WO2023194131A1 - Medizinisches werkzeugsystem - Google Patents

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WO2023194131A1
WO2023194131A1 PCT/EP2023/057725 EP2023057725W WO2023194131A1 WO 2023194131 A1 WO2023194131 A1 WO 2023194131A1 EP 2023057725 W EP2023057725 W EP 2023057725W WO 2023194131 A1 WO2023194131 A1 WO 2023194131A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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tool
locking
locking pin
instrument
distal
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/057725
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andre Buerk
Thomas Hagen
Simone Hermle
Lilian Killinger
Juergen Barth
Roland-Alois Hoegerle
Uwe Schaz
Original Assignee
Aesculap Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aesculap Ag filed Critical Aesculap Ag
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1613—Component parts
    • A61B17/162—Chucks or tool parts which are to be held in a chuck
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1613—Component parts
    • A61B17/1631—Special drive shafts, e.g. flexible shafts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/16—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans
    • A61B17/1662—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans for particular parts of the body
    • A61B17/1671—Bone cutting, breaking or removal means other than saws, e.g. Osteoclasts; Drills or chisels for bones; Trepans for particular parts of the body for the spine

Definitions

  • the present disclosure relates to a medical tool system with a medical, preferably shaft-shaped instrument, which has a distal shaft/instrument section and a proximal shaft instrument section, which can be angled relative to one another, and a medical tool of the shaft type such as a drill, milling cutter, screwdriver, etc ., which can be inserted in the axial direction into a tool chuck of the distal instrument section and is rotatable relative to the tool chuck, but is mounted in an axially fixed manner.
  • a medical tool of the shaft type such as a drill, milling cutter, screwdriver, etc .
  • such a (medical) tool has a distal tool head/effector and a tool shaft that is accommodated in the tool chuck.
  • the tool head protrudes from the tool chuck and can be designed, for example, as a milling cutter, drill, cutting blade or similar.
  • the tool chuck which in this case holds the tool in a relatively rotatable manner but does not itself rotate and is therefore also referred to as a tool holder for the sake of simplicity, is gripped (manually) by a user in order to guide the tool, preferably for surgery on a patient.
  • the tool is usually rotated about its longitudinal axis relative to the tool holder.
  • the rotational movement is transmitted to the tool shank by a drive unit/drive train which is arranged in or on the tool holder.
  • a distal section of the tool/tool shaft should angle relative to a proximal section of the tool/tool shaft let. This allows operations to be carried out in very small spaces, for example spinal operations.
  • Instruments that enable the distal tool head to be angled relative to the rest of the tool shaft have long been known from the field of surgical robots. This enables precise movement of the instruments in a small space.
  • milling tools with angled tool shanks are known.
  • the distal tool head of the milling tool can be angled relative to the proximal milling tool shank.
  • the milling tool shank in DE 10 2017 010 033 A1 is inserted into a tool receiving section of a medical instrument that can be grasped and guided by hand and is axially secured against being pulled out of the tool receiving section via a push button surrounding the milling tool shank and which is provided in a proximal region of the tool receiving section.
  • a disadvantage of medical tools in which the tool head can be angled relative to the tool shaft, as defined above, is that the set angle between the tool head and the tool shaft often changes undesirably under load.
  • a tool holder for a medical hand instrument in which a distal instrument section can be angled during operation relative to a proximal instrument section and in which the angle between a longitudinal axis of the distal instrument section and a longitudinal axis of the proximal instrument section also changes under load doesn't change.
  • the tool shaft of the tool is inserted into the tool holder and can be moved together with the distal instrument section with respect to the proximal one Angle the instrument section.
  • the tool head can be angled relative to a proximal section of the tool shaft together with the tool holder.
  • the push-button lock disclosed in DE 10 2017 010 033 A1 cannot be applied to the bendable tool holder of the medical hand instrument described above or cannot be used in a technically sensible manner.
  • the object of the disclosure is therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a medical shaft tool, a correspondingly designed medical instrument and a medical tool system, wherein the instrument has an angled tool holder and a tool inserted therein and in which the tool does not come undesirably out of the tool holder.
  • the instrument has an angled tool holder and a tool inserted therein and in which the tool does not come undesirably out of the tool holder.
  • this object is achieved by a medical tool with the features of claim 1, a medical instrument with the features of claim 4 and a medical tool system with the features of claim 10.
  • Advantageous developments of the disclosure are the subject of the attached subclaims.
  • the basic idea of the present invention essentially consists in operatively connecting a rotary element arranged on the instrument via a slide to a coupling element which engages radially on a tool shaft on/in the tool holder for axially holding a tool in a tool holder of a medical instrument, in such a way that a first predetermined rotation of the rotary element of the slide allows a release movement of the coupling element and blocks the release movement of the coupling element during a second predetermined rotation of the rotary element different from the first rotation of the slide.
  • this functional basic principle is applied to a medical instrument which, as is known from the prior art mentioned, has two instrument sections which can be rotated relative to one another about a tool shaft longitudinal axis and are thereby angled towards one another with respect to the shaft longitudinal axis, this rotation mechanism can be outside of the angle required for the bending
  • the rotation range provided for the two instrument sections can be used to actuate the aforementioned tool clutch.
  • an angled instrument is conceivable in which the distal instrument section, which has a tool holder, can be angled at a certain angle with respect to the proximal instrument section, for which the proximal instrument section can be angled at a certain angle of rotation relative to the distal instrument section from a construction position (e.g. when the device is aligned straight both instrument sections) must be rotated in a specific direction of rotation.
  • This makes it possible to use a rotational movement starting from the construction position in the opposite direction to release the coupling element and thus axially decouple the tool from the tool holder.
  • a medical shaft tool is first proposed, with a distal effector/tool head and a tool shaft which is intended and designed to be inserted rotatably but axially fixed into a tool chuck of a medical instrument, preferably a hand instrument.
  • a coupling unit is provided for this purpose, which is placed or can be placed on the tool shank and has the following components:
  • This undercut serves as an axially acting point of contact for the coupling Z-locking element on the instrument side for axially holding the tool in the tool holder/tool chuck.
  • a medical instrument in particular a hand instrument, is also proposed, with a tool chuck/tool holder for optionally receiving a tool shaft, in particular according to the above definition, which is characterized by the following components:
  • a locking engagement element preferably locking ball/locking ball, as the above-mentioned coupling element, which is in active engagement with the slider/latch/locking pin in such a way that the locking engagement element moves radially outwards into a first axial position of the slider/locking pin/locking pin achieved by the spring preload (axially releasing the tool shank) release position is shifted and the locking engagement element is shifted radially inwards into a locking position (which axially holds the tool shank) in a second axial position of the slide/bolt/locking pin reached against the spring preload.
  • an actuation housing section which is rotatable relative to the slide/latch/locking pin about the tool receiving axis is provided, in particular a sleeve-shaped actuation component
  • This construction is particularly simple and not susceptible to manufacturing tolerances, contamination and/or wear.
  • the medical instrument has a distal instrument section, which forms or has the tool chuck/tool holder and holds the slider/latch/locking pin in an axially displaceable manner, and a proximal instrument section which forms or has the actuating housing section, the distal and proximal instrument sections being relatively rotatable at the front Axial contact with each other and the respective adjacent end faces of the distal and proximal instrument section are inclined at an equal angle greater than 0 °, preferably 22.5 ° to the tool longitudinal axis, such that in the event of a relative rotation of the distal and proximal instrument section, they are relative to each other in the axial direction Angle adjustment.
  • both the distal and proximal instrument sections are beveled by 22.5°, so that the angles add up to an adjustment angle of 45° during the maximum relative rotation to one another, more precisely during a relative rotation of 180° between the distal and proximal instrument sections.
  • the axial recess or notch in the front or contact side of the actuation housing section can be placed in such a circumferential position that when the distal and proximal instrument sections are angularly adjusted by rotating the actuation housing section (in particular the entire distal instrument section) within the for this purpose
  • the intended rotation range retraction of the slide/latch/locking pin into the axial recess or notch is excluded, but with an angular adjustment of the distal and proximal instrument sections by rotating the actuating housing section (in particular the entire distal instrument section) outside of this
  • the intended rotation range allows the slide/bolt/locking pin to move into the axial recess or notch.
  • the disclosure therefore also relates to a medical tool system with an instrument (possibly with an integrated drive) which can be grasped in particular by a user to guide the medical tool system and which has a distal instrument section and a proximal instrument section, which are relative to one another by relative rotation about the instrument's longitudinal axis can be angled along the instrument's longitudinal axis.
  • the medical tool system has a tool that is accommodated in the tool holder of the distal instrument section and is rotatably mounted relative to the tool holder.
  • a first coupling device (as defined above) is arranged in the distal instrument section and a second coupling device (as defined above) is provided on the tool. In a coupling state, the second coupling device fixes the tool in the axial direction through active engagement/interaction with the first coupling device.
  • the tool Due to the interaction of the first coupling device in the distal instrument section and the second coupling device on the tool, the tool is secured in the axial direction in the distal instrument section. This way the tool cannot accidentally come loose from the tool shank. Particularly when the medical tool system is in operation, it is of great advantage if the tool does not come undesirably loose from the tool holder, so that injuries to a patient on whom the medical tool system is used can be avoided. Forces that can cause the tool to be undesirably removed from the tool holder are primarily tensile forces that are exerted on a distal end of the tool, in particular on its tool head.
  • the first coupling device is arranged in the distal instrument section (and not in the proximal instrument section), because the coupling between the tool and the tool holder is therefore in direct proximity to the location of the critical force and can counteract this (tensile) force. Accordingly, the coupling in the distal instrument section between the tool and the tool holder is particularly effective and particularly effectively counteracts unwanted loosening of the tool from the tool holder.
  • the tool has a tool head and a tool shank.
  • the tool shank is accommodated in the tool holder.
  • the tool head protrudes from the distal instrument section.
  • the tool head is exposed and can be used particularly effectively on a patient.
  • a third coupling device is provided in the proximal instrument section and a fourth coupling device is provided on a proximal section of the tool, in particular the tool shaft, which in a coupling state applies a driving force/torque to the device through active engagement/interaction with the third coupling device Tool, especially the tool shaft, transfers.
  • the coupling in the proximal instrument section (between the tool and the tool holder) therefore serves to transmit a driving force, preferably within the proximal instrument section, to the tool or the tool shaft.
  • the coupling in the distal instrument section (between the tool and the tool holder), however, acts as an axial lock of the tool in the tool holder.
  • the first coupling device has a locking ball and the second coupling device is an axial locking groove which extends at least in sections in the circumferential direction of the tool, preferably completely encircling in the circumferential direction, and which is in engagement with the locking ball in the coupling state.
  • Such a coupling between the tool and the distal shaft section is particularly space-saving and can be accommodated in the smallest of spaces.
  • the cross section of the axial securing groove is semicircular or circular arc-shaped.
  • the locking ball is dimensioned such that a section of the locking ball lies completely against the cross-sectional inner surface of the axial locking groove.
  • the locking ball and the axial locking groove match exactly in geometry and dimensions. In this way, the locking ball fits exactly into the axial locking groove and the coupling between the tool and the tool holder is implemented particularly effectively.
  • the second coupling device is formed on a bearing housing of a rolling bearing unit / housing of the tool shank-side coupling unit, which is attached to the tool in the axial direction, i.e. in the direction of the longitudinal axis (a distal section) of the tool shank. is fixed, which is arranged in the distal instrument section and rotatably supports the tool relative to the distal instrument section, in particular to the entire tool holder.
  • a rotatable storage of the tool in the tool holder makes sense because the tool is usually rotated relative to the tool holder when the medical tool system is in operation. The rotation is usually generated by the drive unit and transmitted to the tool shank.
  • the rolling bearing unit is provided for rotatably supporting the tool in the tool holder in the distal instrument section. If a rolling bearing unit is provided on the tool, in particular on the tool shank, it is particularly efficient and space-saving if the bearing housing of the rolling bearing unit has the second coupling device, more precisely the axial locking groove. This is particularly relevant since the outside diameter of the tool holder shank is usually 5.6 mm and the outside diameter of the rolling bearings is usually 3 mm. The remaining small installation space must be minus the wall thickness The tool holder can accommodate the tool coupling, ie the first and second coupling devices.
  • the rolling bearing unit preferably has at least one distal rolling bearing, in particular a ball bearing, which faces the tool head, and a proximal rolling bearing, in particular a ball bearing, which is spaced apart from the tool head in the axial direction and which faces the proximal end of the tool shank.
  • Two ball bearings can rotate the tool shaft particularly effectively and with little friction relative to the tool holder shaft.
  • the bearing housing ensures safe and easy insertion of the tool into the tool holder shaft when inserting the tool shaft into the tool holder shaft (coupling process).
  • the rolling bearing unit is fixed to a distal section of the tool shank in the axial direction (of the tool shank).
  • two stops spaced apart from one another in the axial direction, preferably at least by the length of the rolling bearing unit are arranged on the tool shank, between which the rolling bearing unit is arranged.
  • One of the two stops in particular the one that is further away from the tool head than the other stop, can be connected to the tool shaft in one piece.
  • the other stop is formed separately from the tool shank and can be applied to the tool shank and connected to it after the rolling bearing unit has been arranged around the tool shank.
  • both stops can also be designed separately from the tool shank.
  • the stops, which are designed separately from the tool shank can be connected to the tool shank in a form-fitting or non-positive manner or in a material-locking manner.
  • the first coupling device further has a locking pin/slider fixed in the radial direction, which is movable in the axial direction between a coupling position/locking position in which it holds the locking ball (in the radial direction) in the axial locking groove to realize the coupling state, and a release position in which it does not hold the locking ball in the axial locking groove.
  • the distal end of the locking pin/slide is opposite the axial locking groove in the coupling position. In the release position, the distal end of the locking pin/slider is not opposite the axial locking groove.
  • the distal end of the locking pin lies opposite a section of the tool shank (without recess) or a section of the bearing housing of the rolling bearing unit (without recess).
  • the locking pin/slide advantageously ensures that the coupling between the tool and the distal instrument section does not come loose accidentally by holding the locking ball in the axial locking groove.
  • the locking pin allows the locking ball not to lie in the axial locking groove, so that the tool can be removed from the tool holder shaft or still be coupled to it.
  • the locking pin/slide has a first locking ball receiving recess at its distal end, via which the locking pin holds the locking ball in the radial direction in the axial locking groove in the coupling position, and has a second locking ball receiving recess which (seen in the axial direction) is closer to the distal end of the locking pin than the first locking ball receiving recess and is provided further away in the radial direction from the tool or the bearing housing of the rolling bearing unit than the first locking ball receiving recess and in the release position the locking ball is provided in the radial direction on the tool or on the bearing housing does not hold in the axial locking groove.
  • the first and second locking ball receiving recesses can at least partially enclose the locking ball and thus optimally hold it in the desired position.
  • the first locking ball receiving recess is positioned on the locking pin so that it can interact optimally with the axial locking groove in the coupling position of the locking pin.
  • the second locking ball receiving recess is positioned on the locking pin so that it can interact optimally with the tool shaft or the bearing housing of the rolling bearing unit in the release position of the locking pin/slide.
  • it is desirable that the two locking ball receiving recesses each have a semicircular or circular arc-shaped cross section.
  • the locking ball is dimensioned such that at least a portion of the locking ball lies completely in the cross-sectional inner surface of the first or second locking ball receiving recess.
  • the locking ball and the two locking ball receiving recesses match each other exactly in geometry and dimensions. In this way, the locking ball fits exactly into the first or second locking ball receiving recess and the adjustment of the coupling position or the release position of the locking pin/slide is implemented particularly effectively.
  • the proximal instrument section has at its distal end region an edge which holds the locking pin in the coupling position, and a locking pin receiving recess which interrupts the edge and which receives a proximal end of the locking pin in the release position, as has already been indicated above .
  • the proximal end of the locking pin contacts the edge in the coupling position and is received in the locking pin receiving recess in the release position.
  • the locking pin receiving recess allows the locking pin to move in the axial direction towards the proximal instrument section. In this way, the distal end of the locking pin also moves in the axial direction away from the axial securing groove towards the proximal instrument section. As soon as the proximal end of the locking pin is received in the locking pin receiving recess, the distal end of the locking pin is no longer opposite the axial locking groove and the locking pin has therefore reached the release position.
  • the locking pin receiving recess thus enables the realization of a non-coupling state between the tool and the tool holder.
  • the edge on the other hand, allows the coupling state to be maintained.
  • the locking pin preferably has a projection at its proximal end, which is smaller in diameter than the rest of the locking pin and is dimensioned and shaped so that it is received in the locking pin receiving recess in the released position.
  • the locking pin receiving recess can be dimensioned smaller than if the locking pin receiving recess had to accommodate the entire circumference of the locking pin instead of the (smaller) locking projection.
  • the edge at the distal end of the proximal instrument section (apart from the locking pin receiving recess that interrupts it) runs in a ring shape.
  • the locking pin receiving recess interrupts this ring shape of the edge. If the edge is designed or shaped in this way, the positioning of the locking pin in the axial direction can be changed between the release position and the coupling position together with a rotation of the distal shaft section relative to the proximal instrument section, since the locking pin rotates together with the distal instrument section.
  • the first coupling device further has a biasing element, in particular a compression spring, preferably a spiral spring, which biases the locking pin in the direction of the proximal shaft section and thereby forces the locking pin, preferably locking projection, into the locking pin receiving recess and thus into the release position .
  • a biasing element in particular a compression spring, preferably a spiral spring, which biases the locking pin in the direction of the proximal shaft section and thereby forces the locking pin, preferably locking projection, into the locking pin receiving recess and thus into the release position .
  • the biasing element ensures or ensures that the locking pin, when the locking pin and the locking pin receiving recess are at the same height in the circumferential direction, actually moves from the coupling position in the axial direction towards the proximal instrument section into the locking pin receiving recess and thus into the release position .
  • the biasing element is also part of the first coupling device.
  • the coupling device thus has the locking ball, the locking pin and the biasing element (spring) and is composed in particular of these elements.
  • the maximum adjustable angle between the shaft longitudinal axis of the distal shaft section and the shaft longitudinal axis of the proximal shaft section is a 45° angle.
  • the predetermined angle for tool unlocking is a (-)18° angle.
  • the locking pin receiving recess has at least one beveled flank.
  • the beveled flank makes it easier for the locking pin to switch between the release position and the coupling position. In other words, the beveled flank makes it easier for the locking pin to leave/exit the locking pin receiving recess.
  • an outer peripheral surface of the bearing housing of the rolling bearing unit which is in contact with an inner peripheral surface of the distal shaft section, and / or the distal shaft section itself is provided with an adhesive surface coating, is roughened or has microgrooves, such a structure preferably having one Can partially absorb distally directed tensile force and thus relieve the load on the locking engagement element.
  • Compressive forces acting on the tool head during operation of the medical tool system are transmitted from the rolling bearing unit, in particular from the proximal rolling bearing, (in the radial direction) directly to the distal instrument section or its housing.
  • the locking ball hardly has to absorb compressive forces, but mainly counteract tensile forces in the axial direction.
  • the special nature of the outer peripheral surface of the bearing housing of the rolling bearing unit increases the transmission of tensile forces to the Inner circumferential surface of the distal instrument section and thus reduces the forces acting on the locking ball.
  • Microgrooves in particular are perfect for absorbing tensile forces.
  • the microgrooves are in active engagement with the outer peripheral surface of the bearing housing of the rolling bearing unit and can therefore reduce the load that acts on the first coupling device, in particular the locking ball. This improves the coupling between the tool and the tool holder shaft and thus the axial securing of the tool in the tool holder shaft.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a medical tool system, in which a tool holder of the tool system is straight and a coupling state between a tool and a distal instrument section is shown;
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the medical tool system in which a distal instrument portion is angled at a 45° angle relative to a proximal instrument portion and showing a coupling condition between the tool and the distal shaft portion;
  • FIG. 3 is a perspective view of a tool with a rolling bearing unit mounted on the tool shank and having a second coupling device;
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a medical tool system in which a distal instrument portion is angled at a predetermined angle a relative to a proximal instrument portion and a non-coupling condition between the tool and the distal shaft portion is shown;
  • Fig. 5 is a side view of a locking pin
  • Figure 6 is a perspective view of the distal end of the proximal instrument section
  • Figure 7 is a top view of the distal end of the proximal instrument section.
  • Fig. 8 is a perspective view of the tool and the tool holder.
  • the axial direction A and the radial direction R are shown in the following figures. Unless otherwise stated, the axial direction A and the radial direction R each refer to a distal instrument section with a tool holder of the medical tool system shown below.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a medical tool system 1, in which a tool holder 2 of the tool system 1 runs straight.
  • the tool holder 2 is housed in a distal instrument section 4, which is followed by a proximal instrument section e, which can be angled relative to one another.
  • the medical tool system 1 has a tool 8, which is designed here as a milling cutter.
  • the tool 8 is accommodated in the tool holder (tool chuck) 2 and is rotatably mounted relative to the tool holder 2.
  • a first coupling device 10 is arranged in the distal instrument section 4.
  • a second coupling device 12 is provided on the tool 8, which in a coupling state realizes a coupling between the tool 8 and the distal shaft section 4 by interacting with the first coupling device 10 in order to fix the tool 8 in the distal shaft section 4 in the axial direction A.
  • a longitudinal axis S1 of the distal instrument section 4 and a longitudinal axis S2 of the proximal instrument section 6 form an angle of 0°.
  • the tool holder 2 runs straight with respect to the proximal instrument section 6.
  • a coupling state between tool 8 and distal instrument section 4 is shown in FIG.
  • the tool 8 has a tool head/effector 14, more precisely a milling head, and a tool shank 16.
  • the tool head 14 and the tool shank 16 are connected to one another in a rotationally fixed manner.
  • Fig. 1 it can also be seen that the tool shaft 16 is rotatably mounted in the distal shaft section 4 using a rolling bearing unit 18.
  • a drive unit, not shown here, which applies a torque to the tool shaft 16 is mounted/accommodated in the proximal instrument section 6.
  • the rolling bearing unit 18 has at least one, here exactly two, rolling bearings 20, more precisely ball bearings, which are spaced apart from one another in the axial direction A, but which can alternatively also be designed as plain bearings.
  • the rolling bearings 20 are accommodated in a bearing housing 22, which is part of the rolling bearing unit 18.
  • the second coupling device 12 is inserted into the bearing housing 22 and is therefore not provided directly on the tool 8.
  • the rolling bearing unit 18 and thus also the bearing housing 22 is arranged fixed on the tool shank 16 in the axial direction A.
  • the second coupling device 12 it would also be conceivable for the second coupling device 12 to be provided directly on the tool shank 16.
  • the second coupling device 12 is designed as an axial securing groove 24 which extends continuously in the circumferential direction of the bearing housing 22 or runs around it.
  • the axial securing groove 24 preferably has a semicircular or circular segment-shaped cross section.
  • the diameter of the locking ball 26 is selected so that the locking ball 26 can be accommodated in the axial locking groove 24.
  • the axial locking groove 24 completely surrounds at least one section of the locking ball 26 that contacts the axial locking groove 24.
  • the locking ball 26 is held in the axial locking groove 24 on its side opposite the axial locking groove 24 by a distal end of a locking pin/slider 28.
  • the locking pin 28 is part of the first coupling device 10.
  • the locking pin 28 is fixed in the radial direction R.
  • the locking pin 28 is displaceable or movable in the distal shaft section 4 in the axial direction.
  • the locking ball 26 In the coupling state, the locking ball 26 is accommodated in the axial locking groove 24 and is held by the locking pin 28 in the radial direction in the axial locking groove 24. This position of the locking pin 28 in the axial direction A is referred to as the coupling position.
  • An edge 30 at the distal end of the proximal shaft section 6 prevents the locking pin 28 from moving in the axial direction towards the proximal instrument section 6.
  • Fig. 2 is a longitudinal sectional view of a medical tool system 1, in which the shaft longitudinal axis S1 of the distal instrument section 4 is angled at a (+)45° angle relative to the shaft longitudinal axis S2 of the proximal instrument section 6 and a coupling state between the tool 8 and the distal Shaft section 4 is shown.
  • the 45° angle between the shaft longitudinal axis S1 of the distal instrument section 4 and the shaft longitudinal axis S2 of the proximal instrument section 6 is here due to the selected setting angles (which each correspond to 22.5° to the instrument longitudinal axis) of the mutually facing end faces of the distal instrument section 4 and the proximal instrument section 6 the maximum adjustable angle.
  • the distal instrument section 4 is angled relative to the proximal instrument section 6 via a rotation mechanism that is not explained in more detail here, the torque train between the drive and the tool shaft allowing this angulation, as indicated in FIG. 2.
  • Fig. 2 It can be seen in Fig. 2 that the locking ball 26 even when the tool holder 2 is in the maximum adjustable angular position with respect to of the proximal instrument section is angled, is held by the locking pin 28 in the radial direction R in the axial securing groove 24.
  • the tool 8 is secured in the tool holder 2 by the engagement between the first coupling device 10 and the second coupling device 12 in this angular position in the axial direction A.
  • the torque train towards the tool shaft 16, which is arranged in the transition area between the distal instrument section 4 and the proximal instrument section 6, is flexible.
  • This flexible section of the torque train allows the distal section of the tool shaft 16 with tool head 14 to be angled together with the distal instrument section 4 relative to the torque train in the proximal instrument section.
  • the flexible section of the torque train is designed so that it can transmit a torque that is exerted on a proximal section of the tool shank 16 to the tool head 14.
  • Fig. 3 is a perspective view of the tool 8 with the rolling bearing unit 18 applied to the tool shank 16.
  • the axial locking groove 24, which is introduced into the bearing housing 22, can be clearly seen here.
  • the axial locking groove 24 extends over the entire circumference of the cylindrical bearing housing 22.
  • the axial locking groove 24 is provided in a proximal half of the bearing housing 22, which faces the proximal end of the tool shank 16.
  • Fig. 4 is a longitudinal sectional view of the medical tool system 1, in which the distal instrument section 4 is angled at a predetermined angle a relative to a proximal instrument section 6, which occurs when the proximal instrument section is approximately -18 °, ie opposite to Direction of rotation is rotated for a “proper” angling of the instrument shaft sections, whereby a release state between the tool 8 and the distal instrument section 4 is achieved.
  • the first coupling device 10 and the second coupling device 12 are not in active engagement with one another in the release state. More precisely, it is Locking ball 26 not included in the axial locking groove 24. Instead, it is held by the locking pin 28 in the radial direction R against the outer peripheral surface of the bearing housing 22.
  • the locking pin 28 must move in the axial direction A towards the proximal instrument section 6. This is prevented in the coupling state by the edge 30 of the proximal instrument section 6. However, the edge 30 is interrupted at one point by a locking pin receiving recess 32 (see also FIG. 6). If the relative rotation of the two instrument sections about the longitudinal axis S1 of the distal instrument section 4 is outside the rotation range for “proper” bending, e.g.
  • the locking pin 28 is positioned relative to the proximal instrument section 6 so that it in the circumferential direction is at the same height as the locking pin receiving recess 32.
  • a biasing element 34 which is part of the first coupling device 10, urges the locking pin 28 in the axial direction A towards the proximal instrument section 6.
  • the biasing element 34 thus pushes the locking pin 28, more precisely its proximal end, which is designed as a locking projection 36, into the locking pin receiving recess 32.
  • the position in which the locking pin 28 is when its locking projection 36 engages the locking pin receiving recess 32 is referred to as the release position.
  • the distal end of the locking pin 28 is no longer opposite the axial locking groove 24. This means that the locking ball 26 is not held in the axial locking groove 24 in the radial direction R.
  • the tool 8 is therefore no longer fixed in the axial direction A relative to the distal shaft section 4. If, starting from the coupling state, a tensile force (in the axial direction A) is applied to the distal end of the tool 8, the locking ball 26 is released from the axial locking groove 24. In this way, the tool 8 can be uncoupled from the tool holder 2.
  • Fig. 5 is a side view of the locking pin 28.
  • the locking projection 36 can be seen at the proximal end of the locking pin 28.
  • the locking projection 36 is designed finger-like in order to be able to engage particularly safely and efficiently in the locking pin receiving recess 32 on the proximal instrument section 6.
  • the locking pin 28 has a first locking ball receiving recess 38 and a second locking ball receiving recess 40 on the side facing the tool 8.
  • Both locking ball receiving recesses 38, 40 have a circular segment-shaped or hemispherical cross section and are adapted to the diameter of the locking ball 26. More precisely, the two locking ball receiving recesses 38, 40 are dimensioned such that the locking ball receiving recesses 38, 40 completely surround the section of the locking ball 26 that is in contact with them.
  • the first locking ball receiving recess 38 is arranged on the locking pin 28 so that it lies opposite the axial locking groove 24 in the coupling position of the locking pin 28. In the coupling position, the first locking ball receiving recess 38 and the axial locking groove 24 close around the locking ball 26 or rest against it.
  • the second locking ball receiving recess 40 is located in the axial direction A closer to the distal end of the locking pin 28 than the first locking ball receiving recess 38.
  • the second locking ball receiving recess 40 is further away from the bearing housing 22 in the radial direction R than the first locking ball receiving recess 38.
  • the second locking ball receiving recess 40 is the locking ball receiving recess which holds the locking ball 26 against the outer peripheral surface of the bearing housing 22 in the release position.
  • FIG. 6 is a perspective view of the distal end of the proximal instrument section 6.
  • the edge 30 which projects from the distal end of the proximal instrument section 6 in the axial direction A (of the proximal instrument section 6) can be seen.
  • the edge 30 is annular overall.
  • the ring shape of the edge 30 is interrupted by the locking pin receiving recess 32.
  • the end face of the distal end of the proximal instrument section 6 is beveled at an angle of attack to the longitudinal axis of the instrument.
  • the end face of the distal end of the proximal Shaft section 6 here has an angle of attack of 22.5°, which, together with the 22.5° bevel of the opposite end edge of the distal instrument section, defines the maximum adjustable angle between the longitudinal axis S1 of the distal instrument section 4 and the longitudinal axis S2 of the proximal instrument section 6.
  • a plane E can also be seen which bisects the proximal instrument section 6 lengthwise. This plane E simultaneously marks an angular position of 0° or 45° of the distal instrument section 4 to the proximal instrument section 6.
  • the angle between the distal instrument section 4 and the proximal instrument section 6 is an 0° angle to 45° angle, if the Locking pin 28 (not shown here) lies in plane E.
  • the locking pin receiving recess 32 is therefore positioned so that it does not lie in the plane E or does not intersect it. It can be seen that the locking pin receiving recess 32 has at least one beveled flank 33, which facilitates the transition between the release position and the coupling position for the locking pin 28 or makes it possible in the first place.
  • Fig. 7 is a top view of the distal end of the proximal instrument section 6.
  • the edge 30, which is shown in a substantially ring shape, can be seen.
  • the ring shape of the edge 30 is interrupted by the circular segment-shaped locking pin receiving recess 32.
  • level E which can only be represented here as a line.
  • a central axis M can be seen, which divides the circular segment-shaped locking pin receiving recess 32 into two halves of equal size.
  • the plane E and the central axis M include the predetermined angle of rotation, which is, for example, (-)18°.
  • the plane E divides the proximal shaft section 6 into two instrument section halves 6.1 and 6.2 of the same size.
  • the locking pin receiving recess 32 is arranged in the right instrument section half or shaft section half 6.2 shown here.
  • a user wants to change the angle between the longitudinal axis S1 of the distal instrument section 4 and the longitudinal axis S2 of the proximal instrument section 6 from the 0° angle or from the maximum adjustable 45° angle while maintaining the coupling state, he should adjust the distal instrument section 4 relative to the proximal one Turn instrument section 6 so that that the locking pin 28 remains in the instrument section half 6.1. If the user wants to end the coupling state, he should turn the distal instrument section 4 relative to the proximal instrument section 6 in exactly the other direction (i.e. in the minus direction), i.e. so that the locking pin 28 goes into the instrument section half 6.2. is moved. The user must turn until the locking pin 28 or its locking projection 36 can engage in the locking pin receiving recess 32.
  • the 8 is a perspective view of the tool 8 and the tool holder 2.
  • the tool 8 is inserted with its proximal end into an opening 42 at the distal end of the distal instrument section 4.
  • the opening 42 is so large that it can accommodate the rolling bearing unit 18 arranged on the tool shank 16.
  • the tool 8 is only pushed into the tool holder 2 to such an extent that the tool head 14 protrudes from the distal instrument section 4.
  • the predetermined rotation angle between the distal instrument section 4 and the proximal instrument section 6 must be set, or the locking pin 28 (not shown here) must be positioned in the release position.
  • the rotation angle between the distal instrument section 4 and the proximal instrument section 6 can be reset to the design position (straight alignment of the instrument).
  • the locking pin 28 is moved out of the locking projection receiving recess 32 via the beveled flank 33. The proximal end of the locking pin 28 or the locking projection 36 then rests on the edge 30.
  • the locking pin 28 By rotating the distal instrument section 4 relative to the proximal instrument section 6, the locking pin 28 (rotated together with the distal instrument section relative to the proximal instrument section and thus) is moved from the release position into the coupling position, so that in this way the coupling state between tool 8 and tool holder 2 is set. In this coupling state, the tool 8 is then secured or fixed axially in the tool holder 2.

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein medizinisches Werkzeugsystem (1) mit einer Werkzeugaufnahme (2), die in einem distalen Instrumentenabschnitt (4) ausgebildet ist, an den sich ein proximaler Instrumentenabschnitt (6) anschließt, der relativ zum distalen Instrumentenabschnitt (4) abwinkelbar ist, und einem Werkzeug (8), das in der Werkzeugaufnahme (2) aufgenommen ist und relativ zur Werkzeugaufnahme (2) drehbar gelagert ist. Dabei ist in dem distalen Instrumentenabschnitt (4) eine erste Kupplungsvorrichtung (10) angeordnet und an dem Werkzeug (8) ist eine zweite Kupplungsvorrichtung (12) vorgesehen, die in einem Kupplungszustand durch einen Wirkeingriff mit der ersten Kupplungsvorrichtung (10) eine Kupplung zwischen Werkzeug (8) und distalem Schaftabschnitt (4) realisiert, um das Werkzeug (8) im distalen Schaftabschnitt (4) in Axialrichtung zu fixieren.

Description

Medizinisches Werkzeugsystem
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein medizinisches Werkzeugsystem mit einem medizinischen, vorzugsweise schaftförmigen Instrument, das einen distalen Schaft- /Instrumentenabschnitt und einen proximalen Schaft-Zlnstrumentenabschnitt aufweist, die relativ zueinander abwinkelbar sind, und einem medizinischen Werkzeug der Schaftbauart wie Bohrer, Fräser, Schraubendreher, etc. , das in Axialrichtung in ein Werkzeugfutter des distalen Instrumentenabschnitts einfühbar und relativ zu dem Werkzeugfutter drehbar, jedoch axialfest gelagert ist.
Hintergrund der Erfindung
Üblicherweise weist ein derartiges (medizinisches) Werkzeug einen distalen Werkzeugkopf/Effektor und einen Werkzeugschaft auf, der in dem Werkzeugfutter aufgenommen ist. Der Werkzeugkopf ragt aus dem Werkzeugfutter heraus und kann beispielsweise als Fräser, Bohrer, Schneidblatt oder ähnliches ausgeführt sein. Das Werkzeugfutter, welches in diesem Fall das Werkzeug relativdrehbar hält, jedoch selbst nicht dreht und daher der Einfachheit halber auch als Werkzeugaufnahme bezeichnet wird, wird von einem Verwender (manuell) gegriffen, um das Werkzeug, vorzugsweise zur Operation an einem Patienten, zu führen. Üblicherweise wird das Werkzeug relativ zur Werkzeugaufnahme um seine Längsachse rotiert. Die Rotationsbewegung wird von einer Antriebseinheit/Antriebsstrang, die in oder an der Werkzeugaufnahme angeordnet ist, auf den Werkzeugschaft übertragen.
In der Operationstechnik ist es vorteilhaft, den Werkzeugkopf eines Werkzeugs eines medizinischen Handinstruments relativ zu dessen Werkzeugschaft abzuwinkeln. In anderen Worten soll sich ein distaler Abschnitt des Werkzeugs/Werkzeugschafts relativ zu einem proximalen Abschnitt des Werkzeugs/Werkzeugschafts abwinkeln lassen. Dadurch können Operationen auf engstem Raum durchgeführt werden, beispielsweise bei Operationen an der Wirbelsäule.
Stand der Technik
Aus dem Bereich der Operationsroboter sind schon seit längerem Instrumente bekannt, die eine Abwinklung des distalen Werkzeugkopfes zum restlichen Werkzeugschaft ermöglichen. Dadurch wird eine präzise Bewegung der Instrumente auf engstem Raum ermöglicht.
Aus den Offenbarungen DE 10 2017 010 033 A1 und US 10 178 998 B2 sind beispielsweise Fräswerkzeuge mit abwinkelbaren Werkzeugschäften bekannt. Dabei ist der distale Werkzeugkopf des Fräswerkzeugs relativ zum proximalen Fräswerkzeugschaft abwinkelbar. Der Fräswerkzeugschaft in DE 10 2017 010 033 A1 ist in einen mit der Hand greifbaren und führbaren Werkzeugaufnahmeabschnitt eines medizinischen Instruments eingeführt und über einen den Fräswerkzeugschaft umschließenden Druckknopf, der in einem proximalen Bereich des Werkzeugaufnahmeabschnitts vorgesehen ist, axial gegen ein Herausziehen aus dem Werkzeugaufnahmeabschnitt gesichert.
Ein Nachteil von medizinischen Werkzeugen, bei denen der Werkzeugkopf relativ zum Werkzeugschaft abwinkelbar ist, wie dies vorstehend definiert ist, besteht darin, dass sich der eingestellte Winkel zwischen Werkzeugkopf und Werkzeugschaft unter Belastung oftmals unerwünscht verändert.
Aus diesem Grund wurde eine Werkzeugaufnahme für ein oder eines medizinischen Handinstruments entwickelt, bei dem ein distaler Instrumentenabschnitt im Betrieb relativ zu einem proximalen Instrumentenabschnitt abgewinkelt werden kann und bei dem sich der Winkel zwischen einer Längsachse des distalen Instrumentenbschnitts und einer Längsachse des proximalen Instrumentenabschnitts auch unter Belastung nicht ändert. Bei einem derartigen Handinstrument ist der Werkzeugschaft des Werkzeugs in die Werkzeugaufnahme eingeführt und lässt sich zusammen mit dem distalen Instrumentenabschnitt bezüglich des proximalen Instrumentenabschnitts abwinkeln. Auf diese Weise lässt sich der Werkzeugkopf relativ zu einem proximalen Abschnitt des Werkzeugschafts zusammen mit der Werkzeugaufnahme abwinkeln. Bei einem derartigen medizinischen Handinstrument besteht allerdings die Gefahr, dass sich das Werkzeug, insbesondere unter Belastung, unerwünscht aus der Werkzeugaufnahme herauslöst.
Die in DE 10 2017 010 033 A1 offenbarte Druckknopfsicherung kann aufgrund der unterschiedlichen Geometrien der jeweiligen Werkzeugaufnahmen nicht bzw. nicht technisch sinnvoll auf die vorstehend beschriebene abwinkelbare Werkzeugaufnahme des medizinischen Handinstruments angewendet werden.
Zusammenfassung der Offenbarung
Die Aufgabe der Offenbarung besteht deshalb darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und ein medizinisches Schaftwerkzeug, ein entsprechend ausgebildetes medizinisches Instrument und ein medizinisches Werkzeugsystem bereitzustellen, wobei das Instrument eine abwinkelbare Werkzeugaufnahme sowie ein darin eingesetztes Werkzeug aufweist und bei dem sich das Werkzeug nicht unerwünscht aus der Werkzeugaufnahme löst. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, das Werkzeug besonders platzsparend mit der abwinkelbaren Werkzeugaufnahme zu kuppeln.
Diese Aufgabe wird offenbarungsgemäß durch ein medizinisches Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein medizinisches Instrument mit den Merkmalen des Anspruchs 4 und ein medizinisches Werkzeugsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Offenbarung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht im Wesentlichen darin, für ein axiales Festhalten eines Werkzeugs in einer Werkzeugaufnahme eines medizinischen Instruments ein am Instrument angeordnetes Drehelement über einen Schieber mit einem radial auf einen Werkzeugschaft rasteinwirkendes Kupplungselement an/in der Werkzeugaufnahme wirkzuverbinden, derart, dass bei einem ersten vorbestimmten Drehen des Drehelements der Schieber eine Freigabebewegung des Kupplungselements erlaubt und bei einem zweiten vorbestimmten Drehen des Drehelements unterschiedlich zum ersten Drehen der Schieber die Freigabebewegung des Kupplungselements blockiert.
Wird dieses funktionale Grundprinzip bei einem medizinischen Instrument angewandt, welches, wie aus dem genannten Stand der Technik bekannt, zwei Instrumentenabschnitte aufweist, die relativ zueinander um eine Werkzeugschaftlängsachse verdrehbar sind und sich dabei zueinander bezüglich der Schaftlängsachse abwinkeln, kann dieser Drehmechanismus außerhalb des für die Abwinkelung der beiden Instrumentenabschnitte vorgesehenen Drehbereichs zur Betätigung der vorstehend genannten Werkzeugkupplung genutzt werden.
In anderen Worten ausgedrückt ist ein abwinkelbares Instrument vorstellbar, bei welchem der distale, eine Werkzeugaufnahme aufweisende Instrumentenabschnitt bezüglich des proximalen Instrumentenabschnitts um einen bestimmten Winkel abwinkelbar ist, wofür der proximale Instrumentenabschnitt um einen bestimmten Drehwinkel zum distalen Instrumentenabschnitt aus einer Konstruktionslage (z.B. bei gerader Ausrichtung der beiden Instrumentenabschnitte) in eine bestimmte Drehrichtung gedreht werden muss. Dies erlaubt es, eine Drehbewegung ausgehend von der Konstruktionslage in die Gegenrichtung für ein Freigeben des Kupplungselements und damit ein axiales Entkoppeln des Werkzeugs von der Werkzeugaufnahme zu nutzen.
Im Konkreten wird zunächst ein medizinisches Schaftwerkzeug vorgeschlagen, mit einem distalen Effektor/Werkzeugkopf und einem Werkzeugschaft, der dafür vorgesehen und ausgebildet ist, in ein Werkzeugfutter eines medizinischen Instruments vorzugsweise eines Handinstruments drehbar aber axialfest eingesetzt zu werden. Hierfür ist eine Kupplungseinheit vorgesehen, die auf den Werkzeugschaft aufgesetzt oder aufsetzbar ist und folgende Bauteile hat:
- Eine Kugel- oder Gleitlagerung zur drehenden Lagerung eines Kupplungseinheits-Gehäuses auf dem Werkzeugschaft und - eine Rast- /Eingriffsgeometrie, die an einer Außenseite des Kupplungseinheits-Gehäuses angeordnet oder ausgebildet ist und einen in Axialrichtung, insbesondere in proximale Richtung des Werkzeugschafts wirkenden Hinterschnitt definiert.
Dieser Hinterschnitt dient als axial wirkender Angriffspunkt des Instrumenten-seitigen Kupplungs-ZRastelements für ein axiales Festhalten des Werkzeugs in der Werkzeugaufnahme/Werkzeugfutter.
Folgerichtig wird auch ein medizinisches Instrument, insbesondere Handinstrument vorgeschlagen, mit einem Werkzeugfutter/Werkzeugaufnahme zur wahlweisen Aufnahme eines Werkzeugschafts insbesondere nach der vorstehenden Definition, das durch folgende Bauteile gekennzeichnet ist:
- einen inneren Drehmomentenstrang, der dafür vorgesehen und ausgebildet ist, mit dem Werkzeugschaft in Drehmomentübertragungs-Eingriff zukommen, um diesen anzutreiben,
- einen axialbeweglichen Schieber/Riegel/Raststift, der in eine erste Axialrichtung, vorzugsweise die Proximalrichtung federvorgespannt ist,
- ein Rasteingriffselement, vorzugsweise Rastkugel / Verriegelungskugel, als das vorstehend genannte Kupplungselement, welches mit dem Schieber/Riegel/Raststift derart in Wirkeingriff steht, dass das Rasteingriffselement in einer durch die Federvorspannung erreichten ersten Axialstellung des Schiebers/Riegels/Raststifts radial nach außen in eine (den Werkzeugschaft axial freigebenden) Freigabeposition verlagert ist und das Rasteingriffselement in einer entgegen der Federvorspannung erreichten zweiten Axialstellung des Schiebers/Riegels/Raststifts radial nach innen in eine (den Werkzeugschaft axial haltenden) Rastposition verlagert ist.
Vorzugsweise ist ein relativ zum Schieber/Riegel/Raststift um die Werkzeugaufnahmeachse drehbarer Betätigungs-Gehäuseabschnitt insbesondere ein hülsenförmiges Betätigungsbauteil vorgesehen mit
- einer axialen Stirn- oder Anlageseite, welche jenem axialen Endabschnitt des Schiebers/Riegels/Raststifts zugewandt ist, auf welches die Federvorspannung einwirkt, sodass der Schieber/Riegel/Raststift gegen die Stirn- oder Anlageseite angedrückt wird, und mit
- einer Axialvertiefung oder Einkerbung in der Stirn- oder Anlageseite, in die der Schieber/Riegel/Raststift bei einer Verdrehung des Betätigungs- Gehäuseabschnitts für dessen Verschiebung aus seiner Verriegelungsstellung in seine Freigabestellung einfährt.
Diese Konstruktion ist besonders einfach und unanfällig gegenüber Fertigungstoleranzen, Verschmutzungen und/oder Verschleiß.
Weiter vorzugsweise hat das medizinische Instrument einen distalen Instrumentenabschnitt, welcher das Werkzeugfutter/Werkzeugaufnahme ausbildet oder aufweist sowie den Schieber/Riegel/Raststift axialverschiebbar hält und einen proximalen Instrumentenabschnitt, welcher den Betätigungs-Gehäuseabschnitt ausbildet oder aufweist, wobei der distale und proximale Instrumentenabschnitt stirnseitig relativverdrehbar in Axialanlage miteinander stehen und die jeweiligen anliegenden Stirnseiten des distalen und proximalen Instrumentenabschnitts in einem zueinander gleichen Winkel größer 0°, vorzugsweise 22,5° zur Werkzeuglängsachse geneigt sind, derart, dass für den Fall einer Relativdrehung des distalen und proximalen Instrumentenabschnitts sich diese zueinander in Axialrichtung Winkelverstellen.
Vorteilhafterweise ist sowohl der distale als auch der proximale Instrumentenabschnitt um 22,5° angeschrägt, sodass sich die Winkel bei der maximalen Relativdrehung zueinander, genauer gesagt bei einer Relativdrehung um 180° zwischen distalem und proximalem Instrumentenabschnitt, zu einem Verstellwinkel von 45° addieren.
In Diesem Fall kann die Axialvertiefung oder Einkerbung in der Stirn- oder Anlageseite des Betätigungs-Gehäuseabschnitts auf einer solchen Umfangsposition platziert sein, dass bei einer Winkelverstellung der distalen und proximalen Instrumentenabschnitte durch Drehen des Betätigungs-Gehäuseabschnitts (insbesondere der gesamte distale Instrumentenabschnitt) innerhalb des hierfür vorgesehenen Drehbereichs ein Einfahren des Schiebers/Riegels/Raststifts in die Axialvertiefung oder Einkerbung ausgeschlossen ist, jedoch bei einer Winkelverstellung der distalen und proximalen Instrumentenabschnitte durch Drehen des Betätigungs-Gehäuseabschnitts (insbesondere der gesamte distale Instrumentenabschnitt) außerhalb des hierfür vorgesehenen Drehbereichs ein Einfahren des Schiebers/Riegels/Raststifts in die Axialvertiefung oder Einkerbung ermöglicht ist.
Die Offenbarung betrifft demzufolge auch ein medizinisches Werkzeugsystem mit einem, insbesondere von einem Verwender zur Führung des medizinischen Werkzeugsystems greifbaren, Instrument (ggf. mit integriertem Antrieb), das einen distalen Instrumentenabschnitt und einen proximalen Instrumentenabschnitt aufweist, die durch Relativdrehung um die Instrumentenlängsachse relativ zueinander bezüglich der Instrumentenlängsachse abwinkelbar sind. Weiterhin weist das medizinische Werkzeugsystem ein Werkzeug auf, das in der Werkzeugaufnahme des distalen Instrumentenabschnitts aufgenommen ist und relativ zur Werkzeugaufnahme drehbar gelagert ist. In dem distalen Instrumentenabschnitt ist eine erste Kupplungsvorrichtung (wie vorstehend definiert) angeordnet und an dem Werkzeug ist eine zweite Kupplungsvorrichtung (wie vorstehend definiert) vorgesehen. Die zweite Kupplungsvorrichtung realisiert in einem Kupplungszustand durch Wirkeingriff / Zusammenwirken mit der ersten Kupplungsvorrichtung eine Fixierung des Werkzeugs in Axialrichtung.
Aufgrund des Zusammenwirkens der ersten Kupplungsvorrichtung im distalen Instrumentenabschnitt und der zweiten Kupplungsvorrichtung am Werkzeug ist das Werkzeug in Axialrichtung gesichert im distalen Instrumentenabschnitt aufgenommen. Auf diese Weise kann sich das Werkzeug nicht aus Versehen aus dem Werkzeugschaft lösen. Insbesondere dann, wenn das medizinische Werkzeugsystem in Betrieb ist, ist es von großem Vorteil, wenn sich das Werkzeug nicht unerwünscht aus der Werkzeugaufnahme löst, sodass Verletzungen an einem Patienten, an dem das medizinische Werkzeugsystem verwendet wird, vermieden werden können. Kräfte, die ein ungewünschtes Herauslösen des Werkzeugs aus der Werkzeugaufnahme bewirken können, sind vor allem Zugkräfte, die auf ein distales Ende des Werkzeugs, insbesondere auf dessen Werkzeugkopf, ausgeübt werden. Es ist also besonders vorteilhaft, wenn die erste Kupplungsvorrichtung im distalen Instrumentenabschnitt (und nicht im proximalen Instrumentenabschnitt) angeordnet ist, denn somit befindet sich die Kupplung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme in direkter Nähe zum Ort der kritischen Krafteinwirkung und kann dieser (Zug-) Kraft entgegenwirken. Demnach ist die Kupplung im distalen Instrumentenabschnitt zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme besonders wirkungsvoll und wirkt einem ungewollten Lösen des Werkzeugs aus der Werkzeugaufnahme besonders effektiv entgegen.
Insbesondere weist das Werkzeug einen Werkzeugkopf und einen Werkzeugschaft auf. Der Werkzeugschaft ist in der Werkzeugaufnahme aufgenommen. Der Werkzeugkopf ragt aus dem distalen Instrumentenabschnitt hervor.
Auf diese Weise ist der Werkzeugkopf freiliegend und kann besonders effektiv an einem Patienten eingesetzt werden.
Es ist zudem sehr sinnvoll, wenn im proximalen Instrumentenabschnitt weiterhin eine dritte Kupplungsvorrichtung und an einem proximalen Abschnitt des Werkzeugs, insbesondere des Werkzeugschaftes, eine vierte Kupplungsvorrichtung vorgesehen ist, die in einem Kupplungszustand durch Wirkeingriff / Zusammenwirken mit der dritten Kupplungsvorrichtung eine Antriebskraf/Drehmoment auf das Werkzeug, insbesondere den Werkzeugschaft, überträgt.
Die Kupplung im proximalen Instrumentenabschnitt (zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme) dient also zur Übertragung einer Antriebskraft vorzugsweise innerhalb des proximalen Instrumentenabschnitts auf das Werkzeug bzw. den Werkzeugschaft. Die Kupplung im distalen Instrumentenabschnitt (zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme) wirkt hingegen als Axialsicherung vom Werkzeug in der Werkzeugaufnahme.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die erste Kupplungsvorrichtung eine Verriegelungskugel aufweist und die zweite Kupplungsvorrichtung eine sich in Umfangsrichtung des Werkzeugs zumindest abschnittsweise ersteckende, vorzugsweise in Umfangsrichtung vollständig umlaufende, Axialsicherungsnut ist, die im Kupplungszustand mit der Verriegelungskugel in Eingriff steht. Eine derartige Kupplung zwischen Werkzeug und distalem Schaftabschnitt ist besonders platzsparend und kann auf kleinstem Bauraum untergebracht werden.
Vorzugsweise ist die Axialsicherungsnut in ihrem Querschnitt halbkreisförmig oder kreisbogenförmig ausgebildet. Die Verriegelungskugel ist so dimensioniert, dass ein Abschnitt der Verriegelungskugel an der Querschnitt-Innenfläche der Axialsicherungsnut vollständig anliegt. Mit anderen Worten passen die Verriegelungskugel und die Axialsicherungsnut in Geometrie und Abmessung genau zueinander. Auf diese Weise passt die Verriegelungskugel genau in die Axialsicherungsnut und die Kupplung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme ist besonders effektiv umgesetzt.
Besonders sinnvoll ist es, wenn die zweite Kupplungsvorrichtung, genauer gesagt die Axialsicherungsnut, an einem Lagergehäuse einer Wälzlagereinheit / Gehäuse der Werkzeugschaft-seitigen Kupplungseinheit ausgebildet ist, die an dem Werkzeug in Axialrichtung, d.h. in Richtung der Längsachse (eines distalen Abschnittes) des Werkzeugschaftes, fixiert ist, die in dem distalen Instrumentenabschnitt angeordnet wird und das Werkzeug relativ zum distalen Instrumentenabschnitt, insbesondere zur gesamten Werkzeugaufnahme, drehbar lagert.
Eine drehbare Lagerung des Werkzeugs in der Werkzeugaufnahme ist sinnvoll, denn üblicherweise wird das Werkzeug relativ zur Werkzeugaufnahme rotiert, wenn das medizinische Werkzeugsystem in Betrieb ist. Die Drehung wird üblicherweise von der Antriebseinheit erzeugt und auf den Werkzeugschaft übertragen. Dabei ist es im Hinblick auf eine präzise und effektive Lagerung besonders wirksam, wenn die Wälzlagereinheit zur drehbaren Lagerung des Werkzeugs in der Werkzeugaufnahme im distalen Instrumentenabschnitt vorgesehen ist. Wenn an dem Werkzeug, insbesondere am dem Werkzeugschaft eine Wälzlagereinheit vorgesehen ist, ist es besonders effizient und platzsparend, wenn das Lagergehäuse der Wälzlagereinheit die zweite Kupplungsvorrichtung, genauer gesagt die Axialsicherungsnut aufweist. Dies ist insbesondere relevant, da der Außendurchmesser des Werkzeugaufnahmeschaftes üblicherweise 5,6 mm beträgt und der Außendurchmesser der Wälzlager üblicherweise 3 mm beträgt. In dem verbleibenden, kleinen Bauraum muss abzüglich der Wandstärke der Werkzeugaufnahme die Werkzeugkupplung, d.h. die erste und die zweite Kupplungsvorrichtung, untergebracht sein.
Vorzugsweise weist die Wälzlagereinheit zumindest ein distales Wälzlager, insbesondere Kugellager, das dem Werkzeugkopf zugewandt ist, und ein von diesem in Axialrichtung beabstandetes proximales Wälzlager, insbesondere Kugellager, das dem proximalen Ende des Werkzeugschaftes zugewandt ist, auf. Zwei Kugellager können den Werkzeugschaft relativ zum Werkzeugaufnahmeschaft besonders effektiv und reibungsarm drehbar lagern. Zudem sorgt das Lagergehäuse für ein sicheres und einfaches Einsetzen des Werkzeugs in den Werkzeugaufnahmeschaft beim Einführen des Werkzeugschaftes in den Werkzeugaufnahmeschaft (Kupplungsvorgang).
Insbesondere ist die Wälzlagereinheit an einem distalen Abschnitt des Werkzeugschaftes in Axialrichtung (des Werkzeugschaftes) fixiert. Zur axialen Sicherung der Wälzlagereinheit am Werkzeugschaft kann es vorgesehen sein, dass zwei in Axialrichtung, vorzugsweise zumindest um die Länge der Wälzlagereinheit, voneinander beabstandete Anschläge an dem Werkzeugschaft angeordnet sind, zwischen denen die Wälzlagereinheit angeordnet ist. Einer der beiden Anschläge, insbesondere derjenige, der dem Werkzeugkopf ferner als der andere Anschlag ist, kann stoffeinstückig mit dem Werkzeugschaft verbunden sein. Der andere Anschlag ist separat von dem Werkzeugschaft ausgebildet und kann nach dem Anordnen der Wälzlagereinheit um den Werkzeugschaft auf den Werkzeugschaft aufgebracht und mit diesem verbunden werden. Alternativ dazu können auch beide Anschläge separat von dem Werkzeugschaft ausgebildet sein. Die separat vom Werkzeugschaft ausgebildeten Anschläge können formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Werkzeugschaft verbunden werden.
Zudem ist es bevorzugt, wenn die erste Kupplungsvorrichtung weiterhin einen in Radialrichtung fixierten Raststift / Schieber aufweist, der in Axialrichtung zwischen einer Kupplungsposition/Rastposition, in der er zur Realisierung des Kupplungszustands die Verriegelungskugel (in Radialrichtung) in der Axialsicherungsnut hält, und einer Freigabeposition bewegbar ist, in der er die Verriegelungskugel nicht in der Axialsicherungsnut hält. Mit anderen Worten liegt das distale Ende des Raststiftes/Schiebers in der Kupplungsposition der Axialsicherungsnut gegenüber. In der Freigabeposition liegt das distale Ende des Raststiftes/Schiebers nicht der Axialsicherungsnut gegenüber. In der Freigabeposition liegt das distale Ende des Raststiftes einem Abschnitt des Werkzeugschaftes (ohne Vertiefung) bzw. einem Abschnitt des Lagergehäuses der Wälzlagereinheit (ohne Vertiefung) gegenüber. Der Raststift/Schieber ermöglicht vorteilhafterweise, dass sich die Kupplung zwischen Werkzeug und distalem Instrumentenabschnitt nicht unabsichtlich löst, indem er die Verriegelungskugel in der Axialsicherungsnut hält. In der Gelöstposition ermöglicht der Raststift, dass die Verriegelungskugel nicht in der Axialsicherungsnut liegt, sodass das Werkzeug aus dem Werkzeugaufnahmeschaft entnommen werden kann oder noch mit diesem gekoppelt werden kann.
Bevorzugt ist außerdem, dass der Raststift/Schieber an seinem distalen Ende eine erste Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung hat, über die der Raststift in der Kupplungsposition die Verriegelungskugel in Radialrichtung in der Axialsicherungsnut hält, und eine zweite Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung hat, die (in Axialrichtung gesehen) dem distalen Ende des Raststifts näher als die erste Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefung ist und in Radialrichtung weiter entfernt von dem Werkzeug bzw. dem Lagergehäuse der Wälzlagereinheit als die erste Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefung vorgesehen ist und in der Freigabeposition die Verriegelungskugel in Radialrichtung am Werkzeug bzw. am Lagergehäuse aber nicht in der Axialsicherungsnut hält.
Die erste und die zweite Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefungen können die Verriegelungskugel zumindest abschnittsweise umschließen und somit optimal in der gewünschten Position halten. Die erste Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung ist so am Raststift positioniert, dass sie in der Kupplungsposition des Raststiftes optimal mit der Axialsicherungsnut Zusammenwirken kann. Die zweite Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefung ist so am Raststift positioniert, dass sie in der Freigabeposition des Raststiftes/Schiebers optimal mit dem Werkzeugschaft bzw. dem Lagergehäuse der Wälzlagereinheit Zusammenwirken kann. Insbesondere ist es wünschenswert, dass die beiden Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefungen jeweils einen halbkreisförmigen oder kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen. Die Verriegelungskugel ist so dimensioniert, dass zumindest ein Abschnitt der Verriegelungskugel in der Querschnitt-Innenfläche der ersten bzw. zweiten Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung vollständig anliegt. Mit anderen Worten passen die Verriegelungskugel und die beiden Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefungen in Geometrie und Abmessung genau zueinander. Auf diese Weise passt die Verriegelungskugel genau in die erste bzw. zweite Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefung und die Einstellung der Kupplungsposition bzw. der Freigabeposition des Raststiftes/Schiebers ist besonders effektiv umgesetzt.
Weiter ist denkbar, dass der proximale Instrumentenabschnitt an seinem distalen Endbereich eine Kante, die den Raststift in der Kupplungsposition hält, und eine die Kante unterbrechende Raststift-Aufnahmevertiefung aufweist, die ein proximales Ende des Raststifts in der Freigabeposition aufnimmt, wie dies vorstehend bereits angedeutet wurde.
Mit anderen Worten kontaktiert das proximale Ende des Raststiftes in der Kupplungsposition die Kante und ist in der Freigabeposition in der Raststift- Aufnahmevertiefung aufgenommen. Die Raststift-Aufnahmevertiefung ermöglicht dem Raststift eine Bewegung in Axialrichtung zum proximalen Instrumentenabschnitt hin. Auf diese Weise bewegt sich das distale Ende des Raststiftes ebenfalls in Axialrichtung weg von der Axialsicherungsnut in Richtung zum proximalen Instrumentenabschnitt hin. Sobald das proximale Ende des Raststiftes in der Raststift-Aufnahmevertiefung aufgenommen ist, liegt das distale Ende des Raststiftes nicht mehr der Axialsicherungsnut gegenüber und somit hat der Raststift die Freigabeposition erreicht. Damit ermöglicht die Raststift-Aufnahmevertiefung die Realisierung eines Nicht- Kupplungszustands zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme. Die Kante ermöglicht hingegen das Beibehalten des Kupplungszustands.
Es ist vorzugsweise nur genau eine, die Kante des proximalen Instrumentenabschnitts unterbrechende Raststift-Aufnahmevertiefung vorgesehen. Wenn mehr als eine Raststift-Aufnahmevertiefung vorgesehen ist, gibt es auch mehrere Positionen in Umfangsrichtung, in denen der Raststift in der Freigabeposition vorliegen kann. Mehrere Raststift-Aufnahmevertiefungen würden die Handhabbarkeit und die Einsatzfähigkeit des medizinischen Werkzeugsystems daher beeinträchtigen ohne das Kuppeln zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahme zu verbessern.
Vorzugsweise weist der Raststift an seinem proximalen Ende einen Vorsprung auf, der in seinem Durchmesser kleiner als der übrige Raststift ist und so dimensioniert und geformt ist, dass er in der Gelöstposition in der Raststift-Aufnahmevertiefung aufgenommen ist. Auf diese Weise kann die Raststift-Aufnahmevertiefung kleiner dimensioniert werden, als wenn die Raststift-Aufnahmevertiefung statt des (kleineren) Rastvorsprungs den gesamten Umfang des Raststiftes aufnehmen müsste.
Es ist bevorzugt, dass die Kante am distalen Ende des proximalen Instrumentenabschnitts (abgesehen von der sie unterbrechenden Raststift- Aufnahmevertiefung) ringförmig verläuft. Die Raststift-Aufnahmevertiefung unterbricht diese Ringform der Kante. Wenn die Kante derartig ausgebildet bzw. geformt ist, lässt sich die Positionierung des Raststiftes in Axialrichtung zusammen mit einer Drehung des distalen Schaftabschnittes relativ zum proximalen Instrumentenabschnitt zwischen Freigabeposition und Kupplungsposition ändern, da sich der Raststift zusammen mit dem distalen Instrumentenabschnitt dreht.
Es ist sinnvoll, wenn die erste Kupplungsvorrichtung weiterhin ein Vorspannelement, insbesondere eine Druckfeder, vorzugsweise eine Spiralfeder, aufweist, die den Raststift in Richtung des proximalen Schaftabschnittes vorspannt und dabei den Raststift, vorzugweise Rastvorsprung, in die Raststift-Aufnahmevertiefung und somit in die Freigabeposition drängt.
Das Vorspannelement sorgt dafür bzw. stellt sicher, dass sich der Raststift, wenn Raststift und Raststift-Aufnahmevertiefung in Umfangsrichtung auf einer Höhe sind, auch tatsächlich ausgehend von der Kupplungsposition in Axialrichtung zum proximalen Instrumentenabschnitt hin in die Raststift-Aufnahmevertiefung und damit in die Freigabeposition bewegt. Das Vorspannelement ist also ebenfalls ein Teil der ersten Kopplungsvorrichtung. Damit weist die Kupplungsvorrichtung die Verriegelungskugel, den Raststift sowie das Vorspannelement (Feder) auf und setzt sich insbesondere aus diesen Elementen zusammen.
Vorzugsweise ist der maximal einstellbare Winkel zwischen der Schaftlängsachse des distalen Schaftabschnittes und der Schaftlängsachse des proximalen Schaftabschnitts ein 45°-Winkel. Vorzugsweise ist der vorbestimmte Winkel für die Werkzeug-Entriegelung ein (-)18°-Winkel.
Es ist vorteilhaft, wenn die Raststift-Aufnahmevertiefung wenigstens eine abgeschrägte Flanke aufweist.
Die abgeschrägte Flanke erleichtert es dem Raststift, zwischen Freigabeposition und Kopplungsposition zu wechseln. Mit anderen Worten erleichtert die abgeschrägte Flanke dem Raststift vor allem, die Raststift-Aufnahmevertiefung zu verlassen / aus dieser herauszutreten.
Weiterhin ist denkbar, dass eine Außenumfangsfläche des Lagergehäuses der Wälzlagereinheit, die in Anlagekontakt mit einer Innenumfangsfläche des distalen Schaftabschnittes steht, und/oder der distale Schaftabschnitt selbst mit einer Haft- Oberflächenbeschichtung versehen ist, aufgeraut ist oder Mikrorillen aufweist, wobei eine solche Struktur vorzugsweise eine distal gerichtete Zugkraft teilweise aufnehmen kann und somit das Rasteingriffselement entlasten kann.
Auf den Werkzeugkopf im Betrieb des medizinischen Werkzeugsystems einwirkende Druckkräfte werden von der Wälzlagereinheit, insbesondere von dem proximalen Wälzlager, (in Radialrichtung) direkt auf den distalen Instrumentenabschnitt bzw. dessen Gehäuse übertragen. Auf diese Weise muss die Verriegelungskugel kaum Druckkräfte abfangen, sondern hauptsächlich Zugkräften in Axialrichtung entgegenwirken. Die besondere Beschaffenheit der Außenumfangsfläche des Lagergehäuses der Wälzlagereinheit verstärkt die Übertragung von Zugkräften auf die Innenumfangsfläche des distalen Instrumentenabschnitts und verringert damit die auf die Verriegelungskugel wirkenden Kräfte. Insbesondere Mikrorillen sind perfekt dazu geeignet, Zugkräfte aufzunehmen. Bei Verwendung des medizinischen Werkzeugsystems wird das Werkzeug nicht nur axial, sondern auch radial belastet. Durch die radiale Kraftkomponente stehen die Mikrorillen in Wirkeingriff mit der Außenumfangsfläche des Lagergehäuses der Wälzlagereinheit und können somit die Belastung, die auf die erste Kupplungsvorrichtung, insbesondere Verriegelungskugel wirkt, verringern. Dies verbessert die Kupplung zwischen Werkzeug und Werkzeugaufnahmeschaft und damit die axiale Sicherung vom Werkzeug im Werkzeugaufnahmeschaft.
Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines medizinischen Werkzeugsystems, bei dem eine Werkzeugaufnahme des Werkzeugsystems gerade verläuft und ein Kupplungszustand zwischen einem Werkzeug und einem distalen Instrumentenabschnitt gezeigt ist;
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht des medizinischen Werkzeugsystems, bei dem ein distaler Instrumentenabschnitt in einem 45°-Winkel relativ zu einem proximalen Instrumentenabschnitt abgewinkelt ist und ein Kupplungszustand zwischen dem Werkzeug und dem distalen Schaftabschnitt gezeigt ist;
Fig. 3 ist eine Perspektivdarstellung eines Werkzeugs mit einer auf den Werkzeugschaft aufgebrachten Wälzlagereinheit, die eine zweite Kupplungsvorrichtung aufweist;
Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht eines medizinischen Werkzeugsystems, bei dem ein distaler Instrumentenabschnitt in einem vorbestimmten Winkel a relativ zu einem proximalen Instrumentenabschnitt abgewinkelt ist und ein Nicht- Kupplungszustand zwischen Werkzeug und dem distalen Schaftabschnitt gezeigt ist;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines Raststiftes; Fig. 6 ist eine Perspektivansicht des distalen Endes des proximalen Instrumentenabschnitts;
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf das distale Ende des proximalen Instrumentenabschnitts; und
Fig. 8 ist eine Perspektivdarstellung des Werkzeugs und der Werkzeugaufnahme.
Beschreibung der Aspekte der Offenbarung
Nachstehend werden bevorzugte Aspekte der vorliegenden Offenbarung auf der Basis der zugehörigen Figuren beschrieben.
In den nachfolgenden Figuren ist zur Vereinfachung des Verständnisses die Axialrichtung A und die Radialrichtung R eingezeichnet. Soweit nichts anderes angegeben ist, beziehen sich die Axialrichtung A und die Radialrichtung R jeweils auf einen distalen Instrumentenabschnitt mit einer nachfolgend dargestellten Werkzeugaufnahme des medizinischen Werkzeugsystems.
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines medizinischen Werkzeugsystems 1 , bei dem eine Werkzeugaufnahme 2 des Werkzeugsystems 1 gerade verläuft. Die Werkzeugaufnahme 2 ist in einen distalen Instrumentenabschnitt 4 untergebracht, an den sich ein proximaler Instrumentenabschnitt e anschließt, die relativ zueinander abwinkelbar sind. Weiterhin weist das medizinische Werkzeugsystem 1 ein Werkzeug 8 auf, das hier als Fräser ausgeführt ist. Das Werkzeug 8 ist in der Werkzeugaufnahme (Werkzeugfutter) 2 aufgenommen und ist relativ zu der Werkzeugaufnahme 2 drehbar gelagert. In dem distalen Instrumentenabschnitt 4 ist eine erste Kupplungsvorrichtung 10 angeordnet. An dem Werkzeug 8 ist eine zweite Kupplungsvorrichtung 12 vorgesehen, die in einem Kupplungszustand durch Zusammenwirken mit der ersten Kupplungsvorrichtung 10 eine Kupplung zwischen dem Werkzeug 8 und dem distalen Schaftabschnitt 4 realisiert, um das Werkzeug 8 im distalen Schaftabschnitt 4 in Axialrichtung A zu fixieren. In Fig. 1 schließen eine Längsachse S1 des distalen Instrumentenabschnitts 4 und eine Längsachse S2 des proximalen Instrumentenabschnitts 6 einen Winkel von 0° ein. Mit anderen Worten verläuft die Werkzeugaufnahme 2 bezüglich des proximalen Instrumentenabschnitts 6 gerade. Zudem ist in Fig. 1 ein Kupplungszustand zwischen Werkzeug 8 und distalem Instrumentenabschnitt 4 gezeigt. Das heißt, dass die erste Kupplungsvorrichtung 10, die im/am distalen Instrumentenabschnitt 4 angebracht ist, und die zweite Kupplungsvorrichtung 12, die am Werkzeug 8 vorgesehen ist, miteinander in Eingriff stehen bzw. Zusammenwirken. Das Werkzeug 8 weist einen Werkzeugkopf/Effektor 14, genauer gesagt einen Fräskopf, und einen Werkzeugschaft 16 auf. Der Werkzeugkopf 14 und der Werkzeugschaft 16 sind drehfest miteinander verbunden.
In Fig. 1 ist weiterhin zu erkennen, dass der Werkzeugschaft 16 mithilfe einer Wälzlagereinheit 18 in dem distalen Schaftabschnitt 4 drehbar gelagert ist. In dem proximalen Instrumentenabschnitt 6 ist eine hier nicht dargestellte Antriebseinheit an- /untergebracht, die ein Drehmoment auf den Werkzeugschaft 16 aufbringt. Der Werkzeugschaft 16 dreht sich infolge dieser Drehmomentbeaufschlagung relativ zur Werkzeugaufnahme 2. Die Wälzlagereinheit 18 weist zumindest ein, hier genau zwei, voneinander in Axialrichtung A beabstandete Wälzlager 20, genauer gesagt Kugellager, auf, die alternativ aber auch als Gleitlager ausgebildet sein können. Die Wälzlager 20 sind in einem Lagergehäuse 22, das Teil der Wälzlagereinheit 18 ist, aufgenommen. Die zweite Kupplungsvorrichtung 12 ist in das Lagergehäuse 22 eingebracht und damit nicht direkt an dem Werkzeug 8 vorgesehen. Die Wälzlagereinheit 18 und damit auch das Lagergehäuse 22 ist an dem Werkzeugschaft 16 in Axialrichtung A fixiert angeordnet. Alternativ dazu wäre es aber auch denkbar, dass die zweite Kupplungsvorrichtung 12 direkt an dem Werkzeugschaft 16 vorgesehen ist.
Die zweite Kupplungsvorrichtung 12 ist als eine sich in Umfangsrichtung des Lagergehäuses 22 durchgängig ersteckende bzw. um laufende Axialsicherungsnut 24 ausgebildet. Die Axialsicherungsnut 24 hat vorzugsweise einen halbkreisförmigen oder kreissegmentförmigen Querschnitt. Die erste Kupplungsvorrichtung 10, die in dem distalen Instrumentenabschnitt 4 vorgesehen ist, weist demzufolge eine Verriegelungskugel 26 auf. Der Durchmesser der Verriegelungskugel 26 ist so gewählt, dass die Verriegelungskugel 26 in der Axialsicherungsnut 24 aufnehmbar ist. Vorzugsweise umgibt die Axialsicherungsnut 24 zumindest einen die Axialsicherungsnut 24 kontaktierenden Abschnitt der Verriegelungskugel 26 vollumfänglich. Die Verriegelungskugel 26 wird im Kupplungszustand an ihrer der Axialsicherungsnut 24 gegenüberliegenden Seite von einem distalen Ende eines Raststiftes/Schiebers 28 in der Axialsicherungsnut 24 gehalten. Der Raststift 28 ist ein Teil der ersten Kupplungsvorrichtung 10. Der Raststift 28 ist in Radialrichtung R fixiert. Der Raststift 28 ist in Axialrichtung verschieblich bzw. beweglich in dem distalen Schaftabschnitt 4 angeordnet.
Im Kupplungszustand ist also die Verriegelungskugel 26 in der Axialsicherungsnut 24 aufgenommen und wird von dem Raststift 28 in Radialrichtung in der Axialsicherungsnut 24 gehalten. Diese Position des Raststiftes 28 in Axialrichtung A wird als Kupplungsposition bezeichnet. Eine Kante 30 am distalen Ende des proximalen Schaftabschnittes 6 verhindert eine Bewegung des Raststiftes 28 in Axialrichtung zum proximalen Instrumentenabschnitt 6 hin.
Fig. 2 ist eine Längsschnittansicht eines medizinischen Werkzeugsystems 1 , bei dem die Schaftlängsachse S1 des distalen Instrumentenabschnitts 4 in einem (+)45°- Winkel relativ zu der Schaftlängsachse S2 des proximalen Instrumentenabschnitts 6 abgewinkelt ist und ein Kupplungszustand zwischen dem Werkzeug 8 und dem distalen Schaftabschnitt 4 gezeigt ist. Der 45°-Winkel zwischen der Schaftlängsachse S1 des distalen Instrumentenabschnitts 4 zu der Schaftlängsachse S2 des proximalen Instrumentenabschnitts 6 ist hier aufgrund der gewählten Anstellwinkel (die jeweils 22.5° zur Instrumentenlängsachse entsprechen) der einander zugewandten Stirnflächen des distalen Instrumentenabschnitts 4 bzw. des proximalen Instrumentenabschnitts 6 der maximal einstellbare Winkel. Der distale Instrumentenabschnitt 4 wird über eine hier nicht näher erläuterte Drehmechanik relativ zum proximalen Instrumentenabschnitt 6 abgewinkelt, wobei der Drehmomentenstrang zwischen Antrieb und Werkzeugschaft diese Abwinklung zulässt, wie dies in der Fig. 2 angedeutet ist. Es ist in Fig. 2 zu erkennen, dass die Verriegelungskugel 26 auch dann, wenn die Werkzeugaufnahme 2 in der maximal einstellbaren Winkelstellung bezüglich des proximalen Instrumentenabschnitts abgewinkelt ist, durch den Raststift 28 in Radialrichtung R in der Axialsicherungsnut 24 gehalten ist. Auf diese Weise ist das Werkzeug 8 in der Werkzeugaufnahme 2 durch den Eingriff zwischen erster Kupplungsvorrichtung 10 und zweiter Kupplungsvorrichtung 12 auch in dieser Winkelstellung in Axialrichtung A gesichert.
Der Drehmomentstrang hin zum Werkzeugschaft 16, der im Übergangsbereich zwischen dem distalen Instrumentenabschnitt 4 und dem proximalen Instrumentenabschnitt 6 angeordnet ist, ist flexibel. Dieser flexible Abschnitt des Drehmomentstrangs erlaubt, dass der distale Abschnitt des Werkzeugschaftes 16 mit Werkzeugkopf 14 zusammen mit dem distalen Instrumentenabschnitt 4 relativ zum Drehmomentstrang im proximalen Instrumentenabschnitt abgewinkelt werden kann. Gleichzeitig ist der flexible Abschnitt des Drehmomentstrangs so ausgeführt, dass er ein Drehmoment, das auf einen proximalen Abschnitt des Werkzeugschaftes 16 ausgeübt wird, auf den Werkzeugkopf 14 übertragen kann.
Fig. 3 ist eine Perspektivdarstellung des Werkzeugs 8 mit der auf den Werkzeugschaft 16 aufgebrachten Wälzlagereinheit 18. Hier ist gut die Axialsicherungsnut 24 zu erkennen, die in das Lagergehäuse 22 eingebracht ist. Die Axialsicherungsnut 24 erstreckt sich über den gesamten Umfang des zylinderförmigen Lagergehäuses 22. Die Axialsicherungsnut 24 ist in einer proximalenHälfte des Lagergehäuses 22 vorgesehen, die dem proximalen Ende des Werkzeugschaftes 16 zugewandt ist.
Fig. 4 ist eine Längsschnittansicht des medizinischen Werkzeugsystems 1 , bei dem der distale Instrumentenabschnitt 4 in einem vorbestimmten Winkel a relativ zu einem proximalen Instrumentenabschnitt 6 gewinkelt ist, der sich dann einstellt, wenn der proximale Instrumentenabschnitt um ca. -18°, d.h. entgegen der Drehrichtung für ein „ordentliches“ Abwinkeln der Instrumentenschaftabschnitte gedreht wird, wodurch ein Freigabezustand zwischen dem Werkzeug 8 und dem distalen Instrumentenabschnitt 4 erreicht wird. Es ist zu erkennen, dass die erste Kupplungsvorrichtung 10 und die zweite Kupplungsvorrichtung 12 in dem Freigabestand nicht in Wirkeingriff miteinander stehen. Genauer gesagt ist die Verriegelungskugel 26 nicht in der Axialsicherungsnut 24 aufgenommen. Stattdessen ist sie von dem Raststift 28 in Radialrichtung R gegen die Außenumfangsfläche des Lagergehäuses 22 gehalten.
Damit sich die Verriegelungskugel 26 ausgehend von dem Kupplungszustand, der in Fig. 1 dargestellt ist, aus der Axialsicherungsnut 24 heraus in den Freigabezustand bewegen kann, muss der Raststift 28 sich in Axialrichtung A hin zu dem proximalen Instrumentenabschnitt 6 bewegen. Dies wird im Kupplungszustand durch die Kante 30 des proximalen Instrumentenabschnitts 6 verhindert. Die Kante 30 ist jedoch an einer Stelle von einer Raststift-Aufnahmevertiefung 32 (s. auch Fig. 6) unterbrochen. Wenn die Relativdrehung der beiden Instrumentenabschnitte um die Längsachse S1 des distalen Instrumentenabschnitts 4 außerhalb jenes Drehbereichs für ein „ordentliches“ Abwinkeln liegt, z.B. ein (-)18°-Winkel, dann ist der Raststift 28 relativ zum proximalen Instrumentenabschnitt 6 so positioniert, dass er in Umfangsrichtung auf einer Höhe mit der Raststift-Aufnahmevertiefung 32 ist. Ein Vorspannelement 34, das ein Teil der ersten Kupplungsvorrichtung 10 ist, drängt den Raststift 28 in Axialrichtung A zum proximalen Instrumentenabschnitt 6 hin. Somit schiebt das Vorspannelement 34 den Raststift 28, genauer gesagt dessen proximales Ende, das als Rastvorsprung 36 ausgebildet ist, in die Raststift-Aufnahmevertiefung 32 hinein. Die Position, in der der Raststift 28 ist, wenn sein Rastvorsprung 36 in die Raststift-Aufnahmevertiefung 32 eingreift, wird als Freigabeposition bezeichnet.
In der Freigabeposition liegt das distale Ende des Raststifts 28 nicht mehr der Axialsicherungsnut 24 gegenüber. Damit wird die Verriegelungskugel 26 in Radialrichtung R nicht in der Axialsicherungsnut 24 gehalten. Das Werkzeug 8 ist somit relativ zum distalen Schaftabschnitt 4 nicht mehr in Axialrichtung A fixiert. Wird nun, ausgehend vom Kupplungszustand, eine Zugkraft (in Axialrichtung A) auf das distale Ende des Werkzeugs 8 aufgebracht, löst sich die Verriegelungskugel 26 aus der Axialsicherungsnut 24. Auf diese Weise kann das Werkzeug 8 von der Werkzeugaufnahme 2 entkuppelt werden.
Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Raststiftes 28. Am proximalen Ende des Raststiftes 28 ist der Rastvorsprung 36 zu erkennen. Der Rastvorsprung 36 ist fingerartig ausgebildet, um besonders sicher und effizient in die Raststift- Aufnahmevertiefung 32 am proximalen Instrumentenabschnitt 6 eingreifen zu können. An seinem distalen Ende weist der Raststift 28 an der Seite, die dem Werkzeug 8 zugewandt ist, eine erste Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung 38 und eine zweite Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung 40 auf. Beide Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefungen 38, 40 haben einen kreissegmentförmigen oder halbkugelförmigen Querschnitt und sind an den Durchmesser der Verriegelungskugel 26 angepasst. Genauer gesagt sind die beiden Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefungen 38, 40 so bemessen, dass die Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefungen 38, 40 den mit ihnen in Anlagekontakt stehenden Abschnitt der Verriegelungskugel 26 vollumfänglich umgeben.
Die erste Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung 38 ist so an dem Raststift 28 angeordnet, dass sie in der Kupplungsposition des Raststiftes 28 der Axialsicherungsnut 24 gegenüberliegt. In der Kupplungsposition schließen sich also die erste Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung 38 und die Axialsicherungsnut 24 um die Verriegelungskugel 26 bzw. liegen an dieser an. Die zweite Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefung 40 befindet sich in Axialrichtung A näher am distalen Ende des Raststiftes 28 als die erste Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung 38. Die zweite Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung 40 ist in Radialrichtung R weiter vom Lagergehäuse 22 entfernt als die erste Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung 38. Die zweite Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung 40 ist nämlich die Verriegelungskugel- Aufnahmevertiefung, die in der Freigabeposition die Verriegelungskugel 26 gegen die Außenumfangsfläche des Lagergehäuses 22 hält.
Fig. 6 ist eine Perspektivansicht des distalen Endes des proximalen Instrumentenabschnitts 6. Dabei ist die in Axialrichtung A (des proximalen Instrumentenabschnitts 6) vom distalen Ende des proximalen Instrumentenabschnitts 6 hervorragende Kante 30 zu erkennen. Die Kante 30 ist insgesamt ringförmig ausgebildet. Die Ringform der Kante 30 ist durch die Raststift-Aufnahmevertiefung 32 unterbrochen. Die Stirnfläche des distalen Endes des proximalen Instrumentenabschnitts 6 ist mit einem Anstellwinkel zur Instrumentenlängsachse angeschrägt. Genauer gesagt weist die Stirnfläche des distalen Endes des proximalen Schaftabschnittes 6 hier einen Anstellwinkel von 22.5° auf, der zusammen mit der 22.5° - Anschrägung der gegenüberliegenden Stirnkante des distalen Instrumentenabschnitts den maximal einstellbaren Winkel zwischen der Längsachse S1 des distalen Instrumentenabschnitts 4 zu der Längsachse S2 des proximalen Instrumentenabschnitts 6 definiert. Weiter ist eine Ebene E zu erkennen, die den proximalen Instrumentenabschnitt 6 der Länge nach halbiert. Diese Ebene E markiert gleichzeitig eine Winkelstellung von 0° oder 45° des distalen Instrumentenabschnitts 4 zum proximalen Instrumentenabschnitts 6. Genauer gesagt ist der Winkel zwischen dem distalen Instrumentenabschnitt 4 und dem proximalen Instrumentenabschnitt 6 ein O°-Winkel bis 45°-Winkel, wenn der Raststift 28 (hier nicht dargestellt) in der Ebene E liegt. Die Raststift-Aufnahmevertiefung 32 ist also so positioniert, dass sie nicht in der Ebene E liegt, bzw. diese nicht schneidet. Es ist zu erkennen, dass die Raststift- Aufnahmevertiefung 32 wenigstens eine abgeschrägte Flanke 33 aufweist, die dem Raststift 28 den Übergang zwischen Freigabeposition und Kupplungsposition erleichtert bzw. überhaupt erst ermöglicht.
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf das distale Ende des proximalen Instrumentenabschnitts 6. Hier ist die im Wesentlichen ringförmig dargestellte Kante 30 zu erkennen. Die Ringform der Kante 30 ist durch die kreissegmentförmige Raststift- Aufnahmevertiefung 32 unterbrochen. Zu erkennen ist weiterhin die Ebene E, die hier nur als Linie darstellbar ist. Zudem ist eine Mittelachse M zu erkennen, die die kreissegmentförmige Raststift-Aufnahmevertiefung 32 in zwei gleich große Hälften unterteilt. Die Ebene E und die Mittelachse M schließen dabei den vorbestimmten Drehwinkel ein, der z.B. (-)18° beträgt. Die Ebene E unterteilt den proximalen Schaftabschnitt 6 in zwei gleich große Instrumentenabschnitthälften 6.1 und 6.2. In der hier dargestellten rechten Instrumentenabschnitthälfte bzw. Schaftabschnitthälfte 6.2 ist die Raststift-Aufnahmevertiefung 32 angeordnet.
Wenn ein Verwender unter Beibehaltung des Kupplungszustands den Winkel zwischen der Längsachse S1 des distalen Instrumentenabschnitts 4 und der Längsachse S2 des proximalem Instrumentenabschnitts 6 vom 0°-Winkel oder vom maximal einstellbaren 45°- Winkel ändern möchte, sollte er den distalen Instrumentenabschnitt 4 relativ zum proximalen Instrumentenabschnitt 6 so drehen, dass der Raststift 28 in der Instrumentenabschnitthälfte 6.1 verbleibt. Möchte der Verwender den Kupplungszustand beenden, sollte er den distalen Instrumentenabschnitt 4 relativ zum proximalen Instrumentenabschnitt 6 genau in die andere Richtung (also in die minus - Richtung) drehen, also so, dass der Raststift 28 in die Instrumentenabschnitthälfte 6.2. bewegt wird. Dabei muss der Verwender so weit drehen, bis der Raststift 28 bzw. dessen Rastvorsprung 36 in die Raststift- Aufnahmevertiefung 32 eingreifen kann.
Fig. 8 ist eine Perspektivdarstellung des Werkzeugs 8 und der Werkzeugaufnahme 2. Das Werkzeug 8 wird zum Zusammenbau des medizinischen Werkzeugsystems 1 mit seinem proximalen Ende in eine Öffnung 42 am distalen Ende des distalen Instrumentenabschnitts 4 eingeführt. Die Öffnung 42 ist so groß, dass sie die am Werkzeugschaft 16 angeordnete Wälzlagereinheit 18 aufnehmen kann. Das Werkzeug 8 wird nur so weit in die Werkzeugaufnahme 2 eingeschoben, dass der Werkzeugkopf 14 aus dem distalen Instrumentenabschnitt 4 hervorragt.
Zum Kuppeln vom Werkzeug 8 mit dem distalen Instrumentenabschnitt 4 muss der vorbestimmte Dreh-Winkel zwischen dem distalen Instrumentenabschnitt 4 und dem proximalen Instrumentenabschnitt 6 eingestellt sein, bzw. der Raststift 28 (hier nicht dargestellt) muss in der Freigabeposition positioniert sein. Sobald das Werkzeug 8 bzw. dessen Werkzeugschaft 16 ordnungsgemäß in der Werkzeugaufnahme 2 aufgenommen ist, kann der Dreh-Winkel zwischen dem distalen Instrumentenabschnitt 4 und dem proximalen Instrumentenabschnitt 6 auf die Konstruktionslage (gerade Ausrichtung des Instruments) zurückgestellt werden. Durch die Drehung von distalem Instrumentenabschnitt relativ zum proximalem Instrumentenabschnitt wird der Raststift 28 über die abgeschrägte Flanke 33 aus der Rastvorsprung-Aufnahmevertiefung 32 bewegt. Das proximale Ende des Raststiftes 28 bzw. der Rastvorsprung 36 liegt dann an der Kante 30 an. Durch die Drehung von distalem Instrumentenabschnitt 4 relativ zum proximalen Instrumentenabschnitt 6 wird der Raststift 28 (zusammen mit dem distalen Instrumentenabschnitt relativ zum proximalen Instrumentenabschnitt gedreht und somit) von der Freigabeposition in die Kupplungsposition bewegt sodass auf diese Weise der Kupplungszustand zwischen Werkzeug 8 und Werkzeugaufnahme 2 eingestellt ist. In diesem Kupplungszustand ist das Werkzeug 8 dann axial in der Werkzeugaufnahme 2 gesichert bzw. fixiert.
Bezugszeichenliste
1 Medizinisches Werkzeugsystem
2 Werkzeugaufnahme
4 distaler Instrumentenabschnitt
6 proximaler Instrumentenabschnitt
6.1 linke Instrumentenabschnitthälfte
6.2 rechte Instrumentenabschnitthälfte
8 Werkzeug
10 erste Kupplungsvorrichtung
12 zweite Kupplungsvorrichtung
14 Werkzeugkopf
16 Werkzeugschaft
18 Wälzlagereinheit/Kupplungseinheit
20 Wälzlager
22 Lagergehäuse
24 Axialsicherungsnut
26 Verriegelungskugel
28 Raststift/Schieber
30 Kante
32 Raststift-Aufnahmevertiefung
33 abgeschrägte Flanke
34 Vorspannelement/Feder
36 Rastvorsprung
38 erste Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung
40 zweite Verriegelungskugel-Aufnahmevertiefung
42 Öffnung
A Axialrichtung
E Ebene
M Mittelachse
R Radialrichtung
S1 Längsachse des distalen Instrumentenabschnitts
S2 Längsachse des proximalen Instrumentenabschnitts

Claims

Ansprüche
1. Medizinisches Instrument, insbesondere Handinstrument, mit einem Werkzeugfutter (2) zur wahlweisen Aufnahme eines Werkzeugschafts (16) eines medizinischen Schaftwerkzeugs (8), das durch folgende Bauteile gekennzeichnet ist:
- einen inneren Drehmomentenstrang, der dafür vorgesehen und ausgebildet ist, mit dem Werkzeugschaft (16) in Drehmomentübertragungs-Eingriff zu kommen,
- einen axialbeweglichen Schieber oder Riegel oder Raststift (28), der in eine erste Axialrichtung, nämlich in Proximalrichtung, federvorgespannt ist,
- ein Rasteingriffselement (26), vorzugsweise Verriegelungskugel, welches mit dem Schieber oder Riegel oder Raststift (28) derart in Wirkeingriff steht, dass das Rasteingriffselement (26) in einer durch die Federvorspannung erreichten ersten Axialstellung des Schiebers oder Riegels oder Raststifts (28) radial nach außen in eine Freigabeposition verlagert ist und das Rasteingriffselement (26) in einer entgegen der Federvorspannung erreichten zweiten Axialstellung des Schiebers oder Riegels oder Raststifts (28) radial nach innen in eine Rastposition verlagert ist.
2. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen relativ zum Schieber oder Riegel oder Raststift (28) um die Werkzeugfutter-Längsachse drehbaren Betätigungs-Gehäuseabschnitt (6), insbesondere ein hülsenförmiges Betätigungsbauteil, mit
- eine axiale Stirn- oder Anlageseite (30), welche jenem axialen Endabschnitt des Schiebers oder Riegels oder Raststifts (28) zugewandt ist, auf welches die Federvorspannung einwirkt, sodass der Schieber oder Riegel oder Raststift (28) gegen die Stirn- oder Anlageseite (30) angedrückt wird, und
- eine Axialvertiefung oder Einkerbung (32) in der Stirn- oder Anlageseite (30), in die der Schieber oder Riegel oder Raststift (28) bei einer Verdrehung des Betätigungs- Gehäuseabschnitts (6) für dessen Verschiebung aus seiner Verriegelungsposition in seine Freigabeposition einfährt.
3. Medizinisches Instrument nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen distalen Instrumentenabschnitt (4), welcher das Werkzeugfutter (2) ausbildet oder aufweist sowie den Schieber oder Riegel oder Raststift (28) axialverschiebbar hält, und
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91 ) ISA/EP einen proximalen Instrumentenabschnitt (6), welcher den Betätigungs- Gehäuseabschnitt (6) ausbildet oder aufweist, wobei der distale und proximale Instrumentenabschnitt (4, 6) stirnseitig relativverdrehbar in Axialanlage miteinander stehen und die jeweiligen anliegenden Stirnseiten des distalen und proximalen Instrumentenabschnitts (4, 6) in einem zueinander gleichen Winkel größer 0°, vorzugsweise 22.5°, zur Längsachse des medizinischen Instruments geneigt sind, derart, dass für den Fall einer Relativdrehung des distalen und proximalen Instrumentenabschnitts (4, 6) sich diese zueinander in Instrumentenlängsrichtung gesehen Winkelverstellen.
4. Medizinisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialvertiefung oder Einkerbung (32) in der Stirn- oder Anlageseite (30) des Betätigungs-Gehäuseabschnitts (6) auf einer solchen Umfangsposition platziert ist, dass bei einer Winkelverstellung der distalen und proximalen Instrumentenabschnitte (4, 6) durch Drehen des Betätigungs-Gehäuseabschnitts (6) innerhalb des hierfür vorgesehenen Drehbereichs ein Einfahren des Schiebers oder Riegels oder Raststifts (28) in die Axialvertiefung oder Einkerbung (32) ausgeschlossen ist und bei einer Winkelverstellung der distalen und proximalen Instrumentenabschnitte (4, 6) durch Drehen des Betätigungs-Gehäuseabschnitts (6) außerhalb des hierfür vorgesehenen Drehbereichs, ein Einfahren des Schiebers oder Riegels oder Raststifts (28) in die Axialvertiefung oder Einkerbung (32) ermöglicht ist.
5. Medizinisches Instrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abwinkeln der distalen und proximalen Instrumentenabschnitte (4, 6) durch Drehen des Betätigungs-Gehäuseabschnitts (6) in eine erste Drehrichtung, vorzugsweise im Uhrzeigersinn erreicht wird und ein Einfahren des Schiebers oder Riegels oder Raststifts (28) in die Axialvertiefung oder Einkerbung (32) durch Drehen des Betätigungs-Gehäuseabschnitts in eine zweite oder entgegengesetzte Drehrichtung, vorzugsweise im Gegenuhrzeigersinn, erreicht wird.
6. Medizinisches Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehung des Betätigungs-Gehäuseabschnitts bis zu einer Einfahr-Drehposition der
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91 ) ISA/EP Axialvertiefung oder Einkerbung (32) bezüglich des Schiebers oder Riegels oder Raststifts (28) kleiner ist als der für ein Abwinkeln der Instrumentenabschnitte vorgesehene maximale Drehbereich des Betätigungs-Gehäuseabschnitts (6) und vorzugsweise (-) 18° aus einer Konstruktionslage des Betätigungs-Gehäuseabschnitts (6) beträgt, in welcher die beiden Instrumentenabschnitte (4, 6) um 0° zueinander abgewinkelt sind.
7. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Raststift (28) mit seinem distalen Endabschnitt in der Kupplungsposition einer am medizinischen Werkzeug (8) ausgebildeten und das Rasteingriffselement (26) aufnehmenden Rastgeometrie (24) gegenüberliegt und in der Freigabeposition mit seinem distalen Endabschnitt in Proximalrichtung beabstandet von der Rastgeometrie (24) angeordnet ist.
8. Medizinisches Instrument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Raststift (28) an seinem distalen Endabschnitt eine erste Rasteingriffselement- Aufnahmevertiefung (38) hat, über die der Raststift (28) in der Kupplungsposition das Rasteingriffselement (26) in Radialrichtung in der Rastgeometrie (24) hält und die in der Freigabeposition das Rasteingriffselement (26) in Radialrichtung freigibt.
9. Medizinisches Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Raststift (28) an seinem distalen Endabschnitt weiterhin eine zweite Rasteingriffselement-Aufnahmevertiefung (40) hat, die in Axialrichtung gesehen dem distalen Ende des Raststifts (28) näher als die erste Rasteingriffselement- Aufnahmevertiefung (38) ist und in Radialrichtung weiter entfernt von dem medizinischen Werkzeug (8) als die erste Rasteingriffselement-Aufnahmevertiefung (38) ist und in der Freigabeposition das Rasteingriffselement (26) in Radialrichtung am medizinischen Werkzeug (8) und dabei nicht in der Rastgeometrie (24) hält.
10. Medizinisches Werkzeugsystem mit einem medizinischen Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und mit einem medizinischen Schaftwerkzeug (8), das einen distalen Effektor (14) und einen Werkzeugschaft (16) aufweist, der dafür
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91 ) ISA/EP vorgesehen und ausgebildet ist, in ein Werkzeugfutter (2) des medizinischen Instruments, vorzugsweise Handinstruments, dreh- und axialfest eingesetzt zu werden, wobei das medizinische Schaftwerkzeug (8) weiterhin eine Kupplungseinheit (18) aufweist, die auf den Werkzeugschaft (16) aufgesetzt oder aufsetzbar ist und die folgende Bauteile hat:
- eine Wälz- oder Gleitlagerung (20) zur drehenden Lagerung eines Kupplungseinheits-Gehäuses (22) auf dem Werkzeugschaft (16) und eine Rastgeometrie (24), die an einer Außenumfangsfläche des Kupplungseinheits-Gehäuses (22) angeordnet oder ausgebildet ist und einen in Axialrichtung, insbesondere in proximale Richtung des Werkzeugschafts, wirkenden Hinterschnitt definiert.
11. Medizinisches Werkzeugsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugfutter (2) einen radial nach innen vorragenden, vorzugsweise ringförmig umlaufenden, Anschlag ausbildet, gegen den die proximale Lagereinheit am Schaft (16) des medizinischen Werkzeugs (8) mit Erreichen der vorgesehenen Aufnahmeposition im Werkzeugfutter (2) axial anschlägt, um so eine axiale Kraftübertragungsbrücke für eine proximal gerichtete Druckkraft ausgehend vom Effektor (14) über den Anschlag in das Werkzeugfutter (2) bereitzustellen.
12. Medizinisches Werkzeugsystem nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugfutter (2) eine Aufnahmehülse hat oder ausbildet, deren Innendurchmesser an den Außendurchmesser des Werkzeugschaft-seitigen Kupplungseinheits-Gehäuses (22) für ein im Wesentlichen spielfreies Einsetzen angepasst ist.
13. Medizinisches Werkzeugsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenumfangsfläche des Kupplungseinheits- Gehäuses (22) der Kupplungseinheit (18), die in Anlagekontakt mit einer Innenumfangsfläche des distalen Instrumentenabschnittes (4) steht, und/oder der distale Instrumentenabschnitt (4) selbst mit einer Haft-Oberflächenbeschichtung versehen ist, aufgeraut ist oder Mikrorillen aufweist.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91 ) ISA/EP
14. Medizinisches Werkzeugsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälz- oder Gleitlagerung (20) zwei axialbeabstandete Lagereinheiten hat, zwischen denen eine Distanzbuchse angeordnet ist, wobei im bevorzugten Falle einer Wälzlagerung - die axialbeabstandeten Lagereinheiten jeweils einen Innen-, Außen- und einen dazwischen angeordneten Kugel-Ring haben,
- sich die Distanzhülse gegen die jeweiligen Innenringe axial abstützt, und
- die Außenringe in das Kupplungseinheits-Gehäuse (22) eingesetzt sind.
15. Medizinisches Werkzeugsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungseinheits-Gehäuse (22) eine Zylinderform hat und der Hinterschnitt durch eine an der äußeren Mantelseite des Kupplungseinheits-Gehäuses (22) um laufende Nut (24) als die Rast- /Eingriffsgeometrie ausgebildet ist.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91 ) ISA/EP
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