可塌缩钻及其相关使用方法

摘要

本说明书提出了一种示例性的可塌缩钻及其相关使用方法。因此，在一方面，在本说明书中提出了包括夹盘、活塞和马达部分的可塌缩钻。夹盘能够被配置，并且尺寸被调整成接纳钻头。活塞包括一对互锁花键。马达部分驱动活塞和夹盘的转动。制止活塞能够使得夹盘相对于活塞停止转动。在另一个方面，本说明书提供了向材料中钻孔的方法，所述方法包括提供可塌缩钻，用马达部分驱动活塞和夹盘的转动，制止活塞以使得夹盘相对于活塞停止转动。

权利要求

1.一种可塌缩钻，所述可塌缩钻包括：

夹盘，所述夹盘被配置成并且尺寸被设计成用于接纳钻头，活塞，所述活塞包括一对互锁花键，以及

马达部分，

其中，所述马达部分驱动所述活塞和所述夹盘的转动，并且其中，所述活塞的按压使得所述夹盘相对于所述活塞的转动停止，其中，所述活塞包括在气缸内直线移动的活塞杆，

其中，所述一对互锁花键包括位于所述气缸上的多个槽和位于所述活塞杆上的多个互补齿，所述多个槽被配置成与所述多个互补齿互锁，其中，将所述活塞杆按压入所述气缸中使得所述一对互锁花键的所述多个槽和多个互补齿脱离接合。

2.根据权利要求1所述的可塌缩钻，其中，所述活塞杆包括从所述活塞杆延伸的径向突出部。

3.根据权利要求2所述的可塌缩钻，其中，所述气缸包括内壁架，该内壁架被配置成并且尺寸被设计成与所述活塞杆的所述径向突出部相配合。

4.根据权利要求3所述的可塌缩钻，其中，所述可塌缩钻包括O型环，所述O型环被布置在所述径向突出部和所述内壁架之间，以在所述气缸内部形成密封腔。

5.根据权利要求4所述的可塌缩钻，其中，所述马达部分包括用于采用压缩空气填充所述气缸内部的所述密封腔并且用于从所述密封腔向大气释放压缩空气的机构。

6.根据权利要求5所述的可塌缩钻，其中，从所述密封腔向大气释放压缩空气使得将所述活塞杆按压入所述气缸中。

7.根据权利要求1所述的可塌缩钻，其中，所述一对互锁花键的所述多个槽和所述多个互补齿脱离接合阻止了所述夹盘相对于所述活塞的转动。

8.根据权利要求6所述的可塌缩钻，其中，使所述活塞杆按压入所述气缸使得所述钻头从材料回缩。

9.根据权利要求1所述的可塌缩钻，其中，所述可塌缩钻包括布置在气缸和马达部分之间的第二对互锁花键。

10.一种对材料钻孔的方法，所述方法包括:

提供可塌缩钻，所述可塌缩钻包括(i)夹盘，所述夹盘被配置成并且尺寸被设计成接纳钻头；(ii)活塞，所述活塞包括一对互锁花键和在气缸内直线移动的活塞杆；和(iii)马达部分，采用所述马达部分驱动所述活塞和所述夹盘的转动，并且按压所述活塞以停止所述夹盘相对于所述活塞的转动，使所述一对互锁花键的、位于所述活塞的气缸上的多个槽与位于所述活塞的所述活塞杆上的多个互补齿互锁，以驱动所述夹盘相对于所述活塞的转动，将所述活塞杆按压入所述气缸包括使得所述一对互锁花键的、位于所述气缸上的多个槽与位于所述活塞杆上的多个互补齿脱离接合。

11.根据权利要求10所述的方法，所述方法包括用压缩空气填充位于所述活塞的气缸内部的密封腔，以使从活塞杆延伸的径向突出部定位成抵靠所述气缸的内壁架。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法包括在所述密封腔内保持压力，以将所述钻头保持在伸展的位置。

13.根据权利要求11所述的方法，所述方法包括使所述密封腔排气以将所述活塞杆按压入所述气缸中。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，使所述一对互锁花键的、位于所述气缸上的多个槽与位于所述活塞杆上的多个互补齿脱离接合包括停止所述夹盘相对于所述活塞的转动。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述活塞杆按压入所述气缸包括使所述钻头从材料回缩。

说明书

可塌缩钻及其相关使用方法

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2013年9月19日申请的美国临时专利申请号61/880,174(题为：“Collapsible Drill and Associated Methods of Use”)的优先权，该申请通过引用全部并入本说明书中。

技术领域

[0003] 本发明涉及可塌缩钻及其使用方法，并且本发明更具体地涉及在贯穿被钻孔材料时阻止钻头旋转和/或行进的可塌缩钻。

背景技术

[0004] 结构内的钻孔是医学和工业领域的共同要求。例如，在医学领域，穿透软骨和/或骨骼的钻孔时被期望的。另外一个示例是，在工业领域穿透树木、砖块、钢铁和/或石膏板的钻孔可能是被期望的。通常具有钻头的标准钻能够被用来在结构或者材料内产生期望的孔。某些常规的钻包括用夹板固定的钻头，机动系统能够使钻头旋转。因此，施加到钻的任何力或者直线平移都能被直接传递到钻头。

[0005] 尽管标准钻在某些场景中能够被成功地使用，在另外的场景中，结构或材料中的钻头的贯穿深度会是严格要求的。例如，在医学领域，例如血管和/或神经结构可能存在于被钻孔的软骨和/或骨骼的后面，并且对这些结构的无意的损伤可能是灾难性的，例如血管损伤、神经功能损伤和其他类似损伤。相似的，在工业领域，例如电气线缆的结构可能存在于被钻孔材料的后面，并且对这些结构的无意的损伤或者贯穿可能是灾难性的或者对用户有伤害的，例如电击损伤和其他类似损伤。因此，钻头的无意“插入”(例如钻头行进超出被钻孔材料)可能会通过旋转钻头自身和/或结构的直接贯穿导致被钻孔材料后面的结构的损伤。

[0006] 防止这种损伤的传统方法是仅在固定的或者预先设定的距离内允许钻头的行进，例如通过使用钻床或者类似装置。但是，在这种方式中，被钻孔材料的厚度必须是精确已知的。在许多场景中，材料的厚度对于用户来说可能是未知的，例如钻清水墙时，或者是可变的，例如曲骨。因此，常见的场景包括在用户不可见的被钻孔材料的远端表面(例如内表面)摸索地钻孔。因此，材料的厚度例如骨的厚度、钻头当前的材料贯穿深度和/或被钻孔材料后面的结构(例如血管、神经、电气线缆等)是未知的。

[0007] 因此，需要一种能在结构贯穿时阻止钻头旋转和/或行进的钻及其相关使用方法。还需要当贯穿材料时使钻的钻头塌缩以远离超出被钻孔材料的结构的钻及其相关使用方法。这些和其他的需要能通过本发明中的可塌缩钻及其相关使用方法来处理。

发明内容

[0008] 本说明书提出了一种示例性可塌缩钻及其相关使用方法。因此，在一方面，在本说明书中提出了包括夹盘、活塞和马达部分的可塌缩钻。在示例性的实施例中，夹盘被配置和调整尺寸来接纳钻头。在一些实施例中，活塞包括一对互锁花键。在另外的实施例中，马达部分驱动活塞和夹盘的转动。在某些实施例中，活塞的压缩使得夹盘相对于活塞停止转动。

[0009] 在本文所述的任何实施例中，活塞包括能够在气缸内直线移动的活塞杆。在一些实施例中，一对互锁花键包括位于气缸上的多个槽和位于活塞杆上的多个互补齿，所述多个槽配置成与多个互补齿互锁或接合。在一些实施例中，一对互锁花键包括位于气缸上的多个齿和位于活塞杆上的多个互补槽，所述多个齿配置成与多个互补槽互锁或接合。

[0010] 在另外的实施例中，活塞杆包括由此延伸的径向突出部。在一些实施例中，气缸包括内壁架，该内壁架配置成并且尺寸被设计成与活塞杆的径向突出部配合。在某些实施例中，可塌缩钻包括密封件，例如O型环，该密封件被布置在径向突出部和内壁架之间以在气缸内部形成密封腔。

[0011] 在某些实施例中，马达部分包括用于在气缸内部用压缩空气填充密封腔的机构。在某些实施例中，马达部分包括从密封腔向大气释放压缩空气的机构。在一些实施例中，从密封腔向大气释放压缩空气将活塞杆按压入气缸中。在另外的实施例中，将活塞杆按压入气缸使得多个槽和一对互锁花键的多个互补齿脱离接合。在还一些实施例中，多个槽和一对互锁花键的多个互补齿脱离接合阻止了夹盘相对于活塞(例如活塞的气缸)的转动。

[0012] 在某些实施例中，将活塞杆按压入气缸使得钻头从材料自动地回缩。在一些实施例中，可塌缩钻包括布置在气缸和马达部分之间的第二对互锁花键。

[0013] 在另外的部分，本说明书提供了钻入材料的示例性方法，该方法包括提供本文所述的可塌缩钻。在某些实施例中，示例性的方法包括用马达部分驱动活塞和夹盘旋转的步骤。在某些实施例中，示例性的方法包括按压活塞使夹盘相对于活塞停止转动。

[0014] 在另外的实施例中，示例性的方法包括在活塞的气缸内部用压缩空气填充密封腔，以从活塞杆延伸的径向突出部定位成抵靠气缸的内壁架。在某些实施例中，示例性的方法包括在密封腔内保持压力，以将钻头保持在伸展位置。

[0015] 在某些实施例中，示例性的方法包括使一对互锁花键的位于活塞的活塞杆上的多个互补齿与位于活塞的气缸上的多个槽互锁或者接合，以驱动夹盘相对于活塞的转动。在某些实施例中，示例性的方法包括使一对互锁花键的位于活塞的气缸上的多个齿与位于活塞的活塞杆上的多个互补槽互锁或者接合，以驱动夹盘相对于活塞的转动。

[0016] 在另外的实施例中，示例性的方法包括使所述密封腔排气以将活塞杆按压入气缸中。在一些实施例中，将活塞杆按压入气缸还包括使一对互锁花键的位于气缸上的多个槽和位于活塞杆上的多个互补齿脱离接合。在一些实施例中，将活塞杆按压入气缸还包括使一对互锁花键的位于气缸上的多个齿和位于活塞杆上的多个互补槽脱离接合。

[0017] 在某些实施例中，使一对互锁花键的位于气缸上的多个槽与位于活塞的活塞杆上的多个互补齿脱离接合包括停止夹盘相对于活塞的转动。在某些实施例中，使一对互锁花键的位于气缸上的多个齿与位于活塞的活塞杆上的多个互补槽脱离接合包括停止夹盘相对于活塞的转动。

[0018] 在某些实施例中，将活塞杆按压入气缸包括使钻头从材料自动地回缩。

[0019] 其他的目的和特点通过以下结合附图的详细说明将变得明了。但是应该理解的是，附图仅仅是被设计用来进行说明的，而不是作为本发明的限制的界定。

附图说明

[0020] 为了辅助哪些本领域中的技术人员制造和使用所公开的可塌缩钻及其相关方法，如下将对附图进行说明，其中，

[0021] 图1示出了在完全贯穿钻孔材料之前处于伸展和接合位置中的示意性可塌缩钻的侧视、部分截面图；

[0022] 图2示出了在完全贯穿钻孔材料之前处于伸展和接合位置中的示意性可塌缩钻的细节侧视截面图；

[0023] 图3示出了在完全贯穿钻孔材料之后处于塌缩和脱离接合位置中的示意性可塌缩钻的侧视、部分截面图；以及

[0024] 图4示出了在完全贯穿钻孔材料之后处于塌缩和脱离接合位置中的示意性可塌缩钻的细节侧视截面图。

具体实施方式

[0025] 下述是本发明的具体实施方式，用于辅助本领域中的技术人员实施本发明。本领域中的技术人员可以在不脱离本发明的范围或者精神的情况下对本文所述的实施例做出修改和改变。除非另外限定，本文中使用的所有的技术性和科学性术语与本发明所属的领域中的普通技术人员所广泛已知的含义相同。描述本发明时所使用的术语仅用于描述具体实施例，并且不会限制本发明。本文中提及的所有的出版物、专利申请、专利、图片和其他引用通过引用被书面地并入本说明书。

[0026] 当一系列的数值被提供给第十单元的下限时(除非文中进行了明确的说明)时，应该理解的是范围的上限和下限之间的每个中间值和设定范围内的其他的设定值或者中间值均包含在本发明内。从任何下限到任何上限的范围都是经过仔细考虑的。可以被独立地包含在较小范围内的这些较小范围内的上限和下限也包含在本发明内，受到设定范围内的任何特定的排除极限的限制。当设定范围包括一个或者两个极限时，排除该所包括的极限的任意一个的范围也都包括在本发明内。

[0027] 本说明书和所附权利要求中使用的“一个”用来表示文章中的一个或者多于一个(也就是至少一个)的语法目的，除非在上下文中明确说明。例如，“一个元件”表示一个元件或者多余一个元件。

[0028] 具体实施方式和权利要求中的所有的数值都被修正成指示值的近似值，并且考虑到了本领域中的技术人员可以预期的实验误差和变化。

[0029] 具体实施方式和权利要求中所使用的“和/或”应该被理解成意味着元件“一个或两者”是如此的关联，即元件是结合地存在于某些情况和分离地存在于其他的情况。用“和/或列出的多种元件”应该被解释成同样的方式，即“一个或更多”的元件的如此的关联。另外的元件可以选择性的存在，除了用“和/或”条款特别说明的外(无论与那些特别标示的元件相关或不相关)。因此，作为非限制性的示例，提到“A和/或B”，当连接开放式语言例如“包括”在一个实施例中是表示仅有A(选择性地包括除了B的元件)；在另一个实施例中仅有B(选择性地包括除了A的元件)；在又一个实施例中表示A和B(选择性地包括其他元件)等。

[0030] 正如在具体实施方式和权利要求中所使用的，“或”应该被理解成与上述定义的“和/或”具有相同含义。例如，当分离列表项目时，“或”或者“和/或”应该被解释成若干元件或者元件列表和另外的未列出的项目是包含性的，即包括至少一个和包括多于一个。只有用明确的表述表示相反时，例如“仅有一个”或者“恰好一个”或者当权利要求中使用“由……组成”来表示包括若干元件或者元件列表中恰好一个。通常，当在前置使用排他性的术语例如“两者之一”、“之一”“仅有一个”或者“恰好仅有一个”时，本文中的“或”可以仅被解释成表示排他性的替代物(即“一个或者另一个但不是两个”)。

[0031] 正如在具体实施方式和权利要求中所使用的，参考一个或者更多个元件列表，“至少一个”应该被理解成意味着从元件列表中选择任何一个或者更多个元件中的至少一个元件，但是不必须包括元件列表中特别列出的每一个元件中的至少一个，并且不排除元件列表中的元件的任何组合。这种定义使得元件可以选择性的存在，不同于元件列表内特别标示的元件，对于元件列表内特别标示的元件“至少一个”表示无论引用或者不引用那些标示的元件。因此，作为非限制性的示例，“A和B中的至少一个”(或者相等价的“A或B中的至少一个”，或者等价的“A和/或B中的至少一个”)在一个实施例中都能够表示选择性地包括至少一个A，并且选择性地多于一个，没有B存在(并且选择性的包括除了B以外的元件)；在另一个实施例中，表示包括至少一个B的，并且选择性地多于一个，没有A存在(并且选择性的包括除了A以外的元件)；在又一个实施例中，至少一个包括至少一个A和至少一个B，并且选择性地多余一个A，多于一个B(并且选择性地包括其他元件)；等等。

[0032] 应该理解的是，除非明确的表述表示相反，本文中的任何方法都包括多于一个步骤或行为，方法的步骤和行为的顺序不限于本文所述的方法的步骤和行为的顺序。

[0033] 在权利要求中，与具体实施方式相同，所有的过渡短语例如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“含有”、“涵盖”、“携带”、“构成”以及其他的短语均应该被理解成开放性的，即意味着不受限的。只有过渡短语“由……组成”和“大致由……组成”才分别是封闭或者半封闭的过渡短语，正如前述美国专利局专利审查手册2111.03部分所要求的。

[0034] 参考图1和图2，示出了示例性可塌缩钻100(此后称为钻100)的侧视部分视图截面图和细节部分截面图。具体地，在完成钻孔材料102例如墙壁、骨骼、软骨或者其他类似结构的贯穿之前，在伸展和接合位置示例性地对钻100进行说明。钻孔材料102能够限定外部表面104(例如钻100开始钻孔通过的表面)和内部表面106(例如在贯穿之后希望钻100停止以防止钻100进入内腔108的位置的表面)。内腔108能够包括一个或者更多个结构(未示出)，例如血管、神经、电气线缆和类似物，并且期望防止钻头100插入内腔108以防止损坏一个或者更多个结构。

[0035] 示例性的钻100包括夹盘110，夹盘配置成和尺寸设计成用于在其中接纳和/或保持钻头112。应该理解的是，夹盘110能接纳用户所需的多种钻头112尺寸。在一些实施例中，夹盘110可以是工业中使用的标准夹盘。在一些实施例中，钻头112可以是工业中使用的标准钻头。钻头100还包括活塞114和马达部分116。活塞114包括沿中央轴线A对准的活塞杆118和气缸120。活塞杆118能够限定远端部122和近端部124。在某些实施例中，活塞杆118能够限定固体结构，例如非空心结构。气缸120能够限定远端部126和近端部128。

[0036] 活塞114可以包括第一对互锁花键130和第二对互锁花键132。第一对互锁花键130能够被设置在气缸120的近端部128，并且能够在马达部分116和活塞114的气缸120之间提供互锁或者接合接口。在一些实施例中，马达部分116可以包括围绕中央轴线A径向隔开的多个槽134，这些槽被配置并且尺寸设计成与多个互补齿136例如脊互锁，所述齿围绕气缸120的近端部128的外表面的中央轴线A径向隔开。在一些实施例中，马达部分116可以包括径向隔开的齿136，并且气缸120的近端部128可以包括径向间隔的互补槽134。第一对互锁花键130使得转矩可以从马达部分116传递到活塞114以调整活塞114的旋转。例如，马达部分116能够致动或者接合槽134以围绕中央轴线A旋转，继而致动或者接合互锁花键136以围绕中央轴线A旋转。尽管未做说明，本领域中的技术人员应该理解的是，马达部分116包括用于形成用于使第一对互锁花键130的槽134旋转的转矩。

[0037] 第二对互锁花键132能够被设置在气缸120的远端部126处以及在活塞杆118的远端部122和近端部124之间的中点处。第二对互锁花键132可以在活塞114的活塞杆118和气缸118之间提供互锁或接合界面。在一些实施例中，气缸120的远端部126的内部表面可以包括围绕中央轴线A径向隔开的多个槽138，这些槽被配置并且尺寸设计成与多个互补齿140例如脊互锁，所述齿围绕活塞杆118的外表面的中央轴线A径向隔开。在一些实施例中，气缸120可以包括径向隔开的齿140，并且活塞118可以包括径向间隔的互补槽138。第二对互锁花键132通过使齿140和槽138接合使得转矩耦合到气缸118、活塞杆118和夹盘110之间。来自马达部分116的转矩因此可以被传递到夹盘110，以调整钻头112的旋转。

[0038] 在一些实施例中，活塞杆118的远端部122可以被固定到夹盘110，并且近端部124可以被可移动地与活塞114的气缸120接合。具体地，活塞杆118的近端部124可以沿中央轴线A在气缸120内直线移动。气缸120可以包括内部径向壁架142，该壁架沿气缸120的内表面布置，并且位于气缸120的远端部126和近端部128之间的中点处。壁架142可以从气缸120的内表面沿中央轴线A的方向延伸，并且可以被配置成形成中央孔，该中央孔的尺寸被设计成用于在其中接纳活塞杆118。壁架142可以起到限制活塞杆118在气缸120内的移动的止挡件。例如，活塞杆118可以在气缸120内沿中央轴线A移动直到第二对连锁花键132的齿140接合壁架142。

[0039] 活塞杆118的近端部124可以包括由活塞杆118延伸并且远离中央轴线A的径向突出部144。具体地，活塞杆118的近端部124可以限定延伸穿过活塞杆118的整个直径的大致平坦表面，并且径向突出部144也可以从近端部124表面远离中央轴线A。径向突出部144可以配置成并且尺寸设计成配合在气缸120的内壁内。在一些实施例中，径向突出部144可以包括固定在其上的O型环146。活塞杆118可以与气缸120装配，使得径向突出部144被设置在气缸120的壁架142和近端部128之间。活塞杆118因此可以沿中央轴线A在气缸120的近端部128的方向上移动直到齿140接合壁架142，并且可以沿中央轴线A在气缸120的远端部126的方向上移动直到径向突出部144接合壁架142。

[0040] 径向突出部144与壁架142接合可以在气缸120的第一腔148和第二腔150之间形成密封。第一腔148因此可以被限定为设置在气缸120的近端部128和活塞杆118的径向突出部144之间的气缸120的内腔。第二腔150可以被限定为设置在气缸120的壁架142和远端部126之间的气缸120的内腔。在一些实施例中，钻100包括设置在马达部分116和气缸120的近端部128之间传感器152例如测力传感器。传感器152可以测量从钻头112返回到马达部分116的反作用力。例如，传感器152可以测量由抵靠被钻孔材料102的钻头112施加的压力，当钻头112已经穿透被钻孔材料102的内表面106时，使得反作用力的变化可以被传感器152检测到。

[0041] 在一些实施例中，钻100的马达部分116中可以包括压缩空气机构154。压缩空气机构154可以包括具有入口158和出口160的压缩机156。压缩空气机构154还可以包括软管162，即柔性空气软管，该软管将压缩机156连接到气缸120的近端部128。压缩机156可以通过入口158吸入压缩空气，并且将压缩空气通过软管162传送到气缸120的第一腔148。径向突出部144和壁架142之间的密封件可以密封第一腔148，使得压缩空气可以被保持在第一腔148的内部。压缩机156还可以从第一腔148通过软管162将压缩空气释放到出口160之外。

[0042] 继续参考图1和图2，当钻100被设置在用于钻孔的伸展位置，活塞杆118可以从气缸120延伸，使得第一对和第二对互锁花键130、132被互锁或接合。在一些实施例中，活塞杆118可以借助压缩空气机构154用压缩空气填充或者预加载第一腔148的方式致动到伸展位置。例如，压缩空气能够向近端部124表面和活塞杆118的径向突出部144表面上施加作用力，以使得活塞杆118沿壁架142的方向直线地移动，并且使得径向突出部144密封抵靠壁架
142。第一腔148内的压缩空气区域因此可以施加和保持沿活塞杆118的远端部122的方向抵靠径向突出部144的压力，以保持径向突出部144和/或O型环146抵靠壁架142，因此保持第一腔148内部的压缩空气压力。

[0043] 活塞杆118向伸展位置的移动可以使第二对互锁花键132的槽138和齿140互锁。第一对互锁花键130因此可以提供从马达部分116向气缸120传递的转矩，并且第二对互锁花键132可以提供从气缸120向活塞杆118传递的转矩。活塞杆118继而可以向夹盘110和钻头112提供转矩。

[0044] 在一些实施例中，第一对和/或第二对互锁花键130、132可以允许在钻100的活塞114和马达部分116之间的小的移动。基于活塞114和马达部分116之间的移动，设置在活塞
114和马达部分116之间的传感器152可以测量出从钻头112返回到马达部分116的反作用力。例如，当用户通过对钻头112的末端164和/或对钻头112的邻近抵靠被钻孔材料102的末端164的区域施压而沿中央轴线A在直线和/或非直线方向上进行钻孔来施加压力时，该压力可以被传感器152测量。如上所述，借助压缩空气机构154被预加载到第一腔148中的压缩空气可以将活塞114保持在伸展位置。

[0045] 在钻孔时，由用户施加的抵靠钻头112的压力可以变化。如果需要保持或者提升活塞114的第一腔148内的压缩空气压力以抵抗施加的直线压力并将活塞114保持在伸展位置，压缩空气机构154因此可以通过入口158吸入额外的压缩空气进入第一腔148。在一些实施例中，压缩空气机构154可以包括传感器(未示出)，以检测第一腔148内的压力。保持或者提升活塞114的第一腔148内的压力可以保持第二对互锁花键132的槽138和齿140之间的互锁或接合。转矩因此可以从马达部分116向活塞114、夹盘110和钻头112传递。钻头112因此可以以期望的速度旋转，并且可以行进穿过被钻孔材料102。

[0046] 参考图3和图4，示出了示例性的钻100的侧视部分截面图和侧视细节截面图。具体地，在完全贯穿钻孔材料102例如墙壁、骨骼、软骨或者其他类似结构之后，在塌缩和脱离接合位置示例性地对钻100进行说明。如图3和图4所示，钻头112的末端164已经完全穿过被钻孔材料102，包括被钻孔材料102的内表面106。

[0047] 在钻孔时，当钻头112穿透被钻孔材料102的硬基质，抵靠钻头112施加的力或压力会突然变化。力的变化可以被布置在活塞114和马达部分116之间的传感器152检测到。当施加在钻头112上的力的变化被检测到时，布置在压缩机156上的电磁阀(未示出)可以打开以将第一腔148内的压缩空气通过出口160释放到大气中。压缩空气因此可以从活塞114快速的排出。

[0048] 第一腔148内的压力的减小的同时，施加到活塞118的、抵靠气缸120的壁架142的径向突出部144上的力也减小，使得气缸120内的活塞杆118沿中央轴线A移动。因此，当检测到施加到钻头112上的力的变化时并且当压缩空气从第一腔148释放时，夹盘110、钻头112和活塞杆118通过沿中央轴线A移动直到活塞杆118的齿140抵接壁架142而可以塌缩或按压入活塞114的气缸120中。在一些实施例中，活塞杆118可以塌缩或按压进入气缸120的距离能够根据例如用户期望的区域、用户施加的力、期望的潜在“插入”距离等进行改变。在一些实施例中，活塞杆118塌缩或按压进入气缸120的距离的范围可以由用户和/或制造商从毫米为单位的距离到厘米为单位的距离进行调整。

[0049] 由用户抵靠钻100的把手(未示出)施加的持续的压力或者力会引起钻100在不受钻头112施加的力的情况下向前移动。具体地，当用户持续地提供抵靠钻100的把手的力以持续钻孔时，由于第一腔148被排气，夹盘110、钻头112和活塞杆118会被迫塌缩或者移动进入活塞114的气缸120。由于第一腔148内的压力的下降，活塞杆118沿中央轴线A在壁架142的方向上的移动，迫使活塞杆118和气缸120之间的第二对互锁花键132脱离接合。第二对互锁花键132的脱离接合还会释放从气缸120向活塞杆118以及夹盘110和钻头112传递的转矩。因此钻头112的转动被阻止。

[0050] 在一些实施例中，通过阻止钻头112在内腔108内的结构处的切削，停止钻头112的转动还能进一步停止钻头112的行进进入被钻孔材料102的内腔108。在一些实施例中，当活塞杆118移动进入气缸120时，钻头112的进一步行进进入被钻孔材料102的内腔108能够自动被阻止，并且使钻头112至少部分地回缩到形成在被钻孔材料102中的孔之外。

[0051] 在活塞114完全地塌缩或压下前，例如在活塞杆118的齿140抵接壁架142时，一旦形成期望的孔，用户能释放或者减小施加到钻100的把手上的力以阻止停止的钻头112在内腔108内超出被钻孔材料102的硬垫刺穿软物质，例如神经、血管等。就工业应用而言，在活塞114完全地塌缩或压下前，一旦形成期望的孔，用户能够释放或者减小施加到钻100的把手上的力以阻止停止的钻头112在内腔108内超出被钻孔材料102的硬基质刺穿例如电气线缆等结构。

[0052] 在一些实施例中，马达部分116的电磁阀能够打开到负压仓(未示出)。在一些实施例中，负压仓能够通过机电方式产生。因此，当传感器152检测到压力下降时，第一腔148内的压缩空气能够被主动地减压，第一腔148能够主动地塌缩，并且活塞杆118能够被抽吸进入到活塞114的气缸120直到活塞杆118的齿140抵接壁架142。夹盘110和钻头112因此还能够沿中央轴线A在气缸120的方向上被抽吸。活塞杆118、夹盘110和钻头112的移动能够进一步阻止钻头112行进进入被钻孔材料102的内腔108。在一些实施例中，活塞杆118、夹盘110和钻头112的移动能够主动地和/或自动地使钻头112回缩远离被钻孔材料102和/或内腔108内的任何结构。施加到钻100的把手上的力因此能够与施加到钻头112上的力解耦，以阻止被钻孔材料112的内腔108内的结构的损坏。

[0053] 如果用户希望进一步钻孔穿过相同的或者另一个被钻孔材料102，活塞114的第一腔148能够通过例如重置按钮、传感器检测等的致动用压缩空气再次填充。尽管本文中所讨论的是用压缩空气填充第一腔148，本领域中的技术人员应该理解的是，使用例如一种或者更多种液体，一个或者多个弹簧等的类活塞设计的任何相近的机构都能够被用来伸展和/或塌缩钻100。

[0054] 虽然本文中对示例性的实施例做出了说明，当时应该清楚注意的是，这些实施例不应该被作为限制，对本文所明显描述的内容的增添和修改也都包括在本发明的范围内。另外，应该明白的是，本文所描述的多种实施例的特点不具有相互的排他性，并且能够以多种组合和置换的方式存在，即使这种组合和置换没有在本文中进行描述，但是这些都不脱离本发明的精神和范围。