DE19955026B4

DE19955026B4 - Elektromotorisch betreibbare Handbohrmaschine zum Einbringen einer länglich ausgebildeten Fixierhilfe unter sterilen Bedingungen in einen Knochen oder in Knochenteile

Info

Publication number: DE19955026B4
Application number: DE1999155026
Authority: DE
Inventors: Marcus Braun; Steffen Dipl.-Ing. Plenzig; Jürgen Dr. Hoffmann; Andreas Dr. Levermann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: DE19955026A1

Abstract

Elektromotorisch betreibbare Handbohrmaschine zum Einbringen einer länglich ausgebildeten Fixierhilfe (7) in einen Knochen oder in Knochenteile unter sterilen Bedingungen, mit einer motorisch in Rotation versetzbaren Antriebswelle (3), die zum Antrieb mit einem Bohrdrahtfutter (9) verbunden ist, das derart offen ausgebildet ist, daß die Fixierhilfe (7) in einer geöffneten Stellung des Bohrdrahtfutters (9) durch dieses hindurch führbar ist und in einer geschlossenen Stellung drehfest mit dem Bohrdrahtfutter verbunden und mit diesem in Rotation versetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (3) und das Bohrdrahtfutter (9) räumlich getrennte Rotationsachsen aufweisen,
dass ein Hohlkanal (6), durch den die Fixierhilfe führbar ist, im Gehäuse der Handbohrmaschine integriert ist und getrennt vom Innenraum des Gehäuses (1) verläuft,
dass das Bohrdrahtfutter (9) über ein Getriebemodul (8), das lösbar fest an die Antriebswelle (3) anbringbar ist, mit der Antriebswelle (3) zum Antrieb derart ankoppelbar ist, dass die innerhalb des Hohlkanals befindliche Fixierhilfe dem Bohrdratfutter...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromotorisch betreibbare Handbohrmaschine zum Einbringen einer länglich ausgebildeten Fixierhilfe in einen Knochen oder in Knochenteile unter sterilen Bedingungen, mit einer motorisch in Rotation versetzbaren Antriebswelle, die zum Antrieb mit einem Bohrdrahtfutter verbunden ist, das derart offen ausgebildet ist, daß die Fixierhilfe in einer geöffneten Stellung des Bohrdrahtfutters durch dieses hindurch führbar ist und in einer geschlossenen Stellung drehfest mit dem Bohrdrahtfutter verbunden und mit diesem in Rotation versetzbar ist.
Handbohrmaschinen für den chirurgischen Einsatz zum medizinischen Bohren, Schrauben oder Fräsen von Gewebe- oder Knochenteilen müssen vollständig sterilisierbar sein. Als Standardverfahren zum sterilisieren von Gegenständen in Krankenhäusern wird das sogenannte fraktionierte Vakuumverfahren eingesetzt, bei dem die Instrumente Temperaturen bis zu 140°C und Drücken zwischen 0 und 3 bar ausgesetzt werden, um den Zustand der Sterilität zu erreichen. Zur vollständigen Keimabtötung werden die Instrumente ca. 30 Minuten derartigen Sterilitäts-Bedingungen ausgesetzt. Auch sind andere Heißdampfverfahren verbreitet, die ebenso wie das fraktionierte Vakuumverfahren für einzelne Bestandteil einer zu sterilisierenden Handbohrmaschine schädlich sein können, insbesondere gilt dies für die elektrischen Teile der Maschine.

So ist es aus Gründen leichter und vollständiger Sterilisierbarkeit gängige Praxis bekannte Bohrmaschinen derart auszugestalten, daß enge Gehäusezwischenspalte, auch im Bereich von Bedienelementen, beispielsweise am Ein/Ausschalter oder am Bedienelement zur Drehzahlregelung des Bohrers, möglichst vermieden werden. Hierzu geht aus der DE 196 07 123 C2 eine Bohrmaschine für chirurgische Zwecke hervor, die am Gehäusebereich weitgehend keine Zwischenspalte vorsieht, durch die ein Eindringen der während der Sterilisation herrschenden Sterilisationsatmosphäre in das Gehäuseinnere möglich wäre. Auf diese Weise lassen sich die im Inneren der Bohrmaschine befindlichen Komponenten vor den extremen Sterilisationsbedingungen schützen. Trotz dieser Zielsetzung weist die Bohrmaschine insbesondere am Bereich der Schalter Öffnungen im Gehäuse auf, die mittels Faltenbalg gasdicht verschlossen sind.

Problematisch bleibt jedoch in dieser Hinsicht nach wie vor der Bereich der mechanischen Einspannvorrichtung der Bohrmaschine, die für eine Befestigung eines Bohr-, Fräs- oder Schneidkopfes vorgesehen ist.

Insbesondere der medizinische Einsatz von Kirschnerdrähten zur gegenseitigen Fixierung von Knochenteilen erfordert speziell ausgebildete Handbohrschrauber, die auf Grund der großen Bohrdrahtlänge der Kirschnerdrähte, beispielsweise 30 cm und Bohrdrahtdurchmesser bis zu 3 mm, Befestigungsvorrichtungen vorsehen, die als Hohlwelle ausgebildet sind. In die Hohlwelle wird von der Rückseite der Handbohrmaschine der Kirschnerdraht eingeführt und mittels einer entsprechenden Fixiervorkehrung, dem sogenannten Bohrdrahtfutter, koaxial zur Hohlwelle fixiert, die zugleich auch als Rotationswelle bzw. -achse dient. Um jedoch eine Abdichtung der rotierenden Hohlwelle gegenüber dem Gehäuse zu gewährleisten, sind wenigstens zwei Wellendichtringe vorgesehen, die jedoch einzeln Fügespalte aufweisen, durch die, die für das Innere der Handbohrmaschine schädlichen Atmosphärenbedingungen während des Sterilisationsprozesses eindringen können.

Ein derartiger Handbohrer geht aus der US 5,553,675 hervor. Den vorstehend genannten Handbohrmaschinen, deren Antriebswelle koaxial mit dem Bohrdrahtfutter, d.h. mit der Befestigungsvorrichtung für die Kirschnerdrähte zusammenfällt, haften jedoch die mit der Sterilisation verbundenen Nachteile an.

Der DE 41 17 664 C1 ist ein mikrochirurgisches Bohrgerät zu entnehmen, das eine innerhalb des Gehäuses vorgesehene Antriebseinrichtung sowie eine versetzt zur Antriebseinrichtung vorgesehene Abtriebswelle aufweist. Die als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle dient zur Aufnahme eines Spanneinsatzes, in den ein Werkstückeinsatz fest arretierbar ist. Weder ist es mit dem bekannten Bohrgerät möglich, als Meterware ausgebildete Fixierhilfen, beispielsweise Kirschnerdrähte, in die Knochenbauteile einzufügen, zumal der Spanneinsatz nur einseitig beladbar ist. Zum anderen ist die als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle an wenigstens zwei Lagern drehbar mit dem Gehäuse verbunden. Dies erfordert jedoch zusätzliche Abdichtungsvorkehrungen von wenigstens zwei Wellendichtringen.

In der DE-AS-1214826 ist eine elektrische Handbohrmaschine für chirurgische Zwecke beschrieben, die der grundsätzlichen Konzeption der vorstehend beschriebenen Bohrmaschine nahekommt. Auch hier ermöglicht die Handbohrmaschine nur eine einseitige Aufnahme eines Bohreinsatzes und ist nicht für die Verarbeitung von Kirschner-Drähten, die als Meterware ausgebildet sind, geeignet. Überdies ist auch in diesem Fall die Drehspindel über zwei Drehlager mit dem Gehäuse verbunden, die die Sterilisation der Handbohrmaschine als Ganzes unmöglich macht. Überdies gestattet auch der übrige Aufbau der Handbohrmaschine keine Autoklavierung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromotorisch betreibbare Handbohrmaschine zum Einbringen einer länglich ausgebildeten Fixierhilfe in einen Knochen oder in Knochenteile unter sterilen Bedingungen, mit einer motorisch in Rotation versetzbaren Antriebswelle, die zum Antrieb mit einem Bohrdrahtfutter verbunden ist, das derart offen ausgebildet ist, daß die Fixierhilfe in einer geöffneten Stellung des Bohrdrahtfutters durch dieses hindurch führbar ist und in einer geschlossenen Stellung drehfest mit dem Bohrdrahtfutter verbunden und mit diesem in Rotation versetzbar ist, derart weiterzubilden, daß konstruktionsbedingte Zwischenspalte innerhalb des Gehäuses, durch die schädliche Atmosphäreneinflüsse während des Sterilisationsvorganges in das Gehäuseinnere eindringen können, weitgehend vermieden werden. Zugleich soll jedoch die Zufuhr, Fixierung sowie der Drehantrieb eines beispielsweise als Meterware ausgebildeten Kirschnerdrahtes in die Handbohrmaschine möglich sein.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche. In der Beschreibung und den Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutet.

Erfindungsgemäß ist eine elektromotorisch betreibbare Handbohrmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weitergebildet, daß die Antriebswelle und das Bohrdrahtfutter räumlich getrennte Rotationsachsen aufweisen. Zudem ist ein Hohlkanal (6), durch den die Fixierhilfe führbar ist, im Gehäuse der Handbohrmaschine integriert und verläuft überdies getrennt vom Innenraum des Gehäuses. Schließlich ist das Bohrdrahtfutter über ein Getriebemodul, das lösbar fest an die Antriebswelle (3) anbringbar ist, mit der Antriebswelle zum Antrieb derart ankoppelbar, dass die innerhalb des Hohlkanals befindliche Fixierhilfe dem Bohrdratfutter zuführbar ist.

Im Gegensatz zu den bekannten Handbohrmaschinen, in denen zur sicheren Abdichtung der Hohlwelle zum Gehäuse hin wenigsten zwei Wellendichtringe vorgesehen sind, ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, nur einen einzigen Wellendichtung zum Drehantrieb des Bohrdrahtes zu verwenden.

So wird der Bohrdraht, nicht wie in den bekannten Handbohrmaschinen durch eine Hohlwelle geführt, sondern parallel zur Antriebseinheit durch einen zweiseitig offen ausgebildeten Hohlkanal der im Gehäuse der Handbohrmaschine integriert ist und getrennt vom Innenraum des Gehäuses verläuft. Koaxial zum Hohlkanal ist das Bohrdrahtfutter angeordnet, durch das in einer offenen Stellung der als Meterware ausgeführte Bohrdraht geführt werden kann. Das als Bohrdrahffutter ausgebildete Bohrdrahtfutter kann durch entsprechende Betätigung, beispielsweise durch, am Bohrdrahffutter angebrachte, manuelle zu bedienende Bedienelemente arretiert werden.

Zum Antrieb des koaxial, zum Hohlkanal angeordneten Bohrdrahtfutters ist ein Getriebemodul vorgesehen, das die Rotation der Antriebswelle auf das Bohrdrahffutter überträgt. Im einfachsten Fall weist das Getriebemodul wenigstens zwei ineinander Zahnradelemente auf, von denen ein erstes Zahnrad auf der Antriebswelle sitzt, und ein zweites koaxial mit dem Bohrdrahffutter verbunden ist, wobei beide Zahnräder entweder ineinandergreifen oder über ein Koppelelement, bspw. über einen Zahnriemen, miteinander kinematisch gekoppelt sind.

Die in der Handbohrmaschine vorgesehene Antriebswelle ist in an sich bekannter Weise mit einer Antriebseinheit verbunden, die innerhalb des geschlossenen Gehäuses vorgesehen ist. Zur sterilen Abdichtung des inneren Gehäuses der Handbohrmaschine gegenüber des Äußeren ist die Antriebswelle, die aus dem Inneren des Gehäuses nach außen verläuft, mit nur einer einzigen Wellendichtung umschlossen. Für die Drehübertragung der Rotation der Antriebswelle auf das Bohrdrahtfutter sind keine weiteren Wellendichtungen nötig, so daß die erfindungsgemäße Konstruktion mit nur einer einzigen Wellendichtung auskommt, was aus Gründen der Sterilisierbarkeit die Sicherheit des Einsatzes der erfindungsgemäß ausgebildeten Handbohrmaschine erhöht. Durch die parallele Anordnung der Drahtführung in dem Hohlkanal in Bezug zur Antriebseinheit wird eine bessere Abdichtung des Gehäuses, durch Wegfall eines zweiten Wellendichtunges ermöglicht; überdies können Standardkomponenten anstelle von speziell angefertigten Antriebskomponenten verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigt:
1 Schematisierter Längsquerschnitt durch eine Handbohrmaschine.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
In 1 ist ein Längsquerschnitt durch eine Handbohrmaschine dargestellt, die ein nahezu vollständig hermetisch geschlossenes Gehäuse 1 aufweist. Im oberen Teil des Gehäuses 1 ist eine Antriebseinheit 2 für eine Antriebswelle 3 vorgesehen, die über einen Schnellverschluß 4 mit einem Getriebmodul 8 verbunden ist. Da die Antriebswelle 3 vom Inneren des Gehäuses 1 nach außen ragt, ist zur Abdichtung eine Wellendichtung 5 vorgesehen, die die Antriebswelle 3 paßschlüssig umgibt und eine Drehbewegung der Welle erlaubt. Parallel zur Achse A der Antriebswelle 3 verläuft ein, das Gehäuse 1 durchsetzender Hohlkanal 6, der beidseitig zum Gehäuse 1 offen ausgebildet ist. Vorzugsweise von der in der 1 dargestellten rechten Seite des Hohlkanals 6 ist ein langer Bohrdraht, beispielsweise ein Kirschnerdraht 7 einführbar, der den Hohlkanal 6 an seiner linken Seite überragt. Unmittelbar im Anschluß an die linke Öffnung des Hohlkanals 6 ist das Getriebemodul 8 vorgesehen, das im Innerern das Bohrdrahtfutter (9) enthält, durch das der Bohrdraht 7 hindurchläuft und von diesem lösbar fest fixiert werden kann. Mittels gängiger Getriebetechnik wird die Rotation der Antriebswelle 3 auf den im Bohrdrahtfutter (9) gefaßten Bohrdraht 7 übertragen. Dies erfolgt in einfachster Weise mit Hilfe zweier Zahnräder.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Handbohrmaschine weist nur eine einzige Wellendichtung 5 auf und ist somit besonders für chirurgischen Einsatz im Sterilbereich geeignet.
Auf die weiteren im Griffteil dargestellten Komponenten soll an dieser Stelle nicht eingegangen werden, zumal sich der Schutzbereich lediglich auf die Befestigung und des Drehantriebes des Bohrdrahtes 7 erstreckt.

1: Gehäuse
2: Antriebseinheit
3: Antriebswelle
4: Schnellverschluß
5: Wellendichtung
6: Hohlkanal
7: Bohrdraht
8: Getriebeeinheit
9: Bohrdrahtfutter
A: Achse der Antriebswelle

Claims

Elektromotorisch betreibbare Handbohrmaschine zum Einbringen einer länglich ausgebildeten Fixierhilfe (7) in einen Knochen oder in Knochenteile unter sterilen Bedingungen, mit einer motorisch in Rotation versetzbaren Antriebswelle (3), die zum Antrieb mit einem Bohrdrahtfutter (9) verbunden ist, das derart offen ausgebildet ist, daß die Fixierhilfe (7) in einer geöffneten Stellung des Bohrdrahtfutters (9) durch dieses hindurch führbar ist und in einer geschlossenen Stellung drehfest mit dem Bohrdrahtfutter verbunden und mit diesem in Rotation versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (3) und das Bohrdrahtfutter (9) räumlich getrennte Rotationsachsen aufweisen, dass ein Hohlkanal (6), durch den die Fixierhilfe führbar ist, im Gehäuse der Handbohrmaschine integriert ist und getrennt vom Innenraum des Gehäuses (1) verläuft, dass das Bohrdrahtfutter (9) über ein Getriebemodul (8), das lösbar fest an die Antriebswelle (3) anbringbar ist, mit der Antriebswelle (3) zum Antrieb derart ankoppelbar ist, dass die innerhalb des Hohlkanals befindliche Fixierhilfe dem Bohrdratfutter zuführbar ist.
Handbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachse (A) der Antriebswelle (3) sowie die Rotationsachse des Bohrdrahtfutters (9) parallel zueinander verlaufen.
Handbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die länglich ausgebildete Fixierhilfe (7) als starrer Draht ausgebildet ist, der ein Ende aufweist, das spitz, vorzugsweise in Art einer Pyramidenspitze, ausgebildet ist.
Handbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die länglich ausgebildete Fixierhilfe (7) ein Kirschnerdraht ist.
Handbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (3) mit einer Antriebseinheit (2) verbunden ist, die innerhalb eines geschlossenen Gehäuses (1) vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle (3) durch eine einzige Wellendichtung (5) umschlossen ist und aus dem Inneren des Gehäuses (1) nach Außen verläuft.
Handbohrmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit Ausnahme am Ort der einzigen Wellendichtung, die fluiddicht am Gehäuse anliegt, vollständig hermetisch abgeschlossen und einstückig ausgebildet ist.
Handbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebemodul (8) wenigstens drei ineinandergreifende Zahnradelemente aufweist, von denen ein Erstes auf der Antriebswelle sitzt, ein Zweites koaxial mit dem Bohrdrahtfutter (9) verbunden ist und ein Drittes mit dem Ersten und dem Zweiten in Eingriff steht.
Handbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebemodul wenigstens zwei Zahnradelemente vorsieht, die entweder direkt ineinandergreifen oder über wenigstens ein Koppelelement, bspw. über einen Zahnriemen, miteinander kinematisch gekoppelt sind.
Handbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkanal zweiseitig offen ausgebildet ist, durch den die länglich ausgebildete Fixierhilfe als Meterware hindurch führbar ist.
Handbohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrdrahtfutter (9) mit einem manuell betätigbaren Bedienelement oder automatisch arretierbar und lösbar ist, so daß die Fixierhilfe relativ zum Bohrdrahtfutter (9) axial bewegbar ist.