冲击钻碎石机的制作方法

相关申请

本申请要求2014年8月8日提交的美国临时专利申请no.62/034,876的权益，其全部内容通过引用并入本文。

本公开涉及医疗装置。更具体地，本公开涉及用于粉碎在患者身体中的结石的碎石机。

背景技术：

在该部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，且可以构成现有技术或可以不构成现有技术。

碎石术是用于在尿路、肾脏和/或膀胱中粉碎结石或石头的常用方法。大部分碎石术装置使用超声、激光或气动能量源来粉碎这样的结石。典型地，碎石机包括连接到电控驱动器或气动致动器的轴。将轴插入到患者的身体结构中靠近结石的位置，且通过该轴发送波形以借助轴冲击结石，以在结石上产生敲击或钻进效果，因此将结石粉碎成更容易移除的更小的单元。结石碎片然后通过冲洗和/或网篮移除。

能够涉及该技术的文献包括以下专利文献和公开的专利申请：us2011/0245736；us2006/0155210；us1,657,765；us5,160,336和wo2008/144274，所有这些文献通过引用并入本文用于所有目的。

现有的碎石术装置与期望相比在粉碎结石方面可能是昂贵的、复杂的和/或不太有效的。例如，某些碎石术装置采用压缩气体，其借助每次激活来输送单脉冲的能量以粉碎尿石。然后借助不同的装置将碎片移除。此外，对于每次程序，需要一罐新的压缩气体，且与这些类型的装置关联的各种部件在程序之间要被灭菌和消毒。在其他碎石术系统中，输送波形到结石的驱动器和操作驱动器的控制模块是分离的部件。驱动器的一些部分可以是一次性的，但是其他部分在每次程序之前要被清洁和消毒。

相应地，存在对于更有效、更简单和/或更便宜的碎石术装置的需要。

技术实现要素：

本发明提供一种改进的碎石机，其是一次性的，或者部分一次性的，且不需要操作碎石机的额外的外部控制系统。

相应地，依据本发明的一个方面，其可与本发明的其他方面组合或者分离，构思出一种用于粉碎尿路结石的碎石机。碎石机包括：马达，其可操作以产生旋转运动；具有第一组齿的第一凸轮和具有第二组齿的第二凸轮，该第二组齿配置成与第一组齿选择性地接合。第一凸轮联接到马达，使得由马达产生的旋转运动产生第一凸轮的旋转运动，且在第一组齿和第二组齿之间的选择性接合可将第一凸轮的旋转运动转换成通过第二凸轮传输的线性波形。第一组齿与第二组齿的选择性接合可将第一凸轮的旋转运动转换成通过第二凸轮传输的具有一些旋转的线性波形。从旋转运动到线性运动的转换的特定比例可由凸轮表面的几何形状、将它们保持在一起的力和滑簧片在第二凸轮侧上的可选包含来控制，以提供振荡来代替连续的一个方向的旋转。马达、第一凸轮和第二凸轮安置在驱动器壳体中，且导波轴联接到第二凸轮。导波轴将线性波形传输到至少一个尿路结石，以将该至少一个尿路结石碎解成碎片。

本发明可进一步以本文描述的特征中的一个或任意组合为特征方案，诸如：提供电能到马达的电池安置在驱动器壳体中；提供操作信号到碎石机的控制器安置在驱动器壳体中，控制器提供用于碎石机的操作信号；碎石机包括阻力控制以防止第二凸轮的旋转；碎石机具有以下这样的部分：该部分形成通过其中的抽空通道，能够支持主动抽吸；导波轴包括通路，该通路延伸通过该导波轴，使得通路与抽空通道连通，以用于尿路的抽吸；在第一凸轮和第二凸轮之间的接合将第一凸轮的旋转运动转换成第二凸轮的旋转运动；马达和第一凸轮是一体的单元；一组轴承支承在驱动器壳体内的马达；第一组齿的齿和第二组齿的齿具有大体三角形形状；第一组齿的齿和第二组齿的齿是圆形的；马达是dc马达；碎石机包括第二马达，其可操作以产生在由马达产生的旋转运动的相反方向上的第二旋转运动；当第一凸轮和第二凸轮接合时，第二旋转运动转换成第一凸轮的旋转运动和第二凸轮的旋转运动；且碎石机是一次性单次使用的装置。

相应地，依据本发明的又一方面，构思出一种碎石机，其包括：马达，其可操作以产生旋转运动；第一凸轮，其联接到马达，使得由马达产生的旋转运动产生第一凸轮的旋转运动；和第二凸轮，其与第一凸轮选择性地接合，使得在第一凸轮和第二凸轮之间的接合将第一凸轮的旋转运动转换成通过第二凸轮传输的线性波形。马达和第一凸轮是一体的单元，其与第二凸轮一起安置在驱动器壳体中，且导波轴联接到第二凸轮。导波轴将线性波形传输到至少一个尿路结石，以将该至少一个尿路结石碎解成碎片。

根据本文提供的描述，更多的特征、优点和应用领域将变得清楚。应当理解，描述和特定示例仅旨在说明的目的，且不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明的目的，且不旨在以任何方式限制本公开的范围。在附图中的部件不必然按照比例，而将重点放在说明本发明的原理上。此外，在附图中，相同的附图标记贯穿视图标记对应部分。在附图中：

图1是根据本发明的原理的用于粉碎结石的碎石机的透视横截面视图；

图2是在图1中示出的碎石机的侧横截面视图；

图3是用于在图1中示出的碎石机的与凸轮一体的马达转子的透视图；

图4是与在图3中示出的凸轮接合的另一凸轮的透视图；

图5是根据本发明的原理的用于粉碎结石的另一碎石机的透视图；

图6是根据本发明的原理的另一组凸轮的透视图；

图7是根据本发明的原理的用于粉碎结石的又一碎石机的侧横截面视图；以及

图8是根据本发明的原理的用于粉碎结石的又一碎石机的侧横截面视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，且不旨在限制本公开、申请或者用途。本发明涉及用于粉碎结石的一次性或部分一次性的碎石机。

参考附图，其中，相同的附图标记指示相同的部件，且具体地参考图1和图2，根据本公开的碎石机的示例被示出且概括地标记为10。碎石机可用于粉碎在患者的身体结构中（诸如，例如在患者的尿路、膀胱或肾脏中）的结石。

碎石机10包括驱动器壳体18，其环绕电池和控制器单元12、马达14（例如，dc马达）和驱动器16。电池和控制器单元12、马达14与驱动器16串联地安置在驱动器壳体18的腔室19内。更具体地，驱动器16朝向驱动器壳体18的远端21定位，电池和控制器单元12朝向驱动器壳体18的近端25定位，且马达14定位在驱动器16与电池和控制器单元12之间。电池和控制器单元12借助例如引线电气地连接到马达14，且马达14机械地联接到驱动器16。

马达14包括具有一个或更多个磁体的转子22。转子22安置在马达壳体20和定子线圈23内。具体地，转子22借助一组轴承24被支承在马达壳体20内，从而为转子22提供围绕延伸通过碎石机10的纵轴x的旋转自由度。这样，当来自电池和控制器单元12的电能供应到定子线圈23时，生成磁场，这导致转子22在马达壳体20和定子线圈23内旋转。

驱动器16包括第一凸轮26，其联接到转子22以形成一体的单元。驱动器16还包括第二凸轮28和诸如盘簧30的偏置机构。还参考图3和图4，第一凸轮26包括第一组齿42，且第二凸轮28包括第二组齿48，其与第一凸轮26的第一组齿42选择性地接合。第一组齿42和第二组齿48可由硬化材料（诸如钢）形成。盘簧30定位在块体40和第二凸轮28的面38之间，使得弹簧30产生偏置力，其推压第二凸轮28抵靠第一凸轮26。

第一组齿42的每个齿具有斜向表面44和表面46，且第二组齿48的每个齿具有斜向表面50和表面52。因此，第一组齿42和第二组齿48形成一组三角形齿轮。当第一组齿42和第二组齿48完全地接合时，每个表面46与相应的表面52接触，且每个斜向表面44与相应的斜向表面50接触。

驱动器16的第二凸轮28借助联接器53联接到导波轴32。驱动器16配置成产生线性波形，其通过导波轴32传输到至少一个结石，诸如，例如尿路结石。例如，导波轴32可通过患者的尿道或借助于穿过患者皮肤的切口经皮地部分地插入到患者中。由驱动器16产生的波形借助于导波轴32的远端58输送到结石。导波轴32可以是刚性的、半刚性的，或者柔性的。

当电马达14通电以使转子22（且因此第一凸轮26）围绕纵轴x逆时针（ccw，如从导波轴32朝向驱动器壳体18观察）旋转时，第一组齿42和第二组齿48完全地接合。相应地，第一凸轮26的逆时针旋转导致第二凸轮28以及导波轴32逆时针旋转。注意，管34不围绕x轴旋转或沿着轴平移。

当马达14通电以使转子22和第一凸轮26围绕纵轴x顺时针(cw)旋转时，表面46和52分离，且表面50沿表面44向上滑动，这导致第二组齿48从第一组齿42分离。当这发生时，第二凸轮28和导波轴32远离第一凸轮26线性地运动，且盘簧30在块体40和第二凸轮28之间变得进一步被压缩。当第一组齿42和第二组齿48处于最大分离时，第一凸轮26的额外的顺时针旋转会导致被压缩的盘簧30朝向第一凸轮26往后推压第二凸轮28。因此，由马达14产生的第一凸轮26的顺时针旋转运动使第二凸轮28沿着纵轴x在一个方向上运动，且盘簧30使第二凸轮28沿着纵轴x在相反方向上运动。第二凸轮28的这种线性振荡运动（如由双箭头39指示的那样）产生通过导波轴32传输的线性波形。相应地，当导波轴33的远端58被置于与目标结石接触时，线性波形在结石上产生敲击效果。

第一组齿42和第二组齿48可成形为将输送到结石的撞击最大化。盘簧30可包括阻尼特征部。注意，在第一组齿42和第二组齿48之间的摩擦力可导致第二凸轮28以及导波轴32在第一凸轮26顺时针旋转时顺时针旋转。碎石机10可包括阻力控制机构62，其例如借助一组齿56而与齿轮54（图4）接合，以防止第二凸轮28和导波轴32的旋转运动。

碎石机10具有以下这样的部分：该部分形成通过其中的管腔或通道，以用于例如尿路的抽吸和冲洗中的至少一个。例如，导波轴32具有管腔33，其沿着导波轴32的长度延伸。此外，碎石机10包括管34，其从远端21延伸通过驱动器壳体18的近端25。更具体地，管34延伸通过第二凸轮28、第一凸轮26（例如，通过开口41）、转子22与电池和控制器单元12。管34具有通道35，其延伸通过管34，且与导波轴32的管腔33连通。管34还包括接头36，其提供将碎石机10连接到冲洗和/或抽吸配管的机构，用于冲洗尿路和/或移除废弃程序性流体与结石碎片的目的。

构思出由驱动器16生成的波形的频率和幅值可基于目标结石的大小选定。因此，碎石机10可配置成提供任意数目的可选择的频率和幅值。在一些配置中，当碎石机被激活时，导波轴32的远端58可被置于与结石接触，以在结石上产生敲击效果。在其他配置中，导波轴32的远端58可被置于与结石邻近但不接触。在一些配置中，导波轴32的远端58可轻轻地接触结石，但没有敲击效果，使得振荡碎解结石。

现在参考图5，根据本发明的原理的碎石机的变型被图示，且概括地标记为110。碎石机110包括许多与碎石机10相同的部件。这些部件被封闭在驱动器壳体118中，且由相同的附图标记指示。但是与碎石机10不同，碎石机110包括连接到驱动器壳体118的把手部分110。碎石机110还包括隔室124，其连接到把手部分110。隔室124存储电池和控制器单元112，其电气地连接到包含在驱动器壳体118内的马达14。通过使用开关122，碎石机被操作用于特定程序。

现在参考图6，示出了具有第一凸轮226和第二凸轮228的替代性驱动器216。第一凸轮226包括第一组圆形齿242，且第二凸轮228包括第二组圆形齿248，其与第一凸轮226的第一组齿242选择性地接合。第一组齿242和第二组齿248可由硬化材料（诸如钢）形成。

第一组齿242的每个齿具有斜向表面244和表面246，且第二组齿248的每个齿具有斜向表面250和表面252。在斜向表面244和表面246之间的交界处是圆形的，且在斜向表面250和表面252之间的交界处是圆形的。当第一组齿242和第二组齿248完全地接合时，表面246与相应的表面252接触，且斜向表面244与斜向表面250相应地接触。能够如之前描述的那样以与第一凸轮26和第二凸轮28相同的方式在碎石机10或碎石机110中采用第一凸轮226和第二凸轮228。第一组齿242和第二组齿248的形状可形成为将输送到目标结石的撞击最大化。

现在转向图7，示出了根据本发明的原理的碎石机310。该碎石机类似于碎石机10，但是代替单个马达14，碎石机包括双马达314，其具有两个分离的定子线圈323a和323b。因此，双马达314能够作为两个分离的马达来操作。能够采用一个马达以产生第一凸轮26(或226)在一个方向上的旋转运动，并采用另一个马达以产生在相反方向上的旋转运动。

参考图8，示出了根据本发明的原理的又一碎石机410。碎石机410包括环绕电池和控制器单元12、马达14(或314)与驱动器416的驱动器壳体418。电池和控制器单元12、马达14(或314)与驱动器416串联安置在驱动器壳体418的腔室419内，或类似于在图5中示出的那样布置。电池和控制器单元12借助例如引线电气地连接到马达14(或314)，且马达14(或314)借助中空轴470机械地联接到驱动器416，管34延伸通过所述中空轴470。

驱动器416包括活塞411，其联接到轴470且联接到第一凸轮26(或226)。活塞411被支承在驱动器壳体418内，以分别为活塞411和第一凸轮26(或226)提供围绕x轴的旋转运动度和沿着x轴的线性运动度两者。因此，当来自电池和控制器单元12的电能供应到马达14(或314)时，马达14(或314)使活塞411与第一凸轮26(或226)一起围绕x轴旋转。驱动器416还包括第二凸轮28(或228)和偏置机构，诸如，例如盘簧430，其定位在刚性止动件440和活塞411的内部表面438之间。弹簧430产生偏置力，其推压第一凸轮26(或226)抵靠第二凸轮28(或228)。

驱动器416的第二凸轮28（或228）联接到导波轴32。相应地，驱动器416配置成产生线性波形，其通过导波轴32传输到至少一个结石，诸如尿路结石。

当电马达14(或314)通电以使活塞411和第一凸轮26(或226)围绕x轴逆时针旋转（当从导波轴32沿着x轴朝驱动器壳体418观察时）时，第一凸轮26(或226)的第一组齿42(或242)和第二凸轮28(或228)的第二组齿48(或248)完全地接合，使得第二凸轮28(或228)以及导波轴32逆时针旋转。

当马达14(或314)通电以使活塞411和第一凸轮26(或226)围绕纵轴x顺时针旋转时，第一凸轮26(或226)的第一组齿42(或242)的斜向表面沿第二凸轮28(或228)的第二组齿48(或248)的斜向表面向上滑动，从而导致第一组齿42(或242)从第二组齿48(或248)分离。当这发生时，活塞411和第一凸轮26(或226)远离第二凸轮28(或228)线性地运动，且盘簧430在止动件440和活塞411之间变得进一步被压缩。当第一组齿42(或242)和第二组齿48(或248)处于最大分离时，第一凸轮26(或226)的额外的顺时针旋转会导致被压缩的盘簧430朝向第二凸轮28(或228)往后推压第一凸轮26(或226)，从而产生在第一组齿42(或242)和第二组齿48(或248)的底部部分上的冲击力。因此，由马达14(或314)产生的第一凸轮26的顺时针旋转运动使第一凸轮26(或226)沿着x轴在一个方向上运动，且盘簧430使第一凸轮26(或226)在相反方向上运动，从而产生第一凸轮26(或226)的线性振荡运动，如由双箭头439指示的那样。在第一凸轮26(或226)和第二凸轮28(或228)之间的冲击力产生线性波形，其通过导波轴32传输到目标结石。还要注意，碎石机410可装备有类似于先前描述的阻力控制机构62和齿轮54的装置，以防止导波轴32的旋转运动。

前述的碎石机中的任一个可以是单次使用的一次性装置。在其他装置中，碎石机的某些部件可以是一次性的，且其他部件可重复使用。例如，碎石机10的部分60可从碎石机10的剩余部分能够脱离，使得导波轴32、弹簧30和第二凸轮28在单个程序之后全部被处理掉。上文中描述的其他碎石机也可具有类似的一次性部件。

本发明的描述本质上仅是示例性的，且不脱离本发明的要点的变型意图被包括在本发明的范围内。这种变型不视为脱离本发明的精神和范围。