CN116133602A - 具有作为发生器的滚珠轴承或滑动轴承的医学器械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种马达驱动或手驱动或可驱动的医学器械(1)，具有用于支承用于对工具(17)施加转矩的柄或轴(21)的多个轴承和间隔套(6c)，其中，至少两个所选择或可选择的轴承(6a、6b)形成轴承对(6)，所述间隔套轴向间隔开所述轴承对(6)的轴承(6a、6b)，其中，所述器械(1)具有至少部分地处于所述间隔套(6c)的径向内部的构件(11)，所述构件与所述轴承对(6)的两个轴承(6a、6b)中的至少一个轴承旋转耦联或能够旋转耦联，以便与所述轴承对(6)的所述至少一个轴承(6a、6b)的相应的旋转部分一起旋转或者形成所述轴承对(6)的所述至少一个轴承(6a、6b)的旋转部分；至少一个永磁体(12)，所述永磁体紧固或构造在所述构件(11)上或中；以及线圈(13)，所述线圈布置在所述间隔套(6c)上或中。

Description

具有作为发生器的滚珠轴承或滑动轴承的医学器械
技术领域
本公开涉及一种优选马达驱动或手动驱动的医学器械，所述医学器械用于优选旋转地运行可选地容纳在医学器械中的外科手术工具，所述外科手术工具具有至少一个轴承或轴承单元，该轴承或轴承单元优选具有电流发生器功能的滚珠轴承或滑动轴承结构形式。
背景技术
医学器械、尤其外科手术马达系统，即手运行的或具有马达的外科手术器械，例如铣削、钻孔或旋拧手持件，越来越多地配备有需要传送、转发或传输电信号的新功能。这种新功能例如可以是
-通过温度传感器求取工具(钻孔或铣削工具)的尖端处的温度，
-通过应变计在铣削或钻孔时求取力/转矩，或者
-经由传感器或天线、例如RFID或NFC读取天线来识别插入医学器械(钻孔手持件/铣削手持件)中的工具类型。
-振动传感器或倾斜传感器和多种类型的传感器也可以设置有不同的功能。
这些新的功能的共同点在于，他们为了传送、转发或者说传输数据而需要与控制设备的电连接。
这种电连接迄今例如通过将信号线路安装或插入到铣削手持件本身中来实现。在此，电信号通过单独的绝缘信号绞线传输，这些信号绞线在单独的通道中延伸穿过医学器械(钻孔手持件/铣削手持件)的柄并且延伸直至医学器械(钻孔手持件/铣削手持件)的尖端/远端部。然而，由于外科手术/医学器械(如钻孔或铣削手持件)的紧凑结构类型和有限的结构空间，常规信号线路到器械中的引入或插入意味着，器械、尤其是可选地在远端方向(远离用户/使用者)上延长器械的器械柄的外直径必须增加，因为需要用于绝缘信号绞线的附加通道。
然而，这种信号绞线在现有医学器械结构中的集成的缺乏从用户的角度来看是不期望的并且被判断为是不利的，因为对于用户/外科医生来说，这降低了对患者中的手术部位的视线进入并且医学器械(手持件)失去了其尤其用于紧密的手术通道的能力。此外，现有的结构的特征在于困难的安装、困难的连接可能性和在用作总线时多个信号发送器的复杂连接。
此外，现有技术总是具有的缺点是，必须以通过医学器械(可能具有器械柄的手持件)到结构组的线路的形式提供上述结构组或传感装置的能量供应。为此，总是设置与总系统中的上级的电流发生器或相应的控制设备的电连接。
因此可能需要提供一种用于医学器械、尤其是手持件本身的至少部分自主的电流供应的方案。
DE 10 2007 012 586 B3以牙科加工机示出了至今的现有技术的一个具体示例。
发明内容
因此本公开的任务是避免或至少减轻现有技术中的缺点。尤其是应当在使用医学器械时收集/回收电能(能量收集)。
该任务通过具有权利要求1的特征的(马达驱动/手动运行的)医学器械解决。所公开的医学器械的有利的设计方案是从属权利要求的主题。
因此，本公开的基本构思基本在于，优选滚珠轴承或滑动轴承结构类型的至少一个轴承/轴承单元/轴承器件被构造有电流发生器功能，使得在医学器械在轴承/轴承单元/轴承器件上手动或马达驱动地运行时，将机械能转换/恢复成电能，该电能可以用于尤其为器械自身的传感装置至少部分地供电。
已经发现，尤其在手持器械结构类型的医学器械中，优选为了微创手术，器械效果器(夹钳、剪刀、镊子、切割工具等)经由相对细长的器械柄与手持件或把手耦联，其中，在所述效果器处或附近设置有传感装置，通过所述传感装置必须截取特定的测量参量。这种传感装置必须通过导线电缆供应电能，所述导线电缆必须从把手出发通过/经过器械柄引导至效果器。
相反，如果如本发明中所设置的那样将至少一个轴承/轴承单元/轴承器件尤其是在器械柄内用作电流发生器，则与现有技术相比，可以显著地减小电缆引导路线。
在构造上，上述基本构思可以例如通过如下方式实现，即例如在滚珠轴承的情况下，保持/支承滚珠的(滚珠)保持架配备有/构造有至少一个或多个环周间隔开的永磁体并且至少(至少区段式地)包围(滚珠)保持架的(关于保持架位置固定的)壳套(轴承环或器械柄本身)构造为/设有至少一个线圈。在此，壳套可以是配设给轴承/轴承单元/轴承器件的(集成在其中的)至少在径向外侧围绕保持架的单独的套筒(轴承环)，或者是医学器械的(在径向外侧)支撑轴承/轴承单元/轴承器件的壳体区段，或者是在远端(远离用户)的方向上轴向延长医学器械的器械(延长)柄，所述器械柄优选能够选择性地(以不同的长度可用)与器械(手持件/手柄)耦联或与其一体地构造。
在滑动轴承的情况下例如可能的是，径向外部的轴承套(相应于上述壳套)在轴向区段上构造有至少一个线圈，并且在轴承套中可轴向旋转地滑动支承的容纳套筒例如为了容纳工具柄或驱动杆(相应于上述保持架)而设有至少一个或多个在环周上间隔开的永磁体。
在滚珠轴承/滚珠轴承单元的具体情况下有利的是，两个轴向间隔开的滚珠轴承分别与内圈和外圈通过共同的滚珠保持架耦联并且至少轴向地在轴向间隔开的滚珠轴承的两个外圈之间设置间隔套，所述间隔套在构成上述壳套的情况下至少轴向地在两个外圈之间包围滚珠保持架并且由此轴向地间隔外圈。这样构造的轴承单元优选地插入/可插入到可选择地轴向(在远端)延长医学器械(手持件)的器械柄中，以用于容纳例如转矩传递杆(传动杆)或工具柄。
抽象地说，提供了一种插入或可插入到为医学器械(器械/手持件)设置的轴承套(器械延长柄/器械壳体)中的轴承构件(滚珠保持架)。构件(滚珠保持架)具有至少一个柱形区段。柱形区段具有磁化。该磁化可以是完全磁化的形式或者是单个或一些多个永磁体形式的磁体布置(即永磁体)。磁化被设置或构造用于在医学器械的运行中沿着或逆着医学器械的马达的旋转方向一起旋转。此外，磁化在此设置或构造成，即基于所述一起旋转，在设置在轴承套(器械延长柄/器械壳体)中的线圈感应出电流。
通过在使用时插入医学器械(器械/手持件)中的构件(滚珠保持架)中的磁化以及响应于通过马达旋转实现的构件旋转，磁场变化，该磁场通过在轴承套(器械延长柄/器械壳体)中适当地施加线圈相应有效地在其中感应出电流。因此，由此可以实现连接到线圈上的设备、传感器等的至少部分自主的电流供应。
构件(滚珠保持架)在此可以被抽象地理解。一方面，该构件可以已经插入到轴承套(器械延长柄/器械壳体)中，另一方面，该构件可以插入使用。在插入状态下，构件(滚珠保持架)可以这样安设在轴承套(器械延长柄/器械壳体)中，即，构件至少响应于马达旋转优选在相同的方向上一起旋转。这可以是直接或间接的转换。这可以与构件(滚珠保持架)在轴承套(器械延长柄/器械壳体)中的位置和安设有关。
柱形区段可以要么是构件(滚珠保持架)的一部分要么是整个构件(滚珠保持架)。柱形区段能够是柱形的空心体或柱形的实心体。在一个示例中，超过90％的构件(滚珠轴承)可以是柱形区段。在另一个示例中，超过50％的构件(滚珠保持架)可以是柱形区段。
构件(滚珠保持架)可以具有一个或多个永磁体。磁化可以通过一个或多个永磁体构造。一个或多个永磁体可以安设在柱形区段上。因此，所述一个或多个永磁体提供在构件(滚珠保持架)处的磁化。
一个或多个永磁体的相应的北极和南极可以在柱形区段的径向方向上并排布置。例如，相应的北极或南极进一步远离柱形区段的中心或沿径向方向向外。一个或多个永磁体可以分别具有在柱形区段的纵向方向上的延展。柱形区段在纵向方向上的延展可以是柱形区段在柱形区段的纵向方向上的延展的至少四分之一、优选大约一半。
构件(滚珠保持架)的柱形区段的外罩或者说外侧可以具有一个或多个留空部或者说凹部。相应的一个或多个永磁体的至少一部分可以处于该留空部中。相应的一个或多个永磁体的另外的部分可以突出。所述一个或多个永磁体可以借助于粘合剂/胶粘剂固定在所述一个或多个留空部或凹部中。胶粘剂例如可以基于硅树脂、尤其是硅树脂铸件来制造。硅树脂铸件也能够用于保护一个或多个永磁体免受腐蚀。作为溶剂，在胶粘剂中可以含有由酯和脂族溶剂构成的混合物。同样地，所述一个或多个永磁体可以相应地配合到所述一个或多个留空部或凹部中。为此，所述一个或多个留空部或凹部可以构造为配合部。因此可以提供磁化的简单集成。
在优选的实施方式中，多个永磁体可布置在柱形区段的对置的侧面上。这可以相当于沿着柱形区段的环周的180°的角度距离。此外，在三个永磁体的情况下，多个永磁体彼此间的角度距离可以设置为大约120°。在四个永磁体的情况下，多个永磁体彼此间的角度距离可以设置为大约90°(等)。永磁体的这种布置可以在布置在轴承套中的线圈中引起电流的有效感应。
在有利的实施方式中，构件(滚珠保持架)可以是柱形的管或在轴向区段上是实心体。柱形管或实心体优选在其相应的端部区域上具有用于两个轴向间隔开的滚珠轴承的滚珠的容纳空腔。在此，在这里需要指出的是，代替滚珠也可以设置滚针或圆柱滚子。
进一步优选地，两个轴向间隔开的滚珠轴承(分别包括内圈和外圈、径向支承在它们之间的滚珠、共同的唯一的滚珠保持架)以及径向外部的在外圈之间包围滚珠保持架的壳套/间隔套可以组合成唯一的筒状单元，该单元例如简单地插入/装在器械延长柄、器械壳体或工具柄上。
换言之，上述限定的任务在所述类型的器械中通过如下方式解决，即，提供用于医学器械(器械/手持件)或用于可选地安装在医学器械(手持件)上的器械延长柄。器械延长柄可以安设到医学器械或作为医学器械的一部分。器械延长柄具有在内周侧上面状布置的曲折形或螺旋形线圈，该线圈要么直接在柄中/上构造或在插入柄中的单独间隔套中/上构造。如前面已经实施的那样，线圈被构造成在医学器械运行时基于优选沿医学器械的马达的旋转方向一起旋转的构件(滚珠保持架)的磁化产生电流。
根据一个或多个实施方式，信号线路或信号轨道可以更好地集成到医学器械的现有结构中，例如外科手术(马达)器械(钻孔手持件/铣削手持件)，而在此不会改变医学器械或被设置在医学器械中的构件(滚珠保持架)的尺寸，即例如不增大医学器械或围绕滚珠保持架的器械延长柄的外直径。例如，提供一种新颖的滚珠轴承/滚动轴承和器械延长柄的结构形式，该结构形式实现通过滚珠轴承/滚动轴承和器械延长柄以及在这些结构元件之间转发/传输/传送电信号，其中，结构元件(滚珠轴承/滚动轴承和器械延长柄)的尺寸保持不变，从而不增大医学器械的外直径。因此医学器械保持其紧凑的结构类型并且合适地充分利用现存的结构空间。滚动轴承、尤其滚珠轴承可以被设置用于优选地多方向地转发或传输电信号并且为此具有至少一个集成到滚珠轴承/滚动轴承中的信号线路或信号轨道。
如上文已经提到的，滚动轴承不限于滚珠轴承，即，在此也应包括任何其他滚动轴承，例如圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、桶形滚子轴承、喇叭形滚子轴承(Toroidalrollenlager)等。但是滚珠轴承在此是滚动轴承的优选的实施方式。进一步优选地，滚珠轴承是微型滚珠轴承。滚动轴承/滚珠轴承优选地被设立或或适合或设置在医学器械中使用，尤其是在外科手术器械/手持件中使用，尤其是在钻孔手持件/铣削手持件中使用，并且更特别地在器械延长柄中使用。
例如，信号线路或信号轨道可以集成在滚动轴承/滚珠轴承的外圈中。
优选地，滚动轴承/滚珠轴承(尤其是滚动轴承/滚珠轴承的外圈)由非导电材料制成。更优选地，滚动轴承/滚珠轴承(外圈)的材料是硬质材料。在此陶瓷被证明是特别合适的。
信号线路或信号轨道优选由(良好)导电的材料、尤其是铜、银或金制成。
一个有利的实施方式设置至少一个信号线路、尤其是信号绞线，所述信号线路插入到设置在滚动轴承/滚珠轴承中、尤其是滚动轴承/滚珠轴承的外圈中的孔中，所述孔在滚动轴承/滚珠轴承的整个轴向长度上延伸。优选地，信号线路或信号绞线轴向地固定在孔中。
相应地，滚动轴承/滚珠轴承或滚动轴承/滚珠轴承的外圈优选具有至少一个精细的孔。例如，孔的直径可以小于0.2mm。优选地，直径大约在0.1mm的范围内。微激光钻孔作为用于这种精细的孔的制造方法/或制作方法已证实是合适的。
相应地，信号线路或者信号绞线的直径也优选小于0.2mm，进一步优选大致在0.1mm的范围内。
信号线路或信号绞线在孔中的轴向固定例如能够通过信号线路或信号绞线的轴向端部的塑性变形来实现。在此，敛缝尤其被证实为是合适的。备选地，也可以首先对孔金属化(在插入信号线路或信号绞线之前)并且可以通过粘接连接或硬钎焊连接进行轴向固定。
例如信号线路可以在滚动轴承/滚珠轴承的轴向方向上(在外圈上)突出/伸出，尤其是在滚动轴承/滚珠轴承的两侧/轴向端部上突出/伸出，使得信号线路被设置用于与医学器械的另一个结构元件接触或插接连接，尤其与作为单独构件或作为器械延长柄的组成部分的间隔套接触或插接连接。优选地，信号线路在外圈上突出或伸出大约0.1至0.3mm，以便能够将信号线路与引入到陶瓷上的轨道钎焊。
优选地，设置有多个信号线路或信号轨道，例如两个、三个、四个、五个、六个或更多个。信号线路或信号轨道原则上可以任意地分布在滚动轴承/滚珠轴承/外圈的环周上。也可以想到的是，充分利用滚动轴承/滚珠轴承(外圈)的整个圆环。因此信号线路也能够均匀地分布在圆环上方。
优选由滚动轴承/滚珠轴承的尺寸得出用于信号线路或信号轨道的数量的上限。尤其已经发现，(尤其在优选的孔径或信号线路直径的情况下)滚珠轴承的外直径D(以mm为单位)与孔或信号线路N的数量的比率应当是：D/N>0.1。设置多个围绕环周分布的信号线路或者信号轨道能够导致，减小接触电阻(关键词：平行多导体技术)。
在一个或多个实施方式中，间隔套和尤其是器械延长柄可以被设置用于优选多方向地转发或传输电信号并且为此具有至少一个集成在间隔套中和尤其是集成在器械延长柄中的信号线路或信号轨道。
进一步优选地，间隔套和尤其是器械延长柄被设立或适合于或设置用于在医学器械、尤其是外科手术手持件、尤其钻孔手持件/铣削手持件中使用。
优选地，间隔套、必要时器械延长柄也由不导电材料制成。进一步优选地，间隔套的材料、必要时器械延长柄的材料也是硬材料。在此陶瓷被证明是特别合适的。信号线路或信号轨道优选由(良好)导电的材料、尤其是铜、银或金制成。
间隔套和尤其器械延长柄优选被设立用于在轴向方向上在器械延长柄的第一轴向端部和第二轴向端部之间和/或在径向方向上在器械延长柄的内罩面和外罩面之间转发或传输电信号。
例如间隔套的外罩面或器械延长柄的内罩面具有至少一个沟槽/通道，该沟槽/通道在间隔套或器械延长柄的整个轴向长度上延伸。优选地，在沟槽/通道中设有或布置有信号轨道或信号线路。换言之，在沟槽/通道中存在导电材料。由此可以实现，可以在间隔套的外罩面上/外部区域中和/或在器械延长柄的内罩面上截取电信号，以及转发或传输电信号。
所述至少一个通道或所述至少一个沟槽优选精细地或精致地构造并且通过磨削或雕刻、尤其激光雕刻制造。优选对所述通道或者说沟槽进行金属化并且用导电良好的材料来涂覆，以用于构造信号线路或者说信号轨道。
在一个示例中，信号轨道或信号线路关于间隔套的外罩面和/或关于器械延长柄的内罩面向内错开，从而信号轨道或信号线路仅布置在沟槽的下部/内部的区域中。换言之，信号轨道或信号线路优选完全沉入沟槽/通道内，从而间隔套或器械延长柄的(外部/内部)罩面在间隔套/器械延长柄的径向方向上与信号轨道或信号线路间隔开。因此信号轨道/信号线路优选不与外罩面或内罩面齐平，而是处于更内部。尤其当设置有多于一个的信号轨道或信号线路时，由此实现了各个信号轨道或信号线路在电方面彼此分开。这是特别必要的，因为器械(钻孔手持件/铣削手持件)的器械延长柄也可以由金属制成，在该器械延长柄中优选插入间隔套并且间隔套直接贴靠在器械延长柄上。
适宜的是，在信号轨道或信号线路上布置绝缘体。换言之，如果附加地设置有绝缘体，则能够改善信号轨道或信号线路彼此间的所提及的电分离。绝缘体例如能够是尤其由硅树脂构成的置入件。备选地，绝缘体例如也可以借助粘合层实现。通过附加的绝缘，医学器械、尤其钻孔手持件/铣削手持件(在其中/上要附加/插入尤其间隔套、尤其器械延长柄)对侵入的导电液体(例如盐溶液)较不敏感。
在一个或多个示例中，间隔套的内罩面可以具有至少一个信号轨道或信号线路。如果附加地或备选地在间隔套的内表面上设有信号线路或信号轨道，那么在内部区域中能够截取、以及转发或传输电信号。例如可以在内罩面上设置金属化的轨道(至少一个金属化的轨道)。
在另外的示例中，布置在间隔套的内罩面上的信号轨道或信号线路与设置在间隔套的外罩面上的信号轨道或信号线路导电连接。间隔套例如可以具有细孔(微型孔)，所述细孔沿间隔套的径向方向延伸，并且通过所述细孔，内罩面上的信号线路或信号轨道与外罩面上的信号线路或信号轨道导电地可连接/连接(例如借助于孔中的导电材料)。换言之，孔(微型孔)优选在外罩面上的沟槽/通道与内罩面上的信号线路或信号轨道之间延伸。
换言之，如在电路板技术中那样实现镀通孔，所述镀通孔同时同样能够作用为焊盘。因此，也可以将布线的部件集成到系统中，只要优选没有SMD部件可供使用即可。
原则上，信号轨道或信号线路可以以不同的深度引入到间隔套中。由此能够实现至少区段式地非常薄壁的间隔套。此外也可以设置以不同的深度引入到间隔套中的多个信号轨道或信号线路。这不仅适用于在外罩面上安设的信号轨道或信号线路，而且也适用于在内罩面上安设的信号轨道或信号线路。
此外，电触头和/或读取天线可以与信号线路或信号轨道导电连接。尤其，上述线圈可以与信号线路或信号轨道导电连接。这不仅适用于在(间隔套的)内罩面上的信号线路或信号轨道，而且适用于在间隔套的外罩面上的信号线路或信号轨道。如果提供多个信号线路或信号轨道，则一条信号轨道或信号线路可以在一侧(例如内侧)断开并且在另一侧(例如外侧)继续。这可以通过在径向延伸的孔中的导电连接来实现。
例如，在间隔套的内罩面上可以施加用于传感器或用于其他(电子)结构元件的电触头/电接触面，所述电触头/电接触面优选与施加在内罩面上的信号线路或信号轨道导电连接。与此相关地，在间隔套的内罩面上可以施加电触头/电接触面或者用于线圈的多个电触头/电接触面，电触头/电接触面优选与施加在内罩面上的信号线路或者信号轨道导电连接。就此而言，当线圈与一个或多个信号线路或一个或多个信号轨道一起引入到间隔套中时，也可以省去电触头/电接触面。
此外可想到，在内罩面上设置读取天线，该读取天线优选导电地与施加在内罩面上的信号线路或信号轨道连接。这也可以这样实现，即，信号线路或信号轨道这样布置或构造在内罩面上，使得信号线路或信号轨道本身形成读取天线。这种读取天线例如可以用于读取或写入RFID芯片。
此外，在间隔套的和尤其器械延长柄的外罩面上也可以施加用于传感器或其他结构元件的电触头/电接触面，该电触头/电接触面优选与施加在外罩面上的信号线路或信号轨道导电连接。安设在外部的电触头或接触面可以用于连接处于外部的传感器、(电子)结构元件、(读取)天线等。电触头或接触面也可以被设置用于连接被集成在手持件中的结构元件或用于经由手持件的电流供应。
此外有利的是，间隔套和/或器械延长柄由多个(至少两个、优选三个或更多个)彼此嵌套的间隔套构成。换言之，优选地，多个间隔套/柄应布置在多个层中。由此，更多的功能可集成到间隔套/柄中并且结构空间被最大地利用。
优选地，在医学器械中，滚动轴承/滚珠轴承和间隔套以轴向邻接的方式布置，使得滚动轴承的至少一个信号线路或信号轨道与间隔套的至少一个信号线路或信号轨道通过插接连接进行连接/互连，从而医学器械被设置用于在滚珠轴承/滚动轴承与间隔套之间的(多方向的)信号转发或信号传输。
因此，在医学器械/钻孔手持件/铣削手持件中，电信号能够经由滚珠轴承/滚动轴承或其外圈和间隔套或经由多个滚珠轴承/滚动轴承和多个间隔套从医学器械的远端区域向近端区域转发和传输，并且反之亦然(即，在医学器械的轴向方向上)。
由于提供具有集成的信号线路的滚珠轴承/滚动轴承和具有集成的信号线路的间隔套，并且滚动轴承的信号线路可以与间隔套的信号线路通过插接连接可连接，电信号不仅可穿过这些结构元件而且可以在这些结构元件之间传输。
滚动轴承优选允许从远端(远离用户)向近端(朝向用户)的信号传输，反之亦然，也就是说，在医学器械或滚动轴承的轴向方向上。
间隔套和/或器械延长柄优选不仅允许从远端向近端以及从近端向远端(也就是说在医学器械或间隔套的轴向方向上)的信号传输，而且允许从内向外以及从内向外(也就是说在医学器械或间隔套的径向方向上)的信号传输。
因此，在医学器械/手持件(铣削手持件)中提供了多方向的信号转发/信号传输，这通过具有集成的信号线路/信号轨道的滚动轴承和间隔套来实现。
在根据本公开的医学器械中实现了新的/扩展的功能/功能性，而不增加手持件/外科手术器械的器械延长柄的外直径或外尺寸。因此在这种情况下可以提供小型化的信号转发、简单的安装、信号发送器、天线或传感器的扩展的/新的放置可能性、在最小的结构空间上实现复杂的电路、以及合适地集成到现有结构元件中。
换言之，本发明涉及以下优点/特性中的一个或多个：
-通过手持件本身进行自主电流供应，
-与控制设备或在系统中紧接着的控制部件解耦地进行电流供应，
-集成到当今的钻孔手持件/铣削手持件的现有结构中，
-简化的安装，
-更容易的连接，
-在用作总线系统时没有多个信号发送器的复杂连接，以及
-没有用于绝缘绞线的附加通道，该通道会增大柄的外直径。
换言之，本发明涉及根据上述结构的滚珠轴承作为用于产生/收集能量的电流发生器的应用，以便自主地并且因此与控制设备或在系统中紧接着的控制部件脱离地运行所述装置中的电子构件、例如传感装置，优选地没有通过整个装置进行能量的繁琐输送。
此外，间隔套(和/或器械延长柄)可以容纳电子线路，以便还容纳电子构件。在该变型方案中，间隔套可以起到进一步的支撑作用。在此，间隔套可以用作线圈，以便产生/收集能量。为此，滚珠轴承可以实施有保持架。滚珠保持架可以以非常长的结构形式实施。例如，北/南永磁体被施加到滚珠保持架的中间区域上，以便能够结合间隔套中的线圈产生/收集能量。该间隔套可以在整个长度上也可以局部地、单层地或者多层地设计。例如线圈被构造成曲折形。然而也可以使用螺旋状布置的线圈。此外也可想到，线圈多层地设计，以便能够实现到线圈中的更高的能量输入。
通过将工具插入到器械延长柄中并且启动马达，可以使整个内结构组、例如在此描述的构件(滚珠保持架)进行(旋转)运动。由此通过线圈产生电能并且可以用于电子电路。该结构组也可以根据器械延长柄的长度多次一起装入器械延长柄中并且因此利用多个线圈进行产生/收集。任何旋转的马达，包括手动驱动器，都可以适于产生/收集。
一个或多个实施方式可以涉及作为自主结构组的实现。因此，例如可以提供附件，该附件可以与实际的驱动器分离。如果选择相同或相似的结构，则这些附件也可以自主地被供应能量并且因此电子构件被运行。这是数字化产品的另外的步骤。该想法可以扩展到任何不供应电流或不被电流供应的、包含旋转运动的附件。
换句话说，在一种变型方案中，可以将永磁体设置在工具上或者处于工具后面的固定安装的驱动轴上。因此能够弃用作为用于永磁体的载体的滚珠保持架。相反，工具将承载永磁体。该解决方案的另外的优点是，相对于滚珠保持架，利用工具本身可以达到更高的旋转速度并且因此能量输入同样更高。
为了不必将永磁体安装在工具上，对工具的磁化同样可以是有利的。这对于低能量应用可能是有利的。
换句话说，在一种变型方案中，可以取代所述共同的滚珠保持架而构造共同的内圈，该内圈又为了收集而配备有永磁体。这同样包含较高转速的优点并且附加地包含如下优点，即不是每个工具都必须配备有永磁体。附加地，在该变型方案中可以安设明显更大的永磁体，以便产生/收集更多能量。
因此本发明可以具有以下特性中的至少一个特性：用于在产品中收集能量的结构组的集成、电子构件的自主能量供应、传感装置和能量供应部的集成、装置的数字化以及该生成/收集与能量存储器和数据存储器以及通信模块(诸如蓝牙低能量、BLE、无线局域网、WLAN等)的耦联由此对可用性没有限制，并且这对于真实的无线应用(手持件和附件的远端区域中的传感装置)来说是理想的。
可以至少部分地实现以下优点：
-由此可以避免具有穿过器械的能量供应的复杂结构，
-电子构件的自主的能量供应，
-传感装置和传感装置的能量供应的集成现在是可能的，
-没有电连接而运行的附件的独立的能量供应，
-产品/器械的数字化能力。
-电子构件可以自主地由控制设备或在系统中紧接着的控制部件供电并且因此无线地运行。
本领域技术人员清楚的是，这里给出的解释可以使用硬件电路、软件装置或其组合来实现。软件装置可以与编程微处理器或通用计算机、ASIC(专用集成电路)和/或DSP(数字信号处理器)相关联。
例如，医学器械可以部分地实现为计算机、逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器(例如具有微处理器、微控制器(μC)或包括核心的矢量处理器或中央处理单元(CPU))、浮点单元(FPU)、数字处理单元(NPU)、算术逻辑单元(ALU)、协处理器(用于支持主处理器(CPU)的附加微处理器)、通用计算图形处理单元(GPGPU)和并行计算机(用于尤其在多个主处理器和/或图形处理器上同时实施算术运算)或DSP。
附图说明
下面将参考附图来描述本公开。示出了：
图1示出具有器械延长柄的医学器械/手持件的示意图；
图2示出器械延长柄的示意图；
图3示出滚珠轴承的示意图；
图4示出根据本公开的第一优选实施例的作为具有永磁体的管/滚珠保持架的构件的示意图；
图5示出定位在滚珠轴承之间的具有永磁体的构件/滚珠保持架的示意图；
图6示出具有集成线圈的器械延长柄的一部分的示意图；
图7示出作为具有集成线圈的间隔套的一部分的纵向截面的示意图；
图8示出布置在器械延长柄中、尤其具有线圈的间隔套中的构件(滚珠保持架)的局部示意图；
图9示出布置在具有线圈的间隔套中的构件(滚珠保持架)的示意打开图；
图10示出具有手持件和不同数量的间隔套(在不同长度的器械延长柄内)的示意图；
图11示出具有信号线路的滚珠轴承的示意图；
图12示出具有信号线路的间隔套的示意图；
图13示出作为适配器的不同的附件的示意图；
图14示出作为根据本公开的第二优选实施例的具有永磁体的工具的构件的示意图；并且
图15示出作为根据本公开的第三优选实施例的具有永磁体的滚珠轴承的内圈的构件的示意图。
附图仅是示意的并且仅用于理解本发明。相同的元件设有相同的附图标记。各个实施方式的特征可以彼此交换。
此外，诸如“位于下方”、“下方”、“下方的”、“位于上方”、“上方的”、“左侧”、“左侧的”、“右侧”、“右侧的”等空间相关术语”可以用来简单地描述元件或结构与图中描绘的一个或多个其他元件或结构的关系。除了图中描绘的取向之外，空间相关术语包括在使用或运行中的结构元件的其他取向。结构元件可以以其他方式定向(旋转90度或在其他取向上)，并且本文使用的空间相关描述符可以同样相应解释。
具体实施方式
现在将借助多个优选实施例描述医学器械、器械延长柄、间隔套和滚珠轴承连同连接他们的构件/滚珠保持架。
图1示出医学器械1的示意图，该医学器械具有手持件/把手2和器械延长柄(或简称为器械柄)3，该器械延长柄具有远端部。器械延长柄3在远端部具有用于工具17(钻孔工具/铣削工具)的容纳部4，工具通过在器械延长柄3内的未进一步示出的驱动轴/杆与手持件2内的未进一步示出的驱动器(马达)耦联，以将转矩从驱动器传输到工具17。该结构属于申请人的一般现有技术并且因此在此不需要进一步的实施。
此外，手持件2具有用于能量供应的近端接头，例如电流接头5，通过该近端接头，手持件2内的驱动器(马达)可以被加载能量。在此在这一点上要指出的是，所示的近端接头也可以是用于电池的接口。
如图1中进一步所示，在手持件2和器械延长柄3之间存在可手动操纵的耦联部2a，用于将器械延长柄3选择性地机械连接和电连接至手持件2。但是也可能的是，器械延长柄3是手持件2的固定的组成部分并且因此不能被拆卸。
图2是器械延长柄3的纵向剖开的示意图。
在这个实施例中，器械延长柄3具有延长柄3的径向外罩3a，在径向外罩的远端端部区段上构造或固定有工具容纳部4。在延长柄3的外罩3a的内侧上优选地插入延长柄3的(电)内部的绝缘罩3b。但也可能的是，处于内部的部件在没有延长柄3的内部绝缘罩3b的情况下插入器械延长柄3中。
在器械延长柄3的纵向上布置有在器械延长柄3的轴向方向上彼此间隔开的多个滚珠轴承对6，使得未进一步示出的驱动轴或与轴连接的工具17相应地可旋转地支承在器械延长柄3中，或旋转力(转矩)可从医学器械1的马达经由轴传输到工具17上。
每个滚珠轴承对6、优选地至少处于远端的滚珠轴承对6具有两个被选择的轴向间隔开的单滚珠轴承6a、6b和在两个被选择的单滚珠轴承6a、6b之间轴向的间隔套6c。在此，每个如此限定地选择的上述方案的滚珠轴承对6轴向不可运动地插入器械延长柄3中、优选插入延长柄3b的内部绝缘罩中。
图3示出这种单滚珠轴承6a、6b的示意图。相对的滚珠轴承对6的每个单滚珠轴承6a、6b优选具有滚珠7作为滚动体，其中，当然也可以设置其他的滚动体形状。单滚珠轴承(以下简称为滚珠轴承)6a、6b还具有内圈8和外圈9，球7支承在内圈和外圈之间。滚珠7通过滚珠保持架10在环周方向上保持间隔。
在图4中示意地示出滚珠轴承对6的每个滚珠轴承6a、6b的滚珠保持架10。
因此，每个滚珠保持架10形成环周间隔开的轴向延伸的凸起/齿，在所述凸起/齿之间形成袋状的滚珠容纳部，滚珠7单独地插入到所述滚珠容纳部中。成对组合的滚珠轴承6a、6b的滚珠保持架10在该优选的实施例中经由柱形区段11彼此近似固定连接成唯一的共同的保持架构件或管18。
在图4中示出的管18相应地至少具有柱形区段11，在柱形区段的轴向端侧处固定地布置有滚珠轴承对6的两个轴向间隔开的滚珠轴承6a、6b的滚珠保持架10。此外，柱形区段11在其外周上在一个滚珠保持架10附近具有至少一个、优选多个环周间隔开的永磁体12。在此，滚珠保持架10可以与柱形区段11一体构造或作为单独构件与该柱形区段固定连接。此外，每个优选条形的永磁体12从仅一个滚珠保持架10出发在轴向方向上大致伸到柱形区段11的轴向中心。
在此为了更好的理解需要指出，至少根据图4的管18的轴向尺寸可能是不现实的并且仅用于说明目的。其实，尤其在任意选择的成对耦联的两个滚珠轴承6a、6b之间的柱形区段11也实际上可以明显更短或更长，如在图2中通过不同长度的间隔套6c示出的那样。尤其是在这方面需要指出的是，根据本公开，在图2中布置在远端的器械延长柄3上的滚珠轴承6b也可以与沿近端方向连接在其上的滚珠轴承6a耦联成滚珠轴承对6。也就是说，滚珠轴承对6根据本公开大体理解为一对轴向并排的滚珠轴承，使得管18和尤其柱形区段11可以在其轴向延伸上变化，如上所述。因此在图2中较长的间隔套6c也可以用于线圈13。
图5示出定位在滚珠轴承对6的滚珠轴承6a、6b之间的具有永磁体12的管18的示意图。据此每个滚珠保持架10的轴向凸起/齿接合在两个滚珠轴承6a、6b的滚珠7之间，使得滚珠保持架10能够与滚珠7一起在内圈8与外圈9之间沿环周旋转。此外，管18可以被布置在滚珠轴承对6的滚珠轴承6a、6b之间，使得管不能轴向移动。最后从图5中可以看出，优选设置两个永磁体12，在该情况下，这两个永磁体彼此沿直径定位在管18的柱形区段11上。在此，永磁体12插入到柱形区段11的外罩侧上的留空部11a中(如这在图6中示出)，使得永磁体12突出于罩侧并且因此围绕永磁体12构造径向突出的台肩12a。但永磁体12也可以与柱形区段11的外罩侧齐平地封闭。
图6和图7示出带有集成线圈13的间隔套6c的一部分的示意图。
在本优选实施例中，(纵向开槽的)间隔套6c与器械延长柄3单独构造并将两个滚珠轴承6a、6b彼此保持轴向距离。为此，间隔套6c优选贴靠在同一滚珠轴承对6的两个滚珠轴承6a、6b的外圈9的彼此指向的端侧上并且因此在径向外侧包围管18的柱形区段11(尤其是参见图9)。
间隔套6c从(仅)一个端侧出发在轴向长度上直至大致其轴向中心在其内罩侧上设有径向的车槽/隆起6d，曲折形或螺旋形构造的线圈13插入到该车槽/隆起上/中。因此线圈13可以构成间隔套6c的内周的至少一半。此外线圈可以沿着器械延长柄3的内直径环周被布置。径向隆起6d的尺寸被确定成，使得(尤其如图9所示)必要时径向突出的永磁体12可以无接触地容纳在径向隆起中。
此外，在间隔套6c的径向内部罩侧上在轴向邻接到线圈13上的轴向区段中布置/构造一定数量的信号线路14和与信号线路连接的内部触头15。尤其，信号线路14在很大程度上在间隔套6c的纵向方向上被布置成，使得信号线路在轴向位置处与线圈13(电)连接。内部触头15在此优选经由径向的通孔/通线以及经由径向外部的触头16与间隔套6c的径向外部的轴向延伸的信号线路14处于(电)接触。(尤其也参见图12)。
图8示出布置在具有线圈13的间隔套6c中的管18的局部示意图。在此可见柱形区段11，柱形区段具有上述的留空部11a，所述留空部包含永磁体12，所述永磁体分别具有沿径向方向定向的北极和南极并且分别通过不同的层示出。各个永磁体12的北极和南极在柱形区段11上沿径向方向互相对置，其中，相应的北极或相应的南极向径向外部指向。在两个永磁体12的情况下，北极和南极的布置如下进行：
当在图8中的上部的永磁体中北是径向外部时，那么对于下部的永磁体南是径向外部。因此，北和南在间隔套6c的径向内侧上彼此对置。因此场线可以根据电流发生器的原理来形成。
在间隔套6c的外周上，信号线路14轴向继续延伸，如图8所示，信号线路在图7中在纵向方向上同样布置在间隔套6c的内侧上。
为此，图9示出布置在具有线圈13的间隔套6c中的管18作为构件(发生器的转子)的打开示意图。因此所选择的滚珠轴承对6连同管18被组合成一种类型的单元/筒，单元/筒封闭地插入到器械延长柄3中。在此要指出，器械延长柄只是滚珠轴承对的优选的安装位置，其中，该滚珠轴承对也可以布置在其他位置处，例如手持件2的壳体内。
此外，可以设置不同长度的器械延长柄3。在图10中示出具有不同长度的器械延长柄3的医学手持件2的示意图。在不同的延长柄内，同样可以以不同的长度布置不同数量的纵向间隔的间隔件6c，这些间隔件径向地包围各自的构件(滚珠保持架)。
图11示出具有如上所述的插入径向外部的外圈9中的信号线路14的所选择的滚珠轴承对6的滚珠轴承6a/6b的示意图。如从图11中可以很好地获知的那样，信号线路14至少在径向外部的外圈9的优选从两个端侧轴向伸出的接触销形成，所述接触销在安装所选择的滚珠轴承对6时接合到间隔套6c中的相应的轴向衬套中并且因此在间隔套6c中的信号线路14和径向外部的外圈9中的信号线路14之间建立电接触连接。
为此，图12示出具有同样如上所述的径向外部的信号线路14的器械延长柄3的示意图。因此，信号线路14从远端的滚珠轴承对6延伸到手持件2中，其中，根据上述衬套-销-原理，电耦联所有滚珠轴承的径向外部的外圈中的信号线路和所有间隔套的信号线路。此外，在图12中示出在所选择的间隔套6c上的上述接触位置16，该间隔套经由径向触头与径向内部的接触位置15连接。以这种方式，相应选择的间隔套6c的径向内部的信号线路与其径向外部的信号线路具有电连接。
此外，图13示出作为适配器的不同工具或附件17的示意图。从上到下，在左侧上可以看到3爪无键钻头、3爪钻头(0.5至7.4mm)、AO小钻头、3爪小钻头、钢丝钻头、Hudson/Zimmer铣头。从上到下，在右侧上可以看到大AO Markraum钻头、小AO钻头、6边形钻头、Hudson/Zimmer钻头、3爪铣头(0.5至7.4mm)、大AO铣头和Harris铣头。
图14示出具有呈工具17本身形式的构件的根据本公开的第二优选实施例的医学器械并且尤其是器械延长柄3的示意图，即，在这种情况下，根据第一优选实施例的管18被工具17的柄所代替。为此目的，工具17具有远端的效果器区段20，效果器区段通过可插入到延长柄3中的柱形柄区段11与工具17的近端耦联区段19连接，工具17借助于该近端耦联区段与器械延长柄3内的(未详细示出的)驱动轴21轴向固定和抗相对旋转地连接。工具17的柱形区段11具有永磁体12，所述永磁体被设置用于将电流感应到至少一个在图14中以半剖面示出的间隔套6c的线圈13中，所述间隔套设置在与工具容纳部4近端紧邻的柄区段中并且径向地包围工具柄。工具17的柱形区段11可以布置在在这种情况下远端的滚珠轴承对6的滚珠轴承6a、6b之间，使得尤其利用了工具17和间隔套6c之间的上述电感效应来获取电能。工具17的柱形区段11与一个轴向侧上的耦联区段19和另一个轴向侧上的效果器区段20无缝连接。由此，将插入到所述工具17的柱形区段11中的永磁体12顺时针或者逆时针旋转，由此在工具17的旋转运动期间产生可变磁场，从而在线圈13中产生电流。由此可以以简单的方式产生/收获能量。该原理适用于这里所述的每个构件。
图15是作为具有永磁体12的构件的根据本公开的另外的优选实施例的滚珠轴承对6的内圈8的示意图。这里，内圈8可以与器械延长柄3或医学器械1内的驱动轴或者工具17本身固定连接。因此通过驱动轴21传递的转矩可以完全由内圈8承受。由此可以有效地产生/收获能量。
附图标记列表
1医学器械
2手持件
2a手动可操纵的耦联部
3器械延长柄
3a延长柄的外罩
3b延长柄的内部绝缘罩
4工具容纳部
5电流接头
6所选择的滚珠轴承对
6a、6b所选择的滚珠轴承对的滚珠轴承
6c所选择的间隔套
6d内部径向凹进(内部径向扩宽部)
7滚珠轴承的滚珠
8滚珠轴承的内圈
9滚珠轴承的外圈
10构件的滚珠保持架
11构件的柱形区段
11a留空部
12永磁体
12a台肩
13线圈
14信号线路
15内部触头
16外部触头
17工具
18作为管的构件
19耦联区段
20效果器区段
21驱动轴。

Claims (14)

1.一种马达驱动或手驱动或可驱动的医学器械(1)，具有用于支承用于对工具(17)施加转矩的柄或轴(21)的多个轴承和间隔套(6c)，其中，至少两个所选择或可选择的轴承(6a、6b)形成轴承对(6)，所述间隔套轴向间隔开所述轴承对(6)的轴承(6a、6b)，其特征在于至少部分地处于所述间隔套(6c)径向内部的、优选管状的构件(11)，所述构件与所述轴承对(6)的两个轴承(6a、6b)中的至少一个轴承旋转耦联或可旋转耦联，以便与所述轴承对(6)的所述至少一个轴承(6a、6b)的相应的旋转部分一起旋转或者形成所述轴承对(6)的所述至少一个轴承(6a、6b)的旋转部分；至少一个永磁体(12)，所述永磁体紧固或构造在所述构件(11)上或中；以及线圈(13)，所述线圈布置在所述间隔套(6c)上或中。
2.根据权利要求1所述的医学器械(1)，其特征在于，所述轴承对(6)的轴承(6a、6b)是滚动轴承、优选是滚珠轴承，并且所述构件(11)是所述两个轴承(6a、6b)的滚珠保持架(10)的共同组成部分、优选是柱形区段(11)，所述柱形区段将所述轴承对(6)的所述两个轴承(6a、6b)的滚珠保持架(10)抗相对旋转地互相耦联。
3.根据权利要求1所述的医学器械(1)，其特征在于，所述构件(11)是所述工具(17)的柄区段。
4.根据权利要求1所述的医学器械(1)，其特征在于，所述轴承对(6)的轴承(6a、6b)是滚动轴承、优选是滚珠轴承，并且所述构件(11)是所述两个轴承(6a、6b)的内圈(8)的共同组成部分、优选是柱形区段(11)，所述柱形区段将所述轴承对(6)的所述两个轴承(6a、6b)的内圈(8)抗相对旋转地互相耦联。
5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的医学器械(1)，其特征在于，所述医学器械是具有手持件或把手(2)的手持式器械。
6.根据权利要求5所述的医学器械，其特征在于，在所述手持件(2)中安置有马达，所述马达与所述轴(21)旋转耦联或可旋转耦联，以便传输转矩到所述工具(17)上，其中，所述两个轴承(6a、6b)以及所述间隔套(6c)布置在器械延长柄(3)中，所述器械延长柄与所述手持件或把手耦联或可耦联。
7.根据权利要求6所述的医学器械(1)，其特征在于优选可手动可操纵的耦联部(2a)，通过所述耦联部，所述延长柄(3)能够与所述手持件(2)耦联并且支承在所述延长柄(3)上的轴(21)也能够与处于所述手持件(2)中的马达耦联。
8.根据权利要求7所述的医学器械(1)，其特征在于，所述器械延长柄(3)能够通过所述耦联部(2a)机械连接和/或电连接到所述手持件(2)上。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的医学器械(1)，其特征在于，所述手持件(2)具有远端的端部区段，所述耦联部(2a)布置在所述端部区段上，其中，在所述器械延长柄(3)的远端的端部区段上布置有工具容纳部(4)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的医学器械(1)，其特征在于，至少包括所述间隔套(6c)和优选所述构件(11)的所述轴承对(6)形成用于安装到所述医学器械(1)中的单独单元。
11.根据前述权利要求1至9中任一项所述的医学器械(1)，其特征在于，所述间隔套(6c)是所述医学器械(1)的固定组成部分。
12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的医学器械(1)，其特征在于，所述线圈(13)曲折形地或螺旋形地以及在所述间隔套(6c)的径向方向上看是单层的或多层的。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的医学器械(1)，其特征在于，所述构件(11)在所述构件的外罩侧上具有一定数量的留空部(11a)，相应数量的永磁体(12)插入到所述留空部中。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的医学器械(1)，其特征在于，至少所述间隔套(6c)具有径向处于内部的信号线路(14)，所述信号线路与所述线圈(13)以及径向处于外部的信号线路(14)电连接，所述信号线路通过电耦联与所述轴承(6a、6b)中的信号线路耦联，以便由此将电信号从所述线圈(13)出发沿着所述医学器械(1)向近端引导。
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