DE19501882A1 - Medizinisches Instrument - Google Patents

Description

Es ist mitunter notwendig, Teile von medizinischen Instrumenten oder ein medizinisches Instrument mit einem Griff oder Halte- oder Antriebsteil fest zu verbinden. Die dafür verwendete Kupplung soll einfach und sicher zu schließen sein, damit sie auch während des Operationsgeschehens betä­ tigt werden kann. Sie muß ferner robust sein, um hohe Kräfte aufnehmen zu können. Ein Beispiel dafür ist die Verbindung einer Knochenraspel, die für die Formung eines Hohlraums im Oberschenkelknochen zur Aufnahme einer Hüftprothese bestimmt ist, mit einem Griff. Bei einer bekannten Kupplung dieser Art (US-A-4,931,493) ragt von der griffseitigen Stirnfläche der Knochenraspel ein Kupplungsvorsprung vor, der mit parallel zu der Stirn­ fläche verlaufenden Rippen und Nuten versehen ist. In der entsprechenden Stirnfläche des Griffs ist eine Vertiefung vorgesehen, deren Wände komple­ mentär zu den Rippen und Nuten des Vorsprungs geformt sind und die zu einer Seite hin offen ist. Schiebt man den Griff bei aufeinanderliegenden Stirnflächen der beiden Teile mit der Öffnung der Ausnehmung voran auf den Vorsprung der Raspel, so kommen die Rippen und Nuten des Vorsprungs bzw. der Ausnehmung miteinander in Eingriff, der nur durch entsprechend entgegengesetzte Rückbewegung gelöst werden kann. Um ungewollte Rückbewe­ gung zu verhindern, ist ein federbelasteter Riegel im Griff vorgesehen, der in eine Bohrung in der Stirnfläche der Raspel eingreift. Die bekannte Kupplung hat den Nachteil, daß der Kupplungsvorgang besonderer Aufmerksam­ keit und Geschicklichkeit bedarf, die im Operationsgeschehen für Wichtige­ res benötigt werden. Insbesondere müssen die beiden Teile zu Beginn der Kupplungsbewegung genau miteinander fluchtend gehalten werden, wobei die beiden Stirnflächen aneinander anliegen müssen. Die Rippen und Nuten der Kupplungsteile müssen parallel zueinander sein; anderenfalls kommt der Kupplungszustand nicht oder falsch zustande.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung für ein medizini­ sches Instrument zu schaffen, die diesen Nachteile nicht aufweist. Die Lösung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie vorzugsweise denen der Unteransprüche.

Danach weist die Kupplung einerseits einen Zapfen und andererseits eine den Zapfen aufnehmende Hülse auf. Damit die Hülse nicht vom Zapfen gleiten kann, sind Längsverriegelungsmittel vorgesehen. Diese sollen durch gegen­ seitige Verdrehung der durch die Kupplung verbundenen Teile um die gemein­ same Längsachse des Zapfens und der Hülse in Eingriff gebracht werden. In einer Drehstellung, in welcher die Längsverriegelungsmittel nicht in Eingriff sind, können der Zapfen und die Hülse zusammengeschoben bzw. voneinander gelöst werden. In einer anderen Drehstellung treffen die Längsverriegelungsmittel axial aufeinander und halten dadurch die gekup­ pelten Teile in ihrer Stellung fest. Da sie durch gegenseitige Verdrehung in Eingriff gebracht werden, können die Verriegelungsmittel als solche starr sein, was für die Kraftübertragung vorteilhaft ist. Um die zu ver­ bindenden Teile in derjenigen Drehstellung festzuhalten, in der die Längs­ verriegelungsmittel in Eingriff sind, sind Drehverriegelungsmittel vorge­ sehen. Die Längsverriegelungsmittel umfassen wenigstens einen radialen Vorsprung am Zapfen und/oder der Hülse sowie zu jedem Vorsprung eine zugeordnete Längsnut in der Oberfläche des jeweils anderen Teils, also in der Oberfläche der Hülse, wenn der Vorsprung am Zapfen angeordnet ist, und umgekehrt. Die Längsnut führt zu einer quer verlaufenden, mit dem Vor­ sprung längs verriegelnd zusammenwirkenden Riegelfläche, die von einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut, einer Freidrehung oder einfach von einer Stirnfläche der Hülse oder des Zapfens gebildet sein kann.

Die erfindungsgemäße Kupplung kann wesentlich leichter geschlossen werden als die bekannte, weil keinerlei Aufmerksamkeit für das Einstecken des Kupplungszapfens des einen Teils in die Kupplungsbohrung des anderen Teils notwendig ist. Dabei kommt es zunächst auf die Drehstellung der beiden Teile zueinander nicht an, weil der Benutzer ohne weiteres fühlt bzw. durch geringfügiges Drehen herausfinden kann, in welcher Drehstellung der Vorsprung an dem einen Teil mit der Längsnut am anderen Teil überein­ stimmt. Sind die beiden Teile vollständig zusammengeschoben, so bedarf es lediglich einer Drehung, um sie gegeneinander auszurichten, wobei das Längsverriegelungsmittel, das als federbelasteter Riegel ausgebildet ist, selbsttätig einschnappt.

Zwar ist ein Gartengerät bekannt (DE-U-89 06 844), das mit einer ähnlichen Kupplung ausgerüstet ist; jedoch erscheint die Übertragung von einem Gartengerät auf ein medizinisches Instrument nicht naheliegend.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher der wenigstens eine Vorsprung in der Hülse und die zugeordnete Nut nahe dem freien Ende des Zapfens vorgesehen ist, wobei die Riegelfläche von der Flanke einer Umfangsnut des Zapfens gebildet ist. Dadurch, daß die Verriegelungsmittel am freien Ende des Zapfens angeordnet sind, kann der Zapfen schon weit in die Hülse eingeführt werden, bevor die Verriegelungsdrehung erfolgt. Während dieser Drehung sind die Teile daher schon gut gegenseitig geführt und können sich nicht verklemmen. Auch bleibt dann derjenige Teil des Zapfens, der bei Drehmomentbelastung einer Biegung am stärksten ausgesetzt ist, von etwaigen Querschnittsschwächungen frei, die mit der Bildung der Verriegelungsmittel verbunden sein mögen. Es ist nur erforderlich, die Teile soweit ineinanderzuschieben, bis die Verriegelungsmittel aufeinander stoßen, und sie dann ein wenig zu drehen, bis man fühlt, daß der Vorsprung oder die Vorsprünge jeweils in eine zugeordnete Längsnut eingerastet sind. In dieser Durchgangsstellung können die Teile nun noch ein wenig weiter zusammengeschoben werden, bis sie die gewünschte, zweckmäßigerweise durch einen Anschlag festgelegte Längs-Endstellung erreicht haben. Sie werden dann gegeneinander in die gewünschte Kupplungsstellung verdreht, die auch die Verriegelungsstellung ist. In dieser Stellung rasten dann die Drehver­ riegelungsmittel ein. Will man die Teile wieder voneinander lösen, löst man die Drehverriegelungsmittel, dreht die Teile ein wenig gegeneinander, bis man fühlt, daß der Vorsprung die zugehörige Längsnut erreicht, und zieht sie wieder auseinander.

Dieser Vorgang ist um so einfacher, je näher die Durchgangsstellung, bei welcher Vorsprung und zugeordnete Längsnut übereinstimmen, der vorgesehe­ nen Kupplungsstellung nahe benachbart ist. Dies ist dann der Fall, wenn sie nicht mehr als eine Vierteldrehung auseinanderliegen. Man kann be­ nachbart der gewünschten Kupplungsstellung in jeder Richtung je eine oder mehrere Durchgangsstellungen vorsehen, damit der Benutzer bei Drehung in jeder der beiden möglichen Richtungen eine Durchgangsstellung findet.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der nicht nur ein radialer Vorsprung vorgesehen ist, sondern deren mehrere, die sternförmig angeordnet sind, entsprechend einer gleichfalls sternförmigen Anordnung von zugeordneten Längsnuten, die zweckmäßigerweise rotationssymmetrisch angeordnet sind, so daß eine Vielzahl von Durchgangsstellungen geschaffen wird, wodurch das Kuppeln und Entkuppeln erleichtert wird.

Die Drehverriegelungsmittel umfassen zweckmäßigerweise einen an dem einen Teil gelagerten, durch Federkraft in die Verriegelungsstellung gedrängten Drehriegel. Am anderen Teil ist eine außerhalb der gemeinsamen Drehachse des Zapfens und der Hülse befindliche Riegelöffnung vorgesehen, in die der Drehriegel in der Verriegelungsstellung eingreift. Er ist zweckmäßigerwei­ se so angeordnet, daß er durch das einschieben des Zapfens in die Hülse zunächst aus seiner Verriegelungsstellung verdrängt wird, um dann, wenn ihm die Riegelöffnung gegenüberliegt, einzuschnappen. Dies ist beispiels­ weise dann der Fall, wenn der Drehriegel parallel zur Drehachse des Zap­ fens und der Hülse gelagert ist und die den Zapfenfuß und die Hülsenboh­ rung umgebenden Anschlagflächen den Drehriegel einerseits bzw. die Riegel­ öffnung andererseits enthalten. Jedoch kann der Drehriegel auch an anderer Stelle angeordnet sein. Beispielsweise kann er in der Verriegelungsstel­ lung in den Zwischenraum zwischen zwei am Zapfen gebildeten Vorsprüngen und ggf. gleichzeitig in eine damit fluchtende Längsnut der Hülse eingrei­ fen.

Die erfindungsgemäße Kupplung ist in der Lage, Kräfte in sämtlichen denk­ baren Richtungen zu übertragen, insbesondere Kräfte in beiden Längsrich­ tungen und Drehmomente. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Längskräfte, die in Zugrichtung am Zapfen angreifen, symmetrisch zu dessen Mittelachse auftreten und ihn daher nicht auf Biegung beanspruchen.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Knochenraspel mit angekuppeltem Griff,

Fig. 2 den Kupplungsbereich in teilweise geschnittener, perspektivi­ scher Darstellung im gelösten Zustand,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Kupplungsbereichs im geschlossenen Zustand,

Fig. 4 übereinander die Stirnansicht der Kupplungseinrichtung des einen Teils und eine Schnittansicht der entsprechenden Kupplungsein­ richtung des anderen Teils in der dem geschlossenen Zustand entsprechenden relativen Drehstellung und

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechenden Darstellung mit einer dem Ein- und Auskuppeln entsprechenden Drehstellung der Teile.

Die Knochenraspel 1 dient zum Formen des Hohlraums im Oberschenkelknochen zum Einsetzen einer Hüftprothese. Da während dieses Vorgangs beträchtliche Kräfte auf das Instrument ausgeübt werden müssen und die Verbindung abso­ lut sicher sein muß, muß der zugehörige Griffteil 2 über eine kräftige Kupplung 3 mit der Raspel verbunden werden. Diese Kupplung soll leicht zu lösen und zu schliefen sein, damit der Griff 2 nach dem vollständigen Einführen der Raspel in den Knochenhohlraum zur Vornahme weiterer Bearbei­ tungen im Operationsfeld entfernt und anschließend wieder angesetzt werden kann.

Von der der Resektionsfläche des Knochens entsprechenden Stirnfläche 4 der Raspel 1 erhebt sich ein zylindrischer Zapfen 5, der bei abgenommenem Griff 2 als Lagerzapfen zum paßgenauen Fräsen der Resektionsfläche des Knochens dient. Er ist gleichzeitig Kupplungsorgan zur Verbindung mit dem Griff 2, der zur Aufnahme des Zapfens 4 in seinem unteren Teil als Hülse 6 mit Bohrung 7 ausgebildet ist, die den Zapfen 5 aufnimmt. Die Stirnfläche 8 des Griffs 2 bildet eine mit der Stirnfläche 4 der Raspel 1 zusammenwir­ kende Anschlagfläche, über die ein grober Teil der die Raspel in den Knochen eintreibenden Kräfte übertragen wird. In der gekuppelten Stellung sollen diese Flächen ohne wesentliches Spiel aneinanderliegen.

Der Zapfen 5 weist in Abstand von seinem freien Ende 9 eine Umfangsnut 10 auf. Der zwischen der Nut 10 und dem Ende 9 des Zapfens 5 liegende Bund enthält sechs gleichmäßig über den Umfang verteilte, achsparallele, bis zum Grund der Nut 10 reichende Längsnuten 11, die etwa gleiche Umfangsab­ messungen haben wie die dazwischen stehenbleibenden Zähne 12.

In der Bohrung 7 des Griffs 2 befindet sich an einer Stelle, deren Abstand von der Stirnfläche 8 dem Abstand der Nut 10 von der Stirnfläche 4 der Raspel 1 entspricht, ein Kranz von radialen Vorsprüngen 13, deren axiale Länge ein wenig geringer ist als die Axialabmessung der Nut 10. Im einge­ kuppelten Zustand (Fig. 3) befinden sich die Vorsprünge 13 daher in der Nut 10, wobei die Enden der Vorsprünge 13 geringen Abstand von der Stirn­ fläche 19 der Nut 10 aufweisen. Die Anzahl und Winkelverteilung der Vor­ sprünge 13 in bezug auf den Griff 2 entspricht genau der Anzahl und Win­ kelverteilung der Zähne 12 des Zapfens 5 in bezug auf die Raspel 1. Das bedeutet, daß im eingekuppelten Zustand (Fig. 3) jeder Vorsprung 13 der Hülse 6 axial mit einem Zahn 12 des Zapfens 5 fluchtet. Die der Stirnflä­ che 4 zugewendeten Enden der Zähne 12 bilden somit Riegelflächen 19, die im Kupplungszustand mit den Vorsprüngen 13 der Hülse 6 längsverriegelnd zusammenwirken. Dadurch ist der Zapfen 5 in der Bohrung 7 in Längsrichtung verriegelt, solange die betreffende Winkelstellung der Raspel 1 zu dem Griff 2 beibehalten wird. Zur weiteren Illustration dieses Zustands sind die entsprechenden Kupplungseinrichtungen der beiden Teile in Fig. 4 übereinander dargestellt.

Dreht man nun die beiden Teile gegeneinander, wie in Fig. 5 dargestellt, um den halben Teilungswinkel, der im dargestellten Beispiel 30° beträgt, so fluchten die Vorsprünge 13 der Hülse 6 mit den Nuten 11 des Zapfens 5. Die Querschnittsgröße der Vorsprünge 13 ist ein wenig geringer als dieje­ nige der Nuten 11. In diesem Zustand kann der Zapfen 5 aus der Hülse 6 herausgezogen werden; die beiden Teile können voneinander gelöst bzw. zusammengefügt werden.

Zum Verriegeln der beiden Teile in der Kupplungsstellung ist am Griff 2 parallel zur Achse der Bohrung 7 ein Drehriegel 15 längsverschieblich gelagert, dessen freies Ende über die Stirnfläche 8 hinausragt und gegen Federkraft 16 gänzlich zurückgeschoben werden kann. Mittels eines Schiebe­ knopfs 17 kann der Drehriegel 15 zurückgezogen werden. In der Kupplungs­ stellung ragt sein freies Ende passend in eine Riegelöffnung 18, die in der Stirnfläche 4 der Raspel 1 vorgesehen ist. Zieht man ihn aus der in Fig. 3 gezeigten Stellung zurück, so können die Teile 1 und 2 gegeneinan­ der um den Winkel α verdreht und voneinander gelöst werden. Es ist leicht, diejenigen Drehstellung zu finden, in der die Vorsprünge 13 mit den Nuten 12 des Zapfens fluchten, wenn man während der Drehung einen geringfügigen Zug auf die Teile ausübt; die Vorsprünge 13 rasten dann ohne weiteres in die zugehörigen Nuten 12 ein, sobald der entsprechende Drehwinkel α er­ reicht ist.

Umgekehrt verfährt man beim Schließen der Kupplung. Der Zapfen 5 wird in die Bohrung 7 eingeführt. Die beiden Teile werden unter leichtem Druck gegeneinander gegenüber der gewünschten Kupplungsstellung ein wenig ver­ dreht, bis bei dem entsprechenden Winkel α die Vorsprünge 13 mit den Nuten 12 fluchten und die beiden Teile bis zum Anschlag ihrer Stirnflächen 4 und 8 aneinander zusammengeschoben werden können. Dabei wird der an der Stirn­ fläche 4 der Raspel anschlagende Drehriegel 15 selbsttätig eingeschoben. Werden danach die beiden Teile in Richtung der gewünschten Kupplungsstel­ lung gegeneinander gedreht, so rastet der Drehriegel 15 in die Riegelöff­ nung 18 ein, sobald die gewünschte Stellung erreicht ist.

Die Stirnfläche 4 ist zweckmäßigerweise so grob ausgebildet, daß ihre Breite außerhalb des Zapfens 5 überall größer ist als der Abstand des Zapfens 5 von der Riegelbohrung 18, damit beim Zusammenfügen der beiden Teile 1 und 2 der Drehriegel 15 bei jeder beliebigen Drehstellung der Teile 1 und 2 zueinander auf die Stirnfläche 4 trifft, wie dies für ver­ schiedene Stellungen strichpunktiert in Fig. 5 oben angedeutet ist. Da­ durch wird sichergestellt, daß der Drehriegel 15 jedenfalls hinter die Stirnfläche 8 zurückgedrückt wird und also die beiden Teile 1 und 2 ohne Hindernis in die gewünschte Kupplungsstellung gedreht werden können.

Weder beim Schließen nach beim Lösen der Kupplung sind somit irgendwelche Tätigkeiten erforderlich, die besondere Aufmerksamkeit erfordern. Die Kupplung ist sehr robust, da die wesentlichen Kräfte über starre Teile (Zapfen 5, Hülse 6, Vorsprünge 13, Zähne 12) übertragen werden. Lediglich die Drehsicherung der beiden Teile zueinander erfolgt über ein bewegliches Teil, nämlich den Drehriegel 15, der aber gleichfalls sehr robust ausge­ führt werden kann. Da sämtliche Teile sehr einfach sind, sind funktionelle Probleme nicht zu erwarten.

Claims (9)

1. Medizinisches, insbesondere chirurgisches Instrument mit einer Kupp­ lungsanordnung zum Verbinden von Teilen des Instruments miteinander oder mit einem Halte- oder Betätigungsteil, wobei die Kupplungsein­ richtung (3) einen Kupplungszapfen (5) an dem einen der zu verbinden­ den Teile (1) und eine den Kupplungszapfen aufnehmende Kupplungshülse (6) an dem anderen (2) der zu verbindenden Teile aufweist, die mit durch gegenseitige Verdrehung um die gemeinsame Längsachse in und außer Eingriff bringbaren Längsverriegelungsmitteln (12, 13) ausgerü­ stet sind, die wenigstens einen radialen Vorsprung am Zapfen (5) und/oder der Hülse (6) sowie zu jedem Vorsprung eine zugeordnete Längsnut (11) in der Oberfläche der Hülse (6) bzw. des Zapfens (5) umfaßt, die zu einer quer verlaufenden, mit dem Vorsprung (13) längs­ verriegelnd zusammenwirkenden Riegelfläche führt, wobei ein Drehver­ riegelungsmittel (15, 18) zum lösbaren Sichern der beiden Teile (1, 2) in der Verriegelungsstellung der Längsverriegelungsmittel vorgesehen ist.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Vorsprung (13) in der Hülse (6) und die zugeordnete Nut (11) nahe dem freien Ende (9) des Zapfens (5) vorgesehen ist, wobei die Riegel­ fläche (19) von der Flanke einer Umfangsnut (10) gebildet ist.

3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorgesehenen Kupplungsstellung (Fig. 3) der zu verbindenden Teile (1, 2) der wenigstens eine Vorsprung (13) der zugeordneten Längsnut (11) nahe, nämlich innerhalb eines Drehwinkels (α) von nicht mehr als einer Vierteldrehung benachbart ist.

4. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Vor­ sprung (13) zwei in entgegengesetzter Drehrichtung gelegene Längsnuten (11) nahe benachbart sind bzw. jeder Längsnut zwei in entgegengesetz­ ter Drehrichtung gelegene Vorsprünge nahe benachbart sind.

5. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und insbesondere 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von sternförmig angeordneten, radialen Vorsprüngen (13) einer entsprechend sternförmigen Anordnung von Längsnuten (11) zugeordnet sind.

6. Instrument nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zu verbindenden Teile (1, 2) ein Paar von An­ schlagflächen (4, 8) bilden, die in einer Anschlagrichtung zusammen­ wirken, die derjenigen der Riegelfläche (19) entgegengesetzt ist.

7. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverriegelungsmittel einen an dem einen Teil (2) gelager­ ten, durch Federkraft (16) in die Verriegelungsstellung (Fig. 3) gedrängten Drehriegel (15) umfassen, in der dieser in eine an dem anderen Teil (1) gebildete, außerhalb der gemeinsamen Drehachse des Zapfens und der Hülse gelegene Riegelöffnung (18) eingreift.

8. Instrument nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehriegel (15) parallel zur Drehachse des Zapfens (5) und der Hülse (6) verschiebbar gelagert ist.

9. Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zapfenfuß und die Hülsenbohrung (7) umgebenden Anschlagflächen (4, 8) den Drehriegel (15) bzw. die Riegelöffnung (18) enthalten.