CN113069221B - 一种手术适用的负压驱动设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手术适用的负压驱动设备，包括：手柄，设有进气口和出气口，由手术操作部和手持部组成，手术操作部用于进入患者体内或在患者体表进行手术，手持部用于使医生操纵手柄；进气口设于手术操作部的前端，出气口设于手持部的后端；进气口和出气口连接形成空气流道，出气口与医用抽烟机连接；驱动轴，转动支撑于进气口；扇叶转动组件，固定于驱动轴；工具头，与驱动轴的前端连接并外露于手柄，至少用于磨、钻或切割；医用抽烟机在空气流道形成负压，使外部空气从进气口进入空气流道，从而驱动扇叶转动组件转动，并带动驱动轴以及工具头转动。通用医用吸烟机提供高速气流驱动设备高速转动的同时高效抽吸工作所产生的磨屑、尘或烟，有效降低交叉感染风险。

Description

一种手术适用的负压驱动设备

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地，涉及一种手术适用的负压驱动设备。

背景技术

目前市场上手术用的打磨器械一般采用电力驱动，需要额外的设备来处理磨屑、尘或烟等，例如需要额外利用高压水冲洗设备或吸烟机等进行处理。这些额外的磨屑磨尘处理设备系统组成复杂，使手术操作流程繁琐。即使是直接在手术用的医疗器械上集成吸烟或吸尘组件，也会导致这一些医疗器械的重量变重，对于医护人员来说不易操作且容易出错。同时，额外的磨屑磨尘设备系统处理磨屑、尘或烟的效率不高，由于手术上所产生的磨屑、尘或烟等属于医疗废物，对医疗废物的处理不当容易造成医患的交叉感染。不仅如此，磨屑磨尘处理设备系统或集成了吸烟吸尘功能的打磨器械的价格也较高。

与此同时，现有的手术打磨器械一般有两种，其中一种是在器械自身内部设置电机，电机为打磨器械提供转动动力以实现其打磨的功能，但如果要实现较高的转速则需要功率较大的电机，则电机的体积和重量需要增大，从而导致器械本身的重量有所增加，不利于医生进行长时间的手术操作；第二种是打磨器械自身不配置有电机，而是通过软轴连接额外准备的电机，电机通过软轴为打磨器械提供转动动力，但软轴很大程度上限制了打磨器械的转动角度，不利于医生进行精准的手术操作。

因此，一种成本较低、自身重量较轻且能够高效处理手术上所产生的磨屑、尘或烟的医疗打磨器械亟待开发。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种手术适用的负压驱动设备，用于解决现有的医疗磨屑磨尘处理设备系统组成复杂、成本较高，且打磨器械在集成其他组件后重量变重的问题。

本发明采用的技术方案包括：

一种手术适用的负压驱动设备，包括：手柄，设有进气口和出气口，由手术操作部和手持部组成，所述手术操作部用于进入患者体内或在患者体表进行手术，所述手持部用于使医生操纵手柄；所述进气口设于所述手术操作部的前端，所述出气口设于所述手持部的后端，所述进气口和出气口连接形成空气流道，所述出气口与医用抽烟机连接；驱动轴，转动支撑于所述进气口；扇叶转动组件，固定于所述驱动轴；工具头，与所述驱动轴的前端连接并外露于所述手柄，至少用于磨、钻或切割；所述医用吸烟机在所述空气流道形成负压，使外部空气从所述进气口进入空气流道，从而驱动所述扇叶转动组件转动，所述扇叶转动组件的转动带动所述驱动轴以及工具头转动。

与出气口连接的医用抽烟机在空气流道形成负压，使外部气流从进气口进入手柄时驱动扇叶转动组件转动，并带动驱动轴以及与驱动轴连接的工具头转动，驱动设备被带动转动的工具头能够实现打磨、切割或钻等功能，同时，医用抽烟机提供高速气流驱动设备高速转动联接的工具头进行打磨、切割或钻时有效抽吸所产生的磨屑、尘或烟等医疗废物。也就是说，医用抽烟机应用于该驱动设备时既能产生抽吸作用，所形成的负压同时也是驱动工具头转动的动力，使驱动设备能够在驱动工具头转动的同时高效抽吸磨屑、尘或烟，将气体的动能转化为机械能，大幅度提高工具头的转速。除医用抽烟机外，本发明提供的驱动设备本身无需其他额外的冲洗、吸烟设备配合工作，驱动设备自身的结构简单、重量较轻、成本低且操作简单，能够在打磨、切割或钻的同时实现高效抽吸磨屑、尘或烟的功能。

进一步，所述扇叶转动组件为两级以上的可转动扇叶组；所述进气口设有固定扇叶；所述两级以上的可转动扇叶组设于所述驱动轴的中部或后端。

设于进气口的固定扇叶结合两级以上的可转动扇叶组高速旋转的扇叶用于改变进气口工作区域气流的流动方向，使固定扇叶前后一段距离包括工具头工作区域的气流主要为旋转流，呈湍流状态，形成龙卷风效应，提高气流的流动速度和增强气流的抽吸效果，两级以上的可转动扇叶组能够提供更强的转动动力，从而带动驱动轴以及工具头高速转动，使其打磨、切割或钻时的效果更好。

进一步，所述驱动轴通过在其前端和后端分别与轴承连接，以实现所述驱动轴转动支撑于进气口；所述驱动轴的前端和后端连接的轴承分别设置在所述扇叶转动组件的两侧。

驱动轴通过在其前端以及后端与轴承连接从而转动支撑于进气口，能够为其连接的工具头提供更加稳定的转动动力，即使在高速转动下，工具头和驱动轴也不会移位，能够稳定地实现打磨、切割和钻的功能。

进一步，所述手持部的后端设有调速部件，所述调速部件用于控制外部空气进入所述空气流道的流量。手持部为医生进行手柄操纵的部分，调速部件设于手持部的后端，医生在操纵手柄的同时不会遮挡或覆盖到调速部件，调速部件用于控制外部空气进入空气流道的流量,在必要时降低或提高外部空气流入空气流道的流量。

进一步，所述调速部件包括第一子调速部件和第二子调速部件，所述第一子调速部件转动嵌合于第二子调速部件；所述第一子调速部件的嵌合处设有若干个第一进气孔；所述第二子调速件的嵌合处设有若干个第二进气孔；若干个第一进气孔和若干个第二进气孔配合以控制外部空气进入所述空气流道的流量。

在医用吸烟机的吸力流量一定的情况下，当若干个第一进气孔和若干个第二进气孔完全重合时，则两种进气孔重合的进气面积达到最大，外部空气会从进气口以及第一进气孔与第二进气孔的重合位置进入手柄内的空气流道，从第一进气孔与第二进气孔的重合位置进入空气流道的空气没有作用于两级以上的可转动扇叶组，此时两级以上的可转动扇叶组的转速为最低；同理，当若干个第一进气孔和若干个第二进气孔完全错开并相互封闭时，两种进气孔的进气面积达到最小，进入空气流道的外部空气能够完全作用于扇叶组，此时扇叶的转速高最高。医生可以按照实际手术需要，通过转动第一子调速部件或第二子调速部件使第一进气孔和第二进气孔形成不同程度的重合/错开，从而调整外部空气进入空气流道的流量，从而改变设备的工作转速。第一进气孔与第二进气孔的数量和大小不限，可根据实际需求而定，例如当第二进气孔的大小较小时，可设置数量较多的第二进气孔与第一进气孔配合进行调速。

进一步，所述两级以上的可转动扇叶组的每级扇叶的叶片数量的范围在3～30之间；所述每级扇叶的轮毂比的范围在0.2～0.6之间；所述每级扇叶的安装角的范围在70～80°之间；所述固定扇叶的叶片数量的范围在3～30之间，所述固定扇叶的轮毂比的范围在0.3～0.8 之间；所述固定扇叶的安装角的范围70～80°之间。

进一步，设备还包括：导流件，设于所述进气口并外露于所述手柄。

外露于手柄的导流件设于进气口，用于将导流件附近的空气引导至手柄内的空气流道，同时也用于引导工具头工作时所产生的磨屑、尘和烟进入空气流道，阻档磨屑、尘和烟的同时提高磨屑、尘和烟的抽吸效率和效果。

进一步，所述导流件呈向外发散的喇叭状。喇叭状的导流件更利于引导外部空气进入空气流道，同时也利于引导磨屑、尘和烟进入进气口。

进一步，所述导流件为片状结构或环状结构。片状结构或环状结构的导流件能够起到了一定的遮挡作用，防止磨屑、尘和烟直接接触到医护人员或四处飞溅。

进一步，所述导流件的材质为透明或有观察缺口，因此导流件不会对医生的手术产生任何视线阻碍。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供的驱动设备的手持部分重量大大降低，因此医护人员在使用时不易产生疲劳且易于进行精细操作。通用医用吸烟机提供打磨、切割或钻的转动动力时能够高效抽吸所产生的磨屑、尘或烟，有效降低了医患间的交叉感染风险。同时由于驱动设备只需要医用吸烟机作为其负压驱动源，无需其他额外的集成组件或设备进行配合工作，使整个设备的运行成本大幅降低。

附图说明

图1为实施例的驱动设备的结构组成示意图。

图2为实施例的驱动设备的立体图。

图3为实施例的驱动设备的气流状态变化的示意图。

图4为实施例的驱动设备的导流件连接于手柄的结构示意图。

标号说明：

手柄100；手术操作部A；手术操作部A1；手术操作部A2；手术操作部A3；手持部B；手持部B1；手持部B2；第一进气孔B1-1；第二进气孔B2-1；进气口110；出气口120；驱动轴200；扇叶转动组件(两级以上的可转动扇叶组)310；固定扇叶320；工具头400；第一轴承510；第二轴承520；螺帽600；联轴器700；硅胶波纹管800；导流件900。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所示，本实施例提供一种手术适用的负压驱动设备，包括：手柄100、驱动轴200、扇叶转动组件310和工具头400。

手柄100分为A、B两个部分，分别为手术操作部A和手持部B，手术操作部A用于进入患者体内或在患者体表进行手术，手持部B用于使医生操纵手柄。

手柄设有进气口110和出气口120，进气口110设于手术操作部A的前端，出气口120设于手持部B的后端。具体地，结合图1、2所示，手柄100的手术操作部A可拆分为可相互嵌合的三个部分，分别为手术操作部A1、手术操作部A2和手术操作部A3。手柄100的手持部B可拆分为两个相互嵌合的部分，分别为手持部B1和手持部B2，如图2所示，手术操作部A3与手持部B1之间通过嵌合从而连接手术操作部A和手持部B。

结合图1、2所示，进气口110和出气口120连接，在手柄100内部形成空气流道，出气口120与医用抽烟机连接，优选地，在出气口120直接连接医用抽烟机前，出气口120先与硅胶波纹管800连接，通过硅胶波纹管800与医用抽烟机连接。可选地，医用抽烟机也可以是其他负压驱动源，但能够处理医疗废物的负压驱动源为本实施例的最优选。

结合图1、2所示，驱动轴200转动支撑于进气口110，扇叶转动组件310固定于驱动轴200。工具头400与驱动轴200的前端连接并外露于手柄100，工具头400至少用于磨、钻或切割。当扇叶转动组件310转动时，会驱动驱动轴200转动，同时带动与驱动轴200连接的工具头400转动。

具体地，驱动轴200是通过第一轴承510、第二轴承520和螺帽600的配合转动支撑于进气口110，第一轴承510设于驱动轴200的前端，第二轴承520设于驱动轴200的后端，螺帽600嵌合于第二轴承520从而实现手术操作部A1、A2和A3的连接。驱动轴200通过在其前端以及后端与第一轴承510和第二轴承520连接从而转动支撑于进气口110，能够为其连接的工具头400提供更加稳定的转动动力，即使在高速转动下，工具头400和驱动轴200 也不会移位，能够稳定地实现打磨、切割和钻的功能。

具体地，结合图1、2所示，扇叶转动组件310为两级以上的可转动扇叶组310，进气口 110处还设有固定扇叶320，两级以上的可转动扇叶组310设于驱动轴200的中部或后端。具体地，第一轴承510设置在驱动轴的前端，优选地，第一轴承510可嵌合固定于固定扇叶320。第二轴承520设置在驱动轴200的后端，两级以上的转动扇叶组310有利于使驱动轴200的转速提高，即也使工具头400的转速提高。

优选地，两级以上的可转动扇叶组310的每级扇叶的叶片数量的范围在3～30之间；每级扇叶的轮毂比的范围在0.2～0.6之间；每级扇叶的安装角的范围在70～80°之间。

优选地，固定扇叶320的叶片数量的范围在3～30之间，固定扇叶320的轮毂比的范围在0.3～0.8之间；固定扇叶320的安装角的范围70～80°之间。

如表1所示为实验样品编号为C2001V1以及C2001V4的驱动设备的转速数据。

其中，实验样品编号为C2001V1的驱动设备的两级以上的可转动扇叶组310以及固定扇叶320的参数均不在上述的优选范围内，C2001V1的驱动设备的扇叶组的转速约10000RPM。

实验样品编号C2001V4的驱动设备的两级以上的可转动扇叶组310以及固定扇叶320 的参数均在上述的优选范围内，C2001V4的驱动设备的扇叶以及工具头400的转速约80000RPM。

由此可见，两级以上的可转动扇叶组310以及固定扇叶320的参数如果在上述提供的优选数值范围内，能够有效提高两级以上的可转动扇叶组310的转速。

表1

样品编号	转速(RPM)
		C2001V1	约10000RPM
C2001V4	约80000RPM

可选地，工具头400与驱动轴200可通过联轴器700连接，另一可选方案是工具头400 可直接套嵌于或直接安装于驱动轴200，无需联轴器700。在这一可选方案下，工具头400 可在不同的应用场景下进行更换，工具头400也可以是一次性产品，提高了驱动设备的稳定性，且由于不需要联轴器700，也降低了驱动设备的成本。工具头400至少用于磨、钻或切割，表示工具头400至少可以是磨头、钻头或具有切割功能的头部。

驱动设备的运作过程为：医用抽烟机在启动后，通过出气口120在手柄的空气流道形成负压，使外部空气从进气口110进入空气流道，外部空气首先经过固定扇叶320，固定扇叶 320可改变进气口110的周边区域气流的流动方向，使固定扇叶320前后一段距离包括工具头400的工作区域的气流主要为旋转流，呈湍流状态，形成龙卷风效应，如图3所示，扇叶320的前后一段距离包括工具头400的工作区域的气流状态为湍流状态，在工具头400的工作区域形成龙卷风效应，提高抽吸磨屑、尘或烟的效率，气流驱动两级以上的可转动扇叶组310高速转动，从而带动驱动轴200以及与驱动轴200连接的工具头400高速转动，实现了工具头400打磨、切割或钻等的功能。同时，医用抽烟机所形成的负压能够在工具头400进行打磨、切割或钻时有效抽吸所产生的磨屑、尘或烟等医疗废物。也就是说，医用抽烟机应用于该驱动设备时所形成的负压既能产生抽吸作用，同时将气体的动能转化为机械能，即成为带动工具头400转动的动力，大幅度提高工具头400的转速，使其在转动的同时高效抽吸磨屑、尘或烟。除医用抽烟机外，本发明提供的驱动设备本身无需其他额外的冲洗、吸烟设备配合工作(即不需要在打磨的同时额外使用其他设备进行磨屑等的抽吸)，驱动设备自身的结构简单、重量较轻、成本低且操作简单，能够在打磨、切割或钻的同时实现高效抽吸磨屑、尘或烟的功能，由于驱动设备为无源产品，相对于电动类的有源产品来说避免了EMI(Electromagnetic Interference电磁干扰)或EMC(Electro Magnetic Compatibility电磁兼容) 的问题。

优选地，驱动设备还包括导流件900，设于手柄100的进气口110并外露于手柄100。

外露于手柄100的导流件900设于进气口110，用于将导流件900附近内的空气引导至手柄100内的空气流道，同时也用于引导工具头400工作时所产生的磨屑、尘和烟进入空气流道，阻档磨屑、尘和烟的同时提高磨屑、尘和烟的抽吸效率和效果。

优选地，结合图1、2所示，导流件900呈向外发散的喇叭状。喇叭状的导流件900更利于引导外部空气进入空气流道，同时也利于引导磨屑、尘和烟进入空气流道。

优选地，如图4所示，导流件900为片状结构或环状结构，导流件900设有一个与进气口110连接的环形接口，如图4中的 (a)所示，导流件900呈片状结构；如图4中的 (b)所示，导流件呈环状结构，两种结构的导流件900均能够在工具头400工作时起到了一定的遮挡作用，防止磨屑、尘和烟直接接触到医护人员或四处飞溅，同时也起到了引导外部空气以及磨屑、尘或烟进入空气流道的作用。在实际应用中，医生能够根据实际情况需要更换不同结构的导流件900，使驱动设备适用于更多场景。

优选地，导流件900的材质为透明或有观察缺口，因此导流件900不会在医生手术过程中造成任何视线阻碍，使医生能够精准地进行手术操作。

优选地，结合图1、2所示，手持部B1和手持部B2之间为可转动的嵌合，手持部B1 和手持部B2的配合能够调整外部空气进入进气口110的流量，手持部B1为手持部B的第一子调速部件，手持部B2为手持部B的第二子调速部件。

手持部B1和手持部B2进行调速的具体原理和过程如下：

在手持部B1的嵌合处上设有若干个第一进气孔B1-1，在手持部B2的嵌合处上设有若干个第二进气孔B2-1，当手持部B1和手持部B2嵌合时，通过转动手持部B1或手持部B2 可以使若干个第一进气孔B1-1与若干个第二进气孔B2-1错开或重合，从而控制两级以上的可转动扇叶组310的转速。

如图2所示，作为示例说明，手持部B2处设有两个第二进气孔B2-1，手持部B1处设有一个第一进气孔B1-1。当第一进气孔B1-1与其中一个第二进气孔B2-1完全重合时，则两种进气孔重合的进气面积达到最大，外部空气能够进入手柄100内的空气流道的位置有两处，一是第一进气孔B1-1与第二进气孔B2-1的重合位置，二是进气口110，则在医用吸烟机的吸力流量一定的情况下，由于气体不会仅从进气口110进入，因此从进气口110进入的外部空气在空气流道流动的流量会降低，则作用于两级以上的可转动扇叶组310的空气动能部分降低，从而导致两级以上的可转动扇叶组310的转速下降；同理，当第一进气孔B1-1 均与两个第二进气孔B2-1完全错开时，整个手柄能够进入空气的位置只剩下进气口110，则外部空气进入进气口110的流量达到最高，外部空气的空气动能能够完全作用于扇叶从而使两级以上的可转动扇叶组310的转速上升。医生可以按照实际手术需要，通过转动手持部B1或手持部B2可以使第一进气孔B1-1和第二进气孔B2-1形成不同程度的重合/错开，从而调整空气作用于扇叶组动能的大小而改变设备的工作转速。第一进气孔B1-1与第二进气孔B2-1的数量和大小不限，可根据实际需求而定，例如当第二进气孔B2-1的大小较小时，可设置数量较多的第二进气孔B2-1与第一进气孔B1-1配合进行调速。

如表2所示为实验样品为C2001V4的驱动设备在调速过程中的转速数据，结合表2的转速数据对调速的过程进行说明：

当第一进气孔B1-1与第二进气孔B2-1完全错开，使两种进气孔均处于闭合状态(即第一进气孔B1-1与第二进气孔B2-1的进气面积为0)时，两级以上的可转动扇叶组310的转速达到最大，约80000RPM；

当第一进气孔B1-1与第二进气孔B2-1部分重合，即第一进气孔B1-1与第二进气孔B2-1的进气面积占进气孔总面积的50％时，两级以上的可转动扇叶组310能够实现约70000RPM的转速；

当第一进气孔B1-1与第二进气孔B2-1完全重合，即所有第一进气孔B1-1与第二进气孔B2-1的进气面积达到最大，两级以上的可转动扇叶组310的转速达到最小，约20000RPM。

表2

如图2所示，手持部B1较长，手持部B2较短，且手持部B1和手持部B2转动嵌合的位置设在手持部B的后端，则医生在通过手持部B操纵手柄时不容易遮挡或覆盖第一进气孔B1-1或第二进气孔B2-1。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种手术适用的负压驱动设备，其特征在于，包括：

手柄，设有进气口和出气口，由手术操作部和手持部组成，所述手术操作部用于进入患者体内或在患者体表进行手术，所述手持部用于使医生操纵手柄；所述进气口设于所述手术操作部的前端，所述出气口设于所述手持部的后端，所述进气口和出气口连接形成空气流道，所述出气口与医用吸烟机连接；

驱动轴，转动支撑于所述进气口；扇叶转动组件，固定于所述驱动轴；

工具头，与所述驱动轴的前端连接并外露于所述手柄，至少用于磨、钻或切割；

所述医用吸烟机在所述空气流道形成负压，使外部空气从所述进气口进入空气流道，从而驱动所述扇叶转动组件转动，所述扇叶转动组件的转动带动所述驱动轴以及工具头转动；

所述手持部的后端设有调速装置；

所述调速装置包括第一子调速部件和第二子调速部件，所述第一子调速部件转动嵌合于第二子调速部件；

所述第一子调速部件的嵌合处设有若干个第一进气孔；所述第二子调速部件的嵌合处设有若干个第二进气孔；若干个第一进气孔和若干个第二进气孔配合以控制外部空气进入所述空气流道的流量；

通过调节第一进气孔和第二进气孔的重合/错开的程度，从而调整空气作用于所述扇叶转动组件的动能的大小，从而改变所述工具头的工作转速。

2.根据权利要求1所述的负压驱动设备，其特征在于，所述扇叶转动组件为两级以上的可转动扇叶组；所述进气口设有固定扇叶；所述两级以上的可转动扇叶组设于所述驱动轴的中部或后端。

3.根据权利要求2所述的负压驱动设备，其特征在于，所述驱动轴通过在其前端和后端分别与轴承连接，以实现所述驱动轴转动支撑于进气口；所述驱动轴的前端和后端连接的轴承分别位于所述扇叶转动组件的两侧。

4.根据权利要求2~3任一项所述的负压驱动设备，其特征在于，

所述两级以上的可转动扇叶组的每级扇叶的叶片数量的范围在3~30之间；所述每级扇叶的轮毂比的范围在0.2~0.6之间；所述每级扇叶的安装角的范围在70~80°之间；

所述固定扇叶的叶片数量的范围在3~30之间，所述固定扇叶的轮毂比的范围在0.3~0.8之间；所述固定扇叶的安装角的范围70~80°之间。

5.根据权利要求1~3任一项所述的负压驱动设备，其特征在于，还包括：导流件，设于所述进气口并外露于所述手柄。

6.根据权利要求5所述的负压驱动设备，其特征在于，所述导流件呈向外发散的喇叭状。

7.根据权利要求6所述的负压驱动设备，其特征在于，所述导流件为片状结构或环状结构。

8.根据权利要求5所述的负压驱动设备，其特征在于，所述导流件的材质为透明，或所述导流件有观察缺口。

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