DE69633727T2 - Biegsame welle - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • BEREICH DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf flexible Schäfte und Anschlussstücke, genauer gesagt, auf einen verbesserten flexiblen Schaft für die Übertragung von Drehbewegungen und Kraft an, über oder unter Hindernissen vorbei. Die Erfindung umfasst einen verbesserten flexiblen Schaft zum Zwecke der Markraumbohrung an Knochen.
  • Kurze Beschreibung des Stands der Technik
  • Flexible Schäfte und Anschlussstücke werden verwendet, um eine rotierende Kraft zwischen einer Kraftquelle und einer angetriebenen Komponente zu übertragen, wenn kein direkter, ungehinderter weg vorhanden ist. Wie in 3 von U.S. Patent 4,646,738, dem Suhner Katalog auf Seite 6 und dem S. S. White Technologies Inc. Katalog, Seite 4 (1994) abgebildet, besteht ein flexibler Schaft im Allgemeinen aus einem rotierenden Schaft mit Endstücken zur Anbringung von Passteilennormalerweise einer Kraftquelle und dem angetriebenen Teil. Eine schützende Außenhülle kann verwendet werden, um den Schaft nötigenfalls zu schützen. Wie in dem Katalog der S. S. White Technologies Inc., Seite 5 und in Suhner auf Seite 6 abgebildet, werden flexible Schäfte in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, überall dort, wo es nötig ist, rotierende Kraft zu übertragen und kein direkter ungehinderter Weg zur Verfügung steht. Flexible Schäfte finden in allen Bereichen, vom Kinderspielzeug bis hin zur Raumfahrttechnik, eine Anwendung. Anwendungsbeispiele flexibler Schäfte wurden in dem Artikel „New Twists for Flexible Shafts" (Machine Design, 9/7/89) aufgeführt, vor allem wird dies auf den Seiten 145 und 146 illustriert, weitere Beispiele finden sich in „Flexible Shafts Make Obstacles Disappear" (Power Transmission Design, Juli 1993), insbesondere 1. Bei einem der genannten Beispiele handelt es sich um ein Sicherheitsventil, das sich in einer Höhe von 9,144 m (30 ft.) über Grund befand und nicht einfach zugänglich war, welches aber, um betriebsfähig zu bleiben, täglich betätigt werden musste. Diese Betätigung erfolgte jedoch auf Grund der schlechten Zugänglichkeit nicht regelmäßig. Durch die Installation eines flexiblen Schafts von dem Ventil bis zum Boden wurde das Personal in die Lage versetzt, das Ventil regelmäßig zu betätigen und dessen ordnungsgemäße Funktion zu überprüfen. Flexible Schäfte werden in Flugzeugen verwendet, um Landeklappen, Slats, Profilvorder- und -hinterkanten zu heben und zu senken. Flexible Schäfte aus Edelstahl ermöglichen Chirurgen eine höhere Manövrierfähigkeit mit Knochenschneide- und -fräswerkzeugen. Des Weiteren werden flexible Schäfte häufig verwendet, um eine unvollkommene Anordnung zwischen antreibender und angetriebener Komponente zu kompensieren. Die Anwendungsbereiche von flexiblen Schäften sind unbegrenzt, eingeschränkt nur durch die Leistungsfähigkeit des Schafts in Bezug auf das Drehmoment.
  • Der grundlegende Zweck eines flexiblen Schafts ist die Übertragung von Rotation und Kraft auf krummlinige Weise. Flexible Schäfte werden verwendet, wenn es kaum oder keine akkurate Anordnung zwischen der Kraftquelle und der angetriebenen Komponente gibt, wenn der Weg zwischen der Kraftquelle und der angetriebenen Komponente blockiert ist oder sie sich in einem Umfeld oder einer Position befindet, welche der Kraftquelle keinen Zugang erlaubt; Sie werden zur Verbindung oder zum Antrieb von Komponenten, die sich relativ zueinander bewegen, und zur Dämpfung und Absorption von Vibrationen der Antriebseinheit sowie des angetriebenen Werkzeugs verwendet.
  • Wie in U.S. Patent 5,108,41 1, 2 illustriert, und in der Suhner Publikation auf den Seiten 15 und 16 zu sehen, bestanden flexible Schäfte und Anschlussstücke, die zur Kraftübertragung erhältlich waren, bisher aus einzelnen oder multiplen Drähten, die um einen Zentralen Antriebskern oder einen hohlen Kern gewickelt waren. Die Anzahl der Drähte pro Schicht und die Anzahl der Schichten variiert gemäß der Anwendung und der Anforderungen für unidirektionale oder bi direktionale Drehmoment-Übertragung. Normalerweise werden drahtumwickelte flexible Schäfte für den Betrieb in nur eine Rotationsrichtung entworfen und gebaut; vom Antriebsende aus gesehen entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn. Sie werden mit dem Ziel entworfen, die Leistungsfähigkeit bezüglich der Drehmoment-Übertragung in der Rotationsrichtung, für die sie entwickelt wurden, zu maximieren. Die Leistung eines unidirektionalen Schafts, der in die entgegengesetzte Richtung betrieben wird, liegt deutlich unter den beabsichtigten Leistungsniveaus.
  • Eine spezifische Anwendung finden flexible Schäfte in flexiblen Markraumbohrern. Markraumbohrer werden verwendet, um den Markkanal von Knochen zu vergrößern. Dies geschieht zur Vorbereitung eines Einsatzes von prothetischen Komponenten, wie totalen Hüftgelenksprothesen, der Vorbereitung eines Einsatzes von Bruchreduktions- und Fixierungssystemen, wie Markraumnägeln, der Durchführung einer intramedullären Osteotomie, dem Einsatz eines Propfs, der verhindert, dass Knochenzement wandert, während er sich noch in einem zähflüssigen Zustand befindet, zur Stimulierung von Knochenwachstum und zu anderen Zwecken. Da der Knochenmarkkanal einen unregelmäßigen Innendurchmesser und von einem Ende zum anderen einen ungleichmäßigen Aufbau hat, bevorzugen es Chirurgen, den Knochenmarkkanal zu vergrößern, um so einen einheitlichen Durchmesser zu erhalten oder einen Durchmesser, der es ihnen ermöglicht die vorgesehene Vorrichtung ein- oder durchzuführen. Da die Schäfte langer Knochen entlang ihrer Längsachse gebogen oder gekrümmt sind, sind flexible Schäfte nötig, die sich biegen, so dass sie diesem natürlich gekrümmten Verlauf folgen können, während sie das für die Knochenbohrung notwendige Drehmoment übertragen.
  • Wird im Bohrprozess zur Vergrößerung des Kanals ein gerader, starrer oder unflexibler Schaft verwendet, besteht eine beträchtliche Wahrscheinlichkeit, dass die Reibahle der natürlichen Krümmung des Knochens nicht folgt, die gewünschte Knochenmenge nicht entfernt und keinen einheitlichen Innendurchmesser hervorbringt. Des weiteren besteht bei der Verwendung einer geraden, starren Reibahle eine große Wahrscheinlichkeit, dass sich die Reibahle verklemmt, übermäßig viel Knochen entfernt oder die äußere Struktur des Knochens beschädigt. Aus diesem Grund werden Knochenmarkkanäle fast immer mit Reibahlen vorbereitet, die über einen flexiblen Schaft verfügen. Flexible Markraumbohrer haben ein Design, das eine zentrale Bohrung verwendet, die eine lange Führungsstange oder einen Führungsdraht mit kleinem Durchmesser aufnehmen kann, die bzw. der anfangs in den Knochenmarkkanal eingeführt wird. Der Führungsdraht oder die Führungsstange legt den Verlauf der vorrückenden Reibahle fest. Der Einsatz einer flexiblen Reibahle verhindert jedoch das Problem eines Verklemmens oder Anhaltens der Reibahle nicht, wenn sich der Schneidekopf der Reibahle in der Knochenstruktur verfängt und sich nicht dreht. Das Herausnehmen oder Entfernen eines verklemmten Schneidekopfes kann sich extrem schwierig, wenn nicht unmöglich gestalten, ohne den betroffenen Knochen oder das Bohrgerät weiter zu beschädigen. Die bevorzugte Methode zur Entfernung der Reibahle, wäre eine entgegengesetzte Betätigung der Reibahle. Der Bau der gängigen Geräte jedoch ermöglicht es nicht, die Reibahle rückwärts zu betätigen, ohne den flexiblen Schaft zu zerstören.
  • Bisher stehen orthopädischen Chirurgen drei Arten flexibler Markraumboherer zur Verfügung:
  • (I) Ein Schaft mit einer Vielzahl paralleler flexibler Elemente oder Stäbe, die an gegenüberliegenden Seiten durch eine verschweißte oder verlötete Verbindung zusammengefügt sind; (II) ein Schaft, bestehend aus einer Spirale oder einem helixförmig gewundenem Draht oder Band/helixförmig gewundenen Drähten oder Bändern; (III) ein Schaft bestehend aus einer Reihe von ineinander greifenden Gliedern, die über einer Führungsstange angebracht sind.
  • Der erste Typ flexibler Markraumbohrer (I) besteht aus einer Vielzahl paralleler, flexibler Elemente, die an gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden sind. Ein Nachteil dieses Schafts entsteht bei der Verwendung, da die Reibahle rotiert und die Elemente dadurch verdreht werden, wodurch sie wiederum steifer werden und die Flexibilität des Schafts reduziert wird. Ein weiterer Nachteil der besagten Reibahle ist die Tendenz des Schafts, wenn er rotiert, sich aber noch nicht ganz im Knochenmarkkanal befindet, Gewebe aus umliegenden Strukturen zu reißen, da die einzelnen Elemente mit Torsionskraft geladen und entladen werden, wodurch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Drähten vergrößert und verkleinert werden, sich das betroffene Gewebe darin verfängt und herausgerissen wird. Ein weiterer Nachteil der besagten flexiblen Reibahle tritt während des Einsetzens der Reibahle über die Führungsstange auf. Die zentrale Bohrung soll eine Führungsstange mit kleinem Durchmesser aufnehmen. Außer an den jeweiligen Enden hat diese Reibahle keine gut definierte und abgegrenzte zentrale Bohrung. Daher ist es schwer zu verhindern, dass die Führungsstange den Bohrer während der Einführung des Führungsdrahtes im Bereich der freistehenden Elemente verlässt. Ein weiterer Nachteil dieses flexiblen Schafts ist der ineffiziente Energietransfer von der Kraftquelle hin zum Schneidekopf, der daraus resultiert, dass die einzelnen Elemente beim Rotieren der Reibahle verdreht und verwickelt werden. Ein weiterer Nachteil dieser Art Bohrer ist, dass er während der Operation extrem laut ist, da die verschiedenen Elemente während der Rotation aufeinander schlagen.
  • Die zweite Art flexibler Markraumbohrer (II) besteht aus spiral- oder aus helixförmig gewundenen Metalldrähten oder -bändern. Hierbei handelt es sich um den flexiblen Schaft, der für Markraumbohrungen am häufigsten verwendet wird. Der Hauptnachteil dieses Reibahlenmodells ist, dass es nur im Vorwärtsgang betrieben werden kann. Wenn sich der Schneidekopf verklemmt und der Chirurg den die Reibahle rückwärts betätigt, um den Schneidekopf zu lösen oder das Entfernen zu ermöglichen, entwickelt sich der Schaft, und die Reibahle wird dauerhaft deformiert und kann nicht mehr verwendet oder repariert werden. Ein weiterer Nachteil dieses Markraumbohrers ist, dass die Torsionsladung, der er bei Gebrauch ausgesetzt ist, zu einer schlechten Kraftübertragung und zu unterschiedlich starken Verzerrungen des besagten Schafts führt. Wenn die Kraftquelle, welche die Rotationsenergie für die Reibahle liefert, groß genug ist, können sich besagte Spiralen so sehr zusammenziehen, dass es negative Auswirkungen auf die strukturelle Integrität des Schafts hat und zu einer dauerhaften helixförmigen Deformation des Schafts führt. Ein weiterer Nachteil dieses Reibahlentyps ist, dass es unmöglich ist, den Schaft und die Zwischenräume in den helixförmig gewundenen Bändern nach der Operation von chirurgischen Überresten zu reinigen, um eine Kontamination zwischen den Patienten zu verhindern. Wenn infiziertes Blut oder Körperflüssigkeiten in den Mechanismus des Geräts eindringen, ist es extrem schwierig diese zu entfernen und das Gerät zu säubern.
  • Die dritte Art flexibler Schäfte (III) besteht aus einer Reihe ineinander greifender Glieder, die über einem Führungsdraht angebracht sind. Ein spezieller Nachteil dieses Modells ist beim Betrieb und beim Austausch des Schneidekopfes zu finden. Die derzeitige Anwendung dieses Modells macht es erforderlich, dass die Glieder von einem längsgerichteten Führungsdraht zusammengehalten werden, über dem die Glieder angebracht sind. Um den Schneidekopf auszutauschen, muss eine flexible Röhre durch die zentrale Bohrung der Kette eingeführt werden und die angebrachten Glieder müssen von dem zentralen Führungsdraht abgenommen werden. Bei diesem Vorgang fallen die Ketten oft auseinander und müssen vom Chirurgen wieder zusammengesetzt werden. U.S. Patent 5,488,761 nach Leone zeigt spiralförmig gewundene flexible Schäfte noch dem bisherigen Stand der Technik, die einen einzelnen Schaft und ein Paar rückwärts gewundene Schäfte verwenden. Das Patent beinhaltet auch Baumaterialien für den Schaft und einen Mechanismus zur die Reinigung des Schlitzes nach dem Schneiden. Es werden auch wechselnde Schneidetechnologien angeführt.
  • Der bisherige Stand der Technik ist in Matthews, U.S. Patent Nr. 4,706,659, abgebildet, wo in den 1 und 2 zwei Modifizierungen von Geräten nach dem Stand der Technik zu sehen sind. Das Gerät von Matthews steht in einem gewissen Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, da es sich um einen Mechanismus zur Bereitstellung eines flexiblen Verbindungsschafts für einen Markraumbohrer handelt. Während sich die vorgeschlagene Lösung von der dieser Erfindungen unterscheidet, zeigt das Patent, wie wichtig eine flexible Verbindung ist und führt Reibahlenstrukturen an.
  • U.S. Patent Nr. 4,751,922 (DiPietropolo) zeigt auch, wie wichtig flexible Markraumbohrer sind und erläutert einige Probleme des bisherigen Stands der Technik. Das Patent verweist des Weiteren auf die Verwendung eines Hohlkerns 2 zur Aufnahme eines Führungsstifts.
  • U.S. Patent Nr. 5,122,134 (Borzone et al) weist in 5 die Verwendung eines Führungsstiftes 55 aus. 1 von Zublin 2,515,365 illustriert ein flexibles Bohrrohr für das Bohren von Brunnenlöchern. Weitere Zublin Patente sind U.S. Patent Nr. 2,515,366, 2,382,933, 2,336,338 und 2,344,277. Bei dem Bohrrohr handelt es sich um ein helixförmig geschlitztes flexibles Bohrrohr mit einem Schlitz zwischen 2,38 mm (3/32 inch (0,0938'')) und 14,3 mm (5/32 inch (0,1563'')) Breite und einem Abstand der Spirale von ungefähr 22,86 cm (9 inch) für ein Bohrrohr mit einem Durchmesser von 11,43 cm (4½ inch) (Helixwinkel von 32,48 Grad). Zublin gibt an, dass das beschriebene flexible elastische Bohrrohr die Fähigkeit hat, sich in einer Krümmung mit einem Durchmesser von 5,4864 m (18 Fuß) zu biegen, wobei es ein sich wiederholendes "Schwalbenschwanz"-Muster von mehr als sechs Zyklen pro Umdrehung verwendet, zur Verwendung mit einem Bohrrohr mit 11,43 cm (4½ inches) Durchmesser. Bei der vorliegenden Erfindung stellte sich heraus, dass Schäfte mit 2,54 cm (1 inch) oder weniger einen Helixwinkel von ungefähr der Hälfte dessen, was Zublin beschrieben hat, benötigen und dass die Zahl der sich wiederholenden Zyklen des verflochtenen Musters geringer ist als die gezeigten 6 Zyklen pro Umdrehung. Für den kleinsten der beschriebenen flexiblen Schäfte ist die Verwendung von ungefähr zwei Musterwiederholungen (Zyklen) pro Spiralumdrehung geeigneter.
  • Dementsprechend ist ein Ziel dieser Erfindung, einen flexiblen Schaft zur Verfügung zu stellen, der so flexibel, biegsam oder krümmbar ist, dass er dem natürlichen Knochenmarkkanal folgen kann, während er das Drehmoment der Reibahle überträgt.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, einen flexiblen Schaft herzustellen, der sowohl im Vorwärts- als auch im Rückwärtsgang betrieben werden kann und daher in beide Richtungen gleich effektiv ist. Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, einen Schaft zur Verfügung zu stellen, der über eine deutliche Rotations- oder Torsionssteifigkeit verfügt, so dass er Rotationsenergie nicht speichert und dann ungleichmäßig wieder abgibt.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen flexiblen Schaft zur Verfügung zu stellen, der aus einer einzigen Einheit besteht, die nicht aus verschiedenen Einheiten zusammengesetzt werden muss. Darüber hinaus ist es Ziel dieser Erfindung, einen flexiblen Schaft zur Verfügung zu stellen, der flexibel ist, sich biegt oder krümmt, während er Drehmoment überträgt.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, einen flexiblen Schaft herzustellen, der sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn betrieben werden kann und daher in beide Richtungen gleich effektiv ist.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, einen flexiblen Schaft zur Verfügung zu stellen, der über eine deutliche Rotations- und Torsionssteifigkeit verfügt, so dass er keine Rotationsenergie speichert und dann unregelmäßig wieder abgibt.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen flexiblen Schaft zur Verfügung zu stellen, der aus einer einzigen Einheit besteht, die nicht aus verschiedenen Einheiten zusammengesetzt werden muss.
  • Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein flexibles Anschlussstück zur Verfügung zu stellen, das flexibel ist, sich biegt oder krümmt, während es Drehmoment überträgt.
  • Diese und andere Ziele, Eigenschaften, Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Erklärung der bevorzugten Ausführung genauer erläutert, welche besser zu verstehen ist, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung löst die Mängel und Probleme, die im derzeitigen Stand der Technik, wie oben beschrieben deutlich sind, indem sie die folgenden Merkmale in einem integralen, in Längsrichtung flexiblem und torsional unflexiblem Schaft vereint.
  • Der flexible Schaft gemäß Anspruch 1 ist für die Übertragung von Rotationskraft von einer Antriebskraft an eine angetriebene Einheit vorgesehen. Bei der angetriebenen Einheit kann es sich um ein Bohrstück, eine chirurgische Reibahle, eine Pumpe oder ein ähnliches Gerät handeln. Der flexible Schaft ist ein langes und dünnes, rohrförmiges Bauteil mit beträchtlicher Wandstärke. Der Durchmesser des Schafts liegt vorzugsweise im Bereich zwischen ca. 0,381 cm (0,15 inch) und ca. 10,16 cm (4,00 inch). Das Verhältnis des Durchmessers zwischen dem Innendurchmesser des Schafts und dem Außendurchmesser des Schafts ist im Bereich von ca. 1 : 1,2 bis ca. 1 : 3 vorteilhaft und liegt vorzugsweise im Bereich von ca. 1 : 1,3 bis ca. 1 : 4. Je dünner die Wand des Schachtes, desto entscheidender ist die Konfiguration des Schlitzes.
  • Günstig ist es, wenn der Schlitz mithilfe einer Computergesteuerten Schneidetechnik, wie z. B. Laser- oder Wasserstrahlschneidesystemen, Fräsen oder ähnlichem, in einem senkrechten Winkel zum Schaft geschnitten wird. Darüber hinaus kann dieser Schlitz in einem Winkel zur Senkrechten geschnitten werden, wodurch ein unterschnittener Schlitz entsteht, vorzugsweise befinden sich die Winkel in einem Bereich von ca. 30 bis ca. 45 Grad von der Senkrechten.
  • Ein Schlitz von bedeutender Länge und Breite erstreckt sich auf einem generell helixförmigen Pfad, entweder durchgehend oder mit Unterbrechungen, um und entlang des rohrförmigen Bauteils. Der Schlitz folgt einem serpentinenförmigen Verlauf entlang des helixförmigen Pfades um und entlang des rohrförmigen Bauteils, dieser Schlitz hat im Allgemeinen die Form einer Signalwelle auf einer Trägerwelle, d. h. einer amplitudenmodulierten Trägerwellen.
  • Es kann eine Vielzahl an Schlitzen eingesetzt werden, wodurch die Flexibilität des Schafts im Vergleich zu einem Schaft mit nur einem einzigen, identischen Muster vergrößert wird. Der serpentinenförmige Verlauf bildet eine Vielzahl an Zähnen und komplementären Einbuchtungen auf den gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes. Der Schlitz verfügt über eine ausreichende Breite, um ein ungebundenes Gelenk zu bilden, wodurch eine limitierte Bewegung in alle Richtungen zwischen den Zähnen und den Einbuchtungen ermöglicht wird, so entsteht eine begrenzte Flexibilität in alle Richtungen bei der Anwendung von Zug-, Kompressions- und/oder Drehkraft auf besagten Schaft.
  • Der flexible Schaft kann entlang der Länge des besagten Schafts verschiedene Flexibilitätsgrade aufweisen. Die unterschiedliche Flexibilität kann dadurch erreicht werden, dass der Abstand des helixförmigen Schlitzes entlang der Länge des Schafts variiert wird. Die unterschiedliche Flexibilität entspricht den Variationen in den Abständen des helixförmigen Schlitzes. Der helixförmige Pfad kann einen Helixwinkel im Bereich von ca. 10 Grad bis ca. 45 Grad haben, und der Helixwinkel kann entlang der Länge des Schafts variiert werden, um eine entsprechend unterschiedliche Flexibilität zu erzeugen. Als Alternative dazu kann die Breite des helixförmigen Schlitzes entlang des Schafts variiert werden, um eine unterschiedliche Flexibilität zu gewährleisten. Es ist vorteilhaft, wenn die Breite des Schlitzes im bevorzugten Bereich zwischen ca. 0,0127 cm (0,005 Inch) und 0,19 cm (0,075 Inch) liegt. Die bevorzugte Breite des Schlitzes liegt im Bereich zwischen ca. 0,0254 cm (0,01 Inch) und 0,127 cm (0,05 Inch). Die Stabilität des flexiblen Schafts kann durch das Design der Schlitzmuster erreicht werden, wodurch die Verwendung dünnerer Wände möglich wird, als dies andernfalls zur Erzeugung einer entsprechenden Stabilität nötig wäre. In der bevorzugten Ausführung, ist das Verhältnis zwischen der Amplitude des serpentinenförmigen Pfades und dem Abstand der Schlitze im Bereich über 0,1 : 0,5.
  • Der Schlitz kann entlang des Verlaufs des Schlitzes teilweise oder ganz mit elastischem Material gefüllt werden. Das elastische Material kann aus einer Elastomerverbindung bestehen, die über eine ausreichende Dicke verfügt, um den Schlitz zu füllen und den gesamten Schaft einzuhüllen, wodurch man ein elastomerumhülltes Bauteil erhält. Bei dem Elastomer kann es sich um elastisches Material, wie zum Beispiel eine Urethan- oder Silikonverbindung handeln. In der bevorzugten Ausführung ist die angetriebene Einheit ein Markraumbohrer für den Gebrauch bei der Ausbohrung des Knochenmarkkanals. Bei dieser Anwendung sind die vorigen Schlitzmuster und die Schaftdimensionen besonders entscheidend.
  • Der flexible Schaft wird vorzugsweise per Laserschnittsystem aus einem eines langen und dünnen, rohrförmigen Bauteils mit deutlicher Wandstärke hergestellt, wodurch die Schlitze um und entlang des röhrenförmigen Bauteils geformt werden. Der serpentinenförmige Pfad kann die form einer im Allgemeinen sinusförmigen Welle haben, die auf eine helixförmige Welle aufgesetzt ist.
  • Bevorzugterweise bildet die Sinuswelle Schwalbenschwanzähnliche Zähne, die über einen engen Basisbereich und einen Vorderbereich verfügen, der breiter ist, als der Basisbereich. Dadurch verzahnen sich benachbarte Zähne.
  • Die Zähne können eine Konfiguration wie in U.S. Patent Nr. 4,329,839 aufweisen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Ziele, Eigenschaften, Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführliche Erklärung der bevorzugten Ausführung genauer erläutert, welche besser zu verstehen ist, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines flexiblen Schafts der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine schematische Darstellung des spiralförmigen Schlitzes von 1, und zeigt ummantelte sowie unummantelte Bereiche;
  • 3 und 4 sind schematische Illustrationen, die den Winkel des Schlitzes zeigen;
  • 5 ist eine schematische Darstellung eines flexiblen Kabels mit elastischer Füllung in einem Teil des Schlitzes;
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung zusätzlicher spiralenförmiger Schlitzmuster;
  • 7 ist eine schematische Seitenansicht, die spiralförmige Schlitze mit unterschiedlicher Zyklenanzahl pro Umdrehung, d. h. unterschiedlichen Abständen, zeigt.
  • 8 ist eine fragmentarische Seitenansicht der Ausführung von 7, sie zeigt die Lücke, die von dem Schlitz gebildet wird;
  • 9 ist eine fragmentarische Seitenansicht der Ausführung von 8, sie zeigt einen Abschnitt des Gerätes der vorliegenden Erfindung, der im Uhrzeigersinn gedreht wird;
  • 10 ist eine fragmentarische Seitenansicht der Ausführung von 8, sie zeigt einen Abschnitt des Gerätes der vorliegenden Erfindung, der gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird;
  • 11 ist eine perspektivische Ansicht eines flexiblen Anschlussstücks, das die spiralförmigen Schlitze der vorliegenden Erfindung verwendet, und zeigt eine Vielzahl an spiralförmigen Schlitzen;
  • und 12 ist eine schematische Ausschnittsdarstellung des Schafts beim Einsatz zur Markraumbohrung eines Oberschenkelknochens.
  • DEFINITIONEN UND BEGRIFFE
  • Der Begriff Schlitz, wie er hier verwendet wird, entspricht folgender, an das American Heritage Dictionary, 3. Auflage, Copyright 1994 angelehnten, Definition:
  • Schlitz, m
    • 1. Eine enge Öffnung; eine Rinne oder ein Spalt: Ein Schlitz für Münzen an einem Verkaufsautomaten; ein Briefkastenschlitz.
    • 2. Eine Spalte zwischen einer Haupt- und einer Hilfstragfläche, welche Raum für den Luftstrom bietet und eine gleichmäßige Luftströmung über den Flügel ermöglicht.
  • Der Begriff Abstand, wie er hier verwendet wird, entspricht folgender, an das American Heritage Dictionary, 3. Auflage, Copyright 1994 angelehnten, Definition:
  • Abstand, m
    • 1. Die Distanz, die die Schraube einer Maschine in einer Umdrehung zurücklegt.
    • 2. Die Distanz zwischen zwei korrespondierenden Punkten auf nebeneinander liegenden Schraubenwindungen oder Getriebezahnrädern.
  • Der Begriff Helixwinkel, Winkel in 5, wie er hier verwendet wird, definiert den Winkel zwischen der senkrechten Ebene zur Längsachse des Schafts und dem helixförmigen Pfad der Spirale entlang des Schafts. Der Begriff Helixwinkel kann auch mathematisch definiert werden, als die inverse Tangente des Abstands der Helix geteilt durch den Umfang des Schafts.
  • Die hier verwendeten Begriffe haben ihre übliche Bedeutung. Diese entsprechen folgenden, an das American Heritage Dictionary, 3. Auflage, Copyright 1994 angelehnten, Definitionen:
  • Zyklus
    • 1. Ein Zeitinterval währen dessen ein Merkmal, oft ein sich regelmäßig wiederholendes Ereignis oder eine Ereignisfolge, stattfindet: Die Intensität von Sonnenflecken nimmt in einem 1-jährigen Zyklus zu und ab.
    • 2.a. Eine einzige vollständige Ausführung eines periodisch wiederkehrenden Phänomens: Ein Jahr stellt den Zyklus der Jahreszeiten dar.
    • 2.b. Eine periodisch wiederkehrende Ereignisfolge: ein Zyklus umfasst zwei Hälften der sinusförmigen Wellenbewegung des Schlitzverlaufs.
  • Spirale
    • 1a. Eine Kurve auf einer Ebene, die sich in ständig zunehmendem oder abnehmenden Abstand von dem Punkt um einen festen Mittelpunkt dreht.
    • 1b. Eine dreidimensionale Kurve, die sich mit konstantem oder ständig variierendem Abstand um eine Achse dreht, während sie sich parallel zur Achse bewegt; eine Helix.
    • 1c. Etwas mit der Form einer solchen Kurve: eine Spirale aus schwarzem Rauch.
    • 2. Druckerei: Eine Spiralbindung
    • 3. Verlauf oder Flugstrecke eines Objekts, das um seine Längsachse rotiert.
    • 4. Eine ständig schneller werdende Zunahme oder Abnahme: Die Lohn-Preis-Spirale spiralförmig (Adj.)
    • 1. In oder ähnlich der Form einer Spirale
    • 2. Sich mit ständig zunehmendem oder abnehmenden Abstand um ein Zentrum drehend.
    • 3. Sich auf ständig wechselnden Ebenen um eine Achse windend; helixförmig.
  • Der Begriff Amplitude, wie er hier verwendet wird, beschreibt den maximalen absoluten Wert der periodisch variierenden Quantität von Schlitz 30.
  • Genauer gesagt handelt es sich bei der Spirale um eine helixähnliche Spirale, da es sich um eine 3-dimensionale Kurve handelt, die auf einem Zylinder liegt, so dass ihr Winkel zur senkrechten Ebene auf die Achse konstant ist. Entlang der Länge des Schafts kann der Helixwinkel jedoch variieren, so dass dem gesamten Schaft unterschiedliche Flexibilitäten verleiht werden. Unter Verwendung einer Analogie aus der Elektronik kann die Helix als Trägerwelle betrachtet werden, wobei der Schlitz dem Modulationspfad der Trägerwelle folgt. Die Zähne oder die verzahnten Bereiche des Zyklus bilden eine Sperrrad-ähnliche Struktur, indem ein Satz Zähne in den anderen Satz schräger Zähne einrastet, wodurch nur eine Bewegung in eine Richtung möglich ist.
  • Der Begriff Frequenz bezeichnet die Häufigkeit, mit der ein spezifisches Phänomen innerhalb eines spezifischen Intervalls auftritt, gemäß folgender, an das im American Heritage Dictionary, 3. Auflage, Copyright 1994 angelehnten, Definition:
  • Frequenz
    • 1a. Zahl der Wiederholungen einer vollständigen Sequenz von Werten einer periodischen Funktion pro Variationseinheit einer unabhängigen Variablen.
    • 1b. Anzahl der vollständigen Zyklen eines periodischen Prozesses, die sich pro Zeiteinheit ereignen.
    • 1c. Anzahl der Wiederholungen einer vollständigen Wellenform eines elektrischen Stroms pro Zeiteinheit.
  • Die Häufigkeit, mit der die Zyklen auf einer Längeneinheit ein sich wiederholendes Muster bilden, ist die Frequenz der Schlitzmuster.
  • Die Anzahl der Zyklen „C" der auf dem helixförmigen Pfad aufgesetzten Schlitzwellen, welche bei einer Umdrehung um den Schaft vorhanden sind, wird als Zyklen pro Umdrehung bezeichnet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
  • Der Schaft des Gerätes der vorliegenden Erfindung, der allgemein mit 10 gekennzeichnet ist, umfasst, wie in 1 illustriert, ein Endstück 14, das zum Anschluss an ein Antriebsmittel, z. B. einen elektrisch oder durch Gas betriebenen Motor, dient. Am anderen Ende 13 von Gerät 10 befindet sich ein Anschlussteil 11, das zum Anschluss an ein angetriebenes Teil 15, z. B. ein Werkzeug, Getriebe oder einen Anschlussschaft dient. Das Gerät 10 verfügt über eine längsgerichtete Bohrung 20, die sich von Ende 13 bis zu Ende 14 erstreckt und so einen Kanal für die Durchführung von Drähten und anderen Instrumenten bietet, wie dies nach dem bisherigen Stand der Technik allgemein bekannt ist und oben erläutert wurde. Das Gerät 10 verfügt über einen Schlitz 32, der durch die Wand 22 des Schafts 10 geschnitten ist, um einen serpentinenförmigen Pfad zu bilden, der sich entlang des Verlaufs einer Spirale um den Schaft 10 erstreckt, wie bei Zublin, 2,515,363 als gestrichelte Linie 20, Abbildung 1 gezeigt.
  • Wenn der flexible Schaft 10 zur Kraftübertragung vom angetriebenen Ende 14 zum angetriebenen Teil 15 eingesetzt wird, ermöglicht es der serpentinenförmige Schlitz 32 entlang des spiralförmigen Verlaufs, dass sich Gerät 10 entlang der Längsachse von Gerät 10 biegt. Die Schwalbenschwanz-Konfiguration der serpentinenförmigen Schlitze 32 setzen sich aus den Zähnen 36 und 38 zusammen. Die Zähne 36 und 38 verzahnen die Abschnitte des Schwalbenschwanzes 34 über und unter den Zähnen 36 und 38 effektiv und übertragen dadurch das Drehmoment.
  • Wenn das Gerät als flexibler Schaft zur Kraftübertragung verwendet werden soll, hat der Schaft normalerweise einen Durchmesser von weniger als 2,54 cm (1 Inch), kann aber je nach der spezifischen Anwendung auch gröber sein. Die in U.S. Patent Nr. 2,515,365 gezeigten Merkmale des Schlitzes können für diese Anwendung nicht verwendet werden. Ein 2,54 cm (1 Inch) oder kleinerer Schaft muss einen Helixpfad mit geringerem Helixwinkel, eine höhere Spiralfrequenz und weniger Schlitzwellen-Zyklen um den Helixpfad haben, um die nötige Kombination aus struktureller Stärke und Flexibilität aufzuweisen.
  • Ein Schlitz, der senkrecht zu einer Ebene geschnitten wird, die eine Tangente zur äußeren Oberfläche des Schafts bildet, wie in 4 zu sehen, ist vorteilhaft. Alternativ kann der Schlitz entlang eines Winkels zur Längsachse des Schafts und/oder der Ebene, die eine Tangente zur äußeren Oberfläche bildet, geschnitten werden, wie in 3 aufgeführt. Der Winkel kann im Bereich von 0 (senkrecht) und ca. 75 Grad liegen, wobei er einen Unterschnitt bildet. Der bevorzugte Winkel, wenn nicht senkrecht, liegt im Bereich von 30 bis 45 Grad zur Senkrechten. Der Unterschnitt kann gebildet werden indem in einem Winkel zum Radius geschnitten wird oder in einem Winkel zu der Ebene, die eine Tangente zur Oberfläche des Schafts am Schlitz bildet.
  • Des Weiteren verfügt der Körper des Schafts in der bevorzugten Ausführung über ein hohes Maß an Flexibilität, um Bewegungen an, über oder unter Hindernissen vorbei zu ermöglichen. Die bevorzugte Ausführung kann so konstruiert werden, dass sie verschiedene gewünschte Flexibilitätsgrade oder verschiedene Segmente mit unterschiedlicher Flexibilität hat. Variationen der Flexibilität können leicht erreicht werden, indem die Länge des Bereichs, der mit den spiralenförmigen Schlitzen versehen wird, sowie die Winkel der Schlitze im Verhältnis zur Längsachse des Schafts variiert werden. Daher können, wenn eine hohe Flexibilität nötig ist, längere spiralenförmige Schlitze verwendet werden und wenn weniger Flexibilität benötigt wird, können kürzere Schlitze verwendet werden. Durch die Anpassung wird die Fähigkeit verbessert, den Schaft, wo nötig, in einer geraden Linie zu betreiben, an, über oder unter Hindernissen vorbeizumanövrieren und/oder durch eine rotierende Kraftquelle anzutreiben, deren Achse nicht in der gleichen Linie wie die Achse des angetriebenen Teils angeordnet ist.
  • Während 1 von Zublin, 2,515,365, mehr als sechs Zyklen pro Umdrehung für die Verwendung mit 11,43 cm (4½ Inch) aufweist, zeigte sich bei der vorliegenden Erfindung, dass Schäfte mit 2,54 cm (1 Inch) oder weniger je nach Durchmesser des Schafts die Verwendung von einem bis vier Zyklen pro Umdrehung benötigen. Daher resultiert eine Veränderung des Schaftdurchmessers nicht in einer proportionalen Veränderung der Größe des Schlitzmusters. Es hat sich gezeigt, dass eine kleinere Anzahl helixförmiger Zyklen pro Umdrehung eine größere Bruchfestigkeit unter dem Drehmoment hervorbringt, während der Schaft dadurch weniger flexibel wird. Am besten ist es, wenn flexible Schäfte einen Helixwinkel von weniger als 20 Grad haben, damit die erforderliche Balance zwischen Flexibilität und struktureller Stärke erreicht wird. Der bevorzugte Bereich liegt zwischen ca. 15 und 20 Grad, woraus sich ein Abstand gleich dem Durchmesser des Schafts ergibt. Während die Verwendung eines kleinen Helixwinkels, der zu einer größeren Umdrehungszahl pro Schaftlängeneinheit führt, nicht zu bevorzugen ist, es sei denn, es wird ein sehr flexibler Schaft gewünscht, können weniger Umdrehungen pro Längeneinheit verwendet werden, wo weniger Flexibilität nötig ist. Zum Beispiel kann die Zahl der Umdrehungen bei einem flexiblen Schaft mit variierender Flexibilität in den relativ starren Bereichen im Vergleich zu den flexibleren Bereichen reduziert werden Wie in 2 gezeigt, hat der flexible Schaft, der im Allgemeinen mit 100 gekennzeichnet ist, den Vorteil, dass er eine Möglichkeit bietet, an, unter und über einem Hindernis vorbeizuarbeiten, eine Verbindung mit einem beweglichen Hindernis herzustellen oder eine Verbindung zu einer nicht geradlinig angeordneten Komponente oder einem Teil in einem unzugänglichen Umfeld herzustellen, das Kraft benötigt. Die Verwendung eines höchst flexiblen Schafts 86 ermöglicht eine leichte Führung bei der Übertragung der benötigten Kraft an das benötigte Teil.
  • Der Vorteil eines solchen variablen flexiblen Schafts tritt dann auf, wenn ein Kontrollschaft um unterschiedlich große Hindernisse geführt werden muss. In Abschnitten, in denen dies nötig ist, kann der Schaft mit höchster Flexibilität gebaut werden. In Bereichen, in denen ein gerades Stück nötig ist, muss der Schaft nicht eingeschnitten werden und in Bereichen mit sehr großem Krümmungsradius kann der Schaft weniger flexibel gestaltet werden.
  • 5 zeigt den Helixwinkel, ψ, der Spirale. Je kleiner der Winkel, desto geringer die Anzahl der Umdrehungen „R" des helixförmigen Pfades pro 2,54 cm (1 Inch) und desto höher die Flexibilität des Schafts. In den 6AK wird eine Reihe verschiedener Schlitzmuster gezeigt. Bei den Mustern handelt es sich um repräsentative Muster, die verwendet werden können, und es wird nicht beabsichtigt alle möglichen Muster aufzuzeigen. Wie in 6A zu sehen, hat das Muster eine Zykluslänge C, die einen Halsbereich NA einschließt. Je breiter der Halsbereich, desto größer die Stärke des Verbindungsstückes, d. h. desto größer sind die Torsionskräfte, die der flexible Schaft übertragen kann. Die Fähigkeit des Gerätes sich zu verzahnen hängt zum Teil von der Menge der Überlappungen oder Schwalbenschwänze ab, die in 6A als DTA und in 6B als DTB bezeichnet wurden. Das Muster in 6C sieht keine Schwalbenschwänze vor und erfordert einen relativ kleinen Helixwinkel. Bei dem Muster in 6G handelt es sich um eine unterbrochene Spirale, in der der Schlitz dem helixförmigen Pfad folgt, über eine gewisse Strecke hinweg vom ursprünglichen Winkel abweicht und dann wieder den ursprünglichen oder einen anderen Helixwinkel annimmt.
  • Wie in 7C gezeigt, kann sich die Spirale durch eine Rotation in Richtung des Pfeils 110 öffnen. Die steileren Winkel in den 7B und 7C führen, sogar ohne den Schwalbenschwanz-Effekt, progressiv zu einem größeren Öffnungswiderstand. Es sollte beachtet werden, dass bei bestimmten Mustern eine ungerade Zyklenzahl pro Umdrehung, wie in den 7A, 7B und 7C gezeigt, zu bevorzugen ist. Auf diese Art ist der Gipfelpunkt von Zyklus 41 phasenverschoben zum Gipfelpunkt 42 der nächsten Umdrehung. Wo die zwei Punkte phasengleich sind, ist die Materialmenge zwischen den beiden Punkten zu gering, um eine angemessen strukturelle Stärke zu gewährleisten. Natürlich kann ein steiler Helixwinkel, d. h. eine sehr geringe Zyklenzahl pro Umdrehung verwendet werden, um geeignete Zwischenräume zwischen den Gipfelpunkten 41 und 42 zu schaffen.
  • Der flexible Schaft kann auf jede verfügbare Weise hergestellt werden. Um die gewünschten Muster zu erzeugen werden Computergesteuerte Fräs- oder Schneidesysteme, Draht-Funkenerosionssysteme (W-EDM), Wasserstrahlschneidesysteme, Funkenerosionssysteme und am besten Laserschneidesysteme verwendet. Die Vorteile von Computergesteuerten Laserschneidesystemen bestehen in der unendlichen Vielfalt an Schlitzmustern, die hergestellt werden können, der Möglichkeit, Helixwinkel an jedem beliebigen Punkt entlang des Schafts zu ändern, den Variationsmöglichkeiten bezüglich der Schlitzbreite sowie der allgemeinen Präzision, die im Vergleich zu konventionellen Schneidemechanismen möglich ist. Durch Kombination aus einem Laserschneidesystem mit den Schlitzmustern dieser Erfindung können maßgeschneiderte Schäfte produziert werden, die nicht nur über eine vorherbestimmte Flexibilität, sonder auch über vorherbestimmte Variationen bei der Flexibilität verfügen, während sie bei Rotationen im und gegen den Uhrzeigersinn grundlegend einheitliche Merkmale aufweisen.
  • Die Auswirkung der Rotationskräfte auf den flexiblen Schaft ist in den 8, 9 und 10 zu sehen. Eine Rotation in Richtung des Pfeils 62 übt im Halsbereich eine Kraft in Richtung von Pfeil 62 aus. Umgekehrt übt eine Rotation in Richtung Pfeil 70 eine Kraft in Richtung Pfeil 70 auf den Halbereich aus. 11 zeigt das Modell eines flexiblen Verbindungsstückes 90, das zum Beispiel zwischen einer rotierenden Kraftquelle und einem unflexiblen oder mäßig flexiblen Schaft eingesetzt werden kann. Das flexible Verbindungsstück kann, wie zuvor beschrieben, verwendet werden, um eine Kraftübertragung zwischen ungünstig ausgerichteten Teilen zu gewährleisten. Bei dieser Ausführung kann, wie in 11 gezeigt, eine Vielfalt an Schlitzen 92, 94 und 96 vorteilhaft eingesetzt werden.
  • 2 zeigt das Modell eines flexiblen Schafts oder Verbindungsstücks 100 bei dem in Schlitz 102 ein Elastomer oder ein anderes flexibles Material eingearbeitet wurde, um die Flexibilität des Schafts weiter zu erhöhen und das torsionale Ansprechen oder die Steifigkeit des Bauteils zu verändern. Das Elastomer kann als Stoßdämpfer oder Puffer eingesetzt werden. Um die Herstellung zu erleichtern, das rohrförmige Bauteil zu schützen, einen Flüssigkeitskanal zu bieten oder aus anderen Gründen, kann das Elastomer den gesamten Schaft oder das gesamte Verbindungsstück umschließen, wodurch es eine röhrenförmige Konstruktion 104 bildet.
  • In der bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der flexible Schaft als flexibler Schaft für Markraumbohrungen an Knochen verwendet, hierfür muss der Schaft einen geringeren Durchmesser haben als die Reibahle, die normalerweise einen Schneidedurchmesser von ca. 0,508 cm (2/10 Inch) bis unter 1,905 cm (3/4 Inch) hat. Die in U.S. Patent Nr. 2,515,365 gezeigten Spiralmuster können für diese Anwendung nicht verwendet werden. Ein 1,905 cm (3/4 Inch) oder kleinerer Schaft muss eine größere Spiralfrequenz (einen geringeren Helixwinkel) und weniger aufgesetzte Schlitz-Zyklen haben, um die nötige Kombination aus struktureller Stärke und Flexibilität aufzuweisen. Wie in 12 gezeigt, ist es bei einer Markraumbohrung des Oberschenkelknochens gut, wenn der Schaft um bis zu 45 Grad gebogen werden kann. Der im Allgemeinen mit 80 gekennzeichnete flexible Schaft hat den Vorteil, dass er die Möglichkeit bietet, den Knochenmarkkanal des Oberschenkelknochens 82 aufzubohren, während sich das angetriebene Ende 84 ungefähr im rechten Winkel zur Achse des Oberschenkelknochens befindet. Die Verwendung eines höchst flexiblen Reibahlen-Endes 86 gewährleistet eine einfache Führung der Reibahle durch die Knochenfragmente 85, 87 und 89.

Claims (22)

  1. Ein flexibler Schaft (10, 100) zum Gebrauch in einem flexiblen Markraumbohrer für die Übertragung von Rotationskraft, bestehend aus einem langen und dünnen, röhrenförmigen Bauteil (22) mit substantieller Wandstärke, wobei das besagte röhrenförmige Bauteil (22) ein erstes Endstück (14) zum Anschluss an eine Antriebskraftquelle, ein zweites Endstück (13) zum Anschluss an eine angetriebene Einheit (15) und ein Mittelstück (20) hat, mittels dem das erste Endstück (14) mit dem besagten zweiten Endstück (13) verbunden wird, der sich dadurch auszeichnet, dass das Mittelstück einen Schlitz (32, 102) mit beträchtlicher Länge und Breite hat, der sich in einem helixförmigen Pfad um und entlang des röhrenförmigen Bauteils (22) erstreckt und einem serpentinenförmigen Pfand entlang des besagten helixförmigen Pfads um und entlang des röhrenförmigen Bauteils (22) verfolgt.
  2. Der flexible Schaft (10, 100) aus Anspruch 1, in dem der besagte Schlitz (32, 102) des Mittelstücks (20) eine Vielzahl an Schlitzen (92) ist, wobei mindestens 2 der besagten Vielzahl an Schlitzen (92) einem serpentinenförmigen Pfad um und entlang des röhrenförmigen Bauteils (22) folgen.
  3. Der flexible Schaft (10, 100) aus den Ansprüchen 1 oder 2, bei dem besagter serpentinenförmiger Pfad eine Vielzahl an Zähnen (36, 38) und komplementären Einbuchtungen auf den gegenüberliegenden Seiten des besagten Schlitzes (32, 102) bildet, wobei besagter Schlitz (32, 102) über eine ausreichende Breite verfügt, um ein ungebundenes Gelenk zu bilden, das eine begrenzte Bewegung in alle Richtungen zwischen den Zähnen (36, 38) und den Einbuchtungen (34) zulässt, wodurch bei Anwendung von Zug-, Kompressions- oder Drehkräften auf den besagten Schaft (10, 100) eine begrenzte Flexibilität in alle Richtungen gewährleistet wird.
  4. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem der besagte flexible Schaft (10, 100) verschiedene Flexibilitätsgrade entlang der Länge des besagten Schafts hat.
  5. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem die Abstände der besagten helixförmigen Schlitze (32, 102) entlang der Länge des besagten Schafts (10, 100) variieren, wodurch eine variierende Flexibilität entsprechend der Variationen in der besagten Abstände der besagten helixförmigen Schlitze (32, 1002) gegeben ist.
  6. Der flexible Schaft aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem die Breite besagter helixförmiger Schlitze (32, 102) entlang der Länge des besagten Schafts (10, 100) variiert, wodurch eine variierende Flexibilität entsprechend der Variationen der besagten Breite der besagten helixförmigen Schlitze (32, 1002) gegeben ist.
  7. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem die Breite der besagten Schlitze (32, 102) in einem Bereich von ca. 0,13 mm (0,005 Inch) und 1,9 mm (0,075 Inch) liegt.
  8. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem die Breite der besagten Schlitze (32, 102) in einem Bereich von ca. 0,254 mm (0,01 Inch) und 1,27 mm (0,05 Inch) liegt.
  9. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem das Verhältnis der Amplitude des besagten serpentinenförmigen Pfades zum Abstand der besagten Schlitze (32, 102) in einem Bereich über 0.1 zu ca. 0.5 liegt.
  10. Der flexible Schaft (100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem der besagte Schlitz (32, 102) zumindest teilweise mit einem Elastomer gefüllt ist.
  11. Der flexible Schaft (100) aus Anspruch 10, bei dem das besagte Elastomer über eine ausreichende Dicke verfügt, um den gesamten Schaft (100) zu umschließen, und so ein umhülltes Bauteil schafft.
  12. Der flexible Schaft (100) aus einem beliebigen der oben angeführten Ansprüche 10 oder 11, bei dem das besagte Elastomer Urethan ist.
  13. Der flexible Schaft (100) aus einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 10 oder 11, bei dem das besagte Elastomer eine Silikonverbindung ist.
  14. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem der besagte helixförmige Pfad einen Helixwinkel im Bereich von ca. 10 Grad bis ca. 45 Grad hat.
  15. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem der besagte Schaft einen Durchmesser im Bereich von ca. 3,81 mm (0,15 Inch) und ca. 102 mm (4,00 Inch) hat.
  16. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem das Verhältnis des Durchmessers zwischen dem Innendurchmesser des besagten Schafts (10, 100) und dem Außendurchmesser des besagten Schafts im Bereich von ca. 1: 1, 2 bis ca. 1 : 3 liegt. 3.
  17. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem das Verhältnis des Durchmessers zwischen dem Innendurchmesser des besagten Schafts (10, 100) und dem Auflendurchmesser des besagten Schafts im Bereich von ca. 1: 1,3 bis ca. 1 : 2 liegt.
  18. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem das Verhältnis des Durchmessers zwischen dem Innendurchmesser des besagten Schafts (10, 100) und dem Außendurchmesser des besagten Schafts (10, 100) im Bereich von ca. 1: 1,2 bis ca. 1 : 3 liegt, die Breite des Schlitzes (32, 102) im Bereich von ca. 0,13 mm (0,0005 Inch) und 1,9 mm (4,00 Inch) liegt, das Verhältnis der Amplitude des besagten serpentinenförmigen Pfades zum Abstand der besagten Schlitze (32, 102) in einem Bereich von größer als 0,1 zu ca. 0,5 liegt, besagter helixförmiger Pfad einen Helixwinkel im Bereich zwischen ca. 10 Grad und 45 Grad hat, besagter Schaft (10, 100) einen Durchmesser im Bereich von ca. 3,81 mm (0,15 Inch) und ca. 102 mm (4,00 Inch) hat.
  19. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem der besagte serpentinenförmige Pfad die Form einer sich wiederholenden Wellen hat.
  20. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem der besagte serpentinenförmige Pfad die Form einer auf eine helixförmige Welle aufgesetzte Sinuswelle hat.
  21. Der flexible Schaft (10, 100) aus Anspruch 20, bei dem die besagte Sinuswellen Zähne (36, 38) bildet und bei dem die besagten Zähne einen engen Basisbereich und einen Vorderbereich haben, der breiter ist als der Basisbereich, wodurch sich die benachbarten Zähne verzahnen.
  22. Der flexible Schaft (10, 100) aus einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, bei dem der besagte Schlitz (32, 102) in einem Winkel zu einer radialen Linie oder einer tangentialen Ebene zur Oberfläche des Schafts (10, 100) am Schlitz (32, 102) unterschnitten ist, wobei besagter Winkel mindestens ca. 15 Grad zur Senkrechte beträgt.
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