專利名稱：扭矩限制設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及扭矩限制設備，包括扭矩限制設備的工具、包括扭矩 限制設備的成套工具(kit)、以及使用扭矩限制設備的方法。
背景技術：
諸如醫用工具之類的工具會受到相對較高的扭力。如果扭力大于 工具可以承受的扭力，則工具將斷裂或破裂。工具斷裂會導致嚴重的損傷。例如，如果醫用工具斷裂而仍然插入患者體內，則患者將會受 到嚴重的損傷。因此，期望對工具進行設計以使產生損傷的斷裂最小 化或消除。為了避免產生損傷的斷裂，常規的工具被設計為在扭力大于所述 工具能夠承受的扭力時在預定的位置斷裂。例如，工具可以在特定位置包括凹槽，從而預定的扭矩會使工具在所述凹槽處斷裂。預定的扭 矩斷裂點小于引起工具其它部分斷裂的扭矩。常規的醫用刮器可采用 這種設計。盡管這種常規的設計對于減小損傷是有效的，然而，因為一旦工 具斷裂，所述工具可能是不能修復的并由此需要更換，因此花費較高。 此外，現有的設計是不便的，這是因為當工具斷裂時，工作必須停止并以新工具重新開始。在醫用工具的情況時，外科醫生必須停止手術， 去除斷裂的部分或全部醫用工具，并插入新的未斷裂的工具。因此，理想的是提供一種設備，該設備能夠避免因過大扭矩而造 成斷裂并且最小化與這種斷裂有關的損傷，并使工具保持重復使用的 功能性。發明內容本發明提供了一種扭矩限制設備，包括扭矩限制設備的包含醫用 工具的工具，包括扭矩限制設備的成套工具，以及用于使用扭矩限制設備的方法。本發明的扭矩限制設備允許將預定量的扭矩作用于工具，并在已 經到達扭矩的預定量之后使扭矩脫離工具。扭矩限制設備還被稱為其 它名稱，如滑動離合器、摩擦扭矩限制器、過載離合器、扭矩限制離 合器等。在一種實施方式中，本發明的扭矩限制設備包括多個基本平面的 表面，所述表面以基本平行的關系設置。至少第一和第二平表面可復 原地彼此相對地進行偏壓，從而在預定的扭矩范圍內，第一平表面的 旋轉運動通過所述表面的摩擦接合導致第二平表面沿相同的方向的旋 轉運動。即所述第一和第二表面可釋放的接合。預定的扭矩極限時或 大于預定的扭矩極限時，將克服所述表面之間的摩擦接合，從而所述 第一平表面獨立于第二平表面旋轉。在一種實施方式中，第一平表面 和第二平表面通過使用彈簧而可復原地進行偏壓。彈簧可包括金屬和/ 或聚合物。彈簧可包括巻簧、壓縮彈簧、拉伸扭簧或扭簧。在一些實施方式中，第一和第二平表面可設置在殼體的內部。第 一平表面通過使用彈簧相對于第二平表面可復原地進行偏壓，所述彈 簧設置在殼體的內壁表面和第一平表面相對于面向第二平表面的一側的一側之間。在本發明的扭矩限制設備的一些實施方式中，第一平表面包括突 起，并且靠近第一平表面的第二平表面包括用于容納所述突起的槽口。 突起可沿基本垂直于平表面的方向延伸。突起可配合地接合容納槽口， 從而在兩個平表面之間不存在間距并將有助于平表面的旋轉。當平表 面旋轉并到達預定的扭矩極限時，突起與槽口脫離，使得所述突起設 置在兩個平表面之間，從而使所述平表面分開。因此，當第一平表面 進一步旋轉時，第二平表面不再旋轉。在一種實施方式中，突起和槽 口可重新對齊并重新接合以容許進一步旋轉。突起包括齒或栓，并基本為柱狀、矩形、錐形、梯形、或其它三 維的幾何形狀。突起的側面可以是斜面。在一種實施方式中，突起可 在一個平表面或可接合所述一個平表面的相鄰的平表面中，而容納槽 口在相對突起從其伸出的平表面的平表面中。另一種實施方式在相鄰 的平表面中可包括一個以上突起和配合的容納槽口。在一些實施方式 中， 一個平表面包括相鄰平表面中的用于接合槽口的突起和用于接合 來自所述相鄰平表面的突起的槽口 。平表面中的容納槽口包括空隙、孔、狹縫、槽、或其它適當構造 的用于容納來自相鄰平表面的突起的凹部。優選地，槽口構造為容納 來自相鄰平表面的突起以使兩個平表面接合。本發明的扭矩限制設備的實施方式對設計成施加旋轉作用力的工 具中的應用是有利的。刮器是醫用工具，其中旋轉作用力或扭矩被用 于刮削、刻劃或在內部身體區域中，如骨組織、實體器官或其它組織 中形成空腔或產生空隙。刮器可包括刮削骨組織或其它組織的頂端。 所述頂端由任意生物相容性材料，如不銹鋼、鈷、鉻、鈦、及其適于 刮削組織的合金或混合物。由于頂端的總尺寸和厚度相對較小，因此 它是可能的，即在太大的扭矩作用于刮器時頂端會斷裂或變形。諸如刮器之類具有本發明的扭矩限制設備的手術工具能夠限制作 用于工具頂端的扭矩，從而降低損壞工具的可能性。另外， 一旦超過 預定的扭矩極限并且工具的旋轉接合的平表面脫離并分開時，本發明 的扭矩限制設備使平表面重新接合，從而工具在脫離之后即可迅速地 再次使用，而不必從手術位點去除工具或部分工具。在示出的實施方式中，本發明的手術工具包括桿，其具有第一 端和第二端；手柄，其位于所述桿的第一端的附近；以及手術器具， 其連接至所述桿的第二端。手術工具可進一步包括第一表面，其連接 至所述手柄并摩擦地接合連接至所述桿的第二表面。第一和第二表面 包括至少兩個板，其中一個包括突起并且其中另一個包括槽口，或者 在施加預設量的扭矩時將允許所述板之間的脫離的另一種構造。當外 科醫生將旋轉的作用力作用于手柄和連接至所述手柄的第一表面時， 第一表面和第二表面之間的接合使作用于所述第一表面的扭矩傳遞至 所述第二表面和所連接的手術器具。如果大于預定的脫離扭矩限制的 扭矩作用于手柄時，則將克服由于表面之間的摩擦導致的第一和第二 表面接合的作用力以及突起和槽口之間配合構造的作用力，并且第一 表面將與第二表面脫離。即突起和槽口可釋放地接合。第一和第二表 面的脫離導致作用于手柄的扭矩不被傳遞至桿。這樣，可以阻止大于 預定閾值的扭矩損壞手術工具或對其使用所述工具的患者造成傷害。 另外，第一和第二表面脫離之后，它們易于重新接合從而外科醫生可 立即繼續使用所述工具。艮P，如果外科醫生將太大的旋轉扭力作用于工具的手柄，則手柄 和手術器具之間的力傳遞接口將脫離，由此避免對工具造成損壞。因 此，本發明的實施方式提供了一種限制作用于手術器具而不使所述工 具變形或損壞的手術工具。本發明的實施方式可包括一種成套工具。這種成套工具可包括手術工具，所述手術工具包括根據本發明的扭矩限制設備。醫用成套工 具可進一步包括額外的手術器械。本發明的諸如手術工具之類的工具以類似于常規工具的方式使 用，同時如果大于預定的扭矩將提供重新設定及重復使用的益處。例 如，本發明的方法包括將扭矩作用于包括根據本發明的扭矩限制設備 的工具。如果大于預定的扭矩，則第一和第二平表面將脫離并彼此獨 立地旋轉。旋轉作用力隨后可沿與過大扭矩的方向相反的方向作用于 第一平表面以使第一和第二平表面重新接合。當第一和第二平表面重 新接合時，作用于第一平表面的旋轉作用力可再次傳遞至第二平表面， 使得工具旋轉。本發明的扭矩限制設備和方法的特征在本發明的一個或多個實施 方式中可單獨地或組合地實現。如本領域的技術人員所認識的，根據 本發明的扭矩限制設備和方法的多種不同的實施方式是可行的。本發 明額外的用途、優點、以及特征在此在詳細的說明中討論的示例性實 施方式中進行了闡述，并且對于本領域的技術人員在審查下文時將變 得更加清楚。
圖l是本發明的一種實施方式中具有接合的平表面的手術工具的 簡圖。圖2是圖1示出的部分手術工具的簡圖，其示出了平表面的脫離。 圖3是本發明的一種實施方式中手術工具的橫截面視圖。 圖4是圖3示出的手術工具的視圖，其示出了平表面的接合。 圖5是圖3和圖4的部分手術工具的視圖。 圖6是圖3、圖4和圖5示出的手術工具的立體圖。 圖7是本發明的方法的實施方式的方框表示圖。 圖8是本發明的另一個實施方式中的手術工具的簡圖。 圖9是圖8示出的手術工具的手柄的近視圖，其中部分手柄殼體去部件。圖10是圖8和圖9的實施方式示出的軸組件的簡圖。 圖11是圖8-10示出的軸組件的近端部分的視圖。
具體實施方式
為了說明的目的，除非另有所指，所有在所述說明書中使用的表 示數量、條件等的數字應被理解為在一切情況下可以通過術語"大約" 進行修飾。因此，除非相反地指出的，在以下說明書中闡述的數字參 數是可以依賴尋求由本發明獲得的理想性質而變化的近似值。至少， 而并非試圖限制等同于權利要求的范圍的原理的應用，每個數字參數 應至少根據報告的有效數字的數目并通過普通的歸約理論(rounding technique)進行角軍釋。盡管闡述本發明主要范圍的數字范圍和參數是近似值，然而在特 定的實例中闡述的數值將盡可能準確地報告。然而，任意數值本質上 包含某些必然由其相應的試驗測量發現的標準偏差產生的特定誤差。 而且，在此公開的所有范圍應被理解為包括任意或所有在此包含的子 范圍。例如，指定的"1至10"的范圍應被認為是包括任意或所有最小 值1和最大值10之間(并包括1和10)的子范圍；即所有子范圍以最小 值1或較大的如1至6.1開始，并以最大值10或較小的如5.5至10終止。而 且，任何表示為"在此并入"的參考應被理解為完全并入。進一步應注意的是如在說明書中使用的單數形式"一"和"這" 包括復數對象，除非明確和清楚地限制一個對象。在一種實施方式中，本發明提供了一種扭矩限制設備，所述扭矩 限制設備可與醫用設備或其它作用有扭矩的機械設備一起使用。扭矩 可被定義為轉動或扭轉力，或趨于產生扭矩及圍繞軸線旋轉的作用力 的測量值。本發明提供了一種扭矩限制設備，所述扭矩限制設備可被 組合在任何作用有扭矩的工具或系統中。在一種實施方式中，本發明的手術設備包括桿，所述桿在一端連 接至可旋轉的手柄。所述桿可在相對端連接至手術器具。手術設備可 包括連接至所述手柄的第一扭矩限制元件，和可操作地連接至所述桿 和手術器具的第二扭矩限制元件。所述第二扭矩限制元件可釋放地接合所述第一扭矩限制元件。手柄的旋轉在所述第一和第二扭矩限制元 件接合時使桿和手術器具旋轉。當大于預定的扭矩極限的旋轉的作用 力作用于手柄時，第一扭矩限制元件與第二扭矩限制元件脫離，使得 手柄可旋轉，而桿和手術器具不旋轉。在脫離之后，第一扭矩限制元 件與第二扭矩限制元件重新接合，從而手柄進一步的旋轉使桿和手術 器具旋轉。在一個示例性的實施方式中，根據本發明的扭矩限制設備包括桿， 所述桿具有第一端和第二端。所述第一和第二端可包括所述桿相應的 頂端，以及所述桿在所述頂端附近的區域。所述設備可進一步包括 手柄，其可旋轉地連接至所述桿的第一端；以及手術器具，其固定地在所述桿的第二端附近連接。所述設備可進一步包括連接至所述手柄 的第一表面和連接至所述桿的第二表面。所述兩個表面可設置為例如 經由突起和槽口而彼此摩擦接觸。所述兩個表面可包括在連接至手柄 的殼體內。所述設備可進一步包括諸如彈簧之類的偏壓機構，所述偏壓機構 設置在殼體和第一表面之間以在突起和槽口對齊時使突起進入槽口 中。兩個表面能夠獨立地旋轉，但是當突起和槽口接合時，兩個表面 一起旋轉。在等于或大于預定的扭矩極限的扭矩作用于所述設備時， 突起和槽口被設計為脫離。扭矩限制是使突起克服表面之間的靜摩擦 和由彈簧作用于第一表面的彈簧力而使突起與槽口脫離所需要的扭 矩。當突起與槽口脫離時，兩個表面獨立地旋轉，并由此作用于第一 表面的過大扭矩并不傳遞至第二表面。所述兩個表面可由聚合物、不 銹鋼、鋁、或任何其它適于在兩個表面之間產生摩擦的材料或材料的組合。所述扭矩限制設備可用于例如刮器上。刮器包括PCT專利申請WO 2005/023085公開的元件，所述申請通過參考在此完全并入。突起與槽 口的脫離將保護刮器頂端，不受例如在刮器頂端仍然插入患者體內時 足以使頂端斷裂的扭矩的作用。除了限制作用于工具的功能性器具的扭矩的大小以外，本發明的 設備可重新接合以再次使用。突起與槽口脫離之后，設備通過旋轉第 一表面直到突起和槽口重新對齊時而可重新接合，此時彈簧迫使突起 進入槽口。當突起和槽口再次接合時，工具可再次使用。重新接合設 備的能力比常規設備更有利，所述常規設備在作用有過大的扭矩時可 受到永久損壞。因此，常規的扭矩限制設備在一次過大扭矩的情況后 不能使用，而本發明的扭矩限制設備多次過大扭矩的情況后仍然可以 重新使用。如上所述，本發明的扭矩限制設備可用于諸如刮器之類的醫用工 具。扭矩限制設備可用于其它用于人及獸醫應用的手術工具，包括用 于抓握、刮削、彎曲、推移或操縱組織或器官，包括骨組織的工具。 所述設備可用于其中不能大于最大扭矩的其它工具或機器。例如，本 發明的扭矩限制設備可包括在螺絲刀或板鉗中以防止螺釘或螺栓過度 拉緊。扭矩限制設備還用于其中當作用有過大的扭矩時某些部件將斷 裂的機器上。現參考圖l-2，在本發明的一個實施方式中，手術工具10可包括桿 12，所述桿12具有第一端14和第二端16。第一端14和第二端16可分別 包括桿12的頂端以及桿12靠近各頂端的區域。手柄20可位于桿12的第 一端14附近，并且手柄20可由使用者操縱。手術器具18可結合或固定 地連接至桿12的第二端16。扭矩限制設備22可連接至手柄20并至桿12， 從而手柄20的旋轉使桿12旋轉，并因此使手術器具18旋轉。扭矩限制設備22可包括具有突起30的第一板24和具有槽口26的第 二板28。槽口26和突起30可以互換，即第一板24可以具有槽口26，而 第二板28可以具有突起30。突起30和槽口26可以為基本相同的形狀和 尺寸，從而它們能夠安裝在一起。突起30可以是V形、具有平底部的V 形、U形、半圓形、或任何其它在突起30和第二板28的表面之間提供非 垂直角的形狀。突起30和槽口26可以徑向對齊，從而當突起30與槽口 26旋轉地對齊時，突起30安裝到槽口26中。第一板24和第二板28可以設置在殼體32內。殼體32—般可為中空 柱狀的形狀，其內徑等于或大于第一板24和第二板28中較大一個的直 徑。殼體32包括帽34，并且諸如壓縮彈簧35之類的偏壓機構設置在帽 34和第一板24之間。第一板24可包括套管38，在所述套管38上安裝有 彈簧36，從而可以基本阻止彈簧36的橫向運動。扭矩限制設備22可進 一步包括至少一個引導銷40，并且第一板24包括至少一個狹槽42。所 述至少一個引導銷40可與帽34或殼體32—體地形成，或者所述至少一 個引導銷40可固定地連接至帽34或連接至殼體32。第一板24可位于殼 體32中，從而所述至少一個引導銷40安裝到所述至少一個狹槽42中。 至少一個狹槽42允許第一板24沿至少一個引導銷40縱向滑動并阻止第 一板24相對殼體32旋轉。第一板24隨后僅僅在殼體32旋轉時旋轉。相反，第二板28設置在殼體32中，從而允許第二板28相對殼體32 的旋轉運動，而阻止相對殼體32進行的縱向運動。這可通過對殼體32 提供接觸第二板28的底表面的諸如凸緣之類的支撐件44或通過其它適 合的裝置而實現。因此，容許第二板28圍繞支撐件44旋轉，但不容許 沿桿12縱向運動。桿12可以與第二板28 —體地形成或可例如通過焊接而固定地連接 至第二板28。因此，第二板28的旋轉可直接傳遞至桿12，并由此傳遞 至手術器具18。在一種實施方式中，殼體32可連接至手柄20。同樣，手柄20的旋 轉可以直接傳遞至殼體32，并由此經由至少一個引導銷40傳遞至第一 板24。第一板24的旋轉通過突起30和槽口26之間的摩擦界面而傳遞至第 二板2S。當突起30和槽口26接合時，即當突起30和槽口26旋轉地對齊 并且突起30位于槽口26內時，手柄20的旋轉將使手術器具18旋轉。第 一板24和第二板28之間的摩擦接合界面可稱為扭矩傳遞界面，所述摩 擦接合界面設置用于傳遞作用于第一板24的扭矩以旋轉第二板28。然而，如果高于扭矩限制的扭矩作用于手柄20，則將克服突起30 和槽口26之間的接合摩擦力和壓縮彈簧36相對第一板24的彈簧力。當 所述作用力被克服時，突起30可與槽口26脫離，從而突起30從槽口26 釋放，并且突起30和槽口26不再旋轉地對齊。當突起30與槽口26脫離 時，手柄20的旋轉不使器具18旋轉。突起30和槽口26通過旋轉手柄20 直至突起30和槽口26旋轉地對齊而可再次接合，此時壓縮彈簧36將再 次將突起30推入槽口26中。預定的扭矩極限可通過改變以下任意一項或多項或者以下組合而 確定壓縮彈簧36的彈簧系數；突起30和槽口26的相對斜率；槽口26 的長度和深度；突起30的高度；突起30和槽口26分別與第一板24和第 二板28的中心的徑向距離；以及用于板24、 28的材料。彈簧系數是壓 縮彈簧壓縮力勢能的測量值。彈簧系數表示為壓縮彈簧的彈簧常數 "k"，所述壓縮彈簧在作用的負載使彈簧從自由長度變形至特定的變形長度時施加作用力"F"。彈簧系數常數以k-F/Lfree-Ldef進行計算。在一種實施方式中，本發明的手術工具io可設計為在例如大約io±1 in,lbs.的扭矩時開始脫離扭矩傳遞界面，并在例如大約13士lin.-lbs. 的扭矩時完全脫離。因此，如果需要例如13in.-lb.的扭矩以完全脫離扭矩傳遞界面(諸如第一板24和第二板28分別在手柄20和手術器具18之 間的結合)，則突起30和槽口26可設計為當例如大致為10in,Ib.的扭矩 作用于手柄20時開始脫離，當13in.-lb.的扭矩作用于手柄20時完全脫離。 從而，大于預定的扭矩極限的扭矩，如15in.-lb.的扭矩并不能傳遞至桿 12，這是因為突起30將在13in,lb.的扭矩時與槽口26脫離。已經發現通 過刮器刮削正常骨組織所需要的平均扭矩大致為2.0in,lb.。因此，使得 在IO in,lb.的扭矩時開始脫離而在13 in.-lb.的扭矩時完全脫離的扭矩限 制設備22可以允許刮削正常骨組織所需要的扭矩傳遞至手術器具。現參考圖3至圖6，在本發明的另一個實施方式中，手術工具110可 包括桿112，所述桿112具有第一端114和第二端116。第一端114和第二 端116可分別包括桿112的頂端以及桿112靠近各頂端的區域。手柄120 可位于桿112的第一端114附近，并且手柄120可由使用者操縱。手術器 具118可結合或固定地連接至桿112的第二端116。扭矩限制設備122可 連接至手柄120并連接至桿112，從而手柄120的旋轉使桿112旋轉，并 因此使手術器具118旋轉。扭矩限制設備122可包括具有凹部126的板124和具有球130的球塞 128。球130和凹部126可以為基本相同的形狀和尺寸，從而它們能夠安 裝在一起。球130可以是V形、具有平底部的V形、U形、半圓形、或任 何其它適合的形狀。球130和凹部126可以徑向對齊，從而當球130與凹 部126旋轉地對齊時，球130安裝進凹部126中。球塞128可以包括其它 部件(未示出)，如手術器械設計領域的技術人員所清楚的。例如， 球塞128包括中空缸體，球部分地在所述中空缸體中縱向滑動。球塞128 還可包括軸，其限制球130的運動；以及諸如彈簧之類的偏壓機構， 其易于在缸體中縱向地推動球130。球塞128還可具有允許球130進行縱 向運動的其它構造。板124和球塞128可以設置在殼體132中。殼體132—般可為中空柱 狀，其內徑等于或大于板124的直徑。殼體132可包括帽134，并且球塞128可安裝或連接至帽124。在這種實施方式中，殼體132的旋轉引起球 塞128旋轉。板124可設置在殼體132中，從而允許板124的旋轉運動，而阻止相 對殼體132的縱向運動。這可通過對殼體132提供接觸板124的底表面的 諸如凸緣(ledge)之類的支撐件144或通過其它適合的裝置而實現。桿112可以與板124—體地形成或可例如通過焊接而固定地連接至 板124。同樣，板124的旋轉可直接傳遞至桿112，并由此傳遞至手術器 具118。殼體132可進一步包括連接至帽134的法蘭136。手柄120通過以相 對緊密的公差安裝在法蘭136上而可連接至殼體132。因此，手柄120的 旋轉運動能通過法蘭136傳遞至殼體132，并且又傳遞至球塞128。球塞128的旋轉通過球130和凹部126之間的摩擦接合界面傳遞至 板124。當球130和凹部126接合時，即當球130和凹部126旋轉地對齊并 且球130位于凹部126內時，手柄120的旋轉使手術器具118旋轉。球130 和凹部126之間的摩擦接合界面被稱為扭矩傳遞界面，該摩擦接合界面 設置用于傳遞作用于板124的扭矩以旋轉手術器具118。然而，當作用于手柄120的扭矩大于特定的預定扭矩極限時，球塞 128將被壓縮并且球塞128的球130從與凹部126的接合中升高至脫離位 置。當球130和凹部126脫離時，手柄120的旋轉將不再使手術器具118 旋轉。球130和凹部126通過旋轉手柄120直到球130和凹部126旋轉地對 齊時再次接合，此時球塞128延伸，從而球130再次設置為接合在凹部 126中。最大的扭矩限制通過改變以下任意一項或多項或者以下組合而確定球塞128中壓縮彈簧的彈簧系數；球130和凹部126的形狀和尺寸；20球130和凹部126與板124的中心的徑向距離；以及用于球130和板124的材料。圖8-ll示出了本發明的另一個實施方式。在這種實施方式中，手 術工具10可包括軸組件150，所述軸組件150具有近端151和遠端152。 軸組件150的近端151和遠端152可分別包括軸組件150的頂端以及軸組 件150靠近各頂端的區域。軸組件150能夠包括中空軸153，所述中空軸 153具有固定至軸153的近端151的外表面的球接合容座，如球棘爪套管 154。長度大于軸153的長度的桿155能夠插入軸153中。桿155能夠包括 在桿155的近端151連接的球接頭156，正如圖10和圖11所示。手柄160可以可操作地連接至桿155的近端151和軸組件150，并且 手柄160可由使用者操縱。圖8示出了裝配有軸組件150的手柄160。圖9 示出了手柄160，其中手柄殼體161的一側去除以示出手術工具10的手 柄160和相關部件的內部構造和操作。手術工具10能夠包括杠桿162， 所述杠桿162在一端鉸接地連接至手柄160的持握部163，并在相對端樞 轉地連接至手柄160的手柄殼體161內的頭部164。如圖9所示，杠桿162 可被構造為在連接至手柄160的頭部164的端部包括用于在桿155的近 端151處容納球接頭156的球接頭容座165或凹座，并由此將杠桿162可 操作地連接至桿155。手術器具166連接至桿155的遠端152，如圖8和圖10所示。在所述 實施方式中，手術器具166是一種刮器。然而，手術器具166可以是任 何適于在如所述的桿155的端部處使用的手術器具。如圖8所示，刮器 可以與桿155和軸153的縱向軸線對齊，這可以是在手術工具10插入患 者內部身體區域中時刮器的優選位置。當工具10在患者身體中的理想 位置中時，刮器可圍繞桿155中的接頭167鉸接，所述接頭167延伸出軸 153的遠端152，從而刮器可移動至不同的位置中。例如，刮器可以在 從與桿155的縱向軸線對齊的位置至與對齊位置呈大約135度(即，形 成與桿呈大約45度的角)的位置的范圍移動至理想的位置。使用刮器21的一個優選的位置基本垂直于桿155的縱向軸線。刮器圍繞接頭167的 這種鉸接能夠通過杠桿162朝手柄160的持握部163移動或遠離手柄160 的持握部163而實現。當杠桿162朝手柄160的持握部163移動時，杠桿 162的可樞轉端部沿逐漸遠離的方向樞轉，使得球接頭156和連接的桿 155沿逐漸遠離的方向移動。當桿155沿逐漸遠離的方向移動時，刮器 圍繞接頭167鉸接并從與桿155的對齊移動出并進入相對桿155呈一定 角度的位置。當杠桿162遠離手柄160的持握部163移動時，杠桿162的 可樞轉端部沿逐漸靠近的方向樞轉，使得球接頭156和連接的桿155沿 逐漸靠近的方向移動。當桿155沿逐漸靠近的方向移動時，刮器圍繞接 頭167鉸接并朝向對齊桿155移動。這樣，刮器可移動至多個用于刮削 內部身體區域中組織的理想位置中。在圖8-ll示出的實施方式中，扭矩限制設備170可被連接至手柄 160并連接至軸組件150，從而手柄160的旋轉使軸組件150和桿旋轉， 并由此使手術器具166旋轉。扭矩限制設備170包括第一扭矩限制元件， 所述第一扭矩限制元件可釋放地接合第二扭矩限制元件。扭矩限制設 備170包括球塞(未示出)，其具有球或接合端部；以及球接合容座 或球棘爪套管154，在其外表面具有棘爪172。球塞和接合球可以類似 于圖3示出的球塞128和球130。球棘爪套管154固定至軸153的近端151。 球棘爪套管154中的棘爪172可以是槽口、凹部、或其它構造為容納及 接合球塞的球的間隙。接合球可以是圓形、半圓形、U形、V形、具有 平底部的V形、或其它適合的允許接合及脫離球棘爪172的形狀。球塞和所連接的接合球可容納在球塞殼體173中。在圖8-ll示出的 實施方式中，球塞殼體173設置在手柄殼體161中的凹部中并垂直于球 棘爪套管154排列，從而接合球可與球棘爪套管154中的棘爪172接合。 球塞殼體173可以包括中空缸體，在所述缸體中球塞和接合球能夠至少 部分地沿球塞殼體173的縱向軸線滑動。偏壓機構(未示出)，如壓縮 彈簧能夠設置在球塞殼體173的外端174和球塞之間，以在球塞殼體173 中向球棘爪套管154中的球棘爪172縱向地偏壓球塞。球塞殼體173、偏壓機構、球塞、以及接合球可包括其它部件(未示出)和/或具有其它允許球塞至接合球棘爪172及自接合球棘爪172中出來的縱向運動。球棘爪套管154的接合球和棘爪172被相配合地進行構造，從而使 球能夠接合棘爪172，從而當旋轉手柄160時能夠旋轉球棘爪套管154和 所連接的軸153。作用于手柄160和球塞的旋轉作用力通過接合球和球 棘爪172之間的摩擦接合界面傳遞至軸153。當球和球棘爪172接合時， 即當球和球棘爪172旋轉地對齊并且球位于棘爪172內時，手柄160的旋 轉使手術器具166旋轉。接合球和球棘爪172之間的摩擦接合界面被稱 為扭矩傳遞界面，該摩擦接合界面設置用于傳遞作用于手柄160的扭矩 以旋轉手術器具166。當使用者作用超出預定扭矩極限的壓力而旋轉手柄160時，球塞將 被壓縮并且接合球將從與球棘爪172的接合中升高至脫離位置。即，接 合球和球棘爪172可釋放地接合。當球和球棘爪172脫離時，手柄160的 旋轉不再使手術器具166旋轉。當手柄160旋轉同時接合球與球棘爪172 脫離時，手柄160通過杠桿162中圍繞桿153的球接頭156旋轉的球接頭 容座165圍繞桿153旋轉。同樣，手柄160與軸組件150脫離，并且避免 太大扭矩導致的手術工具10的斷裂。接合球和球棘爪172的構造同樣設 置用于使球在超過因手柄160的旋轉產生的預定的扭矩極限時與棘爪 172脫離。當接合球與軸153上的球棘爪172脫離時，手柄160可自由地 旋轉以重新定位球塞，并且接合球返回至球棘爪172中以將手柄160與 軸組件150重新接合。除了避免手術工具10斷裂，工具的使用還可易于 重新開始，而不必去除工具10以修理或重新設置工具以進一步使用。 這些特征將避免對患者造成損傷并縮短與斷裂手術工具有關的手術時 間。如圖8所示，球棘爪套管154可以可旋轉地接觸靠近套管154的鄰端 面或頂部的推力軸承175，并接觸靠近套管154的遠端面或底部的推力 軸承175。在所述實施方式中，每個推力軸承175嵌入或安裝在手柄殼體161中的配合空腔176中。球軸承(未示出)位于推力軸承175和球棘 爪套管154之間的界面處。當球塞與球棘爪172脫離并且手柄160在超出 預定的扭矩極限之后圍繞軸組件150自由旋轉時，推力軸承175有助于 減小球棘爪套管154和手柄160之間的摩擦。手術工具10可包括用于將軸組件150進一步固定至手柄160的機 構。如圖8所示， 一個這種機構包括襯套177或盤狀物，所述襯套177具 有固定至手柄殼體161的螺紋孔。例如，襯套177可包括槽口I78，所述 槽口178構造為可靠地在手柄殼體161的配合部附近安裝，從而將襯套 177固定至手柄殼體161。"通孔"螺栓1S0可隨后穿過襯套177的螺紋 孔。在一種可選擇的實施方式中，不使用襯套177，并可對在遠端或下 部推力軸承175下的手柄殼體161車螺紋以容納通孔螺栓180。通孔螺栓 180具有穿過螺栓180長度的中心的孔。通孔螺栓180能夠在軸153的遠 端152上滑動穿過螺栓180中的中心孔并旋入襯套177的螺紋孔。通孔螺 栓180—端上的拇指輪181可旋轉以使螺栓180穿過襯套177。通孔螺栓 180包括圍繞螺栓180的外周設置的固定螺釘支撐套管182。螺栓180能 夠穿過襯套177，從而固定螺釘支撐套管182的上部邊緣183抵接手柄殼 體161的遠端或底部邊緣185。當固定螺釘支撐套管182在抵接手柄殼體 161的適當位置中時，固定螺釘184能夠穿過固定螺釘支撐套管182插入 并接觸通孔螺栓180的外表面。這樣，減小或消除了在推力軸承175和 軸組件150之間的包括球棘爪套管154的任何間隙或"空隙"。同樣， 當手柄160接合軸組件150時，阻止軸組件150相對手柄160的任何徑向 或軸向運動。手柄160中球塞的旋轉通過接合球和球棘爪172之間的摩擦界面傳 遞至軸153。當球和球棘爪172接合時，即當球和球棘爪172旋轉地對齊 并且球位于棘爪172內時，手柄160的旋轉使手術器具166旋轉。然而， 當作用于手柄160的扭矩大于預定的扭矩極限時，球塞可被壓縮而接合 球從與球棘爪172的接合中升高至脫離位置。當球與球棘爪172脫離時， 手柄160的旋轉不再使手術器具166旋轉。球和球棘爪172通過旋轉手柄160直到球和球棘爪172旋轉地對齊時再次接合，此時球塞延伸從而接 合球再次設置為接合在球棘爪172內。圖8-ll示出的扭矩限制設備170的實施方式中最大的扭矩限制可 通過改變以下任意一項或多項或者以下組合而確定球塞中壓縮彈簧 的彈簧系數；球塞的接合球(未示出)的形狀和尺寸；球棘爪172的尺 寸和形狀；球棘爪172與軸153的徑向距離；以及用于球塞和球棘爪172的材料。本發明可包括用于使用在此所述的扭矩限制設備22、 122的方法的 實施方式。現參考圖7，方法200所示出的實施方式包括將手術工具 插入身體(210)，所述手術工具具有手柄，所述手柄與桿的扭矩傳遞 界面，所述桿連接至手術器具。諸如刮器之類的手術器具可設置在身 體中理想的位置中(220)。扭矩隨后可作用于手柄(230)從而使桿 和手術器具旋轉。所述方法進一步包括通過作用大于預定扭矩極限的 扭矩脫離手柄和桿之間的扭矩傳遞界面(240)。所述方法可進一步包 括過大的扭矩己經使其脫離之后重新接合扭矩傳遞界面(250)。在一 種實施方式中，扭矩傳遞界面包括手術工具的第一表面和手術工具的 第二表面。表面中的一個包括與另一個表面中的槽口26可接合的突起 30。第一表面與第二表面的重新接合(240)可包括旋轉手柄，直到突 起30和槽口26為了重新接合而重新對齊。盡管本發明已經參考特定的實施方式進行了描述，然而應當認識 到這些實施方式僅僅示出了本發明的原理。本領域的普通技術人員應 當理解本發明的扭矩限制設備和方法可以以其它方式和實施方式進行 建構并實施。因此，因為其它實施方式同樣落入本發明的范圍，因此 在此的說明不應當作為對本發明的限制而進行解釋。
權利要求
1.一種手術設備，包括桿，在一端連接至可旋轉的手柄并在相對端連接至手術器具；第一扭矩限制元件，連接至所述手柄；以及第二扭矩限制元件，可操作地連接至所述桿和手術器具，并可釋放地可接合所述第一扭矩限制元件，其中，所述手柄的旋轉引起所述桿和手術器具旋轉，并且其中，當作用于所述手柄的旋轉作用力大于預定的扭矩極限時，所述第一扭矩限制元件與所述第二扭矩限制元件脫離，使得所述手柄可旋轉，而所述桿和手術器具不旋轉。
2. 根據權利要求l所述的手術設備，其中，所述第一扭矩限制元 件在脫離之后可重新接合所述第二扭矩限制元件，使得所述手柄的進 一步旋轉引起所述桿和手術器具旋轉。
3. 根據權利要求l所述的手術設備，其中，所述第一扭矩限制元件還包括(a)球塞，包括球并容納 在連接至所述手柄的缸體中；以及(b)偏壓機構，位于所述缸體中并 構造為將所述球塞球推動至接合第二扭矩限制元件，并且其中，所述第二扭矩限制元件還包括球接合容座，所述球接合容 座連接至所述桿用于可釋放地接合所述球塞球。
4. 根據權利要求3所述的手術設備，其中，所述球塞球在脫離之 后可重新接合所述球接合容座，使得所述手柄的進一步的旋轉引起所 述桿和手術器具旋轉。
5. 根據權利要求3所述的手術設備，其中，所述球塞設置為基本 垂直于所述桿。
6. 根據權利要求3所述的手術設備，其中，所述偏壓機構還包括彈簧。
7. 根據權利要求3所述的手術設備，其中，所述第二扭矩限制元 件連接至中空軸，所述桿通過所述中空軸可滑動地移動，并且其中， 所述第一和第二扭矩限制元件嵌在所述手柄中的空腔中。
8. 根據權利要求3所述的手術設備，還包括球軸承，所述球軸承 位于所述球接合容座的相對側上并固定地連接在所述手柄的空腔中。
9. 根據權利要求l所述的手術設備，所述桿還包括球接頭，所述 球接頭連接至所述桿的連接至所述手柄的端部，并且所述手柄還包括 可樞轉地連接至所述手柄的杠桿并具有圍繞所述球接頭可旋轉地布置 的球接頭容座，其中，當所述杠桿在所述手柄中樞轉時，所述手術器具移動至相 對于所述桿的一定角度處，并且其中，當所述扭矩限制元件脫離時，所述手柄可圍繞所述桿旋轉， 而所述手術器具不旋轉。
10. 根據權利要求l所述的手術設備，還包括第一表面，所述第一 表面連接至所述手柄并偏壓地接觸連接至所述桿的第二表面，所述第一扭矩限制元件還包括來自所述第一表面的突起，并且所 述第二扭矩限制元件在所述第二表面中還包括用于可釋放地接合所述 突起的槽口。
11. 根據權利要求10所述的手術設備，其中，所述突起在脫離之 后可重新接合所述槽口，使得所述手柄的進一步的旋轉引起所述桿和 手術器具旋轉。
12. —種手術設備，包括桿，具有第一端和第二端； 手柄，位于所述桿的所述第一端的附近； 手術器具，連接至所述桿的所述第二端； 第一表面，連接至所述手柄；以及第二表面，連接至所述桿，所述第二表面可釋放地可接合接觸所 述第一表面，使得所述手柄的旋轉引起所述桿和手術器具旋轉，其中，當作用于所述手柄的旋轉作用力大于預定的扭矩極限時， 所述第一表面與所述第二表面脫離，使得所述手柄可旋轉而所述桿和 手術器具不旋轉。
13. 根據權利要求12所述的手術設備，還包括殼體，所述殼體連 接至所述手柄并限定空腔，在所述空腔內設置有所述第一表面和所述 第二表面。
14. 根據權利要求13所述的手術設備，所述第一表面包括具有突 起的第一板，并且所述第二表面包括具有槽口的第二板，其中，所述 突起與所述槽口可接合。
15. 根據權利要求14所述的手術設備，其中，所述突起和所述槽 口為基本相同的尺寸和形狀。
16. 根據權利要求14所述的手術設備，還包括彈簧，所述彈簧設 置在所述殼體和所述第一表面之間，所述彈簧能夠在所述第一表面上 施加作用力以使所述突起與所述槽口接合。
17. 根據權利要求14所述的手術設備，所述殼體還包括支撐件， 所述支撐件防止所述第二表面向所述桿的所述第二端運動。
18. 根據權利要求13所述的手術設備，所述第一表面包括球塞， 所述球塞具有連接在一端的球，并且所述第二表面包括具有凹部的盤，其中，所述球可釋放地與所述凹部可接合。
19. 根據權利要求18所述的手術設備，其中，所述球和所述凹部 為基本相同的尺寸和形狀。
20. —種手術設備，包括桿，包括第一部分和第二部分，所述第一部分可旋轉地連接至所述第二部分；手柄，連接至所述桿的所述第一部分； 器具，連接至所述桿的所述第二部分；第一板，連接至所述桿的所述第一部分，所述第一板具有凸部；第二板，連接至所述桿的所述第二部分，所述第二板具有凹部， 所述凹部具有與所述第一板的所述凸部基本相同的尺寸和形狀；殼體，該殼體限定空腔，所述第一板和所述第二板裝配在所述空 腔內部，并且所述第二板通過凸緣被約束在所述殼體內；以及壓縮彈簧，設置在所述殼體的帽和所述第一板的表面之間，使得 所述彈簧向著所述第二板縱向推動所述第一板，其中，所述第一板的所述凸部可接合所述第二板的所述凹部，使 得所述桿的所述第一部分的旋轉引起所述桿的所述第二部分和所述器 具旋轉，并且其中，當作用于所述手柄和所述桿的所述第一部分的旋轉作用力 大于預定的扭矩極限時，所述彈簧壓縮并且所述第一板的所述凸部與 所述第二板的所述凹部脫離，使得所述第一部分可旋轉而所述第二部 分和所述器具不旋轉。
21. 根據權利要求20所述的手術設備，所述桿還包括柱狀管，在 所述柱狀管中設置有致動器，可操作所述致動器以啟動所述器具。
22. 根據權利要求20所述的手術設備，還包括觸發器，所述觸發 器布置在所述手柄上，可用于控制所述致動器。
23. —種手術設備，包括 桿，具有第一端和第二端；手柄，位于所述桿的所述第一端的附近； 手術器具，連接至所述桿的所述第二端； 球塞，包括球并容納在連接至所述手柄的缸體中； 彈簧，位于所述缸體中并構造為在所述缸體中沿縱向推動所述球 塞；以及盤，連接至所述桿并具有凹部，所述凹部具有與所述球塞的所述 球基本相同的尺寸和形狀，其中，所述球塞球可接合所述盤的所述凹部，使得所述手柄的旋 轉引起所述桿和手術器具旋轉，并且其中，當作用于所述手柄的旋轉作用力大于預定的扭矩極限時， 所述彈簧壓縮并且所述球塞球與所述凹部脫離，使得所述手柄可旋轉 而所述桿和手術器具不旋轉。
24. 根據權利要求23所述的手術設備，還包括殼體，所述殼體連 接至所述手柄并限定空腔，所述空腔具有基本柱狀的形狀和一定直徑 并且在其中設置有所述盤和球塞。
25. 根據權利要求24所述的手術設備，所述盤和所述殼體空腔各 具有一定直徑，其中，所述空腔的直徑介于0和10毫米之間并大于所述盤的直徑。
26. 根據權利要求23所述的手術設備，所述手柄具有用于容納所 述桿的所述第一端的空腔。
27. 根據權利要求23所述的手術設備，所述殼體包括用于限制所 述桿的縱向運動的機構。
28. —種使用手術工具的方法，包括提供所述手術工具，所述手術工具具有桿，所述桿在一端可旋 轉地接合手柄，并在相對端連接至手術器具；以及第一扭矩限制元件， 連接至所述手柄并可接合第二扭矩限制元件，所述第二扭矩限制元件 可操作地連接至所述手術器具；將所述手術器具和所述桿的一部分插入內部身體區域； 將第一旋轉作用力作用于所述手柄以旋轉所述手術器具；和 將大于預定扭矩極限的第二旋轉作用力作用于所述手柄，由此將 所述第一元件與所述第二元件脫離，使得所述手柄旋轉而所述手術器 具不旋轉。
29. 根據權利要求28所述的方法，還包括旋轉所述手柄以將所述 第一元件重新接合所述第二元件，使得所述手柄的進一步的旋轉引起 所述手術器具旋轉。
30. 根據權利要求29所述的方法，所述手術工具還包括第一表面，所述第一表面連接至所述手柄并 偏壓地接觸連接至所述桿的第二表面，所述第一扭矩限制元件還包括來自所述第一表面的突起，并且所 述第二扭矩限制元件還在所述第二表面中包括槽口，其中，旋轉所述手柄以使所述第一元件重新接合所述第二元件還 包括使來自所述第一表面的所述突起與所述第二表面中的所述槽口重 新對齊。
31. 根據權利要求29所述的方法，所述第一扭矩限制元件還包括球塞，該球塞具有連接的球，并且 所述第二扭矩限制元件還包括球接合容座，所述球偏壓地接觸所述球 接合容座，其中，旋轉所述手柄以使所述第一元件重新接合所述第二元件還 包括使所述球塞球與所述球接合容座重新對齊。
32.根據權利要求28所述的方法，其中，所述球塞設置為基本垂 直于所述桿。
全文摘要
本發明公開了扭矩限制設備，包括所述扭矩限制設備的工具、以及用于使用所述扭矩限制設備的方法。扭矩限制設備包括第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面設置為可接合的關系。在預定的扭矩范圍內，所述第一表面和第二表面可一起旋轉，從而作用于所述第一表面的扭矩傳遞至所述第二表面。當所作用的扭矩大于預定的扭矩極限時，所述第一表面和第二表面可彼此脫離，防止過大的扭矩在所述表面和任何所連接器具之間傳遞。通過相對另一個表面自由地旋轉一個脫離的表面，所述表面可被重新接合以對所述設備進行操作。
文檔編號A61B17/88GK101262829SQ200680033037
公開日2008年9月10日 申請日期2006年7月10日 優先權日2005年7月11日
發明者克里斯托弗·U·潘 申請人:科豐公司