塑性杆2和驱动杆3的横截面为圆形；塑性杆2两端分别套接钻头1和驱动杆3，套接采用焊接的方式；塑性杆2的材质为相变温度在37～45℃的镍钛合金(相变温度在37～45℃的镍钛合金是采用符合GB 24627-2009标准的镍钛合金进行退火处理制得的，退火处理的温度为450～600℃，时间为60～180分钟)，塑性杆2在低于37℃的温度条件下为马氏体状态，柔软且能够塑性变形；钻头1和驱动杆3的材质均为相变温度在10～22℃的镍钛合金(相变温度在10～22℃的镍钛合金是采用符合GB 24627-2009标准的镍钛合金进行退火处理制得的，退火处理的温度为450～600℃，时间为30～60分钟)，钻头1和驱动杆3在高于22℃的温度条件下为为奥氏体状态，呈现超弹态。

实施例2

一种可塑性弯曲钻头装置，如图4所示，是一体成型的，包括依次连接的钻头、塑性杆和驱动杆，塑性杆的横截面为圆形；可塑性弯曲钻头装置的材质为符合GB 24627-2009标准的镍钛合金；塑性杆所在区域4进行退火处理，退火处理的温度450～600℃，时间为60～180分钟，退火处理后的塑性杆的相变温度为37～45℃；钻头和驱动杆所在区域5进行退火处理，退火处理的温度450～600℃，时间为30～60分钟，退火处理后的钻头和驱动杆的相变温度为10～22℃。

如图5～6所示，本发明的可塑性弯曲钻头装置7的使用需要配合预先弯曲好的导向器8，该导向器8可根据需要弯曲成特定的角度，比如30°、45°、90°等，包括但不限于上述角度。在通过弯曲的导向器8时，受到导向器8的导向作用，塑性杆会随着弯曲的隧道塑性变形。正是由于塑性杆产生与导向器8弯曲角度一致的塑性变形，在钻头高速转动过程中，塑性杆的表面与导向器8表面不接触，即两者之间不会产生压力，所以两者之间不会产生摩擦力，正是由于不会产生摩擦力，就不会产生现有技术中由于摩擦力带来的噪声、磨屑、寿命等问题。并且由于该塑性杆没有经过其他的机械加工，截面为圆形，所以其各向同性，故能同时顺时针和逆时针转动，解决了现有技术中存在的难以实现兼具正、反转向功能的问题。

在使用过本发明的钻头装置后，由于外力的作用，该钻头装置和传统钻头一样会产生变形，如图7所示，由于本发明的钻头装置的可塑性区域的材料为镍钛合金，在经过高温(121℃)消毒时，镍钛合金经过加热，产生相变，表现出超弹态，塑性杆即可恢复至出厂时的状态。

Claims (4)

1.一种可塑性弯曲钻头装置，其特征在于：包括依次连接的钻头、塑性杆和驱动杆，塑性杆的横截面为圆形；

所述塑性杆两端分别套接所述钻头和所述驱动杆；所述塑性杆、所述钻头和所述驱动杆的材质均为镍钛合金，对塑性杆进行退火处理，退火处理后的塑性杆的相变温度为37~45℃，对钻头和驱动杆进行退火处理，退火处理后的钻头和驱动杆的相变温度为10~22℃；

或者，所述可塑性弯曲钻头装置是一体成型的，材质为镍钛合金；塑性杆所在区域进行退火处理，退火处理后的塑性杆的相变温度为37~45℃；钻头和驱动杆所在区域进行退火处理，退火处理后的钻头和驱动杆的相变温度为10~22℃；

可塑性弯曲钻头装置在手术室22~25℃和人体内部36.5℃环境下宏观表现为钻头、驱动杆为超弹态，塑性杆呈现柔软和可以塑性变形的状态；

在通过弯曲的导向器时，受到导向器的导向作用，塑性杆会随着弯曲的隧道塑性变形，正是由于塑性杆产生与导向器弯曲角度一致的塑性变形，在钻头高速转动过程中，塑性杆的表面与导向器表面不接触，即两者之间不会产生压力，所以两者之间不会产生摩擦力。

2.根据权利要 求1所述的一种可塑性弯曲钻头装置，其特征在于，所述套接采用焊接的方式。

3.根据权利要求1所述的一种可塑性弯曲钻头装置，其特征在于，对塑性杆进行退火处理的温度450~600℃，时间为60~180分钟。

4.根据权利要 求1所述的一种可塑性弯曲钻头装置，其特征在于，对钻头和驱动杆进行退火处理的温度450~600℃，时间为30~60分钟。

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