WO1992007516A1 - Chirurgisches instrument - Google Patents

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WO1992007516A1
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Stefan Koscher
Johann Würtz
Karl-Heinz Weber
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Koscher & Würtz Gmbh
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    • A61B17/2909—Handles
    • A61B2017/2912—Handles transmission of forces to actuating rod or piston
    • A61B2017/2923—Toothed members, e.g. rack and pinion

Definitions

  • the invention relates to a surgical instrument, in particular a suction punch for taking tissue samples, with a scissor jaw, which can be actuated from a handle or the like by means of at least one push rod or the like.
  • a large number of surgical instruments have a scissor jaw so that, for example, a tissue sample can be taken from the human body or other surgical interventions, such as in particular separating cuts, can be carried out. All these surgical instruments are usually operated manually, with one or both elements of the scissor jaw being connected to scissor-like handles via a push rod, pull rope, wire rod or the like. Especially when a large number of tissue samples are to be taken, manual operation is tedious and exhausting. The cutting force to be applied also depends on the skills of the operator and is difficult to determine manually.
  • the present invention relates in particular to all clamping and cutting surgical instruments, such as scissors, punches, pliers, clamps, etc.
  • the present invention has for its object to provide a surgical instrument of the above. To develop a way in which cutting force and cutting sequence are automatically controlled.
  • the push rod or the like is connected to a drive.
  • the operation of the surgical instrument is made independent of the skills of the operator, so that a multitude of cutting sequences can take place without the operator's strength waning.
  • the drive which is advantageously designed as an electric motor, has a right / left rotation. It should be designed so that the drive direction is changed at the push of a button, or that a change can be made continuously or after a predetermined time. Known electronic aids are used for this.
  • the drive has corresponding control devices which switch the drive off or on when a certain cutting force is exceeded.
  • control devices which switch the drive off or on when a certain cutting force is exceeded.
  • this is also possible by appropriate design of a gear assigned to the drive.
  • the drive should preferably have a drive shaft which transmits its rotation to the push rod by mechanical means.
  • a drive shaft which transmits its rotation to the push rod by mechanical means.
  • corresponding spindle drives with a threaded spindle and ball screw drives or the like are conceivable here.
  • a pinion is preferred, which sits on the drive shaft and engages with a corresponding toothing on the push rod. As a result, the rotational movement of the drive shaft is converted into a linear movement of the push rod.
  • a motor with a relatively high speed will be preferred.
  • a DC motor with 12,000 revolutions per minute was used in the test stage.
  • a reduction gear is necessary.
  • a gearbox with a gear ratio of 2,000: 1 or 1,000: 1 is recommended. This also controls the cutting force. It is sufficient if the transmission can be switched over in individual stages. The entire regulation is carried out by appropriate control electronics.
  • the drive shaft In the case of the transmission of the rotary movement of a drive shaft to a linear movement of the push rod, it is advisable for the drive shaft to run transversely to the push rod or its toothing.
  • the toothing which is in engagement with the toothed pinion, can either be molded into the push rod itself or a sleeve, which is then placed on the push rod. There should be no limit to the invention here.
  • the push rod will be designed differently. If only one separation is to take place, the push rod is made of solid material. On the other hand, if, for example, a tissue sample is suctioned off after cutting, this is advantageously done by means of a sleeve-shaped rod, the interior of which forms a suction channel. As is known, this sleeve rod slides in an outer sleeve rod and, together with it, forms the scissor jaw. In this exemplary embodiment, the inner sleeve rod is then connected to a vacuum source, by means of which the tissue sample can be suctioned through the suction channel in the inner sleeve rod.
  • Figure 1 is a plan view of a drive according to the invention for a surgical instrument
  • FIG. 2 is a side view of the drive according to the invention according to Figure 1;
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through an exemplary embodiment of a surgical instrument which is used in connection with the drive according to FIG. 1;
  • Figure 4 is a plan view of individual elements of the drive according to the invention according to Figure 1;
  • Figure 5 is a block diagram representation of the control of the drive.
  • a suction punch 1 which has two sleeve rods pushed into one another.
  • An outer sleeve rod 2 is stationary relative to a screw connection 3 or the like, while an inner sleeve rod 4 has a smaller diameter than the outer sleeve rod 2 and slides in the outer sleeve rod 2.
  • the inner sleeve rod 4 actuates a cutting element 5 of a scissor jaw 6, a counter element 7 to the cutting element 5 being part of the outer sleeve rod 2.
  • the inner sleeve rod 4 is connected to the cutting element 5 in an articulated manner via a pivot pin 8, while the cutting element 5 forms a swivel joint 9 with the outer sleeve rod 2.
  • the cutting element 5 rotates about this swivel joint 9 and, in cooperation with the counter element 7, can thus take a tissue sample or the like from inside a human body.
  • the inner sleeve rod 4 also forms a suction channel 10, which, not shown, is connected to a vacuum source. In this way, a cut tissue sample from the scissor jaw 6 passes in the direction of arrow x through the suction channel 10 into a collecting device, also not shown in detail.
  • the outer sleeve rod 2 can be placed together with the screw connection 3 on a handle 11, as shown in FIGS. 1 and 2. It is not shown that the inner sleeve rod 4 passes through the handle 11 and opens into a connecting nipple 12 for connecting, for example, a suction hose.
  • a drive 13 is connected to the handle piece 11 and can be operated by a button 14.
  • a drive shaft 15, indicated in FIG. 4, of the drive 13 runs perpendicular to the inner sleeve rod 4, which, as previously described, is designed as a push rod.
  • a pinion 16 is placed, which cooperates with a toothing 17 on the inner sleeve rod 4.
  • a separate sleeve 18 provided with the toothing 17 is pushed onto the inner sleeve rod 4.
  • the toothed pinion 16 transmits the rotational movement of the drive shaft 15 into a linear movement of the inner one Sleeve rod 4, which results in an actuation of the scissor jaw 6.
  • the scissor jaw 6 can be closed at certain intervals by means of an electronically controlled change in the rotary movement of the drive shaft, and tissue samples can thus be taken. It is also possible to adjust the cutting force, which can also be controlled electronically.
  • the drive is preferably a DC electric motor, which is supplied via a corresponding connector 19.
  • this motor should make about 12,000 revolutions per minute, a reduction gear 20 being arranged between it and the drive shaft 15.
  • This transmission 20 has a gear ratio of 2,000: 1 or 1,000: 1.
  • the drive is switched on using button 14. This resets the entire system. The further operation of the instrument then also takes place via the button 14. Pressing the button 14 closes and opens the scissor jaw 6. This is done by setting the drive 13 to the left or right.
  • the electronic control is designed so that the driving force remains constant by a current or voltage control.
  • An overload control is built in to protect the drive.
  • the drive is defined as an actuator. All functions come from the control.
  • the rest position is also adjustable, this being done by an electronic evaluation.

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Abstract

Bei einem chirurgischen Instrument, insbesondere bei einer Absaugstanze zur Entnahme von Gewebeproben, mit einem Scherenmaul, welches von einem Griffstück od. dgl. aus mittels zumindest einer Schubstange od. dgl. betätigbar ist, soll die Schubstange od. dgl. mit einem Antrieb (13) in Verbindung stehen. Dieser Antrieb (13) ist ein Elektromotor mit Rechts-/Links-Lauf.

Description

Chirurgisches Instrument
Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument, insbesondere Absaugstanze zur Entnahme von Gewebe¬ proben, mit einem Scherenmaul, welches von einem Griffstück od. dgl. aus mittels zumindest einer Schub¬ stange od. dgl. betätigbar ist.
Eine Vielzahl chirurgischer Instrumente besitzen ein Scherenmaul, damit beispielsweise im menschlichen Körper eine Gewebeprobe entnommen oder andere operative Eingriffe, wie insbesondere Trennschnitte, vollzogen werden können. All diese chirurgischen Instrumente werden üblicherweise manuell betätigt, wobei ein oder beide Elemente des Scherenmauls über eine Schubstange, Zugseil, Drahtstange od. dgl. mit scherenartigen Griffen in Verbindung stehen. Vor allem wenn eine Mehrzahl von Gewebeproben entnommen werden sollen, ist die Handbetätigung mühsam und kraftraubend. Auch die aufzubringende Schnittkraft ist von den Fähigkeiten des Bedieners abhängig und manuell nur schwer bestimmbar.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf alle klemmenden und durchschneidenden chirurgischen Instrumente, wie Scheren, Stanzen, Zangen, Klemmen usw.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein chirurgisches Instrument der o.g. Art zu entwickeln, bei welchem Schnittkraft und Schnittfolge automatisch gesteuert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Schubstange od. dgl. mit einem Antrieb in Verbindung steht.
Hierdurch wird die Betätigung des chirurgischen Instrumentes unabhängig von den Fähigkeiten des Bedieners gemacht, so daß eine Vielzahl von Schnitt¬ folgen stattfinden können, ohne daß die Kraft des Bedieners erlahmt. Hierzu besitzt der Antrieb, der vorteilhafterweise als Elektromotor ausgebildet ist, einen Rechts-/Links-Lauf. Er soll so ausgelegt sein, daß ein Wechsel der Antriebsrichtung jeweils auf Tastendruck erfolgt, oder aber daß ein Wechsel laufend oder nach einer vorbestimmten Zeit erfolgen kann. Hierzu werden bekannte elektronische Hilfsmittel angesetzt.
Zur Schnittkraftsteuerung besitzt der Antrieb entsprechende Regeleinrichtungen, welche den Antrieb bei Überschreiten einer bestimmten Schnittkraft ab- oder umschalten. Selbstverständlich ist dies auch durch entsprechende Auslegung eines dem Antrieb zugeordneten Getriebes möglich.
Bevorzugt soll der Antrieb eine Antriebswelle aufweisen, welche ihre Drehung auf mechanischem Wege auf die Schubstange überträgt. Beispielsweise sind hier entsprechende Spindelantriebe mit Gewindespindel sowie Kugelumlaufspindelantriebe od. dgl. denkbar. Bevorzugt wird jedoch ein Zahnritzel, welches auf der Antriebs¬ welle sitzt und mit einer entsprechenden Zahnung an der Schubstange in Eingriff steht. Hierdurch erfolgt eine Umsetzung der Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Linearbewegung der Schubstange.
In der Regel wird ein Motor mit einer relativ hohen Drehzahl zu bevorzugen sein. Im Versuchsstatium wurde ein DC-Motor mit 12.000 Umdrehungen pro Minute verwendet. Um diese hohe Drehzahl auf eine relativ langsame Bewegung der Schubstange umzusetzen, ist ein Reduktionsgetriebe notwendig. Beispielsweise bietet sich hier ein Getriebe mit einer Übersetzung von 2.000 : 1 oder 1.000 : 1 an. Auch dadurch erfolgt die Steuerung der Schnittkraft. Es genügt, wenn das Getriebe in einzelnen Stufen umschaltbar ist. Die gesamte Regelung erfolgt durch eine entsprechende Steuerungselektonik.
Im Falle der Übertragung der Drehbewegung einer Antriebswelle auf eine Linearbewegung der Schubstange bietet es sich an, wenn die Antriebswelle quer zur Schubstange bzw. deren Zahnung verläuft. Dabei kann die Zahnung, welche im Eingriff mit dem Zahnritzel steht entweder der Schubstange selbst eingeformt sein oder aber einer Hülse, welche dann der Schubstange aufgesetzt ist. Hier soll der Erfindung keine Grenze gesetzt sein.
Zur kompakteren Ausgestaltung des chirurgischen In¬ strumentes bietet es sich an, den Antrieb mit einem Griffstück zu verbinden, in welchem dann die Übertragung der Rotationsbewegung des Zahnritzels auf die Zahnstange und damit die Umsetzung in die Linear¬ bewegung der Schubstange stattfindet.
Je nach Anwendungszweck wird die Schubstange unter¬ schiedlich ausgebildet sein. Soll nur ein Trennen stattfinden, so besteht die Schubstange aus Vollmaterial. Wird dagegen beispielsweise eine Gewebeprobe nach dem Abschneiden abgesaugt, so ge¬ schieht dies vorteilhafterweise durch eine hülsenförmig ausgebildete Stange, deren Inneres einen Absaugkanal ausbildet. Bekanntermaßen gleitet diese Hülsenstange in einer äußeren Hülsenstange und bildet mit dieser zusammen das Scherenmaul aus. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht dann die innere Hulsenstange mit einer Vakuumquelle in Verbindung, mittels der die Gewebeprobe durch den Absaugkanal in der inneren Hülsenstange abgesaugt werden kann.
Bei Verwendung eines GriffStückes bietet es sich an, wenn die innere Hülsenstange das Griffstück durchsetzt und andererseits in einen Anschlußnippel für die Vakuumquelle einmündet. Dies ist jedoch nur ein Ausführungsbeispiel für den Einsatz des erfindungsgemäßen Antriebes. Auch andere Anwendungs¬ möglichkeiten sollen vom vorliegenden Erfindungsgedanken umfaßt sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er¬ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Antrieb für ein chirurgisches Instrument;
Figur 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Antriebs gemäß Figur 1;
Figur 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungs¬ beispiel eines chirurgischen Instrumentes, welches in Zusammenhang mit dem Antrieb gemäß Figur 1 benutzt wird;
Figur 4 eine Draufsicht auf einzelne Elemente des erfindungsgemäßen Antriebes gemäß Figur 1 ;
Figur 5 eine blockschaltbildliche Darstellung der Steuerung des Antriebes.
In Figur 3 ist als Beispiel für ein chirurgisches Instrument eine Absaugstanze 1 gezeigt, welche zwei ineinander geschobene Hülsenstangen aufweist. Eine äußere Hülsenstange 2 ist relativ zu einer Verschraubung 3 od. dgl. ortsfest, während eine innere Hülsenstange 4 einen geringeren Durchmesser aufweist als die äußere Hülsenstange 2, und in der äußeren Hülsenstange 2 gleitet. Dabei betätigt die innere Hülsenstange 4 ein Schneidelement 5 eines Scherenmaules 6, wobei ein Gegenelement 7 zum Schneidelement 5 Teil der äußeren Hülsenstange 2 ist.
Die innere Hülsenstange 4 ist mit dem Schneidelement 5 über einen Drehbolzen 8 gelenkig verbunden, während das Schneidelement 5 mit der äußeren Hülsenstange 2 ein Drehgelenk 9 ausbildet. Um dieses Drehgelenk 9 dreht das Schneidelement 5 und kann so im Zusammenspiel mit dem Gegenelement 7 eine Gewebeprobe od. dgl. aus dem Inneren eines menschlichen Körpers entnehmen.
Die innere Hülsenstange 4 bildet zudem einen Absaugkanal 10 aus, der, nicht näher dargestellt, mit einer Vakuumquelle in Verbindung steht. Auf diese Weise gelangt eine abgeschnittene Gewebeprobe aus dem Scherenmaul 6 in Pfeilrichtung x durch den Absaugkanal 10 in eine ebenfalls nicht näher gezeigte Auffangvor¬ richtung.
Die äußere Hülsenstange 2 kann zusammen mit der Verschraubung 3 einem Griffstück 11 aufgesetzt sein, wie dies in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Nicht gezeigt ist, daß die innere Hülsenstange 4 das Griff¬ stück 11 durchfährt und in einen Anschlußnippel 12 zum Anschliessen von beispielsweise einem Absaugschlauch einmündet. Mit dem Grifftstück 11 steht ein Antrieb 13 in Verbindung, welcher über einen Taster 14 in Betrieb gesetzt werden kann. Dabei verläuft eine in Figur 4 angedeutete Antriebswelle 15, des Antriebes 13 senk¬ recht zur inneren Hülsenstange 4, welche, wie vorher beschrieben, als Schubstange ausgebildet ist. Auf die Antriebswelle 15 ist ein Zahnritzel 16 aufgesetzt, welches mit einer Zahnung 17 an der inneren Hülsenstange 4 zusammenwirkt. Möglich ist auch, daß hierzu der inneren Hülsenstange 4 eine gesonderte, mit der Zahnung 17 versehene Hülse 18 aufgeschoben wird. Bei Betätigung des Antriebes 13 erfolgt über das Zahnritzel 16 eine Übertragung der Rotationsbewegung der Antriebswelle 15 in eine Linearbewegung der inneren Hülsenstange 4, welche eine Betätigung des Scherenmauls 6 zur Folge hat. Hierdurch kann beispielsweise durch einen elektronisch gesteuerten Wechsel der Drehbewegung der Antriebswelle in bestimmten Abständen das Scheren¬ maul 6 geschlossen und damit Gewebeproben entnommen werden. Möglich ist aber auch die Einstellung der Schnittkraft, die ebenfalls elektronisch regelbar ist.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Antrieb um einen DC-Elektromotor, dessen Versorgung über einen entsprechenden Stecker 19 geschieht. Beispielsweise sollte dieser Motor etwa 12.000 Umdrehungen pro Minute leisten, wobei zwischen ihm und der Antriebswelle 15 ein Reduktionsgetriebe 20 angeordnet ist. Dieses Getriebe 20 hat ein Übersetzungsverhältnis von 2.000 : 1 oder 1.000 : 1.
Zur Steuerung des gesamten Instrumentes ist unter Bezugnahme auf Figur 4 noch folgendes hinzuzufügen:
Das Einschalten des Antriebes erfolgt mittels des Tasters 14. Hierdurch wird das gesamte System auf Reset gesetzt. Über den Taster 14 erfolgt auch dann die weitere Bedienung des Instrumentes. Durch Drücken des Tasters 14 schließt und öffnet das Scherenmaul 6. Dies geschieht dadurch, daß der Antrieb 13 in Links- oder Rechtsdrehung versetzt wird.
Die elektronische Steuerung ist im übrigen so ausge¬ führt, daß durch eine Strom- bzw. Spannungsregelung die Antriebskraft konstant bleibt. Zum Schutz des Antriebs ist eine Überlastregelung mit eingebaut. Der Antrieb wird als Stellglied definiert. Alle Funktionen gehen von der Steuerung aus. Auch die Ruhelage ist einstellbar, wobei dies durch eine elektronische Auswertung erfolgt.
Figure imgf000011_0001

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Chirurgisches Instrument, insbesondere Äbsaugstanze zur Entnahme von Gewebeproben, mit einem Scheren¬ maul, welches von einem Griffstück od. dgl. aus mittels zumindest einer Schubstange od. dgl. betätigbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schubstange od. dgl. mit einem Antrieb (13) in Verbindung steht.
2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (13) ein Elektromotor mit Rechts-/Links-Lauf ist.
3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Drehkraft des Antriebes (13) steuerbar ist.
4. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (13) eine Antriebs¬ welle (15) mit einem Zahnritzel (16) aufweist, welches mit einer Zahnung (17) an der Schubstange in Eingriff steht.
5. Instrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Antrieb (13) und Zahnritzel (16) ein Getriebe (20) angeordnet ist.
6. Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (20) unterschiedliche Stufen zur Reduktion der Antriebsdrehzahl aufweist.
7. Instrument nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (15) quer zur Schubstange bzw. deren Zahnung (17) verläuft.
8. Instrument nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnung (17) einer Hülse (18) angeformt und diese der Schubstange aufgesetzt ist.
9. Instrument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (13) einem Griffstücke (11) angesetzt ist.
10. Instrument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubstange als Hülsenstange (4) ausgebildet ist, welche in einer äußeren Hülsenstange (2) gleitet und mit dieser zu¬ sammen das Scherenmaul (6) ausbildet.
11. Instrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülsenstange (4) einen Absaugkanal (10) ausbildet, der mit einer Vakuumquelle in Ver¬ bindung steht.
12-. Instrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülsenstange (4) das Griffstück (11) durchsetzt und in einen Anschlußnippel (12) für die Vakuumquelle einmündet. _ _ __-
13. Instrument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Strom- bzw. Spannungsregelung eine Regelung des Antriebes (13) so erfolgt, daß dessen Kraft konstant bleibt.
14. Instrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Steuerung eine Überlastregelung integiert ist.
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