挠性轴 相关申请
本申请是1995年10月23日申请的、申请号为60/006,064的尚未授权专利申请以及1995年7月18日申请的、申请号为60/001,475的尚未授权专利申请的部分继续，该两项专利申请的内容援引在本文中作为参考。
本发明的背景
本发明的领域
本发明涉及挠性轴和联接器，特别涉及一种用来绕过诸障碍、从诸障碍上方或下方传递旋转运动和动力的改良型挠性轴。更为具体地说，本发明包括一用来扩大骨头骨髓管状通道的孔(medullary canal of bones)的改良型挠性轴。
已有技术的简要描述
挠性轴和联接器是用来当无法获得一笔直的、无障碍的路径时在动力源和被驱动部件之间传递动力用的。一挠性轴通常包括端部具有连接到配合件的附件的旋转轴，所述配合件通常是一动力源和被驱动的部件，如美国专利No.4,646,738中图3、Suhner产品目录第6页以及S.S.White Technologies Inc.产品目录第4页(1994)中所示的那样。在必要时，可以使用一防护性外壳来保护所述轴，挠性轴可以用在种种需要传递旋转动力但无法获得一笔直无障碍路径地场合中，如S.S.White Technologies Inc.产品目录第5页和Suhner产品目录第6页中所描述的那样。挠性轴被用于儿童玩具到航天航空的种种应用之中。在题为“New Twists forFlexible Shafts”(Machine Design，9/7/89)的文章中，具体地说在第145页和第146页上，以及题为“Flexible Shafts Make Obstacles Disappear”(Power TransmissionDesign，1993年7月)中，具体地说在图1中，描述了使用挠性轴的几个例子。一个例举的例子是离地30英尺而不容易接触到的安全阀，必须每天对此阀进行控制以使其保持运转，但是由于难以接触到它，因此不能按需对它定期进行操作。如果将一挠性轴安装在所述安全阀和地面之间，人们就可以定期地控制所述安全阀，并检验所述安全阀是否处于正常工作状态。挠性轴用在飞行器上，用以抬高或降低补襟翼、缝翼、前缘和后缘。不锈钢挠性轴可以使医生在使用切割骨头和成形工具时有更大的灵活性。挠性轴还可以用来补偿驱动件和从动件之间的欠对齐的情况。挠性轴的使用是没有限制的，它只受限于所述轴的扭转能力。
挠性轴主要是用来以曲线的方式传递旋转运动和动力的。当动力源和从动件之间几乎无法或无法正确对齐时；当动力源和从动件之间的通道被堵塞或者处于一种不能提供动力源的环境或位置时；需要连接或驱动那些彼此之间有相对运动的部件以及需要阻尼和吸收来自驱动装置和从动工具的振动时，都可以使用挠性轴。
到目前为止，适于动力传递的挠性轴和联接器是由单根或多根卷绕在一中心驱动芯或一中空芯的钢丝构成的，如美国No.5,108,411中图2所示的那样，以及Suhner刊物第15、16页中所描述的那样。每一层的钢丝数和钢丝的层数可以根据具体应用和单向或双向扭矩动力传递的要求来加以改变。通常，卷绕在挠性轴上的钢丝是设计和制造得只能朝着一个旋转方向进行工作的；即当从驱动端的方向进行观察时，挠性轴只可以朝着顺时针方向或者逆时针方向进行工作。它们被设计得在旋转方向上扭矩的承载能力达到最大值。单向轴如果工作在反方向，其性能明显低于理想的性能值。
挠性轴的一种特定应用是用于挠性骨髓管状通道的扩孔钻一起使用的。骨髓管状通道扩孔钻是用来扩大骨的骨髓管状通道的孔，以便插入诸如整个髋假体之类的假体构件；插入诸如髓内插钉(intramedullary nail)之类骨裂复位和固定装置进行髓内切骨手术；插入一塞子从而当骨质处于粘性状态时防止骨质移动，刺激骨头生长以及其它一些目的。由于从所述骨髓管状通道的一端到另一端其内径和结构是不规则的，因此较佳的是，外科医生将所述骨髓管状通道的孔径扩大，以使骨髓管状通道的孔径更为一致或者使其孔径可以为插入所需装置提供通道。由于较长骨头的轴沿着其纵轴方向是弯曲的或者是曲线形的，因此需要一种在传递切骨所需的扭矩的同时可以弯曲以能沿着这种自然弯曲的通道前进的挠性轴。
如果在扩大骨髓管状通道的孔的过程中使用一笔直、刚性的或不可挠曲的轴，所述扩孔钻就很可能不能沿着所述骨头的自然曲率前进，不能除去所需量的骨头，不能形成均匀一致的内径。此外，如果使用一笔直刚性的扩孔钻，所述扩孔钻也极有可能堵塞，这样就会除去过量的骨头，或者穿透所述骨头。为此，骨髓管状通道大部分都是用具有挠性轴的扩孔钻来进行扩孔的。挠性骨髓扩孔钻在设计上利用一中心孔，所述中心孔用于容纳一先插入所述骨髓管状通道内的较长、而直径小的导向杆或钢丝。所述导向钢丝或导向杆为扩孔钻的向前推进提供了一导轨。但是，挠性轴的使用仍不能解决当所述扩孔钻的切削头被骨结构所卡住从而不能转动时出现的堵塞或者扩孔钻阻滞的问题。要挪动或移动一卡住的切削头而不进一步挫伤骨头或使所述扩孔钻装置断裂如果不是不可能也是极其困难的。挪动所述扩孔钻的较佳方法是使所述扩孔钻反转。但是，目前广泛使用的装置的设计绝大多数都是在所述扩孔钻反转时会破坏所述挠性轴的。
到目前为止，矫形手术医生可以采用的挠性髓用轴扩孔钻(flexible medullaryshaft reamer)有三种类型：(i)一种具有多个平行挠性单元或杆的轴，所述诸挠性单元或杆在两端处藉助焊接而连接在一起，(ii)一具有螺旋线或螺旋地卷绕的金属丝或条的轴，以及(iii)由一系列组装在一导向杆上的互相啮合的连杆组成的轴。
第一种类型的挠性髓用扩孔钻(i)采用了多个在两端连接起来的平行挠性单元。这种轴在所述扩孔钻旋转过程中将出现的缺点是会使诸单元绞合由此变得比较刚性从而降低轴的挠度。所述扩孔钻的另一个缺点在于，当它开始旋转但还没有完全进入骨髓管状通道的范围内时，随着各单元扭转地受载或卸载，轴有撕裂下层结构的细胞组织的倾向，从而扩大或收缩各钢丝之间的空间，使得无关的组织陷入并被撕裂下来。所述挠性扩孔钻的另一个缺点发生在将该扩孔钻插入导杆的过程中。中心孔是用来接纳直径较小的导向杆的。除了在其端部，该扩孔钻缺乏一具良好形状和边界的中心孔。因此，在插入导丝的过程中，很难防止导杆在各处于自由状态的单元区域内逸出扩孔钻。这种挠性轴的又一缺点在于，从能量源至切割头的能量传递的效率不高，这是因为当扩孔钻旋转时，各单元扭转并纠缠在一起而造成的。这种类型的扩孔钻的另一个缺点是，由于多个单元在旋转过程中相互撞击，所以导致工作时的噪声非常大。
第二种类型的挠性骨髓扩孔钻(ii)是由螺旋或螺线旋绕的金属丝或金属条构成的。这是用于骨髓内扩孔的一种最广泛采用的挠性轴。这种扩孔钻的主要缺点是，它只能以向前的操作方式来工作。如果钻头卡住因而医生欲使钻头反转以便让钻头脱出或取出时，轴将退卷，从而使扩孔钻永久地变形、不稳定、并且不能修复。这种骨髓扩孔钻的又一缺点是，它在使用过程中受到的扭转载荷会导致较差的能量传递，并造成所述轴的不同程度的变形。如果提供转动能量的能量源足够大，那么所述各线圈可能被上得太紧，从而对轴的结构整体性产生不利影响，并使轴永久地变成螺旋形状。这种类型的扩孔钻的又一个缺点在于，它在工作之后不能把轴和螺旋卷绕的条的空穴内的手术残质清除掉，从而不能防止病人之间的交叉感染。如果被污染的血液或体液渗入装置的机构内，就非常难于去除和清洁。
第三种类型的挠性轴(iii)是由相互啮合并组装在一导丝上的一系列连杆组成。这种设计的一个明显的缺点是发生在钻头的使用和更换过程中。现在的这种设计要求必须用一个将各连杆在其上组装起来的纵向导丝将各连杆保持在一起。如果要更换钻头，必须通过各连杆的中心孔将一挠性管插入，并且必须将组装起来的各连杆从中心导丝上去除。在这个过程中，各连杆经常会变成非组合状态，因而需要医生重新加以组装。
授予Leone的美国专利5,488,761揭示了一种使用一根轴和一对反向卷绕轴的螺旋卷绕的挠性轴。该专利还揭示了用来构造所述轴的材料和在切削完之后清洗所述狭槽的机构。该专利还揭示了另一种切削技术。
在Matthews的美国专利No.4,706,659的图1和图2中描述了两种对已有技术装置的改进方案。Matthews先生所发明的装置与本发明的相关之处不大，因为它提供的是为髓内扩孔钻提供挠性连接轴的机构。虽然该专利所提出的解决手段与本发明的有所不同，但是该专利揭示了挠性连接的重要性并且还揭示了扩孔钻的结构。因此本文中将Matthews的美国专利4,706,659的所有内容援引作为参考。
美国专利No.4,751,922(DiPietropolo)也指出了挠性骨髓用扩孔钻的重要性，并指出了已有技术的一些问题。该专利还揭示了使用一中空芯2来承接一导向销的方法。
美国专利No.5,122,134(Borzone等人)也援引在此供参考，它在图5中揭示了一导向销55。
Zublin的2,515,365专利的图1揭示出了一在钻制井孔中使用的挠性钻管。另外一些Zublin先生的专利包括美国专利No.2,515,366、2,382,933、2,336,338和2,344,277。所述钻管是一种开有螺旋狭槽的挠性钻管，对于一直径为四又二分之一英寸(螺旋角为32.48度)的钻管来说，所述狭槽的宽度是从3/32英寸(0.0938”)至5/32英寸(0.1563”)，并具有一大约9英寸的螺旋节距。Zublin先生还指出：所述的挠性弹性钻管可以通过使每一圈上具有六个以上周期的重复“燕尾”连接而弯曲成一直径为18英尺的曲线形状，用来与直径为四又二分之一英寸的钻管一起使用。在本发明中，发现1英寸或1英寸以下的轴需要使用的螺旋角近似是Zublin先生所描述的螺旋角的1/2，并且互锁的重复周期数小于每圈6个周期。对于最小的挠性轴来说，更为合适的是每螺旋一圈有大约两个互锁重复(周期)。
因此，本发明的一个目的在于提供一挠性轴，它可以挠曲、弯曲或成曲线形状，从而可以在传递扩孔扭矩时能沿着在骨头内的天生的骨髓管状通道之后。
本发明的另一目的在于提供一种挠性轴，它可以向前和向后等效地运行。
本发明的又一目的在于提供一种一挠性轴，它可以具有很大的转动刚度和抗扭刚度，因此它不会蓄积并随后无规则地释放出旋转能量。
本发明的再一目的在于提供一种挠性轴，它是整体式的，它不需要由多个单元来组装构成。
本发明的另一目的在于提供一种挠性轴，它可以在传递扭矩的同时进行挠曲、弯曲或成曲线形状。
本发明的再一目的在于提供一种挠性轴，它可以朝着顺时针方向和逆时针方向等效地工作。
本发明的再一目的在于提供一种挠性轴，它具有很大的旋转刚度和抗扭刚度，因此它不会蓄积并随后无规律地释放出旋转能量。
本发明的再一目的在于提供一种挠性轴，它是整体式的，它不需要由多个单元来组装构成。
本发明的再一目的在于提供一种挠性联接器，它可以在传递扭矩的同时进行挠曲、弯曲或成曲线形状。
本发明的这些和其它目的、特征、优点和方面将从以下结合附图对本发明的几个较佳实施例的具体描述中得到更好的理解。
本发明的概述
本发明是通过将下列特征结合成为一整体式、纵向可挠曲并且无扭转挠曲的轴来克服那些如上文中所描述的在已有技术中存在的缺陷和问题的。
本发明提供了一种将旋转动力从一驱动动力装置传递到一被驱动装置的挠性轴。所述被驱动装置可以是一钻头、一外科手术用的扩孔钻、一泵或任意一种类似装置。所述挠性轴是一具有较大壁厚的细长管形件。所述轴的直径最好在大约0.15英寸至大约4.00英寸的范围内。所述轴的内径与所述轴的外径的直径比值较有利的是在大约1∶1.2至大约1∶3的范围内，最好是在大约1∶1.3至大约1∶4的范围内。所述轴的壁越薄，所述狭槽的结构就越关键。
有利的是，所述狭槽是藉助一受计算机控制的切削技术，诸如激光切削、喷水切削、铣削或其它方法、垂直于所述轴的角度来进行切削的。另外，所述狭槽可以是以对法线成一角度的角进行切削，从而可以提供一前(倒)角(undercut)，所述角度最好在离法线大约30至大约50度的范围内。
具有一定长度和宽度的狭槽一大体上呈螺旋形，它连续地或断续地围绕并沿着所述管形件。所述狭槽沿着所述螺旋路线呈一蛇形路线，所述螺旋路线是基本上围绕并沿着所述管形件的，并大体上与一载波上的信号波的形态相对应，也就是说它是一调幅载波。
可以采用多个狭槽，因此，相对于仅有一个具有相同形状的狭槽的轴来说，可以提高所述轴的挠性。所述蛇形路线在所述狭槽的两侧上形成有多个齿和互补的(complimentary)凹穴。所述狭槽具有足够的宽度，以形成一自由的接头，从而可以允许诸齿和诸凹穴之间以任意方向作有限的移动，因此一旦有拉力、压力或扭转力作用在所述轴上，可以在所方向上提供有限的挠度。
所述挠性轴沿着所述轴的长度方向可以具有不同程度的挠度。挠度的变化是通过沿着所述轴的长度方向改变螺旋狭槽的节距而实现的。挠度的变化与所述螺旋狭槽节距的变化是相对应的。所述螺旋路线的螺旋角可以在大约10度至大约45度的范围内，并且所述螺旋角可以沿着所述轴的长度方向而改变，以使挠度作相应的变化。或者，所述螺旋狭槽的宽度可以沿着所述轴的长度方向变化，以使挠度发生变化。所述狭槽的宽度在大约0.005英寸至0.075英寸的范围内是有利的。所述狭槽的宽度最好在大约0.01至0.05英寸的范围内。挠性轴的刚度可以通过对狭槽形状的设计来获得，从而可以使用比产生同等刚度的壁厚为薄的壁厚。在一较佳实施例中，所述蛇形路线的幅值与所述狭槽节距的比值在大于0.1至大约0.5的范围内。
沿着所述狭槽的路径方向，可以用一种弹性材料来部分地或完全填满所述狭槽。所述弹性材料可以是一弹性体，它具有足够的厚度，可以充满狭槽也可以封闭整个轴从而形成一弹性体封闭的构件。所述弹性体可以是一种诸如尿烷或硅氧烷之类的弹性材料。
在一较佳实施例中，所述被驱动装置是一用来扩大骨髓管状通道的孔的骨髓管状通道扩孔钻。在本申请中，前述狭槽形状和轴尺寸都是特别重要的。
所述挠性轴最好是通过以下方法来形成的：激光切削一具有一定壁厚的细长管形件，以形成围绕和沿着管形件的狭槽。所述蛇形路线大体上可以是一叠加在一螺旋波上的正弦波。
所述正弦波最好形成有诸燕尾状的齿，所述齿具有一狭窄的基区和一宽于所述基区的前区。因此，相邻的齿是互锁的。所述诸齿可以具有如美国专利No.4,328,839中所示的结构，该专利的内容援引在此作为参考。
附图简要说明
从以下结合附图对本发明的几个较佳实施例的具体描述中，可以更好地理解本发明的这些和其它目的、特征、优点和方面。
图1是本发明的一挠性轴的示意图；
图2是图1所示的螺旋形狭缝的示意图，它示出了各个覆盖区域和未被覆盖的区域；
图3和图4是示出所述狭槽的角度的示意图；
图5是一在所述狭槽的一部分内具有一弹性充填材料的挠性电缆的示意图；
图6示出了其它一些螺旋形狭缝形状的示意图；
图7是螺旋形狭缝的侧视示意图，所述螺旋形狭缝的每一圈上具有很多周期，即不同的节距；
图8是图7所示实施例的局部侧视图，它示出了由所述狭缝形成的间隙；
图9是图8所示实施例的局部侧视图，它示出了在朝着顺时针方向扭转之后的本发明装置的某一部分；
图10是图8所示实施例的局部侧视图，它示出了在朝着逆时针方向扭转之后的本发明装置的某一部分；
图11是一使用本发明螺旋形狭缝的挠性联接器的立体图，它还示出了许多螺旋形狭槽；以及
图12是用来扩大股骨骨髓管状通道孔的所述挠性轴的示意性剖视图。
定义和术语
在American Heritage Dictionary(1994年版权第3版)中，本文中所使用的术语狭槽定义如下：
术语狭缝和狭槽是可以相互交换使用的，并且它们的定义是一致的，其定义如下：
狭槽，名词：1.狭窄的开口；凹槽或狭缝，如售货机内用于硬币的狭槽；邮递信箱狭槽(mail slot)。
2.主、副机翼之间用来提供空气流动空间并促进空气顺利在机翼上通过的间隙。
在American Heritage Dictionary(1994年版权第3版)中，本文中所使用的术语节距的定义如下：
节距-名词
1.每转一圈机用螺钉所经过的距离。
2.相邻两螺纹或齿轮齿上、在两相应点之间的距离。
本文所使用的术语螺旋角，即图5中的角度，应该被定义为：形成在垂直于所述轴的纵轴的平面和沿所述轴方向的螺旋线的螺旋路径之间的角度。术语螺旋角可以用数学定义为：所述螺旋线的节距的反正切除以所述轴的圆周。
本文所使用的术语具有那些在American Heritage Dictionary(1994年版权第3版)中所提出的惯用含义。
周期-1.一个时间间隔，在此时间间隔内，某一特征往往发生定期重复的事件或有规则地重复的事件：太阳黑子的密度以每11年为一周期增多和减少。
2.a.一周期性重复现象中的一个完整的现象：一年构成了四季的一个循环或周期。
2.b.周期性重复的顺序发生的事件：一个周期包括像两个正弦波半波似的狭槽路径的起伏。
螺旋线
1a.一条在一平面上、围绕一固定中心以一与该中心点连续递增或递减的距离蜿蜒前进的曲线。
1b.一条三维曲线，它在平行于一轴线而移动的同时以恒定或连续变化的距离围绕所述轴线旋转；一螺旋线。
1c.呈这样一种曲线形状的某一东西：黑烟的螺旋形烟雾。
2.印刷。一螺旋装订(binding)。
3.在其纵轴上旋转的物体的路线或飞行路径。
4.连续地加速的增加或降低：工资一物价(wage-price)螺旋线。
螺旋形的(形容词)
1.一螺旋线的或类似于一螺旋线的。
2.围绕一中心、以一连续递增或递减的距离卷绕。
3.围绕一轴线、在一系列恒定变化的平面内盘绕；螺旋形的。
文中所采用的术语“幅度”指的是狭槽30周期变化量的最大绝对值。
说得更清楚点，所谓螺线就是螺旋状的，它是一种位于一圆柱体上的三维曲线，因而其与一垂直于轴线的平面所成的角度是恒定不变的。然而，螺旋角可以沿着轴的长度方向变化，从而给整个轴的挠性带来变化。用电子学来比喻，可以将螺旋线看作是一载波，所述狭槽随着载波的调制路径而变化。周期的各齿或互锁区域形成了一个类似棘轮的结构，一组齿与另一组斜齿啮合，因而只允许单向的运动。
术语“频率”是指某一特定的现象在某一段时间间隔内发生的数量，在American Heritage Page Dictionary的第三版(1994年版权)指出：
频率是：
1a.一独立变量的每单位变化的一个周期函数的值的完整序列的重复的数量。
1b.每单位时间内发生的一周期性过程的完整周期的数量。
1c.一完整的波形，例如一电流，每单位时间内重复的数量。
在某一长度单位内周期形成一重复图形的次数就是所述狭槽图形的频率。
出现在围绕轴的每一转中、叠加在螺旋路径上的狭槽波浪起伏的周期数“C”被称作每次回转的周期。
较佳实施例的具体描述
在图1中，由标号10总的示出了本发明装置的轴，它包括一用来与一诸如电力或气体驱动电动机之类的驱动装置相连接的端部14。所述装置10的另一端部13包括一用来与诸如工具、齿轮箱或连接轴之类的被驱动部分15相连的连接件11。装置10包括一从端部13至端部14的纵向孔20，从而为穿设金属丝和其它类似件提供了一个通道，正如本技术领域中众所周知和以上所讨论的那样。装置10包括一挖通轴10的壁22的狭槽32，从而形成一基本上沿着一螺旋线路线方向围绕轴10延伸的蛇形路线，如Zublin 2,515,365的图1中虚线20所图示的那样。
当采用挠性轴10来将动力从驱动端14传送到驱动端15时，沿着所述螺旋路径的蛇形狭槽32可以使装置10沿着装置10的纵轴方向弯曲。蛇形狭槽32的燕尾结构是由齿36和38构成的。齿36和38可以有效地将在齿36和38的上方和下方的燕尾槽34的诸部分互锁，由此可以传递扭矩。
在将所述装置用作一传递动力的挠性轴时，所述轴的直径通常小于一英寸，但可以根据具体的应用情况而大于一英寸。在美国专利No.2,515,365中所示出的那些狭槽特征不能用在这种情况中。一英寸或小于一英寸的轴必须具有一螺旋角较小的螺旋路径，一较大的螺旋频率，并且围绕所述螺旋路径的诸狭槽波状起伏的周期较低，以同时提供所需要的结构强度和挠性。
有利的是，所述狭槽是垂直于一个切向于所述轴外表面的平面而进行切割的，如图2所示。或者，切割所述狭槽时，可以以与所述轴的纵轴成一定角度的方式切割，和/或与切向于所述外表面的平面成一定角度，如图2b所示的那样。所述角度可以在零(垂直)至约75度的范围内，从而形成一前(倒)角槽(undercut)。如果所述角度不是垂直的，那么它最好与法线成大约30至45度至的范围内。所述前(倒)角槽可以通过偏离半径、或者偏离一在所述狭槽处切向于所述轴表面的平面进行切割而形成。
另外，在一较佳实施例中，所述轴的主体具有一较高的挠性，以促进其围绕过一障碍、在障碍上方或障碍下方的移动。该较佳实施例可以这样一种方式进行构造以使挠性程度具有一定的变化度或具有一定变化的分段。挠性变化可以容易地通过改变具有诸螺旋狭槽的区域的长度并通过改变所述狭槽相对于所述轴的长轴的角度而实现。因此，在那些需要高挠性的场合中，可以使用长度较长的螺旋狭槽，反过来，在那些需要低挠性的场合中，可以使用长度较短的螺旋狭槽。在需要时，按要求制造(customization)可以增强直线驱动所述轴的能力，可以绕过诸障碍、在诸障碍上方或诸障碍下方越过障碍，和/或由一旋转动力源来驱动，所述旋转动力源的轴线与被驱动部分的轴线不成一直线。
在Zublin 2,515,365的图1中，示出了与四又二分之一英寸直径的钻管一起使用时，需要每一圈上具有六个以上的周期，而在本发明中，人们发现：一英寸或小于一英寸的轴每一圈上需要一至四个周期，具体的周期数视所述轴的直径而定。因此，轴直径的变化不会使狭槽图形的尺寸发生比例性变化。人们发现：每一圈上螺旋周期数越小，在扭转作用时所产生的抗断裂性能就越强，从而提供一挠性较小的轴。更佳的是，挠性轴具有一小于20度的螺旋角，以使挠性和结构强度之间达到所需的平衡。所述范围最好是从15至20度，从而使节距与所述轴的直径相等。但是除非需要一极富挠性的轴，使用一可使每单位轴长上的圈数较高的小螺旋角是不可取的。在那些需要挠性较低的场合中，可以使每单位长度上圈数较少。例如，在挠性轴的挠性是变化的情况下，与挠性较高的区域相比，相对较刚性的区域内的圈数可以降低。如图2所示，由标号80总的示出的挠性轴具有以下优点：可以提供一绕过一障碍、在所述障碍上方或下方经过的能力；可以与一可移动的障碍相连；可以与一不对齐的构件相连或者与一在苛刻环境中需要动力的部件相连。使用高挠性轴86可以便于将所需动力传递给所需部件。
这样一种挠性可变的轴的优点是对于一必须绕过不同大小的障碍蜿蜒前进的控制轴来说的。在那些需要较小曲率半径的分段中，可以将所述轴制造得具有最大的挠性。在那些需要一笔直部分的区域中，所述轴可以不切割，而在具有很大的曲率半径的一些区域内，所述轴的挠性可以较低。
图5示出了螺施线的螺旋角ψ。该角度越小，螺旋路线每英寸上的圈数“R”就越大，所述轴的挠性就越大。
在图6中示出了种种狭槽的图形。这些图形是可以采用的、具有代表性例子，但不应认为它们包括了所有可采用的图形。如图6A所示，所述图形具有一包括一颈部NA的周期长度C。所述颈部越宽，连接器的强度就越强，该也就是说，挠性轴可以传递的扭转力就越大。所述装置互锁的能力一部分视如图6A中的DTA和图6B中的DTB所示的重叠或燕尾连接的量而定。图6C的图形中没有燕尾连接作用，它需要一相对较小的螺旋角。图6G的图样是一条断续的螺旋线，其中所述狭槽沿着螺旋路线在偏离所述初始角一给定距离后，又回复到所述初始角或具有其它的螺旋角。
如图7C所示，朝着箭头110方向的旋转运动可以打开所述螺旋线。图7B和图7C中的更为陡峭的角提供了更大的抗打开的性能，即使没有燕尾连接的作用也是如此。应予注意的是，在某些图形中，最好是使每一圈上的周期数为奇数，如图7A、图7B和图7C所示的那样。以此方式，周期41的峰点与下一圈的峰点42是异相的。在所述两峰点同相的地方，所述两峰点之间的材料量是很小的，从而不能提供适当的结构强度。显然，使用一陡斜的螺旋角，也就是说使每一圈上的周期数很少，可以使峰点41和42之间具有适量的空间。
所述挠性轴可以藉助任何一种便利的方法来进行制造。计算机控制的铣削或切削、放电线切割、喷水加工、电火花腐蚀加工，而激光切削是用来制造所需图形的最为便利的方法。与传统的切削装置相比，计算机控制的激光切削方法的优点是：可以制造出种种图样各异的狭槽；可以改变沿轴方向任一点处的螺旋角、狭槽宽度可以变化并且可以提供高的精度。藉助激光切削来制造本发明的狭槽图形可以制造出按需要制的轴，它不仅具有预定的挠性，而且其挠性还可以有预定的变化，同时还可以使逆时针和顺时针旋转的特征相一致。
图8、图9和图10进一步示出了作用在所述挠性轴上的旋转力。箭头62方向的旋转运动将一作用力朝着箭头62的方向作用在所述颈部区域。反过来，箭头70方向的旋转运动将一作用力朝着箭头70的方向作用在所述颈部区域处。
图11示出了一挠性轴90的设计，所述挠性轴可以插设在例如一旋转动力源和一刚性或中等挠性的轴之间。如前文所述的那样，可以使用该挠性连接器在两个不对齐的部件之间提供动力传递作用，有利的是，在该实施例中，可以使用狭槽92、94和96，如图11所示的那样。
图2示出了一挠性轴或连接器100的设计，其中一弹性材料或挠性材料夹设在狭槽102内部，以进一步增强所述轴的挠性并改变所述构件的扭转响应或抗扭刚度。可以将所述弹性材料用作一吸震件或震动缓冲件。为了便于制造，为了保护所述管形件、为了提供一流体导管或其它一些原因，可以将所述弹性材料封住整个轴或联接器，由此形成一管形结构104。
在本发明的一较佳实施例中，所述挠性轴行将被用作一用来扩大骨头骨髓管状通道的孔的挠性轴，所述轴的直径必须小于所述扩孔钻的直径，所述扩孔钻通常具有一大约2/20英寸至3/4英寸的切削直径。在美国专利No.2,515,365中示出的螺旋图形不能用于这种情况。3/4英寸或更小的轴必须具有一较高的螺旋频率(较小的螺旋角)和较少的叠加狭槽周期，以同时提供所需的结构强度和挠性。如图12所示，在扩大股骨骨髓管状通道的孔的过程中，所述轴最好是可以弯曲大约45度。由80总标示出的挠性轴具有以下优点：在所述轴的被驱动端84与股骨轴线基本成直角的情况下扩大股骨82的骨髓管状通道。使用一高挠性的扩孔钻端部86可以方便地将所述扩孔钻引导穿过骨头碎片85、87和89。