DE102022116385A1

DE102022116385A1 - Kopplungsvorrichtung für ein zerlegbares chirurgisches instrument und verfahren zur betätigung der kopplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022116385A1
Application number: DE102022116385.7A
Authority: DE
Inventors: Judith Pönisch; Daniel Kärcher; Dominik Längle; Robin Merz; Janosz Schneider; Sven Schneider; Tobias Unger
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-01-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Kopplungsvorrichtung (1) für ein chirurgisches Instrument (10) bereit, das eine Werkzeugspitze (4), einen Schaft (2) entlang einer Instrumentenachse (A) und eine Zugstange (3) aufweist, die in dem Schaft (2) gelagert ist und mit der Werkzeugspitze (4) verbunden ist. Die Kopplungsvorrichtung (1) weist einen Werkzeugeinsatz (7) auf, durch den sich die Zugstange (3) erstreckt und der die Werkzeugspitze (4) mit dem Schaft (2) lösbar verbindet, und ist von einer Montageposition, in der die Werkzeugspitze (4) von dem distalen Ende (8) des Schafts (2) gelöst ist, in eine Arbeitsposition, in der die Werkzeugspitze (4) mit dem distalen Ende (8) des Schafts (2) gesichert verbunden ist, überführbar. Dabei weist die Kopplungsvorrichtung (1) zumindest einen Rastnocken (6) auf, der in einer Aussparung (7.3) an einem proximalen Abschnitt (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) bewegbar gelagert ist und zwischen einer achsnahen Lage in der Montageposition und einer achsfernen Lage in der Arbeitsposition durch eine Rotationsbewegung der Zugstange (3) um die Instrumentenachse (A) überführbar ist. Der proximale Abschnitt (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) ist in dem distalen Ende (8) des Schafts (2) aufnehmbar, der am distalen Ende (8) zumindest eine Rastöffnung (2.1) zum Eingriff mit dem Rastnocken (6) in der Arbeitsposition aufweist. Ferner werden ein zerlegbares chirurgisches Instrument (10) und ein Verfahren zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung (1) offenbart.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung für ein zerlegbares chirurgisches Instrument, ein entsprechendes zerlegbares chirurgisches Instrument und ein Verfahren zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung zur Montage oder Demontage des zerlegbaren chirurgischen Instruments.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass chirurgische Instrumente für die endoskopische Chirurgie ein bewegliches Werkzeug an dem distalen Ende eines länglichen Schafts aufweisen, an dessen proximalem Ende eine manuelle oder robotische Betätigungseinheit bzw. Handhabe angeordnet ist. Dazu weist das chirurgische Instrument ein Kraftübertragungselement auf, für das häufig eine Zug- und Druckstange (abgekürzt Zugstange) eingesetzt wird. Das Kraftübertragungselement, das das Werkzeug mit dem Griff, bzw. dem beweglichen Griffteil in Wirkverbindung bringt, erstreckt sich dazu axial beweglich durch den länglichen Schaft und ist distalseitig mit einer Werkzeugmechanik verbunden, die die längsaxiale hin und her Bewegung des Kraftübertragungselements in eine Werkzeugbewegung übersetzt, beispielsweise zum Öffnen und Schließen von Maulteilen des Werkzeugs, etwa zum Greifen oder Schneiden.
Bei modularen Vorrichtungen lassen sich solche chirurgischen Instrumente beispielweise aus den Baugruppen Handhabe, Schaft und Arbeitseinsatz aus Werkzeugspitze und Zugstange zusammensetzen, die auch wieder zerlegt, gereinigt und desinfiziert und dadurch zumindest teilweise wiederverwendbar sind. Daher spielt die einfache Montage und Demontage bei modularen chirurgischen Instrumente eine wichtige Rolle.
Die EP 1 889 578 B1 beschreibt eine kombinierte Klemm- und Rastverbindung als Kopplungsmechanismus zur lösbaren Verbindung des Schafts und der Handhabe eines medizinischen Instruments. Dabei ist das proximale Ende des Schaftes konusförmig ausgebildet und wird in der Handhabe in einer in Axialrichtung verlaufenden Aufnahmebohrung aufgenommen, in der eine Hülse mit einem entsprechenden Gegenkonus in Axialrichtung gegen eine Federkraft verschiebbar gelagert ist. Ferner ist in der Handhabe ein im Wesentlichen quer zur Aufnahmebohrung verlagerbares Rastelement angeordnet, das in einer Ausnehmung im proximalen Ende des hohlen Schaftes bzw. in einer Ausnehmung in der Hülse verrastend aufgenommen wird, sodass das konusförmige Schaftende und der Gegenkonus fixiert sind.
EP 2 510 888 B1 betrifft eine Handhabungseinrichtung mit einer verschiebbaren Stangenkupplung, die von einem proximalen Ende eines Schafts gehalten wird, das in der Handhabungseinrichtung durch eine Schaftkupplung in Längsrichtung arretiert ist. Dazu greift ein Riegel, der sich im Wesentlichen quer zur Längsachse erstreckt und innerhalb eines vorbestimmten Bereichs linear verschiebbar ist, in eine umlaufende Nut nahe dem proximalen Ende des Schafts ein. Durch Druck auf einen Entriegelungsknopf kann der Riegel gegen die Kraft einer Feder verschoben und aus der Nut am Schaft herausgerückt werden.
Aus US 10,206,756 B2 ist zur Kopplung eines distalen Schaftendes mit einem Werkzeug eine Bajonettkupplung offenbart, wobei ein Verriegelungsring zwei radial nach innen ragende Bajonettnocken aufweist, die zum einen in axiale Schlitze am proximalen Ende eines zur Werkzeuglagerung vorgesehenen Gabelelements eingreifen und zum anderen in L-förmigen Bajonettnuten im distalen Schaftende geführt werden können, das in dem proximalen Ende des Gabelelements aufgenommen ist, dessen axiale Schlitze mit den axialen Abschnitten der L-förmigen Bajonettnuten korrespondieren.
EP 2 510 887 B1 offenbart ein chirurgisches Instrument, dessen Werkzeug mit dem distalen Schaftende lösbar gekoppelt ist. Das Werkzeug weist ein Verbindungsbauteil mit einer Kupplungseinrichtung auf, die mit dem distalen Schaftende gekoppelt wird. Eine Verriegelungseinrichtung ist in axialer Richtung starr mit der Kraftübertragungsstange verbunden und gleichzeitig relativ dazu rotierbar mit der Zugstange gekoppelt. Ferner ist die Verriegelungseinrichtung relativ zum Verbindungsbauteil axial verschiebbar, wobei eine Rotation verhindert ist. So ist die Verriegelungseinrichtung in axialer Richtung zwischen einer Montageposition, in der das Verbindungsbauteil mit einem distalen Ende eines Schafts verbindbar und von diesem lösbar ist, und einer Arbeitsposition, in der eine mechanische Verbindung des Werkzeugs mit einem distalen Ende eines Schafts verriegelt ist, verschiebbar.
Die Überführung in die Montageposition, d. h. Inaktivierung der Verriegelungsvorrichtung, erfolgt somit durch einen vorbestimmten axialen Betätigungsweg der Kraftübertragungsstange, der sich an den Arbeitsbereich, der beispielsweise zum Öffnen und Schließen der Maulteile definiert ist, anschließt und in einer Überoffenstellung der Maulteile resultiert. In diesem entriegelten Zustand kann das proximale Werkzeugende mit dem distalen Schaftende verbunden bzw. davon gelöst werden.
Bei diesem Zerlegekonzept wird ein Teil des axialen Weges der Kraftübertragungsstange bzw. Zugstange zur Überführung der Maulteile in die Überoffenstellung benötigt, um die Zerlegung der Komponenten zu ermöglichen. Für das Öffnen und Schließen der Maulteile steht der restliche Zugstangenweg im Arbeitsbereich zur Verfügung. Die konstruktiven Rahmenbedingungen insbesondere bei sehr kleinen Maulteilen oder Scherenkonstruktion limitieren jedoch den maximalen Öffnungswinkel der Instrumente und damit auch den gesamten Zugstangenweg. Dies kann dazu führen, dass zur Realisierung der Überoffenstellung der Zugstangenweg im Arbeitsbereich eingeschränkt werden muss. Dies bedeutet, dass dem Anwender ein zu geringer Öffnungswinkel zur Verfügung steht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kopplungsvorrichtung für ein chirurgisches Instrument bereitzustellen, bei dem größere Öffnungswinkel der Instrumente ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Kopplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die weitere Aufgabe, ein entsprechend verbessertes zerlegbares chirurgisches Instrument bereitzustellen, wird durch ein zerlegbares chirurgisches Instrument mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Ferner löst ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 die Aufgabe einer vereinfachten Montage und Demontage eines zerlegbaren chirurgischen Instruments.
Weiterbildungen der Vorrichtungen und es Verfahrens sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung, die für ein zerlegbares chirurgisches Instrument vorgesehen und ausgebildet ist, das eine Werkzeugspitze, einen Schaft entlang einer Instrumentenachse und eine Zugstange aufweist, die axial beweglich in dem Schaft gelagert ist und distalseitig mit der Werkzeugspitze verbunden ist, weist die Kopplungsvorrichtung einen Werkzeugeinsatz auf, durch den sich die Zugstange erstreckt und der eine lösbare Verbindung der Werkzeugspitze mit dem distalen Ende des Schafts bereitstellt. Dabei ist die Kopplungsvorrichtung zwischen einer Montageposition, in der die Verbindung der Werkzeugspitze mit dem distalen Ende des Schafts gelöst ist, und einer Arbeitsposition, in der die Verbindung der Werkzeugspitze mit dem distalen Ende des Schafts gesichert ist, überführbar. Erfindungsgemäß weist die Kopplungsvorrichtung zumindest einen Rastnocken aufweist, der in einer Aussparung an einem proximalen Abschnitt des Werkzeugeinsatzes linear senkrecht zu der Instrumentenachse bewegbar gelagert ist. Der Rastnocken ist zwischen einer achsnahen Lage in der Montageposition, in der der Rastnocken nicht über eine Außenfläche des proximalen Abschnitts des Werkzeugeinsatzes hinausragt, und einer achsfernen Lage in der Arbeitsposition überführbar, in der der Rastnocken aus der Aussparung über die Außenfläche des proximalen Abschnitts des Werkzeugeinsatzes hinausragt. Erreicht wird dies erfindungemäß durch eine Rotationsbewegung der Zugstange um die Instrumentenachse. Vorteilhaft wird der proximale Abschnitt des Werkzeugeinsatzes in dem distalen Ende des Schafts aufgenommen. Der Schaft weist am distalen Ende zumindest eine Rastöffnung aufweist, die zum Eingriff mit dem Rastnocken in der Arbeitsposition ausgebildet ist.
Die „achsnahe“ und „achsferne“ Lage des Rastnockens bezieht sich hierin auf die Instrumentenachse.
Mit dieser erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung lassen sich bei einem zerlegbaren Instrumentensystem die Komponenten Schaft und Werkzeugspitze in der Montageposition vorteilhaft zerlegen, die - anders als im Stand der Technik, in dem eine Löseposition durch einen axialen Betätigungsweg der Zugstange, die mit einer Überoffenstellung der Maulteile verbunden ist - durch eine Rotation der Zugstange definiert ist. Die form- und kraftschlüssige Verbindung durch die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung erhöht die Verbindungsstabilität zwischen Schaft und Werkzeugspitze, sorgt für ein verringertes Spiel der verbundenen Komponenten und erhöhte Funktionssicherheit. Zudem sorgt die Rotationsbewegung der Zugstange zum Lösen oder Sichern der Kopplungsvorrichtung für eine einfache Demontage und Montage.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung weist die Zugstange in einem Bereich, der dem Rastnocken zugeordnet ist, zumindest ein Taillierungssegment und einen umfänglich benachbarten untaillierten Abschnitt auf. Das Taillierungssegment ist eine in axialer Richtung begrenzte zylindersegmentartige Ausnehmung. Darunter ist hierin eine Ausnehmung mit einem Ausnehmungsquerschnitt zu verstehen, der einem Kreissegment entspricht, dessen Kreissehnenlänge vorzugsweise in etwa dem Rastnockendurchmesser entspricht. Der Zugstangenquerschnitt an dieser Stelle wird entsprechend durch die Restkreisfläche ohne dieses Kreissegment definiert. Dabei sind die Abmessungen der zylindersegmentartigen Ausnehmung in Bezug auf die Abmessungen des Rastnockens abgestimmt. Bei der Bemessung der Tiefe der Ausnehmung ist einerseits eine vorbestimmte Mindeststärke der Zugstange und andererseits ein für den Rastnocken mit einer bestimmten Länge vorgesehener Hubweg zu berücksichtigen, der durch den Radienunterschied der Zugstange zwischen dem Taillierungssegment und dem umfänglich benachbarten untaillierten Abschnitt definiert wird.
Die so ausgebildete Zugstange kann in der Montageposition den Rastnocken mit dem Taillierungssegment kontaktieren, sodass der Rastnocken in der achsnahen Lage vorliegt.
Durch Rotation um die Instrumentenachse wird die Zugstange in die Arbeitsposition überführt, in der sie den Rastnocken mit dem umfänglich benachbarten untaillierten Abschnitt kontaktiert, wodurch die achsfernen Lage des Rastnockens erreicht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Kopplungsvorrichtung zwei diametral angeordnete Rastnocken an dem proximalen Abschnitt des Werkzeugeinsatzes und zwei diametral angeordnete Rastöffnungen am distalen Ende des Schafts aufweist, da hierdurch bei gleichbleibend einfacher Montier- und Demontierbarkeit durch Rotation der Zugstange für eine verbesserte Verbindungsstabilität und verringertes Spiel mit erhöhter Funktionssicherheit gesorgt wird. Mehr als zwei Rastnocken und Rastöffnungen, die vorzugsweise umfänglich gleichmäßig verteilt sind, sind grundsätzlich auch denkbar, aber nicht bevorzugt, da der dadurch erhöhte Bauteil- und Herstellungsaufwand nicht mit einer merklichen Verbesserung in Bezug auf die Verbindungstabilität, Spiel und Funktionssicherheit gegenüber den zwei diametralen Rastverbindungen verbunden ist.
Zur Betätigung der zwei diametralen Rastverbindungen kann gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung die Zugstange in einem den Rastnocken zugeordneten Bereich entsprechend zwei diametral angeordnete Taillierungssegmente aufweisen, die sich umfänglich mit zwei untaillierten Abschnitten abwechseln. Jedes Taillierungssegment ist als eine in axialer Richtung begrenzte zylindersegmentartige Ausnehmung ausgebildet, sodass sich der Querschnitt der Zugstange in diesem Bereich als Restkreisfläche darstellt, bei der von der Kreisfläche diametral zwei Kreissegmente durch parallele Kreissehnen abgeschnitten sind, deren Länge vorzugsweise in etwa dem Rastnockendurchmesser entspricht. In Bezug auf die Abmessungen der zylindersegmentartigen Ausnehmungen, die mit den Abmessungen des Rastnockens abgestimmt sind, gilt entsprechend, dass bei der Bemessung der Tiefe der Ausnehmungen einerseits eine vorbestimmte Mindeststärke der Zugstange und andererseits ein für jeden Rastnocken mit einer bestimmten Länge vorgesehener Hubweg zu berücksichtigen ist, der durch den Radienunterschied der Zugstange zwischen dem Taillierungssegment und dem umfänglich benachbarten untaillierten Abschnitt definiert wird.
Entsprechend kontaktiert die Zugstange in der Montageposition die beiden Rastnocken mit dem jeweiligen Taillierungssegment, sodass beide Rastnocken in der achsnahen Lage vorliegen. Durch Rotation um die Instrumentenachse wird die Zugstange in die Arbeitsposition überführt, in der sie beide Rastnocken mit dem jeweiligen umfänglich benachbarten untaillierten Abschnitt kontaktiert, wodurch die achsfernen Lage der Rastnockens bereitgestellt wird.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung weist der Werkzeugeinsatz einen distalen Abschnitt auf, dessen Außendurchmesser größer ist als ein Außendurchmesser des proximalen Abschnitts und der vorzugsweise einem Außendurchmesser des distalen Endes des Schaftes entspricht. Dabei grenzt der distale Abschnitt unter Ausbildung eines Absatzes an den proximalen Abschnitt an, dessen Außendurchmesser an einen Innendurchmesser des distalen Endes des Schaftes angepasst ist. Die Länge des proximalen Abschnitts ist dabei in Bezug auf die Positionierung der Aussparung(en) für den (jeweiligen) Rastnocken derart ausgebildet, dass bei Aufnahme des proximalen Abschnitts und bündiger Anordnung des distalen Schaftendes an dem Absatz zum distalen Abschnitt des Werkzeugeinsatzes die axiale Positionierung der Aussparung(en) für den/die Rastnocken am proximalen Abschnitt einer axialen Positionierung der Rastöffnung(en) am distalen Ende des Schafts entspricht.
Gegebenenfalls kann in weiteren Ausführungsformen vorgesehen sein, dass die Bewegung des Rastnockens durch Vorspannung mittels Federelement oder zwangsgesteuert durch die Zugstange erfolgen kann. Mit einem Federelement kann der Rastnocken entweder zur Anordnung in der Rastposition oder der gelösten Position vorgespannt werden. Aus der jeweiligen durch Vorspannung vorgegebenen Position kann der Rastnocken durch Betätigung der Zugstange gelöst werden. Eine Zwangssteuerung kann mittels Kulissen- / Bahnsteuerung zwischen Rastnocken und Zugstange realisiert werden.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand ist ein zerlegbares chirurgisches Instrument, das eine Werkzeugspitze, einen Schaft entlang einer Instrumentenachse, eine Handhabe und eine Zugstange aufweist, die axial beweglich in dem Schaft gelagert und distalseitig mit der Werkzeugspitze und proximalseitig mit der Handhabe verbunden ist. Das chirurgische Instrument weist eine erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung mit einem Werkzeugeinsatz auf, durch den sich die Zugstange erstreckt und der eine lösbare Verbindung der Werkzeugspitze mit einem distalen Ende des Schafts bereitstellt. Erfindungsgemäß ist die Kopplungsvorrichtung zwischen einer Montageposition, in der die Verbindung der Werkzeugspitze mit dem distalen Ende des Schafts gelöst ist, und einer Arbeitsposition, in der die Verbindung der Werkzeugspitze mit dem distalen Ende des Schafts gesichert ist, überführbar.
Dies kann durch eine Rotationsbewegung der Zugstange um die Instrumentenachse als vorbestimmter Betätigungsbewegung geschehen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Betätigung einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung zur Montage oder Demontage eines zerlegbaren chirurgischen Instruments bezieht sich darauf, dass das chirurgische Instrument durch eine vorbestimmte Betätigungsbewegung der Zugstange von einer Montageposition, in der Montage und Demontage der Komponenten Werkzeugspitze und Schaft möglich sind, in eine Arbeitsposition, in der das chirurgische Instrument durch sichere Verbindung der Komponenten Werkzeugspitze und Schaft funktionsfähig ist, überführt werden kann.
Dazu umfasst das Verfahren die Schritte

- Durchführen einer Rotationsbewegung der Zugstange um die Instrumentenachse, um den zumindest einen Rastnocken linear senkrecht zu der Instrumentenachse zur Überführen der Kopplungsvorrichtung wahlweise in die Montageposition oder die Arbeitsposition zu bewegen, wobei
- in der Montageposition der Rastnocken in der Aussparung an dem proximalen Abschnitt des Werkzeugeinsatzes in der achsnahen Lage angeordnet ist, in der der Rastnocken nicht über eine Außenfläche des proximalen Abschnitts des Werkzeugeinsatzes hinausragt, so dass Einführen oder Herausziehen des proximalen Abschnitts des Werkzeugeinsatzes in das oder aus dem distale(n) Ende des Schafts ermöglicht ist, und
- in der Arbeitsposition der Rastnocken in der Aussparung an dem proximalen Abschnitt des Werkzeugeinsatzes in der achsfernen Lage angeordnet ist, in der der Rastnocken aus der Aussparung über die Außenfläche des proximalen Abschnitts des Werkzeugeinsatzes hinausragt, so dass ein Eingriff des Rastnockens mit der Rastöffnung am distalen Ende des Schafts besteht und ein Einführen oder Herausziehen des proximalen Abschnitts des Werkzeugeinsatzes in das oder aus dem distale(n) Ende des Schafts verhindert ist.

Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung. Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Seitenansicht eines zerlegbaren chirurgischen Instruments,
2 ein Verfahrensschema zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung,
3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung in der Montageposition,
4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung in der Arbeitsposition,
5 eine Detailansicht der Kopplungsvorrichtung in der Montageposition aus 3,
6 eine Detailansicht der Kopplungsvorrichtung in der Arbeitsposition aus 4.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopplungsvorrichtung 1 für ein zerlegbares chirurgisches Instrument 10, ein zerlegbares chirurgisches Instrument 10 mit einer solchen Kopplungsvorrichtung und ein Verfahren zur Betätigung einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 1 zur Montage oder Demontage eines erfindungsgemäßen zerlegbaren chirurgischen Instruments 10.
Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung 1 für ein zerlegbares chirurgisches Instrument 10 ist in 3-6 dargestellt. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für ein zerlegbares chirurgisches Instrument 10, das eine Werkzeugspitze 4, einen Schaft 2 entlang einer Instrumentenachse A, eine Handhabe 9 und eine Zugstange 3 aufweist, die sich axial beweglich gelagert durch den Schaft 2 erstreckt und distalseitig mit der Werkzeugspitze 4 und proximalseitig mit der Handhabe 9 verbunden ist. Zumindest die Verbindung der Zugstange 3 mit der Handhabe 9 kann lösbar ausgebildet sein, ggf. auch die Verbindung der Zugstange 3 mit der Werkzeugspitze 4, wobei die Werkzeugspitze 4 und die Zugstange 3 in modularen Instrumentensystemen auch als Einheit bereitgestellt sein können.
Eine erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung 1 des zerlegbaren chirurgischen Instruments 10 weist einen Zangen- oder Werkzeugeinsatz 7 auf, mit dem eine Werkzeugspitze 4, die in 1 mit Maulteilen 5 skizziert ist, lösbar an dem distalen Ende 8 des Schafts 2 befestigt werden kann. In einer Montageposition der Kopplungsvorrichtung 1, dargestellt in 3 und 5, ist die Verbindung der Werkzeugspitze 4 mit dem distalen Ende 8 des Schafts 2 gelöst, sodass eine Trennung bzw. ein Zusammenbau von Werkzeugspitze 4 und Schaft 2 möglich ist. Aus der Montageposition kann die Kopplungsvorrichtung 1 in eine Arbeitsposition überführt werden, die in 4 und 6 dargestellt ist. In der Arbeitsposition ist die Werkzeugspitze 4 mit dem distalen Ende 8 des Schafts 2 drehfest und axial unverschiebbar verbunden. Die Überführung der Kopplungsvorrichtung 1 von der Montageposition in die Arbeitsposition erfolgt reversibel durch eine vorbestimmte Betätigungsbewegung der Zugstange 3, die sich durch den Zangen- bzw. Werkzeugeinsatz 7 erstreckt.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei der vorbestimmten Betätigungsbewegung der Zugstange 3 um eine Rotationsbewegung um die Instrumentenachse A und nicht wie im Stand der Technik um eine axiale Vorschubbewegung, die in einer Überoffenstellung der Maulteile resultiert, wodurch der nutzbare Öffnungswinkel beschränkt ist. Anders bei der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 1: Mit der Rotationsbewegung als Betätigungsbewegung zur Überführung in die Montagestellung kann der gesamte axiale Arbeitsweg der Zugstange zum Öffnen und Schließen der Maulteile genutzt werden.
Um zur Herstellung der Arbeitsposition den Eingriff zwischen dem Werkzeugeinsatz 7 und dem Schaft 2 bereitzustellen, weist die Kopplungsvorrichtung 1 im Beispiel von 3-6 zwei Rastnocken 6 auf, die diametral in Bezug auf die Zugstange 3 angeordnet sind. Jeder Rastnocken 6 ist in jeweils einer Aussparung 7.3, die an einem dem Schaft 2 zugewandten proximalen Abschnitt 7.2 des Werkzeugeinsatzes 7 vorliegt, linear senkrecht zu der Instrumentenachse A bewegbar gelagert. In der Montageposition (3 und 5) sind die Rastnocken 6 in einer achsnahen Lage angeordnet, in der die Rastnocken 6 nicht über eine Außenfläche des proximalen Abschnitts 7.2 des Werkzeugeinsatzes 7 hinausragen. Der zur Aufnahme in das distale Ende 8 des Schafts 2 ausgebildete proximale Abschnitt 7.2 des Werkzeugeinsatzes 7 kann so in der Montageposition mit den Rastnocken 6 in der achsnahen Lage in den Schaft 2 eingeführt bzw. daraus entfernt werden.
Mit Überführung der Kopplungsvorrichtung 1 in die Arbeitsposition (4 und 6) werden die Rastnocken 6 in eine achsferne Lage bewegt, in der jeder Rastnocken 6 in seiner Aussparung 7.3 über die Außenfläche des proximalen Abschnitts 7.2 des Werkzeugeinsatzes 7 hinausragt, um bei Anordnung des proximalen Abschnitts 7.2 in dem distalen Ende 8 des Schafts 2, der für die beiden Rastnocken 6 zwei diametral angeordnete Rastöffnungen 2.1 aufweist, einen Rasteingriff auszubilden, indem jeder Rastnocken 6 mit einer der Rastöffnungen 2.1 in Eingriff tritt.
Um die Rastnocken 6 zwischen der achsnahen Lage in der Montageposition und der achsfernen Lage in der Arbeitsposition zu bewegen, weist die Zugstange 3 in einem Bereich, der den Rastnocken 6 zugeordnet ist, zwei diametral angeordnete Taillierungssegmente 3.1 und jeweils umfänglich benachbarte untaillierte Abschnitte auf. Jedes Taillierungssegment 3.1 wird durch eine in axialer Richtung begrenzte zylindersegmentartige Ausnehmung gebildet, deren axialen Enden am Übergang zu den benachbarten Zugstangenbereichen, die nicht den Rastnocken 6 zugeordnet sind, abgerundet sind. Die Abmessungen der zylindersegmentartigen Ausnehmungen sind in Bezug auf Abmessungen des Rastnockens 6 abgestimmt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass ein Mindestquerschnitt der Zugstange 3 nicht unterschritten wird. Ferner wird der Hubweg für jeden Rastnocken 6 in Abhängigkeit von dessen Länge durch den Radienunterschied der Zugstange zwischen dem Taillierungssegment 3.1 und dem umfänglich benachbarten untaillierten Abschnitt bestimmt. Der Zugstangenquerschnitt an der Stelle der Taillierungssegmente 3.1 ist eine Restkreisfläche eines Kreises, von dem zwei Kreissegmenten an parallelen Kreissehnen abgeschnittenen sind, deren Länge in etwa einem Durchmesser des Rastnockens 6 entsprechen.
Die achsnahe Lage der Rastnocken 6 in der Montageposition wird so durch eine erste Drehposition der Zugstange 3 bereitgestellt, in der der Rastnocken 6 die Zugstange 3 am Taillierungssegment 3.1 kontaktiert. Durch Rotation der Zugstange 3 - hier um 90 ° - in eine zweite Drehposition kontaktiert der Rastnocken 6 die Zugstange 3 an dem umfänglich benachbarten untaillierten Abschnitt, wodurch die achsferne Lage der Rastnocken 6 in der Arbeitsposition bereitgestellt wird.
Befindet sich ein Rastnocken 6 in der zum Rastnocken passenden Rastöffnung 2.1, lässt sich der Zangen- bzw. Werkzeugeinsatz 7 nicht mehr radial und axial relativ zum Schaft 2 verschieben. Die Position des Rastnockens 6 wird dabei im Arbeitsbereich des Instrumentes 1 durch den Umfang der Zugstange 3 gesichert. Zur Zerlegung wird die Zugstange 3 so rotiert, dass sich ein Taillierungssegment 3.1 unter dem Rastnocken 6 befindet und sich dieser zur Instrumentenachse A in die achsnahe Lage bewegen kann, sodass der Rasteingriff gelöst wird.
Anders als in den dargestellten Beispielen sind auch Modifikationen der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung denkbar, die eine von zwei abweichende Anzahl von Rastnocken aufweist und / oder bei der die Rastnocken nicht in der bevorzugten diametralen Anordnung vorliegen. So können Alternativen einen oder drei oder mehr Rastnocken vorsehen, die in entsprechende Ausnehmungen im Schaft eingreifen können. Ferner können Rastnocken auch axial in Bezug auch die Zugstange versetzt vorliegen.
In den 3 - 6 ist ferner zu sehen, dass der Werkzeugeinsatz 7 einen distalen Abschnitt 7.1 aufweist, der einen größeren Außendurchmesser aufweist als der proximale Abschnitt 7.2, der zur Aufnahme im distale Ende 8 des Schafts 2 vorgesehen ist, sodass der distale Abschnitt 7.1 unter Ausbildung eines Absatzes an den proximalen Abschnitt 7.2 angrenzt. Der Außendurchmesser des distalen Werkzeugeinsatz-Abschnitts 7.1 entspricht im dargestellten Beispiel dem Außendurchmesser des Schaftes 2 am distalen Ende 8 und der Außendurchmesser des proximalen Abschnitts 7.2 ist an den Innendurchmesser des Schaftes 2 am distalen Ende 8 angepasst. Bei Aufnahme des proximalen Abschnitts 7.2 in dem Schaft 2 bildet der Werkzeugeinsatz 7 mit dem Absatz zum distalen Abschnitt 7.1 einen Anschlag für das distale Ende 8 des Schafts 2. Eine Länge des proximalen Abschnitts 7.2 ist in Bezug auf die Positionierung der Aussparungen 7.3 für die Rastnocken 6 so bemessen, dass bei bündiger Anordnung des distalen Endes 8 des Schafts 2 an dem Absatz zum distalen Abschnitt 7.1 die axiale Positionierung der Aussparungen 7.3 für die Rastnocken 6 der axialen Lage der Rastöffnungen 2.1 am distalen Ende 8 des Schafts 2 entspricht.
In 2 ist ein entsprechendes erfindungsgemäßes Verfahren zur Betätigung einer Kopplungsvorrichtung 1 zur Montage oder Demontage eines zerlegbaren chirurgischen Instruments 10 skizziert. Dabei kann die Kopplungsvorrichtung 1 durch einen Rotationsschritt S1 der Zugstange 3 von der Montageposition M in die Arbeitsposition A und durch einen Rotationsschritt S2 von der Arbeitsposition A in die Montageposition M überführt werden. Die Rotationsrichtung der Zugstange 3 kann bei Rotationsschritt S1 und S2 dieselbe oder entgegengesetzt sein. Durch Betätigung der Zugstange 3 mit Rotationsschritt S2 zur Überführung der Kopplungsvorrichtung 1 in die Montageposition M wird der Rastnocken 6 aus der Rastöffnung 2.1 zurückgezogen und in die achsnahe Lage bewegt, in der der Rastnocken 6 nicht über eine Außenfläche des proximalen Abschnitts 7.2 des Werkzeugeinsatzes 7 hinausragt. So ist die Montage durch ein Einführen des proximalen Abschnitts 7.2 in den Schaft 2 bzw. die Demontage durch Herausziehen des proximalen Abschnitts 7.2 aus dem Schaft 2 möglich. Zur Herstellung der Arbeitsposition A, in der die Verbindung der Werkzeugspitze 4 über den Werkzeugeinsatz 7 mit dem distalen Ende 8 des Schafts 2 durch den Rasteingriff gesichert ist, wird die Zugstange 3 mit Rotationsschritt S1 betätigt, nachdem der proximale Abschnitt 7.2 des Werkzeugeinsatzes 7 in der Montageposition in den Schaft 2 eingeführt wurde. Durch die Rotationsbewegung der Zugstange 3 wird der Rastnocken 6 linear senkrecht zu der Instrumentenachse A in die achsferne Lage bewegt, in der der Rastnocken 6 über die Außenfläche des proximalen Abschnitts 7.2 hinausragt, sodass der Rastnocken 6, wenn die Rastöffnung 2.1 mit der Aussparung 7.3 fluchtet, mit der Rastöffnung 2.1 am distalen Ende 8 des Schafts in Eingriff treten kann. Dieser Rasteingriff verhindert sowohl eine axiale als auch rotatorische Bewegung des Werkzeugeinsatzes 7 in Bezug auf den Schaft 2, sodass das chirurgische Instrument 10 einsatzbereit ist.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Kopplungsvorrichtung 1 für ein chirurgisches Instrument 10 bereit, das eine Werkzeugspitze 4, einen Schaft 2 entlang einer Instrumentenachse A und eine Zugstange 3 aufweist, die in dem Schaft 2 gelagert ist und mit der Werkzeugspitze 4 verbunden ist. Die Kopplungsvorrichtung 1 weist einen Werkzeugeinsatz 7 auf, durch den sich die Zugstange 3 erstreckt und der die Werkzeugspitze 4 mit dem Schaft 2 lösbar verbindet, und ist von einer Montageposition, in der die Werkzeugspitze 4 von dem distalen Ende 8 des Schafts 2 gelöst ist, in eine Arbeitsposition, in der die Werkzeugspitze 4 mit dem distalen Ende 8 des Schafts 2 gesichert verbunden ist, überführbar.
Dabei weist die Kopplungsvorrichtung 1 zumindest einen Rastnocken 6 auf, der in einer Aussparung 7.3 an einem proximalen Abschnitt 7.2 des Werkzeugeinsatzes 7 bewegbar gelagert ist und zwischen einer achsnahen Lage in der Montageposition und einer achsfernen Lage in der Arbeitsposition durch eine Rotationsbewegung der Zugstange 3 um die Instrumentenachse A überführbar ist. Der proximale Abschnitt 7.2 des Werkzeugeinsatzes 7 ist in dem distalen Ende 8 des Schafts 2 aufnehmbar, der am distalen Ende 8 zumindest eine Rastöffnung 2.1 zum Eingriff mit dem Rastnocken 6 in der Arbeitsposition aufweist. Ferner werden ein zerlegbares chirurgisches Instrument 10 und ein Verfahren zur Betätigung der Kopplungsvorrichtung 1 offenbart. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Kopplungsvorrichtung
10: Chirurgisches Instrument
2: Schaft
2.1: Rastöffnung
3: Zugstange
3.1: Taillierungssegment
4: Werkzeugspitze
5: Maulteile
6: Rastnocken
7: Werkzeugeinsatz
7.1: Distaler Abschnitt
7.2: Proximaler Abschnitt
7.3: Aussparung
8: Distales Schaftende
9: Handhabe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1889578 B1 [0004]
EP 2510888 B1 [0005]
US 10206756 B2 [0006]
EP 2510887 B1 [0007]

Claims

Kopplungsvorrichtung (1) für ein zerlegbares chirurgisches Instrument (10), das eine Werkzeugspitze (4), einen Schaft (2) entlang einer Instrumentenachse (A), und eine Zugstange (3) aufweist, die axial beweglich in dem Schaft (2) gelagert ist und distalseitig mit der Werkzeugspitze (4) verbunden ist, wobei die Kopplungsvorrichtung (1) einen Werkzeugeinsatz (7) aufweist, durch den sich die Zugstange (3) erstreckt und der eine lösbare Verbindung der Werkzeugspitze (4) mit einem distalen Ende (8) des Schafts (2) bereitstellt, und zwischen - einer Montageposition, in der die Verbindung der Werkzeugspitze (4) mit dem distalen Ende (8) des Schafts (2) gelöst ist, und - einer Arbeitsposition, in der die Verbindung der Werkzeugspitze (4) mit dem distalen Ende (8) des Schafts (2) gesichert ist, überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (1) zumindest einen Rastnocken (6) aufweist, der - in einer Aussparung (7.3) an einem proximalen Abschnitt (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) linear senkrecht zu der Instrumentenachse (A) bewegbar gelagert ist und - zwischen einer achsnahen Lage in der Montageposition, in der der Rastnocken (6) nicht über eine Außenfläche des proximalen Abschnitts (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) hinausragt, und einer achsfernen Lage in der Arbeitsposition, in der der Rastnocken (6) aus der Aussparung (7.3) über die Außenfläche des proximalen Abschnitts (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) hinausragt, durch eine Rotationsbewegung der Zugstange (3) um die Instrumentenachse (A) überführbar ist, wobei der proximale Abschnitt (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) in dem distalen Ende (8) des Schafts (2) aufnehmbar ist und der Schaft (2) am distalen Ende (8) zumindest eine Rastöffnung (2.1) aufweist, die zum Eingriff mit dem Rastnocken (6) in der Arbeitsposition ausgebildet ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (3) in einem Bereich, der dem Rastnocken (6) zugeordnet ist, zumindest ein Taillierungssegment (3.1) und zumindest einen umfänglich benachbarten untaillierten Abschnitt aufweist, wobei das Taillierungssegment (3.1) eine in axialer Richtung begrenzte zylindersegmentartige Ausnehmung ist, deren Abmessungen in Bezug auf Abmessungen des Rastnockens (6) abgestimmt sind.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (3) - in der Montageposition den Rastnocken (6) mit dem Taillierungssegment (3.1) unter Bereitstellung der achsnahen Lage kontaktiert, und - in der Arbeitsposition den Rastnocken (6) mit dem umfänglich benachbarten untaillierten Abschnitt unter Bereitstellung der achsfernen Lage kontaktiert.
Kopplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (1) zwei diametral angeordnete Rastnocken (6) an dem proximalen Abschnitt (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) und zwei diametral angeordnete Rastöffnungen (2.1) am distalen Ende (8) des Schafts (2) aufweist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (3) in einem den Rastnocken (6) zugeordneten Bereich zwei diametral angeordnete Taillierungssegmente (3.1) aufweist, die sich umfänglich mit zwei untaillierten Abschnitten abwechseln, wobei das Taillierungssegment (3.1) durch eine in axialer Richtung begrenzte zylindersegmentartige Ausnehmung gebildet wird, deren Abmessungen in Bezug auf Abmessungen des Rastnockens (6) abgestimmt sind.
Kopplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugeinsatz (7) einen distalen Abschnitt (7.1) aufweist, dessen Außendurchmesser größer als ein Außendurchmesser des proximalen Abschnitts (7.2) ist und vorzugsweise einem Außendurchmesser des distalen Endes (8) des Schaftes (2) entspricht, wobei der distale Abschnitt (7.1) unter Ausbildung eines Absatzes an den proximalen Abschnitt (7.2) angrenzt, dessen Außendurchmesser an einen Innendurchmesser des distalen Endes (8) des Schaftes (2) angepasst ist, wobei eine Länge des proximalen Abschnitts (7.2) in Bezug auf die Positionierung der Aussparung (7.3) für den Rastnocken (6) derart ausgebildet ist, dass bei bündiger Anordnung des distalen Endes (8) des Schafts (2) an dem Absatz zum distalen Abschnitt (7.1) die Positionierung der Aussparung (7.3) für den Rastnocken (6) einer Positionierung der Rastöffnung (2.1) am distalen Ende (8) des Schafts entspricht.
Zerlegbares chirurgisches Instrument (10), das eine Werkzeugspitze (4), einen Schaft (2) entlang einer Instrumentenachse (A), eine Handhabe (9) und eine Zugstange (3) aufweist, die axial beweglich in dem Schaft (2) gelagert und distalseitig mit der Werkzeugspitze (4) und proximalseitig mit der Handhabe (9) verbunden ist, wobei das chirurgische Instrument (10) eine Kopplungsvorrichtung mit einem Werkzeugeinsatz (7) aufweist, der eine lösbare Verbindung der Werkzeugspitze (4) mit einem distalen Ende (8) des Schafts (2) bereitstellt, wobei die Kopplungsvorrichtung zwischen - einer Montageposition, in der die Verbindung der Werkzeugspitze (4) mit dem distalen Ende (8) des Schafts (2) gelöst ist, und - einer Arbeitsposition, in der die Verbindung der Werkzeugspitze (4) mit dem distalen Ende (8) des Schafts (2) gesichert ist, überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung eine Kopplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 ist.
Verfahren zur Betätigung einer Kopplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Montieren oder Demontieren eines zerlegbaren chirurgischen Instruments (10) nach zumindest einem der Anspruch 7, das eine Werkzeugspitze (4), einen Schaft (2) entlang einer Instrumentenachse (A), eine Handhabe (9), eine Zugstange (3), die axial beweglich in dem Schaft (2) gelagert und distalseitig mit der Werkzeugspitze (4) und proximalseitig mit der Handhabe (9) verbunden ist, und eine Kopplungsvorrichtung (1) mit einem Werkzeugeinsatz (7) zur lösbaren Verbindung der Werkzeugspitze (4) mit einem distalen Ende (8) des Schafts (2) aufweist, wobei die Kopplungsvorrichtung (1) zwischen einer Montageposition zum Lösen der Werkzeugspitze (4) von dem distalen Ende (8) des Schafts (2) oder einer Arbeitsposition zum Sichern der Verbindung der Werkzeugspitze (4) mit dem distalen Ende (8) des Schafts (2) überführbar ist, umfassend die Schritte - Durchführen einer Rotationsbewegung der Zugstange (3) um die Instrumentenachse (A), dabei den zumindest einen Rastnocken (6) linear senkrecht zu der Instrumentenachse (A) von einer der Positionen Montageposition und Arbeitsposition in die jeweils andere zu bewegen, und dabei überführen der Kopplungsvorrichtung (1), wobei - in der Montageposition der Rastnocken (6) in der Aussparung (7.3) an dem proximalen Abschnitt (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) in der achsnahen Lage angeordnet ist, in der der Rastnocken (6) nicht über eine Außenfläche des proximalen Abschnitts (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) hinausragt, so dass ein Einführen oder Herausziehen des proximalen Abschnitts (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) in das oder aus dem distale(n) Ende (8) des Schafts (2) ermöglicht ist, und - in der Arbeitsposition der Rastnocken (6) in der Aussparung (7.3) an dem proximalen Abschnitt (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) in der achsfernen Lage angeordnet ist, in der der Rastnocken (6) aus der Aussparung (7.3) über die Außenfläche des proximalen Abschnitts (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) hinausragt, dabei bereitstellen eines Eingriffs des Rastnockens (6) mit der Rastöffnung (2.1) am distalen Ende (8) des Schafts (2) und unterbinden eines Einführens oder Herausziehens des proximalen Abschnitts (7.2) des Werkzeugeinsatzes (7) in das oder aus dem distale(n) Ende (8) des Schafts (2).