DE20020192U1

DE20020192U1 - Medizinisches Instrument, insbesondere chirurgisches Instrument

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Publication number: DE20020192U1
Application number: DE20020192U
Authority: DE
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: US6589259B1

Description

Dipl.-Ing. Frank Hofmeisto; ·..· .:. .:. * :..".._D _ ₄SJSSn

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Karl Storz GmbH & Co. KG
Mittelstraße 8
78532 Tuttlingen

27. November 2000

Medizinisches Instrument, insbesondere chirurgisches Instrument

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument, insbesondere ein chirurgisches Instrument, mit einer, über eine am proximalen Ende angeordneten Handhabe verlagerbaren Zug-/ Druckstange zum Betätigen von Arbeitsteilen am distalen Ende, wobei zum Begrenzen der Kraftübertragung von der Handhabe über die Zug-/ Druckstange auf die Arbeitsteile eine Kraftbegrenzungseinrichtung vorgesehen ist.

Bei derartigen medizinischen Instrumenten kann es sich beispielsweise um Nadelhalter, Faß-, Halte- und Präparierzangen, Scheren oder andere Instrumente handeln, bei denen durch Handkraft über die Handhabe die Zug-/ Druckstange hin- und herbewegt wird, um die Arbeitsteile, meist Maulteile, zu bewegen, d.h. zu öffnen und zu schließen.

Diese in verschiedenen Ausführungsformen bekannten medizinischen Instrumente weisen einen langen hohlzylindrischen Schaft auf, an dessen distalem Ende die Arbeitsteile angeordnet sind. Die Handhabe mit einem starren Griffteil und einem gegenüber dem starren Griffteil verschwenkbaren Griffteil ist am proximalen Ende des Schaftes angeordnet. Zum Betätigen der Arbeitsteile über die Handhabe sind die Arbeitsteile und das verschwenkbare Griffteil der Handhabe über die Zug-/ Druckstange miteinander verbunden, die in dem hohlzylindrischen Schaft gelagert ist. Somit ist es möglich, durch das gegenseitige Verstellen der Griffteile der Handhabe zueinander, die Arbeitsteile zu öffnen und zu schließen.

Derartige medizinische Instrumente werden häufig bei der minimal-invasiven Chirurgie eingesetzt, wo sie über Trokare in den Körper des Patienten eingeführt werden. Aufgrund der Miniaturisierung der Instrumente, wie diese für die minimal-

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invasive Chirurgie notwendig ist, sind die Instrumente empfindlicher für Belastungen, da durch die Miniaturisierung die einzelnen Bauteile nur noch geringere Kräfte aufnehmen können, die beispielsweise über die Handkräfte bei der Betätigung der Handhabe aufgebracht werden. Bei den medizinischen Instrumenten der eingangs genannten Art ist das verschwenkbare Griffteil der Handhabe als Hebel ausgebildet, wobei die Scharnierachse der beiden Griffteile die Hebelachse bildet. Der Abstand von der Scharnierachse zu der Stelle, an der die Zug-/ Druckstange an dem verschwenkbaren Griffteil gelagert ist, ist wesentlich kürzer als der Abstand von der Scharnierachse zu der am Ende des Griffteils angeordneten Fingeröse. Das Übersetzungsverhältnis beträgt in der Regel etwa 10:1, das heißt, daß die übliche Schließkraft einer Hand von in etwa 100 N durch die Hebelwirkung auf das Zehnfache, also etwa 1000 N verstärkt wird.

Im praktischen Gebrauch dieser medizinischen Instrumente, insbesondere der Faß- und Haltezangen, besteht das Bestreben, einen zu haltenden Gegenstand, wie beispielsweise einen Tupfer oder eine Nadel, möglichst fest und sicher zwischen den Arbeitsteilen einzuspannen. Kräftige Personen können Schließkräfte von etwa 150 N oder mehr über die Handhabe ausüben, die dann über die Hebelwirkung auf 1500 N und mehr verstärkt werden. Das Ausüben häufiger zu hoher Belastungen auf die Arbeitsteile kann zu Materialermüdung bis hin zum Bruch der Arbeitsteile führen, wobei insbesondere während der Operation der Verlust von Kleinteilen im Operationsgebiet zu Verletzungen des Patienten führen kann.

Um zu vermeiden, daß unzulässig hohe Kräfte über die Handhabe auf die Zug-/ Druckstange und somit die Arbeitsteile ausgeübt werden können, ist es aus der Praxis bekannt, im Bereich der Kraftübertragung zwischen der Handhabe und der Zug-/ Druckstange bzw. den Arbeitsteilen eine Kraftbegrenzungseinrichtung vorzusehen. Eine solche Kraftbegrenzungseinrichtung ist beispielsweise aus der DE-197 31 453-C2 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung ist die Zug-/ Druckstange zweiteilig ausgestaltet, wobei die beiden Zug-/ Druckstangenteile über eine Kraftbegrenzungseinheit miteinander verbunden sind. Ein Stangenteil ist bei dieser Einrichtung mit einem Gehäuse versehen, das eine innere, quer zur Bewegungsrichtung der Zug-/ Druckstange ansteigende Keilfläche aufweist. Das andere Stangenteil weist einen Konus mit entsprechender Keilfläche auf, der innerhalb des Gehäuses des ersten Stangenteils gelagert ist. Das mit Nuten versehene Gehäuse wird bei einer Zugbelastung der Zug-/ Druckstange durch den entlang der Keilflä-

ehe des Gehäuses verschiebbaren Konus aufgespreizt, wodurch ein Teil der aufgebrachten Schließkraft aufgebraucht wird, so daß keine unzulässig hohe Druckbelastung auf die Arbeitsteile mehr ausgeübt werden kann.

Gemäß einer weiteren bekannten Ausführungsform ist die Kraftbegrenzungseinrichtung als am proximalen Ende der Zug-/ Druckstange angeordnetes Federpaket ausgebildet, das einen Teil der über die Handhabe auf die Zug-/ Druckstange übertragenen Kraft aufnimmt.

Alle diese aus dem Stand der Technik bekannten Kraftbegrenzungseinrichtungen haben sich zwar in der Praxis bewährt, jedoch ist deren Aufbau sehr aufwendig und kompliziert und somit teuer.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die A u f g a b e zugrunde ein medizinisches Instrument der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Kraftbegrenzungseinrichtung einfach und kostengünstig aufgebaut ist.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Kraftbegrenzungseinrichtung die Zug-/ Druckstange in Verlagerungsrichtung federelastisch ausgebildet ist.

Durch die Ausgestaltung der Zug-/ Druckstange als in sich federelastisches Bauteil ist es erstmalig möglich, ohne ein zusätzliches Bauteil eine Kraftbegrenzungseinrichtung bei einem medizinischen Instrument bereitzustellen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Zug-/ Druckstange zur Ausbildung der Federelastizität zumindest abschnittweise wellenfömig gebogen ausgebildet. Durch diese Ausbildung besteht die Möglichkeit, daß sich die Zug-/ Druckstange im Bereich der wellenförmigen Bogen bei einer zu hohen Zugbelastung vorzugsweise reversibel auseinanderziehen läßt.

Um zu vermeiden, daß die Zug-/ Druckstange bei der Zugbelastung von einer Seite zur anderen Seite der Innenwand des hohlzylindrischen Schaftes umspringt, wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, daß die wellenförmigen Bogen einzelner Abschnitte in zueinander versetzt angeordneten Ebenen ausgebildet sind, so daß die Zug-/ Druckstange in allen Richtungen an der Innenseite des hoh-

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len Schaftrohres geführt ist. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß die einzelnen wellenförmige Bogen aufweisenden Abschnitte in jeweils um 90° zueinander versetzt angeordneten Ebenen ausgebildet sind. Diese Ausführungsform ist einfach durch mehrmaliges Einlegen der Zug-/ Druckstange in eine Presse herstellbar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Halbwellen der die wellenförmige Kraftbegrenzungseinrichtung bildenden wellenförmigen Bogen um 90° oder 135° zueinander versetzt ausgebildet sind

Die Federelastizität der Zug-/ Druckstange kann bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung über die Form und Anzahl der wellenförmigen Bogen eingestellt werden, so daß ein Anpassen der Kraftbegrenzungseinrichtung an die jeweils erforderlichen und zulässigen Schließkräfte möglich ist.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Zug-/ Druckstange zur Ausbildung der Federelastizität zumindest abschnittweise wendelförmig gewunden ausgebildet ist. Neben der Ausbildung der wellenförmigen Bogen bietet die wendeiförmige Ausgestaltung der Zug-/ Druckstange die Möglichkeit, daß sich die Zug-/ Druckstange bei einer zu hohen Zugbelastung elastisch dehnen läßt.

Die Federelastizität der Zug-/ Druckstange läßt sich bei dieser Ausgestaltungsform vorzugsweise durch die Steigung der wendelförmig gewundenen Abschnitte einstellen, wobei die wendelförmig gewundenen Abschnitte vorzugsweise eine große Steigung aufweisen.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Federelastizität der Zug-/ Druckstange über das Material der Zug-/ Druckstange einstellbar ist.

Aus fertigungstechnischen Gründen sowie zur Erhöhung der Betriebssicherheit wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Zug-/ Druckstange aus einem einheitlichen Material besteht und/oder einen annähernd konstanten Querschnitt aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel zur Aus-

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bildung einer Kraftbegrenzungseinrichtung für ein erfindungsgemäßes medizinisches Instrument dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments in Form einer Zange;

Fig. 2a eine Seitenansicht der Kraftbegrenzungseinrichtung des medizinischen Instruments gemäß Fig. 1 mit wellenförmig gebogenen Abschnitten und

Fig. 2b eine Seitenansicht der Kraftbegrenzungseinrichtung gemäß Fig.2a, jedoch um 90° gedreht.

In Fig. 1 ist ein chirurgisches Instrument in Form einer Faßzange 1 dargestellt. Die Faßzange 1 weist einen langgestreckten hohlzylindrischen Schaft 2 auf, an dessen proximalem Ende eine Handhabe 3 und an dessen distalem Ende über die Handhabe 3 betätigbare Arbeitsteile 4 in Form zweier Maulteile der Faßzange 1 angeordnet sind.

Die Arbeitsteile 4 sind so ausgebildet, daß ein Arbeitsteil 4a starr mit dem Schaft 2 verbunden ist, während das andere Arbeitsteil 4b eine Achse 5 gegenüber dem starren Arbeitsteil 4a verschwenkbar am Schaft 2 gelagert ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, beide Arbeitsteile 4 verschwenkbar auszugestalten.

Die Handhabe 3 zum Betätigen der Arbeitsteile 4 weist zwei um Scharnierachsen 6 gegenüber dem Schaft 2 verschwenkbare Griffteile 3a und 3b auf.

Die Verbindung zwischen der Handhabe 3, genauer den verschwenkbaren Griffteilen 3a und 3b der Handhabe 3 und dem verschwenkbaren Arbeitsteil 4b der Arbeitsteile 4 erfolgt über eine im Inneren des hohlzylindrischen Schafts 2 gelagerte und geführte Zug-/ Druckstange 7.

Wird die Faßzange 1 in der in Fig. 1 dargestellten geöffneten Stellung ergriffen, wobei beide Griffteile 3a und 3b der Handhabe 3 von einer Hand des Operateurs umgriffen werden, ist notwendig, um die Arbeitsteile 4 in die Greifstellung zu überführen, die verschwenkbaren Griffteile 3a und 3b in Richtung der Pfeile 8 aufeinander zu zu bewegen, wodurch die Zug-/ Druckstange 7 in Richtung des Pfeils 9

nach proximal verlagert wird, was wiederum zum Verlagern des verschwenkbaren Arbeitsteils 4b in Richtung der Schließstellung führt.

Das Betätigen der Zug-/ Druckstange 7 über die Griffteile 3a, 3b der Handhabe 3 erfolgt über Betätigungshebel 10, die ein Parallelogramm bildend einerseits an Anlenkpunkten 11 verschwenkbar an den Griffteilen 3a, 3b gelagert sind und andererseits an einer Lagerstelle 12 an der Zug-/ Druckstange 7 gelagert sind.

Um einerseits die beiden Griffteile 3a und 3b und somit die Arbeitsteile 4a und 4b in der jeweiligen Lage zueinander festlegen zu können, und andererseits die Griffteile 3a und 3b selbsttätig wieder in die geöffnete Grundstellung gemäß Fig. 1 überführen zu können, weist die dargestellte Faßzange 1 einerseits eine Arretiervorrichtung 13 auf, über die die Griffteile 3a und 3b gegeneinander verriegelbar sind und andererseits eine am proximalen Ende der Zug-/ Druckstange 7 angeordnete Wendelfeder 14 auf. Beim Zusammendrücken der Griffteile 3a, 3b wird die Wendelfeder 14 auseinandergezogen. Die dargestellte Arretiervorrichtung 13 zum Festlegen der Griffteile 3a, 3b besteht aus einer Zahnstange 13a und einem Rasthaken 13b, die einander gegenüberliegend mit jeweils einem der Griffteile 3a, 3b verbunden sind.

Sobald die Verriegelung der Arretiervorrichtung 13 über einen Auslösemechanismus 15 wieder aufgehoben wird, zieht sich die Wendelfeder 14 wieder zusammen und drückt über die beiden Betätigungshebel 10 die Griffteile 3a und 3b wieder auseinander in die in Fig. 1 dargestellte Grundstellung.

Aus Fig.1 ist zu erkennen, daß der Abstand vom äußeren Ende der verschwenkbaren Griffteile 3a, 3b zu den Anlenkpunkten 10 der mit der Zug-/ Druckstange 7 verbundenen Betätigungshebel 10 sehr viel größer ist als der Abstand zwischen den Anlenkpunkten 11 und der Lagerstelle 12 für die Betätigungshebel 10 an der Zug-/ Druckstange 7. Somit wird die Kraft, die über die Hand auf die verschwenkbaren Griffteile 3a, 3b einwirkt, über die Hebelwirkung verstärkt, wobei übliche Übersetzungsverhältnisse etwa 10 : 1 betragen. Bei einer üblichen Schließkraft von etwa 100 N beträgt somit die auf die Zug-/ Druckstange 7 ausgeübte Kraft nach einer Verzehnfachung etwa 1000 N.

Da aber über eine Hand auch wesentlich höhere Kräfte von 150 N und mehr ausgeübt werden können, weist die dargestellte Faßzange 1 eine Kraftbegrenzungseinrichtung 16 auf, die in Fig. 2a und 2b genauer dargestellt ist. Durch die Kraftbegrenzungseinrichtung 16 soll verhindert werden, daß unzulässig hohe Kräfte über die Zug-/ Druckstange 7 auf die Arbeitsteile 4 ausgeübt werden können, die zu einer Beschädigung oder gar zum Bruch der Arbeitsteile 4 führen können.

In den Abbildungen Fig. 2a und Fig. 2b ist eine Form der Kraftbegrenzungseinrichtung 16 dargestellt, die vollständig auf zusätzliche Bauteile verzichtet, da gemäß dieser Ausführungsform die Zug-/ Druckstange 7 gleichzeitig die Funktion der Kraftbegrenzungseinrichtung 16 übernimmt. Zu diesem Zweck ist die Zug-/ Druckstange 7 in der Richtung, in der diese innerhalb des hohlzylindrischen Schaftes 2 verlagerbar ist, federelastisch ausgebildet, so daß sich die Zug-/ Druckstange 7 bei zunehmender Kraftbeaufschlagung komprimieren bzw. dehnen kann, um so die zu hohen Kräfte aufzunehmen und von den Arbeitsteilen fortzuhalten.

Bei der dargestellten Ausführungsform einer federelastischen Zug-/ Druckstange 7 wird die Federelastizität dadurch bewirkt, daß die Zug-/ Druckstange 7 entlang ihrer gesamten Länge abschnittweise wellenförmig gebogen ausgebildet ist. Im Bereich der einzelnen wellenförmigen Bogen 17 besteht für die Zug-/ Druckstange 7 die Möglichkeit sich elastisch zu verformen und so die auf die Zug-/ Druckstange 7 ausgeübte Kraft teilweise in Verformungsarbeit umzuwandeln.

Um zu verhindern, daß bei der Zugausübung die Zug-/ Druckstange 7 innerhalb des hohlzylindrischen Schaftes 2 von einer Seitenwand zur anderen Seitenwand umspringt, wenn die wellenförmigen Bogen 17 nur in einer Ebene ausgebildet sind, sind bei der in Fig. 2a und 2b dargestellten Ausführungsform die einzelnen wellenförmige Bogen 17 aufweisenden Abschnitte in jeweils um 90° zueinander versetzt angeordneten Ebenen ausgebildet.

Die Federelastizität der Zug-/ Druckstange 7 läßt sich bei dieser Ausführungsform neben der Materialauswahl für die Zug-/ Druckstange 7 durch die Form und Anzahl der wellenförmigen Bogen 17 einstellen und bestimmen.

Neben der dargestellten Ausführungsform, bei der die wellenförmigen Bogen 17 einfach und vorteilhaft durch ein- oder mehrmaliges Einlegen der geraden Zug-/

Druckstange 7 in eine Presse herstellbar sind, kann die Federelastizität der Zug-/ Druckstange 7 auch dadurch bewirkt werden, daß die Zug-/ Druckstange 7 zumindest abschnittweise wendelförmig gewunden ausgebildet ist. Bei dieser nicht dargestellten Ausführungsform läßt sich die Federelastizität der Zug-/ Druckstange 7 durch die Materialauswahl für die Zug-/ Druckstange 7 sowie die Steigung der Wendel einstellen, wobei eine große Steigung zu bevorzugen ist.

Die in den Abbildungen Fig. 2a und 2b dargestellte Kraftbegrenzungseinrichtung 16 zeichnet sich dadurch aus, daß sie einfach und kostengünstig ohne zusätzliche Bauteile herstellbar ist.

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Bezugszeichenliste

1 Faßzange

2 Schaft

3 Handhabe 3a Griffteil 3b Griffteil

4 Arbeitsteil

4a starres Arbeitsteil

4b verschwenkbares Arbeitsteil

5 Achse

6 Scharnierachse

7 Zug-/ Druckstange

8 Pfeil

9 Pfeil

10 Betätigungshebel

11 Anlenkpunkt

12 Lagerstelle

13 Arretiervorrichtung 13a Zahnstange

13b Rasthaken

14 Wendelfeder 15 Auslösemechanismus

16 Kraftbegrenzungseinrichtung

17 Bogen

Claims

1. Medizinisches Instrument, insbesondere chirurgisches Instrument, mit einer, über eine am proximalen Ende angeordneten Handhabe (3) verlagerbaren Zug-/Druckstange (7) zum Betätigen von Arbeitsteilen (4) am distalen Ende, wobei zum Begrenzen der Kraftübertragung von der Handhabe (3) über die Zug-/Druckstange (7) auf die Arbeitsteile (4) eine Kraftbegrenzungseinrichtung (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Kraftbegrenzungseinrichtung (16) die Zug-/Druckstange (7) in Verlagerungsrichtung federelastisch ausgebildet ist.

2. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug-/Druckstange (7) zur Ausbildung der Federelastizität zumindest abschnittweise wellenförmig gebogen ausgebildet ist.

3. Medizinisches Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmigen Bogen (17) einzelner Abschnitte in zueinander versetzten Ebenen ausgebildet sind.

4. Medizinisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen wellenförmigen Bogen (17) aufweisenden Abschnitte in jeweils um 90° zueinander versetzt angeordneten Ebenen ausgebildet sind.

5. Medizinisches Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Halbwellen der mit wellenförmigen Bogen (17) versehenen Abschnitte um 90° oder 135° zueinander versetzt ausgebildet sind.

6. Medizinisches Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelastizität der Zug-/Druckstange (7) über die Form und/oder Anzahl der wellenförmigen Bogen (17) einstellbar ist.

7. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug-/Druckstange (7) zur Ausbildung der Federelastizität zumindest abschnittweise wendelförmig gewunden ausgebildet ist.

8. Medizinisches Instrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelastizität der Zug-/Druckstange (7) über die Steigung der wendelförmig gewundenen Abschnitte einstellbar ist.

9. Medizinisches Instrument nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wendelförmig gewundenen Abschnitte eine große Steigung aufweisen.

10. Medizinisches Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelastizität der Zug-/Druckstange (7) über das Material der Zug-/Druckstange (7) einstellbar ist.

11. Medizinisches Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug-/Druckstange (7) aus einem einheitlichen Material besteht.

12. Medizinisches Instrument nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug-/Druckstange (7) einen annähernd konstanten Querschnitt aufweist.