DE4414903A1 - Chirurgisches Instrument - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit
einem rohrförmigen Schaft und mit einer in diesem um die
Schaftachse drehbar gelagerten, stab- oder rohrförmigen
Antriebswelle, die am vorderen Ende des Schafts ein Werk
zeug trägt und am hinteren Ende des Schafts mit einem mo
torischen Antrieb verbunden ist.
Derartige chirurgische Instrumente werden insbesondere in
der Arthroskopie eingesetzt, um durch sehr kleine Körper
öffnungen hindurch ein rotierendes Werkzeug in den Körper
einführen zu können, mit dem im Inneren des Körpers
Schneid- und Fräsvorgänge ausgeführt werden können. Der
artige Instrumente sind beispielsweise als "Shaver" im
Handel.
Diese Instrumente haben sich sehr gut bewährt. Insbeson
dere lassen sich die Werkzeuge durch die motorischen An
triebe, beispielsweise durch Elektromotore, hervorragend
steuern, so daß die Drehzahl jeweils dem Bedarf angepaßt
gewählt werden kann. Allerdings hat sich dabei herausge
stellt, daß in seltenen Fällen Beschädigungen des Werk
zeugs auftreten können, wenn nämlich das Werkzeug am
Drehen gehindert wird, beispielsweise durch ein Verklemmen
des Werkzeugs am Knochen. In diesen Fällen kann der mo
torische Antrieb das Werkzeug beschädigen, insbesondere
kann das Werkzeug von der Antriebswelle abgebrochen wer
den. Dies ist natürlich unbedingt zu vermeiden, da bei
einer derartigen Beschädigung des Werkzeugs Teile des
Werkzeugs oder das gesamte Werkzeug in der behandelten
Körperhöhle verbleiben und dann operativ entfernt werden
müssen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes chirur
gisches Instrument so auszugestalten, daß die geschilderte
Gefahr vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein chirurgisches
Instrument der eingangs beschriebenen Art gelöst, das ge
kennzeichnet ist durch eine Drehmomentbegrenzung des An
triebs oder der Verbindung zwischen Antrieb und Antriebs
welle.
Damit wird die Ursache einer solchen möglichen Beschädi
gung des Werkzeugs beseitigt, es wird nämlich dafür ge
sorgt, daß auf die Antriebswelle und das an ihr gehaltene
Werkzeug gar kein Drehmoment ausgeübt werden kann, das
groß genug wäre, um eine Beschädigung des Werkzeugs oder
ein Abbrechen des Werkzeugs hervorzurufen.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist vorgesehen, daß der Antrieb als Elektromotor mit einer
elektronisch arbeitenden Leistungsregelung ausgebildet
ist, die die maximal aufnehmbare Leistung des Elektromo
tors begrenzt. Derartige Leistungsbegrenzungsschaltungen
sind an sich bekannt, beispielsweise kann dies durch
Messung des Motorstroms geregelt werden. Eine solche Lei
stungsregelung begrenzt das maximal vom Motor abgebbare
Drehmoment, und dies wird dann so gewählt, daß es unter
halb des Drehmoments liegt, das zu einer Beschädigung des
Werkzeugs führen könnte.
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß
zwischen Antrieb und Antriebswelle eine Kupplung angeord
net ist, die den Kraftschluß zwischen Antrieb und An
triebswelle beim Überschreiten eines Maximaldrehmoments
zwischen Antrieb und Antriebswelle unterbricht. Eine
solche Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn ein Motor verwendet wird, der ein höheres Drehmoment
abgeben kann und der keine entsprechende elektronische
Leistungsbegrenzung aufweist.
Beispielsweise kann die Kupplung als Rutschkupplung oder
als Magnetkupplung ausgebildet sein, beim Überschreiten
eines bestimmten Drehmoments tritt ein Rutschen oder ein
Gleiten gegen die Magnetkraft auf, das maximal übertrag
bare Drehmoment wird dadurch begrenzt.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, daß die
Kupplung als Klauenkupplung ausgebildet ist und mindestens
ein Teil umfaßt, das beim Überschreiten eines maximalen
Drehmoments durch axiale Verschiebung einen Formschluß
zwischen Antrieb und Antriebswelle aufhebt. Vorzugsweise
wird dadurch das axial verschiebliche Teil durch eine Fe
der in eine den Formschluß herstellende Position verscho
ben. Dadurch ergibt sich eine mechanisch sehr einfache
Möglichkeit, das maximale Drehmoment zu begrenzen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorge
sehen, daß zwischen Antrieb und Antriebswelle eine Soll
bruchstelle angeordnet ist, deren Festigkeit geringer ist
als die der Antriebswelle und des Werkzeugs. Damit erfolgt
eine Zerstörung des Übertragungsstrangs beim Überschreiten
eines maximalen Drehmoments, und zwar gezielt an einer
Stelle außerhalb des Körpers, nämlich zwischen Antrieb und
Antriebswelle. Bei dieser Ausführungsform kann erst
weitergearbeitet werden, wenn die Unterbrechung im Bereich
der Sollbruchstelle wieder behoben wird, das heißt dem
Operateur wird auf diese Weise sehr deutlich, daß die Un
terbrechung außergewöhnlich war und besondere Maßnahmen
erfordert, um eine Verletzung oder eine Beschädigung des
Instruments zu vermeiden.
Insbesondere kann die Sollbruchstelle in einem Verbin
dungsglied angeordnet sein, das zwischen Antrieb und An
triebswelle eingesetzt ist. Es ist dadurch allein durch
Auswechseln dieses Verbindungsglieds möglich, das Instru
ment wieder in einen Arbeitszustand zu bringen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Verbin
dungsglied axiale Vorsprünge auf, die in axiale Aus
nehmungen des Antriebs und/oder der Antriebswelle ein
greifen und beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments
abbrechen.
Das Verbindungsglied kann beispielsweise aus Kunststoff
bestehen.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß auch bereits vor
handene chirurgische Instrumente einfach umgerüstet werden
können, es genügt nämlich, beispielsweise den hintersten
Teil der Antriebswelle so auszubilden, daß zwischen diese
und den Antrieb noch ein Verbindungsglied eingesetzt wer
den kann.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor
men der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung
der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische Seitenansicht des hinteren
Endes einer Antriebswelle eines arthrosko
pischen chirurgischen Instruments mit einer
Klauenkupplung zur Ankopplung an einen An
trieb;
Fig. 2: eine Schnittansicht längs Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3: ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des rückwärtigen Endes einer Antriebswelle
mit eingesetztem Verbindungsteil und
Fig. 4: eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in Fig. 3.
In der Zeichnung sind nur Teile eines chirurgischen In
struments dargestellt, welches an sich bekannt ist. Ein
solches chirurgisches Instrument umfaßt einen rohrförmi
gen, länglichen Schaft, in dem eine Antriebswelle um die
Längsachse des Schafts drehbar gelagert ist. Diese An
triebswelle wird häufig als an der Innenwand des Außen
rohrs anliegendes Innenrohr ausgebildet und trägt an
seinem vorderen Ende, das teilweise aus dem Schaft hervor
stehen kann, ein Werkzeug, beispielsweise eine seitliche
Schneide, die mit einer seitlichen Schneide des äußeren
Schafts zusammenwirkt, oder einen Fräskopf, der aus dem
Schaft hervorsteht.
Am rückwärtigen Ende des Schafts ist die Antriebswelle mit
einem Antrieb verbunden, beispielsweise einem Elektromo
tor, der sich vorzugsweise in einem Griffteil befindet.
Dieses schließt sich unmittelbar an den Schaft an, so daß
der Schaft mit Hilfe dieses Griffteils an die gewünschte
Operationsstelle herangeführt werden kann. Derartige In
strumente, die auch als Shaver oder Fräser bekannt sind,
werden beispielsweise in der Arthroskopie eingesetzt, um
an Kniegelenken operative Eingriffe vorzunehmen, ohne dazu
die Operationsstelle in großem Umfange eröffnen zu müssen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
das rückwärtige Ende einer Antriebswelle 1 eines solchen
Instruments dargestellt, welche am hinteren Ende aus einem
Anschlußteil 2 hervorsteht, das seinerseits mit dem rück
wärtigen Ende des Schafts 3 verbunden ist. Diese Teile
sind in der Zeichnung nur sehr schematisch dargestellt.
Die aus dem Anschlußteil hervorstehende Antriebswelle 1
trägt am rückwärtigen Ende einen klauenförmigen Vorsprung
4 mit schrägen Seitenwänden 5, der in eine Ausnehmung 6
eines Mitnehmers 7 eingreift; dieser wird durch einen
nicht dargestellten Elektromotor in Drehung um seine
Längsachse und um die Längsachse der Antriebswelle 1 ver
setzt und verdreht dabei die Antriebswelle 1.
Das Drehmoment wird dabei über die Ausnehmung 6 und den in
diese eingreifenden Vorsprung 4 übertragen, dieser Vor
sprung erstreckt sich diametral über die Stirnseite 8 der
Antriebswelle 1, der Vorsprung 4 und die Ausnehmung 6
bilden somit gemeinsam eine Klauenkupplung.
Der Mitnehmer 7 ist in Richtung des Doppelpfeils A in
Fig. 1 axial verschieblich gelagert und wird durch eine in
der Zeichnung nur schematisch dargestellte Feder 9 gegen
die Antriebswelle 1 gedrückt. Der Elektromotor und der
Mitnehmer 7 befinden sich normalerweise in dem Handstück
des chirurgischen Instruments, dieses ist in der Zeichnung
nicht dargestellt.
Im normalen Betrieb bleibt der Kraftschluß zwischen Mit
nehmer 7 und Antriebswelle 1 erhalten, die Drehbewegung
des Mitnehmers 7 wird damit unmittelbar auf die Antriebs
welle 1 übertragen.
Erfährt die Antriebswelle 1 eine besonders große Halte
kraft, so steigt das Drehmoment an, das im Bereich der
durch den Vorsprung 4 und die Ausnehmung 6 gebildeten
Drehkupplung übertragen werden muß. Überschreitet dieses
Drehmoment einen bestimmten Wert, so gleitet der Mitnehmer
7 an der schrägen Seitenwand 5 des Vorsprungs 4 entlang
und wird gegen die Wirkung der Feder 9 von der Antriebs
welle 1 entfernt, und zwar so weit, bis der Eingriff des
Vorsprungs 4 in die Ausnehmung 6 aufgehoben wird. Dadurch
wird auch der Kraftfluß zwischen Antrieb und Antriebswelle
1 unterbrochen, das heißt diese Klauenkupplung wirkt als
Drehmomentbegrenzer. Obwohl der Elektromotor weiter läuft,
wird nur ein von der Geometrie der Elemente abhängiges
Drehmoment auf die Antriebswelle 1 übertragen, so daß eine
Beschädigung der Antriebswelle 1 oder des Werkzeugs mit
Sicherheit vermieden werden kann.
Es wäre natürlich auch möglich, daß bei einer abgewandel
ten Ausführungsform, die in der Zeichnung nicht darge
stellt ist, nicht der Mitnehmer 7 axial verschieblich ist,
sondern die Antriebswelle 1 oder ein mit dieser zusammen
wirkendes Kupplungsglied, das dann durch eine entsprechen
de Feder an der Antriebswelle 1 oder am Anschlußteil 2 ge
gen den Mitnehmer 7 angedrückt wird. Auch in diesem Falle
wäre eine Trennung der Drehmomentübertragung bei Über
schreiten eines bestimmten Drehmoments möglich.
Das anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Ausführungs
beispiel gibt nur schematisch die mögliche Konstruktion
einer solchen Klauenkupplung wieder, konstruktiv sind dem
Fachmann eine Reihe von Möglichkeiten an die Hand gegeben,
hier unter Verwendung des beschriebenen Prinzips günstige
Lösungen zu realisieren.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 ist die
Antriebswelle 1 im Bereich ihres hinteren Endes als Ein
steckhülse 10 mit einer zentralen Einstecköffnung 11 aus
gebildet, die im Bereich ihres Bodens in eine zentrale
Öffnung 12 mit kleinerem Durchmesser übergeht, an die sich
radial nach außen um jeweils 120° (180°) in Umfangsrichtung
gegeneinander versetzte Erweiterungen 13 anschließen.
In die Einstecköffnung 11 ist ein Verbindungsteil 14 ein
geschoben, das mit einem zentralen Zapfen 15 in die zen
trale Öffnung 12 hineinragt. An dem Verbindungsteil 14,
das im wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet ist
und aus Kunststoff bestehen kann, sind drei Vorsprünge 16
angeformt, die parallel zum Zapfen 15 vom Verbindungsteil
abstehen und in jeweils eine der Erweiterungen 13 ein
greifen. Durch diesen Eingriff wird eine drehfeste Verbin
dung zwischen dem Verbindungsteil 14 und der Antriebswelle
1 hergestellt.
Auf der gegenüberliegenden Seite trägt das Verbindungsteil
14 ähnliche Vorsprünge 17, die in komplementäre Ausneh
mungen eines in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebs
eingreifen, so daß auf diese Weise eine Drehverbindung
zwischen Antrieb und Antriebswelle hergestellt wird.
Normalerweise wird über diese Drehverbindung ein Drehmo
ment vom Antrieb auf die Antriebswelle übertragen. Wird
die Drehung der Antriebswelle 1 behindert, steigt das
übertragene Drehmoment so weit an, bis ein Maximalwert er
reicht ist. Sobald dies der Fall ist, brechen die Vor
sprünge 16 am Verbindungsteil 14 ab, dadurch wird die
Drehverbindung zwischen Antrieb und Antriebswelle 1 dauer
haft und plötzlich unterbrochen. Die Vorsprünge 16 bilden
also eine Sollbruchstelle im Übertragungsstrang zwischen
Antrieb und Antriebswelle.
Wenn eine Unterbrechung dieses Antriebsstrangs eingetreten
ist, wird das Handstück von der Antriebswelle abgenommen.
Nach Entfernung des zerstörten Verbindungsteils 14 wird
ein anderes Verbindungsteil eingesetzt, das dann wieder
eine Drehmomentübertragung erlaubt, allerdings nur so
lange das Drehmoment unter dem maximal zulässigen Drehmo
ment bleibt.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 könnte auch so abge
wandelt werden, daß das Verbindungsteil 14 axial ver
schieblich und drehfest mit dem Schneidwerkzeug verbunden
ist, wobei das Verbindungsteil 14 durch eine Feder gegen
die Einsteckhülse 10 gedrückt wird. Aufgrund der Formge
bung der Vorsprünge 17, die an ihrem freien Ende abgerun
det sind, könnte die Drehverbindung auch dadurch unterbro
chen werden, daß das Verbindungsteil 14 in axialer Rich
tung von der Einsteckhülse 10 entfernt wird, wenn das
Drehmoment bestimmte Werte übersteigt. Dadurch ergäbe sich
ein Lösen der Drehverbindung, in diesem Falle ohne Zer
störung des Verbindungsteiles 14, d. h. ohne Abbrechen der
Vorsprünge 17.
Claims (11)
1. Chirurgisches Instrument mit einem rohrförmigen
Schaft und mit einer in diesem um die Schaftachse
drehbar gelagerten, stab- oder rohrförmigen An
triebswelle, die am vorderen Endes des Schafts ein
Werkzeug trägt und am hinteren Ende des Schafts
mit einem motorischen Antrieb verbunden ist, ge
kennzeichnet durch eine Drehmomentbegrenzung des
Antriebs oder der Verbindung zwischen Antrieb (7)
und Antriebswelle (1).
2. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antrieb als Elektromotor
mit einer elektronisch arbeitenden Leistungsre
gelung ausgebildet ist, die die maximal aufnehm
bare Leistung des Elektromotors begrenzt.
3. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Antrieb und Antriebs
welle (1) eine Kupplung angeordnet ist, die den
Kraftschluß zwischen Antrieb und Antriebswelle (1)
beim Überschreiten eines maximalen Drehmoments
zwischen Antrieb und Antriebswelle (1) unterbricht.
4. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kupplung als Rutschkupp
lung ausgebildet ist.
5. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kupplung als Magnetkupp
lung ausgebildet ist.
6. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kupplung als Klauenkupp
lung ausgebildet ist und mindestens ein Teil (7)
umfaßt, das beim Überschreiten eines maximalen
Drehmoments durch axiale Verschiebung einen Form
schluß zwischen Antrieb (7) und Antriebswelle (1)
aufhebt.
7. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das axial verschiebliche Teil
(7) durch eine Feder (9) in eine den Formschluß
herstellende Position verschoben wird.
8. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Antrieb und Antriebs
welle (1) eine Sollbruchstelle angeordnet ist,
deren Festigkeit geringer ist als die der An
triebswelle (1) und des Werkzeugs.
9. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle in einem
Verbindungsglied (14) angeordnet ist, das zwischen
Antrieb und Antriebswelle (1) eingesetzt ist.
10. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (14)
axial vorstehende Vorsprünge (16) aufweist, die in
axiale Ausnehmungen (13) des Antriebs und/oder der
Antriebswelle (1) eingreifen und beim Überschrei
ten eines maximalen Drehmoments abbrechen.
11. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied
(14) aus Kunststoff besteht.
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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ID=6516717
Family Applications (1)
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