具有偏置式離合器的旋轉斑塊切除設備的制造方法
【專利說明】具有偏置式離合器的旋轉斑塊切除設備
[0001]相關串請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年3月15日提交的標題為具有偏置式離合器的旋轉斑塊切除設備的美國臨時專利申請61/787，027的優(yōu)先權，其內容通過引用它們的方式整體包含于此。
[0003]關于政府資助研究或開發(fā)的聲明
[0004]不適用
技術領域
[0005]本發(fā)明涉及用于從身體通道移除組織，諸如利用旋轉斑塊切除設備從動脈移除動脈粥樣硬化斑塊的設備與方法。具體地說，本發(fā)明涉及對具有偏置式離合器和/或沖擊吸收元件的旋轉斑塊切除設備的改進。
【背景技術】
[0006]斑塊切除是用于通過使用在導液管的端部上的設備打開阻塞的冠狀動脈或靜脈移植以切掉或刮掉動脈粥樣硬化斑塊(聚積在動脈壁的襯里中的脂肪與其它物質的沉積物)的非外科手術程序。為了此應用的目的，術語“研磨”用于描述對此斑塊切除頭的打磨和/或刮擦動作。
[0007]執(zhí)行斑塊切除以使富氧血液流回復到心臟，以減輕胸痛并且防止心臟病發(fā)作。它可以對于其它藥物治療沒有反應的具有胸痛的患者以及對作為球囊血管成形術(其中利用球囊導液管抵使靠動脈壁的斑塊平坦的外科手術程序)或者冠狀動脈旁路移植術特定人選的一些患者進行治療。有時執(zhí)行其以移除在冠狀動脈旁路移植手術以后積累的斑塊。
[0008]斑塊切除利用布置在導液管的遠端上的旋轉剃具或者其它設備來斑塊切除或毀壞斑塊。在手術開始處，藥物控制血壓、擴張冠狀動脈、并且防止血塊被管理?；颊咔逍讯益?zhèn)靜。導液管插入到腹股溝、腿、或手臂的動脈中，并且螺紋地通過血管進入到阻塞的冠狀動脈中。切割頭抵靠斑塊定位并且被致動，并且斑塊被碾碎或者抽出。
[0009]此類型的斑塊切除是旋轉、定向和經(jīng)腔提取的。旋轉斑塊切除利用高速旋轉斑塊剃具來碾碎斑塊。定向斑塊切除是第一類批準的，但是通常地不再使用；其將斑塊刮擦到導液管的一側中的開口中。經(jīng)腔提取冠狀動脈斑塊旋切術利用將斑塊從血管壁切除并且將其真空抽吸到瓶子中的設備。其被用于清理旁路移植。
[0010]在心導管實驗室中執(zhí)行的斑塊切除也稱作將斑塊從冠狀動脈移除。其可以用于替代球囊血管形成術或者隨其一起使用。
[0011]已經(jīng)公開了執(zhí)行旋轉斑塊切除的幾種設備。例如，Leonid Shturman的1994年11月1日公開的并且標題為“用于定向旋轉斑塊切除的研磨驅動軸設備”的美國專利第5，360，432，公開了用于將狹窄組織從動脈移除的研磨驅動軸斑塊切除設備，所述專利通過引用的方式整體包含于此。此設備包括旋轉斑塊切除裝置，所述旋轉斑塊切除裝置具有包含中間腔體的柔性細長驅動軸與在其遠端附近的涂覆以研磨材料以限定研磨段的部分。研磨段以足夠高的旋轉速度徑向擴展，并且可以掠過比其剩余部分直徑大的研磨直徑。通過此種方式，斑塊切除設備可以移除大于導液管自身的阻塞物?？蓴U展頭部的使用是對使用不可擴展頭部的斑塊切除設備的改進；此不可擴展設備通常要求分階段地移除特定阻塞物，每個階段都使用不同尺寸的頭部。
[0012]美國專利第5，314，438 (Shturman)示出了另一種斑塊切除設備，其具有可旋轉驅動軸，驅動軸的一部分具有擴大的直徑，擴大直徑部分的至少一部分覆蓋有研磨材料以限定驅動軸的研磨段。當以高速旋轉時，研磨段能夠將狹窄組織從動脈移除。
[0013]通常的斑塊切除設備包括單次使用的一次性部分，其可以附接到非一次性控制單元(也稱作控制器)以及從非一次性控制單元拆除。一次性部分包括暴露于鹽水與患者體液的元件，諸如把手、導液管、可旋轉驅動軸、以及研磨頭。把手包括使驅動軸旋轉的渦輪機，以及可以沿著導液管縱向地推動與收回驅動軸的旋鈕。通常，此設備具有致動該把手的腳踏開關。
[0014]通常已知的斑塊切除設備利用氣動能量來驅動驅動軸，通過控制器管理傳送到把手中的渦輪機的壓縮空氣的數(shù)量。壓縮空氣使渦輪機旋轉，其繼而使驅動軸旋轉，并且使附接到驅動軸的研磨冠部旋轉。冠部的軌道運動使受限或受阻的血管的通路開口加大并且擴寬。
[0015]當前投入大量努力以將其它類型的旋轉致動器并入到斑塊切除設備中，主要地用于取代對壓縮空氣源的需要。電機需要一種限制傳輸?shù)津寗虞S的轉矩的方式。例如，如果驅動軸的遠端遇到障礙物并且卡住(即，停止旋轉)，那么優(yōu)選地是傳輸?shù)津寗虞S的轉矩被限定，使得驅動軸不會過度地張緊與突然地放松。此能量的突然釋放可能導致對患者或設備的損害，并且應該避免。
[0016]因此，存在對在旋轉斑塊切除設備中的電機與驅動軸之間的離合器的需要。

【發(fā)明內容】

[0017]在一些實施方式中，旋轉斑塊切除系統(tǒng)可以包括細長可旋轉柔性驅動軸，所述細長可旋轉柔性驅動軸具有用于插入到患者的脈管系統(tǒng)中的遠端。驅動軸可以包括與保持在患者的脈管系統(tǒng)的外部的遠端相對的近端。此系統(tǒng)可以包括用于使驅動軸旋轉的電機并且可以設置沖擊吸收元件以將電機聯(lián)接到驅動軸。在穩(wěn)定狀態(tài)情形過程中，沖擊吸收元件可以將全部轉矩從電機傳送到驅動軸。然而，在電機與驅動軸之間的轉矩差突然增加的過程中，沖擊吸收元件可以吸收一部分增加轉矩，并且與此同時可以保持驅動軸與電機之間的機械聯(lián)接以防止滑動。
[0018]在其它實施方式中，旋轉斑塊切除系統(tǒng)可以包括具有特征閾值轉矩的離合器，其包括:旋轉地連接到電機的電機板；旋轉地連接到驅動軸的驅動軸板，電機板與驅動軸板平行且共軸、鄰近彼此直接縱向地布置，并且其間具有空間地緊鄰彼此縱向地保持；以及構造為使電機板與驅動軸板旋轉接合的偏置式離合器。
[0019]盡管公開了多個實施方式，當時通過下面示出并且描述本發(fā)明的示例性實施方式的詳細描述，對于本領域中的技術人員來說本公開的此外其它實施方式將會變得顯而易見。如將會意識到，在全部不偏離本公開的精神與范圍的情況下能夠在多個不同方面中修改本公開的多種實施方式。因此，附圖與詳細描述實質上將被視為描述性的而不是限定性的。
【附圖說明】
[0020]盡管以權力要求結尾的說明書具體地指出并且清楚地要求視為形成本公開的多個實施方式的主題，但是相信通過下面結合附圖的描述將會更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0021 ] 圖1是已知旋轉斑塊切除設備的立體圖。
[0022]圖2是將它們機械地聯(lián)接在一起的電機、驅動軸與離合器的框圖。
[0023]圖3是圖2的離合器的示意圖。
[0024]圖4是用于通常程序的驅動軸的旋轉速度與在驅動軸的遠端處的轉矩的圖。
[0025]在圖5是傳送到驅動軸的近端的轉矩對電機的轉矩的圖。
[0026]圖6是對于已知氣體渦輪系統(tǒng)的用于遠端停止事件的在驅動軸的遠端處的轉矩對時間的圖。
[0027]圖7是對于具有圖3的離合器的本電機驅動系統(tǒng)的用于遠端停止事件的在驅動軸的遠端處的轉矩對時間的圖。
[0028]圖8A示出了根據(jù)一些實施方式的偏置式離合器。
[0029]圖8B示出了圖8A的偏置式離合器的一個實施方式的示意圖。
[0030]圖8C示出了圖8A的偏置式離合器的另一個實施方式的示意圖。
[0031]圖8D示出了圖8A的偏置式離合器的另一個實施方式的示意圖。
[0032]圖9A示出了將它們機械地聯(lián)接在一起的電機、驅動軸與振動吸收元件的框圖。
[0033]圖9B示出了對于具有圖9A的沖擊吸收元件的電機驅動系統(tǒng)的用于遠端停止事件的驅動軸旋轉速度對時間的圖。
[0034]圖10A示出了根據(jù)一些實施方式的具有沖擊吸收驅動齒輪的斑塊切除設備的電機圖。
[0035]圖10B是根據(jù)一些實施方式的圖9B的驅動齒輪的近視圖。
[0036]圖11A示出了根據(jù)一些實施方式的具有沖擊吸收輸出元件的斑塊切除設備的電機圖。
[0037]圖11B是根據(jù)一些實施方式的圖10A的輸出元件的近視圖。
[0038]圖12A示出了根據(jù)一些實施方式的具有沖擊吸收驅動帶的斑塊切除設備的電機圖。
[0039]圖12B是根據(jù)一些實施方式的圖11A的驅動帶的近視圖。
[0040]圖13A示出了根據(jù)一些實施方式的具有沖擊吸收驅動帶與惰性系統(tǒng)的斑塊切除設備的電機圖。
[0041]圖13B是根據(jù)一些實施方式的圖12A的驅動帶的近視圖。
【具體實施方式】
[0042]公開了在電機與驅動軸之間具有離合器的斑塊切除設備。此離合器可以包括依賴摩擦以將轉矩從一個板傳送到另一個板的兩個板。離合器可以具有將板保持在一起的吸引性磁性正交力，或者在另一個實施方式中，偏置式機構可以將板保持在一起。對于相對低的轉矩來說，如在正常使用的情形中，靜摩擦轉矩可以將板保持在一起，并且板在不滑動的情形下一起旋轉。對于相對高的轉矩來說，就如當驅動軸的遠端遇到障礙物并且突然地停止時所發(fā)生的，此高轉矩超過最大可能靜摩擦轉矩，并且板滑動。當滑動時，板傳送足夠低的動摩擦轉矩以避免對患者或者對斑塊切除設備的損害。在一些情形中，與驅動軸遠端的停止相關的轉矩等級選擇為