DE69101657T2

DE69101657T2 - Kupplungsverfahren und Vorrichtung.

Info

Publication number: DE69101657T2
Application number: DE69101657T
Authority: DE
Inventors: Jay Bichet; Rocco R Borzone; Thomas F Mccarthy
Original assignee: Howmedica Inc
Current assignee: Howmedica Osteonics Corp
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2011-01-25
Also published as: JPH04227242A; DK0444776T3; ES2051078T3; JPH0763471B2; IE910356A1; KR910021231A; EP0444776B1; IE65061B1; AU635106B2; EP0444776A1; DE69101657D1; US5203595A; KR940000279Y1; DE9101150U1; AU7022491A; ATE104187T1; CA2035375C

Description

Hintergrund der Erfindung

Mehrteilige Vorrichtungen werden verbreitet auf dem Gebiet der Chirurgie verwendet. Die miteinander verbundenen Teile verwenden häufig Schwalbenschwanzverbindungen. In manchen Fällen haben die Teile Komponenten, die in die Teile eingesetzt werden, um sie beispielsweise während einer Operation daran zu hndern, sich voneinander zu lösen.
Ein Beispiel eines solchen verwendeten Teils, das jedoch aus Kunststoff besteht, ist in der US-A-4 706 659 offenbart, die eine flexible Verbindungswelle beschreibt und auf der die Einleitung von Anspruch beruht.
Werden jedoch Schwalbenschwanzverbindungen verwendet, so müssen die Toleranzen zwischen den zusammenpassenden Teilen im allgemeinen sehr eng sein, insbesondere, wenn während der gesamten Vorgänge kein Führungsdraht verwendet wird. Die Herstellung sehr enger Toleranzen ist jedoch kostspielig. Sind andererseits die Toleranzen nicht eng, so lösen sich die Teile leicht voneinander. Im Operationssaal führt ein solches Lösen zu einem Verlust steriler Bedingungen, wenn die Teile auf den Boden fallen.
Aufgabe bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung mit Teilen, die in sicherer Weise miteinander verriegelt werden können und zusammenbleiben, bis ihr Lösen gewünscht ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine chirurgische Vorrichtung mit Schwalbenschwanzverbindungen, die in wirtschaftlicher Weise hergestelt werden kann und die sich nicht in unerwünschter Weise löst, selbst wenn kein Führungsdraht verwendet wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese und weitere Aufgaben werden erreicht durch eine Kuppelvorrichtung, umfassend: einen ersten Teil mit einem daraus vorstehenden Vorsprung und einem zweiten Teil mit einer Aufnehmung bzw. Fenster, in welches dieser Vorsprung paßt dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Teil jeweilige Senkbohrungen aufweist, die im wesentlichen koaxial sind, wenn der Vorsprung in das Fenster paßt, und daß sich ein in der Senkbohrung des ersten Teils untergebrachter rohrförmiger Keilabschnitt aus flexiblem Material von dem Vorsprung radial nach außen und in die Senkbohrung des zweiten Teils erstreckt um einen Keilabschnitt zu bilden, der ein negatives Spiel zwischen dem ersten und zweiten Teil ergibt, was die Teile darin hindert, sich leicht voneinander zu lösen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung ein chirurgisches Instrument mit zwei zusammenpassenden Schwalbenschwanzteilen. Das Schwalbenschwanz-Keilstück hat die folgenden Eigenschaften: seine Höhe h ist das rechtwinklige Abstandsmaß zwischen dem äußeren Ende des Schwalbenschwanzkeils, das dessen breitester Teil mit einer Breite w ist, und dem inneren Ende des Schwalbenschwanzkeils, das der schmalste Teil des Keils mit einem Breite w' ist. In das breite Ende des Keils ist axial eine Sack- oder Senkbohrung eingebracht, deren Durchmesser d geringfügig kleiner ist als w, jedoch etwas größer als w', so daß sich also ein Loch oder ein Fenster ergibt, das sich auf der Seite des Schwalbenschwanzkeils öffnet. Die Tiefe der Bohrung beträgt vorzugsweise etwas mehr als h.
In diese Bohrung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein flexibles Material, beispielsweise Polypropylen, in Rohrform eingesetzt, wobei dieses Rohr einerseits vorzugsweise bis zum Bohrungsgrund reicht, andererseits vorzugsweise nicht über das äußere Ende des Schwalbenschwanz-Keilstücks vorsteht; jedoch tritt das flexible Material radial aus dem Fenster in der Schwalbenschwanzseite, wie beschrieben, vor.
Die Schwalbenschwanzkonstruktion hat auch ein Nutstück, dessen Charakteristiken denen des Keils gleichen, jedoch umgekehrt sind. Die Breite des innersten Endes der Nut im Nutstück ist geringfügig größer als w und die Breite am Außenende der Nut des Nutstücks ist geringfügig größer als w'. Ihre Tiefe beträgt h'. Das Schwalbenschwanz-Nutstück hat ebenfalls eine Sack- oder Senkbohrung, jedoch mit einem Durchmesser, der geringfügig größer ist als d. Die Tiefe dieser Bohrung ist angenähert gleich der Höhe h' der Schwalbenschwanznut.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Zusammenkuppeln eines ersten und eines zweiten Teils in einer mehrteiligen Vorrichtung unter Einsatz einer derartigen Kuppelvorrichtung zur Verfügung.
Ein Vorteil der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die Toleranzen des Schwalbenschwanz-Keilstücks und des Schwalbenschwanz-Nutstücks nicht sehr eng sein müssen. Beim Zusammenbau der beiden Teile drückt der Nutstück das flexible Material so lang zusammen, bis es in seine Bohrung eintritt, wo es dann zu seiner natürlichen Form zurückkehrt. Außerdem kann die Schwalbenschwanzverbindung durch Aufwendung einer mäßigen Kraft auf Wunsch wieder gelöst werden. Die Möglichkeit eines unbeabsichtigten Lösens der Verbindung ist jedoch erheblich reduziert.
Da die Toleranzen nicht sehr eng sein müssen, sind auch die Herstellungskosten der Teile reduziert. Trotzdem bleibt die Schwalbenschwanzverbindung bestehen, bis ihre Lösung beabsichtigt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine veranschaulichende Seitenansicht einer chirurgischen Ahle mit drei erfindungsgemäßen Kuppelvorrichtungen, wobei jedoch die Einzelheiten der Teile in dieser Figur nicht dargestellt sind, sondern unten beschrieben werden;
Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Schwalbenschwanzkupplung, in die ein Rohrstück aus flexiblem Material einzusetzen ist;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Keilstücks der Schwalbenschwanzkupplung, wie es in Fig. 2 oben dargestellt ist, wobei gestrichelt der Ort eines Einsetzkörpers aus Kunststoff eingezeichnet ist, der teilweise radial aus dem Keilstück nach außen vortritt;
Fig. 4 ist eine Unteransicht des Keilstücks nach Fig. 3, aus einer Ebene 4-4 gesehen, unter Darstellung einer Bohrung eines Durchmessers d im Keilstück der Schwalbenschwanzverbindung und einer Senkbohrung eines geringfügig größeren Durchmessers d&sub1;, in die ein Kunststoffeinsatz eingesetzt ist;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Nutstücks, also des unteren Teils der Schwalbenschwanzkupplung nach Fig. 2, mit einer darin befindlichen Bohrung und einer Senkbohrung, in die der Kunststoffeinsatz vordringen kann, wenn die Teile zusammengesetzt werden;
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf das Nutstück der Kuppelvorrichtung nach Fig. 2, wobei hier kein Kunststoff eingesetzt ist;
Fig. 7 ist ein Querschnitt durch die Kuppelvorrichtung in einer Ebene 7-7 in Fig. 1, also an der schmalsten Stelle des Schwalbenschwanz-Keilstücks in der angegebenen Richtung unter Darstellung des im wesentlichen in der Bohrung dieses Teils angeordneten Kunststoffeinsatzes, der jedoch aus diesem in radialer Richtung nach außen in das Nutstück vorsteht, wobei die Fig. 7 die Ansichten nach den Figuren 4 und 6 in sich vereinigt;
Fig. 8 ist ein Längsschnitt in einer Ebene 8-8 in Fig. 7 unter Darstellung der zusammengesteckten Teile, nämlich des Keilstücks und des Nutstücks der Schwalbenschwanzkupplung, zusammen mit dem eine Keilwirkung ausübenden Einsatz aus flexiblem Material, der im wesentlichen innerhalb der Bohrung des Keilstücks angeordnet ist, jedoch in radialer Richtung aus diesem Stück vorsteht und in die bei einer bevorzugten Ausführung im Nutstück der Vorrichtung angeordnete Senkbohrung vorsteht, wobei wie dargestellt, die Toleranzen zwischen den Teilen der Schwalbenschwanzkupplung nicht eng sein müssen;
Fig. 9 ist ein Längsschnitt mit mehreren der in Fig. 8 dargestellten Kuppelvorrichtungen.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

In Fig. 1 wird eine Ausführungsform der allgemein als 10 bezeichneten erfindungsgemäßen Kuppelvorrichtung gezeigt, die in einer Ahle mit mehreren durch Schwalbenschwanzkupplungen miteinander verbundenen Abschnitten verwendet wird, wobei durch eine derartige Kuppelvorrichtung insbesondere ein austauschbarer Schneidkopf mit einer Welle verbunden werden kann. Eine bevorzugte erfindungsgemäße Kuppelvorrichtung umfaßt ein Schwalbenschwanz-Keilstück, ein dazugehöriges Schwalbenschwanz-Nutstück und einen (in Fig. 1 nicht im Detail gezeigten, jedoch unten beschriebenen) eine Keilwirkung ausübenden Teil aus flexiblem Material.
In Fig. 2 ist das Keilstück 12 vom Nutstück 14 getrennt dargestellt. Das Keilstück 12 ist ein integraler Teil eines ersten Bestandteils 16 des aus mehreren Bestandteilen bestehenden Instruments und hat beim beschriebenen Ausführungsbeispiel eine zylindrische Form, und das Nutstück 14 ist ein integraler Teil eines zweiten Bestandteils 18 und hat beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ebenfalls zylindrische Form.
Das Schwalbenschwanz-Keilstück hat eine Höhe h19, die das vertikale Abstandsmaß zwischen einem äußeren Ende 20 und einem inneren Ende 22 des Keils darstellt. Am Ende 20, das der breiteste Teil des Keils ist, hat dieser eine Breite von w24 und am Ende 22, das den schmalsten Teil des Keils darstellt, beträgt die Breite des Keils w'26.
Wie Fig. 2 auch zeigt, ist im Keilstück 12 ein Fenster oder eine Ausnehmung 28 eingebracht, die bei senkrechter Draufsicht im wesentlichen dreieckig mit abgerundeten Ecken erscheint. Dieses Fenster 28 ist auf jeder Seite 30 des Keilstücks 12 gebildet, nämlich an der Schnittfläche jeder Seite 30 mit einer (in Fig. 2 nicht sichtbaren) Gegen- oder Senkbohrung 29, die sich im Keilstück 12 befindet. Eine erste Bohrung 31 im ersten Teil 16 hat einen Durchmesser, der im Vergleich zur Senkbohrung 29 etwas kleiner ist.
In Fig. 2 sind weiterhin im Schwalbenschanz-Nutstück 14 Ausnehmungen 32 gezeigt. Jede dieser Ausnehmungen 32 erscheint auh aus einer Richtung, die zu einer Seitenfläche 34 der Nut 14 im wesentlichen senkrecht liegt im wesentlichen dreieckig. Wie in Fig. 2 auch ersichtlich, ist die obere Begrenzung jeder der Ausnehmungen 32 ein Kreisbogen. Das Schwalbenschwanz-Nutstück 14 hat ein inneres Ende 38. Der senkrechte Abstand h'39 zwischen dem äußeren Ende 36 des Schwalbenschwanz-Nutstücks 14 und seinem inneren Ende 33 ist vorzugsweise geringfügig größer als die oben beschriebene Höhe h19. Zusätzlich hat die Ausnehmung 40 (die der Raum innerhalb des Schwalbenschwanz-Nutstückes 14 ist, in den das Schwalbenschwanz-Keilstück 12 paßt) die größste Breite w&sub1;42 (bei oder nahe bei Ende 38), die etwas breiter als die oben beschriebene Breite w24 ist. Die Ausnehmung 40 hat am äußeren Ende 36 des Schwalbenschwanz-Nutstücks 14 eine Breite w&sub1;'44, die etwas breiter als die oben beschriebene Breite w'26 ist. Die Ausnehmung 32 ist ein Teil der Gegen- oder Senkbohrung 46, die innerhalb das Schwalbenschwanz-Nutstücks 14 liegt die Senkbohrung 46 hat einen etwas größeren Durchmesser als die Bohrung 50 im zweiten Teil 18.
Die erste Bohrung 31 und die zweite Bohrung 50 werden weiter unten beschrieben.
In Fig. 3 ist das Schwalbenschwanz-Keilstück 12 (das ein integraler Teil dem ersten Teils 16 ist) gezeigt wobei die erste Bohrung 31 und die Senkbohrung 29 in gestrichelten Linien gezeigt sind. Ebenfalls gezeigt ist ein Teil 52 aus flexiblem Material, das in radialer Richtung durch Ausnehmung 28 nach außen vortritt. Teil 52 aus flexiblem Material ist ein Teil des flexiblen Rohrstücks 54, dessen Hauptanteil innerhalb der Senkbohrung 29 liegt und das einen Innendurchmesser aufweist, der etwa gleich dem Durchmesser d der ersten Bohrung 31 ist.
Fig. 4 zeigt die Unterseite des Schwalbenschwanz-Keilstücks 12, mit dem in der in diesem Stück befindlichen Senkbohrung 29 angeordneten Rohrstück 54. Auch ist die erste Bohrung 31 in diesem Keilstück 12 erkennbar.
Fig. 5 zeigt das Schwalbenschwanz-Nutstück 14 mit der zweiten Bohrung 50 und der zweiten Senkbohrung 46. In der Zeichnung sind auch der Nutengrund 38 und das äußere Ende 36 zusammen mit den Maßen h'39, w&sub1;42, w'&sub1;44 und die Nut 40 zu sehen.
Fig. 6 zeigt im Nutstück 14 die zweite Bohrung 50 und die zweite Senkbohrung 46 sowie das Ende 36 dieses Nutstücks und den Nutgrund 38. Die Bohrung 50 und die Senkbohrung 46 liegen innerhalb des zweiten Teils 18, wie in Fig. 5 erkennbar ist, in unterschiedlichen Höhen.
In Fig. 7 ist weiterhin das flexible Rohrstück 54 erkennbar. Außerdem sind die Bohrung 50 und die Senkbohrung 46 sichtbar. Das flexible Rohstück 54 tritt durch die Fenster 28 (Fig. 2) aus und steht in die Ausnehmungen 32 im Nutstück 14 des Teils 18 (Fig. 2) vor.
Fig. 8 zeigt das Schwalbenschwanz-Keilstück 12 und das Schwalbenschwanz-Nutstück 14 in zusammengestecktem Zustand. Die erste Bohrung 31 im Keilstück 12 fluchtet im wesentlichen coaxial mit der zweiten Bohrung 50 im Nutstück 14. Im Keilstück 12 ist die Senkbohrung 29 und im Nutstück 14 die Senkbohrung 46 in der dargestellten Weise angebracht. Der überstehende Teil 52 des flexiblen Materials tritt aus der ersten Bohrung 31 im Keilstück 12 in die Ausnehmung 32 im Nutstück 14 vor. Das flexible Rohrstück 54 ist in der dargestellten Weise eingebracht, jeder seiner Teile 52 bildet einen eine Keilwirkung ausübenden Teil zwischen dem Keilstück 12 und dem Nutstück 14.
Das Keilstück 12, das Nutstück 14 und der eine Keilwirkung ausübende Teil 52 bilden zusammengenommen eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kuppelvorrichtung.
Fig. 9 zeigt zwei der Kuppelvorrichtungen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wie sie in Fig. 8 dargestellt wurde. Bei Anwendung dieser Kuppelvorrichtung kann auf Wunsch der übliche Führungsdraht weggelassen werden.
Durch die Verwendung des flexiblen Materials in Form des Rohrstücks und durch die Anbringung der Senkbohrungen im Keilteil und im Nutteil werden die beiden zusammenpassenden Teile zentriert verbunden und erlauben es dem flexiblen Material, in seine natürliche Form zurückzukehren, so daß ein Führungsdraht, falls er verwendet wird, durch die Bohrung der Vorrichtung hindurchtreten kann
Das in der Vorrichtung und im Verfahren der Erfindung zu verwendende flexible Material kann irgendein geeignetes flexibles Material sein. Besonders bevorzugt wird ein Material, das zu einer Rohrform geformt werden kann, z.B. Polypropylen oder irgendein anderes geeignetes Material.
Die Kuppelvorrichtung kann in folgender Weise hergestellt werden. Eine aus mehreren Bestandteilen zusammengesetzte Gerätschaft, die als einzelner Gegenstand verwendet werden soll, kann mit irgendeiner entsprechenden Verbindung, beispielsweise einer Schwalbenschwanzkupplung hergestellt sein. Sofern innerhalb der verschiedenen Bestandteile Bohrungen angeordnet sind, wird vorzugsweise eine Senkbohrung eines Durchmessers, der geringfügig größer ist als der Durchmesser der Bohrung, im Keilstück der Schwalbenschwanzverbindung angebracht und wird eine weitere Senkbohrung im Nutstück der Schwalbenschwanzverbindung angebracht. Die Senkbohrung im Keilstück soll einen Durchmesser haben, der zwischen der größter Breite des Schwalbenschwanzkeils und der kleinsten Breite des Schwalbenschwanzkeils beträgt, so daß in den Seiten dieses Keils jeweils ein Fenster entsteht, durch das flexibles Material vortreten kann. Dieses vortretende flexible Material schafft einen Eingriff zwischen den zusammengeschobenen Teilen der Schwalbenschwanzverbindung.

Claims

1. Kuppelvorrichtung, umfassend einen ersten Teil (16) mit einem darauf vortretenden Vorsprung (12) und einem zweiten Teil (18) mit Einer Ausnehmung (14), in die der Vorsprung (12) eingreifen kann, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Teil jeweilige Gegen- bzw. Senkbohrungen (29,46) aufweisen, die im wesentlichen koaxial sind, wenn der Vorsprung in die Ausnehmung eingreift, und einen rohrförmigen Keilteil (54) aus flexiblem Material, der in der Senkbohrung (29) des ersten Teils liegt und sich radial außerhalb des Vorsprungs und in die Senkbohrung (46) des zweiten Teils erstreckt, und einen eine Keilwirkung ausübenden Teil zu bilden der eine Schnittfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Teil ergibt, um die leichte Trennung dieser Teile zu verhindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Teil über den Großteil ihrer Länge zylindrisch geformt sind und in zusammengefügtem Zustand jeweilige koaxiale Bohrungen (30,51) haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, in der der Vorsprung (12) und die Ausnehmung (14) jeweilige Keil- und Nutteile einer Schwalbenschwanz-Verbindung sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, in welcher die Senkbohrung (29) des ersten Teils eine Breite hat, die größer als die geringste Breite, aber kleiner als die größte Breite des Vorsprungs (12) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, in welcher der Vorsprung (12) eine geringfügig kleinere Höhe als die Tiefe dar Senkbohrung (29) des ersten Teils hat.

6. Chirurgisches Gerät, umfassend mindestens eine Kuppelvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5.

7. Gerät nach Anspruch 6, umfassend einen mit einem dieser Teile integralen Ahlenkopf.

8. Verfahren zum Zusammenkuppeln eines ersten und eines zweiten Teils einer mehrteiligen Vorrichtung, bei dem ein aus dem ersten Teil vortretender Vorsprung (12) in eine Ausnehmung (14) des zweiten Teils eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Teil jeweilige Gegen- bzw. Senkbohrungen (29,46) aufweisen, die im wesentlichen koaxial sind, wenn der Vorsprung in die Ausnehmung eingreift, und ein rohrförmiger Keilteil (54) aus flexiblem Material, der in der Senkbohrung (29) des ersten Teils liegt sich radial außerhalb des Vorsprung und in die Senkbohrung des zweiten Teils erstreckt um einen eine Keilwirkung ausübenden Teil zu bilden, der eine Schnittfläche zwischem dem ersten und dem zweiten Teil ergibt, um die leichte Trennung der Teile zu verhindern.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Teile Teile eines chirurgischen Gerätes sind.