DE9415039U1

DE9415039U1 - Vorrichtung zur Führung chirurgischer Instrumente

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Publication number: DE9415039U1
Application number: DE9415039U
Authority: DE
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1994-09-16
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2004-09-17

Description

Beschreibung;

Die vorliegende Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Führung chirurgischer Instrumente, z. B. eines Trokares, bei welchem das in der Vorrichtung mit seinem Schaft eingespannte Instrument den Bewegungsraum einer rechteckigen Doppelpyramide besitzt, deren gegeneinander weisende Spitzen in einem invarianten Punkt zusammenfallen, der auf der Schaftachse des Instrumentes liegt und beide Enden des Schaftes sich auf je einer Kugelsektorflache bewegen, deren Mittelpunkte im invarianten Punkt liegen, mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Vorrichtung ist in der älteren Patentanmeldung P 43 07 876.1 beschrieben.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es, diese Vorrichtung konstruktiv so auszubilden, daß eine einfache Verspannung der beiden Bogenelemente ermöglicht wird. Dabei soll die volle Beweglichkeit der Bögen unter Spielfreiheit gegeneinander mit möglichst geringer Reibung erhalten bleiben.

Zur Lösung der Aufgabe schlägt die vorliegende Neuerung die Merkmale vor, die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche angeführt sind.

Weiter Einzelheiten der neuen Vorrichtung werden im folgenden und anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert. Es zeigen:

die Fig. 1 das mechanische Bewegungsprinzip der Vorrichtung,

die Fig. 2 eine Draufsicht,

die Fig. 3 den Schnitt A-A in der Fig. 2,

die Fig. 3 den Schnitt B-B in der Fig. 2,

Die Figur 1 zeigt das Prinzip der Vorrichtung in perspektivischer Ansicht mitsamt dem Arbeitsbereich 3, der mit dem distalen Ende des Instrumentes 1 mit seiner Achse 2 erreicht werden kann. Hauptteil der Vorrichtung ist der quadratische Rahmen 4, an dessen Seitenwänden 5 kreissegmentförmige Führungsbahnen 6, 7 angebracht sind. Einander auf den Rahmenseitenwänden 5 gegenüberliegende Führungsbahnen 6, 7 liegen dabei auf gleicher Höhe. Jeweils zwei gegenüberliegende Führungsbahnen 7 liegen etwas höher als die anderen beiden Führungsbahnen 6 und sind jeweils von einem kreisförmigen Doppelbogen 9 bzw. 8 überspannt. Die Doppelbogen 8 und 9 bestehen aus zwei parallel nebeneinander auf Abstand liegenden Teilbögen ' bzw.'·.An den beiden Enden jedes Doppelbogens 8 bzw. 9 sitzen drehbare Rollen 10, die auf den zugehörigen Führungsbahnen 6, 7 laufen und durch sie geführt sind. Durch den Höhenversatz der Führungsbahnen 6, 7 gegeneinander sind die beiden Doppelbögen 8 und 9 auf ihnen unabhängig voneinander bewegbar und können von einer Seitenwand 5 auf die gegenüberliegende gefahren werden.

Ein, in den Fig. 3 und 4 sichtbares und aus mehreren Elementen bestehendes Führungsteil 13 ist jeweils zwischen zwei Teilbögen 8', 8" und 9', 9·· an deren Überlappungsort angeordnet und verbindet die beiden übereinanderliegenden Doppelbögen 8 und 9 so miteinander, daß sie nach wie vor unabhängig voneinander auf ihren beiden Führungsbahnen 6, 7 verfahren werden können. Hierzu besitzt das Führungsteil 13 zwei bezüglich der Führungsachse um 90° gegeneinander verdreht angebrachte Gleitschuhe 15, 16 die auf den Doppelbögen 8, 9 geführt gleiten, siehe die Fig. 3 und 4. Das Führungsstück 13 weist weiterhin für die beiden Gleitschuhe 15, 16 eine Feststelleinrichtung auf, durch deren Betätigung das Führungsteil 13 entlang beiden Doppelbögen 8, 9 gleichzeitig gleiten kann oder aber festgestellt ist. Das Feststellen des FührungsStückes 13 auf den Bögen 8 oder 9 kann an jedem Punkt innerhalb des Bewegungsspielraums erfolgen.

Um einen invarianten Punkt 12 unterhalb des Rahmens in Figur 1 einhalten zu können, sind die Radien der Führungsbahnen 6, 7 an den Rahmenwänden 5 und die der beiden Doppelbögen 8, 9 aufeinander abgestimmt. Der invariante Punkt 12 liegt dadurch für das Trokarführungssystem fest.

In das Führungteil 13 ist ein Instrument 1 mit seinem Schaft auf nicht näher dargestellte Weise eingespannt. Der invariante Punkt 12 liegt auf der Achse 2 des Instrumentes 1, die mit der Längsachse der Führung 13 zusammenfällt. Durch eine achsiale Verschiebung des Trokars 2 ist der Arbeitsbereich 3 in seiner Ausdehnung einstellbar, er kann dadurch vergrößert oder verkleinert werden. Jeder Punkt innerhalb des Arbeitsbereichs ist entweder in zwei aufeinanderfolgenden rechteckigen Schritten entlang der Doppelbögen 8, 9 oder durch einen einzigen Bewegungsschritt auf dem kürzesten Weg zum Zielort erreichbar. Letzteres geschieht durch gleichzeitiges Verfahren auf den beiden Doppelbögen 8, 9. Die Lage des invarianten Punktes 12 bleibt dabei unverändert und ist gleichzeitig immer Radiusmittelpunkt der Kugelsektorfläche, die den Arbeitsbereich bildet.

In den Figuren 2 bis 4 ist die konstruktive Ausführung der Vorrichtung genauer dargestellt:

Die Fig. 2 zeigt dabei die Draufsicht auf die Vorrichtung mit dem Rahmen 4 aus den Seitenwänden 5. In Ausnehmungen der Seitenwände 5 sind die oberen und unteren profilierten Führungsbahnen 6 und 7 eingesetzt, wobei eine 6 nach oben und eine 7 nach unten weist. Der obere Doppelbogen 9 läuft mittels der oberen Laufrollen 10 von oben auf den oberen Führungsbahnen 6, der untere Doppelbogen 9 mittels der unteren Laufrollen 11 von unten auf den unteren Führungsbahnen 7. Die Laufrollen 10 und 11 besitzen auf ihrer Lauffläche zur Aufnahme von Axialkräften V-Profile 25, die den Gegenprofilen 26 der Führungsbahnen 6 und 7 entsprechen und in diese eingreifen. Damit sind sie seitlich geführt. Da nun beide Doppelbögen 8 und 9 mittels des

bereits erwähnten Führungsteiles 13 über die beiden Gleitschuhe 15 und 16 gegeneinander gleitfähig verspannt werden können, genügt jeweils eine einseitige, schienenartige Lagerung, um beide Doppelbögen 8 und 9 zusammen formschlüssig und spielfrei gegeneinander beweglich zu halten.

Ein wichtiges Element der Vorrichtung ist das erwähnte Führungsteil 13, das in den Figuren 3 und 4 im Schnitt dargestellt ist. Es sitzt, wie bereits erwähnt zwischen den beiden Teilbögen 8', 8'· und 9', 9'· an deren Überlappungsort und verbindet die beiden übereinanderliegenden Doppelbögen 8 und 9 gleitfähig gegeneinander. Zentrales Teil ist die Hülse 14, an deren oberem Ende z. B. ein in die Hülse 14 eingeschobener Trokar mittels der Überwurfmutter befestigt wird. Die Hülse 14 weist weiterhin einen unteren Bund 17 auf, auf welchem der untere Gleitschuh 15 aufliegt. Dieser wird von unten her an die Doppelbögen 8 angedrückt. Über diesen verlaufen nun die Doppelbögen 9, über welchen wiederum der ebenfalls auf der Hülse 14 sitzende obere Gleitschuh 16 angeordnet ist. Über diesem sind mehrere Federn 18 angeornet, die auf ihn drücken und sich gegen eine darüberliegende, auf der Hülse 14 bewegliche Scheibe 19 abstützen, auf die von oben her mehrere Bolzen 20 drücken. Diese Bolzen 20 übertragen den Weg eines Festellringes 21, der mittels eines Gewindes auf der Hülse 14 längsbeweglich sitzt. Durch Drehen des Festellringes 21 wird somit durch die Federn 18 eine Kraft auf die Gleitschuhe 15 und 16 ausgeübt, wodurch das gesamte Führungsteil 13 relativ zu den Doppelbögen 8 und 9 fixiert werden kann.

Eine weitere Kraft zum Vorspannen der Doppelbögen 8 und 9 gegeneinander wird mittels der weiteren Federn 23 erzeugt. Diese stützen sich auf die Scheibe 19 und drücken damit über die Federn 18 ebenfalls auf die Gleitschuhe 16, 15. Die Federkraft der Federn 23 wird durch den ebenfalls auf der Hülse 14 mittels Gewinde drehbaren Ring 24 erzeugt, der von den Bolzen 20 durchsetzt wird. Diese gleiten bei Drehung des Ringes 24 auf

den Seitenflächen des Feststellringes 21 und der Scheibe 19. Die durch die Federn 23 erzeugte Vorspannkraft ist lediglich so groß, daß das gesamte Führungsteil 13 mit dem Instrument spielfrei und ohne großen Reibungswiderstand auf den Bögen 8 und 9 mit optimalem Gleitverhalten bewegt werden kann. Die durch die Federn 18 erzeugte Kraft dient unabhängig davon zum Festellen oder Fixieren des Führungsteiles 14 auf den Bögen und 9. Die Funktionen Vorspannen und Festellen sind somit voneinander getrennt. Dabei reguliert sich eine einmal eingestellte Vorspannkraft nach Lösen der Feststellkraft wieder auf ihren zuvor eingestellten Wert.

Bezuqszeichenliste

1 chirurgisches Instrument, z.B. Trokar

2 Instrumentenachse

3 Arbeitsbereich

4 Rahmen

5 Seitenwand

6 Führungsbahnen oben

7 Führungsbahnen unten

8 oberer Doppelbogen (Teilbogen ' und¹' )

9 unterer Doppelbogen (Teilbogen 'und'' )

10 obere Laufrollen

11 untere Laufrollen

12 invarianter Punkt

13 Führungsteil

14 Hülse

15 untere Gleitschuhe

16 obere Gleitschuhe

17 Bund

18 Federn

19 Scheibe

20 Bolzen

21 Feststellring

22 Überwurfmutter

23 Federn

24 Ring

25 V-Profile

2 6 Gegenpro fi1e

Claims

Kernforschungszentrum Karlsruhe, den 14. Sept. 1994 Karlsruhe GmbH PLA 9476 Sdt/he ANR 1002597 Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zur Führung chirurgischer Instrumente, z. B. eines Trokares, bei welchem das in der Vorrichtung mit seinem Schaft eingespannte Instrument den Bewegungsraum einer rechteckigen Doppelpyramide besitzt, deren gegeneinander weisende Spitzen in einem invarianten Punkt zusammenfallen, der auf der Schaftachse des Instrumentes liegt und beide Enden des Schaftes sich auf je einer Kugelsektorfläche bewegen, deren Mittelpunkte im invarianten Punkt liegen, mit den folgenden Merkmalen:

a) einem rechteckigen Rahmen (4), an dessen Wand an gegenüberliegenden Seiten (5) jeweils ein Paar gleichartiger kreissegmentformiger Führungsbahnen (6, 7) gleichartig angebracht sind, auf denen Laufrollen (10, 11) abrollen,

b) einander gegenüberliegenden Laufrollen (10, 11) sind je über einen kreisförmigen Bogen (8, 9) starr miteinander verbunden, deren Krümmungsmittelpunkt in jeder Position mit dem invarianten Punkt (12) zusammenfällt,

c) beide übereinander liegende, um 90° gegeneinander verdrehte Bögen (8, 9) sind durch ein Führungsstück im Schnittpunkt beider Bögen (8, 9) verbunden, wobei dieses Führungsstück an beiden Bögen (8, 9) gleitet und an ihnen feststellbar ist,

gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

d) die Bögen (8, 9) bestehen aus zwei parallel nebeneinander auf Abstand liegenden Teilbögen (· bzw.'·) als Doppelbögen, wobei an den Enden jedes Doppelbogens (8, 9) Rollen (10) sitzen, die auf den zugehörigen Führungsbahnen (6, 7) laufen und durch sie schienenartig geführt sind,

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e) die Führung bzw. das Führungsteil (13) ist jeweils zwischen zwei Teilbögen (8¹, 8¹¹ und 9¹, 9'') an dem Überlappungsort der Bögen angeordnet und besitzt zwei bezüglich der Führungsachse um 90° gegeneinander verdreht angebrachte Gleitschuhe (15, 16), die auf den Teilbögen (8·, 8¹¹ und 9¹, 9¹¹) gleiten und die bezüglich der Bögen (8, 9) eine Feststelleinrichtung aufweisen,

f) in die Seitenwände (5) des Rahmens (4) sind paarweise obere und untere profilierte Führungsbahnen (6, 7) eingesetzt, wobei eine (6) nach oben und eine (7) nach unten weist und der obere Doppelbogen (9) mittels der oberen Laufrollen (10) von oben auf den oberen, der untere Doppelbogen (9) mittels der unteren Laufrollen (11) von unten auf den unteren Führungsbahnen (7) läuft,

g) beide Doppelbögen (8, 9) sind mittels des Führungsteiles (13) über die beiden Gleitschuhe (15, 16) gegeneinander zur formschlüssigen und spielfreien Lagerung auf den Führungsbahnen (6, 7) verspannt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

h) das Führungsteil (13) besitzt eine zentrale Hülse (14), auf welcher die Gleitschuhe (15, 16) sitzen, die jeweils über zwei uunabhängig voneinander wirkende Federanordnungen (18 und 23) an die Teilbögen (', ^lf) anpressbar sind.