DE10328934B4

DE10328934B4 - Motorischer Antrieb für chirurgische Instrumente

Info

Publication number: DE10328934B4
Application number: DE10328934A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kratt; Ilyas Guel; Christoph Zepf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2023-06-28
Also published as: DE10328934A1; US20050033352A1

Abstract

Chirurgisches Instrument (1) mit einem Griffteil (2), das mit einem Arbeitsteil (26) versehen ist, welches in einem Endbereich ein Werkzeugteil aufweist und mit einem relativ zum Arbeitsteil (26) verstellbaren Schieber (57) versehen ist, dessen Stellbewegung (Doppelpfeil 18) eine Arbeitsbewegung des Werkzeugteils bewirkt, wobei eine über ein Betätigungselement (38) steuerbare Steuereinrichtung (35) vorgesehen ist, durch welche ein im Bereich des Griffteils (2) angeordneter motorischer Antrieb (6, 7, 8, 9, 10) ansteuerbar ist, welcher in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungselementes (38) die Stellbewegung (Doppelpfeil 18) des Schiebers (57) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umsetzung der Antriebsbewegung des motorischen Antriebes (6, 7, 8, 9, 10) in die Stellbewegung des Schiebers (57) ein Hebelgetriebe (10) vorgesehen ist, durch welches der Schieber mit hohen Arbeitskräften verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Chirurgisches Instrument mit einem Griffteil, das mit einem Arbeitsteil versehen ist, welches in einem Endbereich ein Werkzeugteil aufweist und mit einem relativ zum Arbeitsteil verstellbaren Schieber versehen ist, dessen Stellbewegung eine Arbeitsbewegung des Werkzeugteils bewirkt, wobei eine über ein Betätigungselement steuerbare Steuereinrichtung vorgesehen ist, durch welche ein im Bereich des Griffteils angeordneter motorischer Antrieb ansteuerbar ist, welcher in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungselementes die Stellbewegung des Schiebers bewirkt.

Chirurgische Instrumente der gattungsgemäßen Art sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Hierzu wird beispielhaft auf die DE 93 07 793 U1 , DE 29 71 4735 U1 sowie auch die DE 93 17 488 U1 verwiesen. Diesen Druckschriften sind noch weitere Nachweise zum Stand der Technik zu sol chen gattungsgemäßen chirurgischen Instrumenten zu entnehmen. Weiter sind solche chirurgischen Instrumente auch noch aus der DE 29 71 8969 U1 mit weiteren Nachweisen bekannt geworden.

Diesen chirurgischen Instrumenten ist gemeinsam, daß diese ein Arbeitsteil aufweisen, daß in einem Endbereich mit einem Werkzeugteil versehen ist. Die Werkzeugteile können dabei unterschiedlich gestaltet sein und unterschiedliche Funktionen haben. So sind beispielsweise zangenartige Werkzeugteile bekannt, mit welchen beispielsweise Gewerbeproben entnommen werden können. Außerdem sind auch scherenartige Werkzeugteile bekannt, welche in ähnlicher Weise zum Entnehmen von Gewerbeproben oder auch zum Durchtrennen von Verwachsungen dienen können. Als weitere Werkzeugteile sind auch sogenannte Stanzwerkzeuge von sogenannten Knochenstanzen bekannt, die zum Ausstanzen oder entfernen von überstehenden Knochen- oder Knorpelteilen dienen.

Weiter ist diesen chirurgischen Instrumenten gemeinsam, daß diese in ihrem Arbeitsteil oder an ihrem Arbeitsteil einen relativ zu diesem Arbeitsteil verstellbaren Schieber aufweisen. Dieser Schieber ist zum Antrieb des jeweils vorgesehen Werkzeugteils entlang des Arbeitsteils verschiebbar, so daß das Werkzeugteil eine entsprechende Arbeitsbewegung ausführt. In der Regel wird diese Arbeitsbewegung des jeweiligen Werkzeugteils durch die manuelle Betätigung eines Betätigungselementes bewirkt. Solche Betätigungselemente können als scherenartige Griffelemente eine Art Griffteil bilden oder auch als schwenkbarer Griffhebel an einem Griffteil angeordnet sein.

Es hat sich nun gezeigt, insbesondere dort wo größere Kräfte und/oder auch eine höhere Präzision beim Einsatz eines chirurgischen Instruments notwendig sind, daß die manuelle Betätigung dieser Arbeitsteile stets zu ungewollten Hauslenkungen der Werkzeugspitze mit seinem Werkzeugteil führt. Desweiteren ist bei einer hohen Wiederholungsrate und/oder bei einem hohen Krafteinsatz am Griffteil eine schnelle Ermüdung des Benutzers zu beobachten, was insbesondere bei länger andauernden Operationen von großem Nachteil ist.

Zur Vermeidung solcher Ermüdungserscheinungen ist aus der DE 41 06 797 A1 ein chirurgisches Instrument bekannt, bei welchem ein motorischer Antrieb in Form eines Elektromotors vorgesehen ist. Durch diesen Elektromotor wird ein Getriebe drehend angetrieben, wobei die Ausgangswelle des Getriebes mit einem Zahnrad versehen ist. Dieses Zahnrad steht mit einer Zahnstange eines Schiebers in Eingriff und bildet mit dieser ein Zahnstangengetriebe, wobei durch den Schieber das eigentliche Werkzeug des Arbeitsteils angetrieben wird. Bei Aktivierung des Elektromotors erfolgt über das Zahnstangengetriebe eine Umsetzung der Rotationsbewegung der Ausgangswelle in eine Linearbewegung des Schiebers, wodurch die Arbeitsbewegung des Werkzeugteils bewirkt wird. Um Überlastungen dieses Zahnstangengetriebes zu vermeiden, besitzt der Antrieb eine Regeleinrichtung zur Schnittkraftsteuerung, welche den Antrieb bei Überschreiten einer bestimmten Schnittkraft ab- oder umschaltet. Diese Schnittkraftseuerung ist bei dieser bekannten Konstruktion notwendig, da bei der Verwendung eines Zahnstangengetriebes bei hohen Schubkräften ein Überspringen der Verzahnung nicht ausgeschlossen werden kann.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein chirurgisches Instrument der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, dass bei einfacher Bauweise hohe Arbeitskräfte auf den Schieber des Arbeitsteils ausgeübt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß zusammen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass zur Umsetzung der Antriebsbewegung des motorischen Antriebes in die Stellbewegung des Schiebers ein Hebelgetriebe vorgesehen ist, durch welches der Schieber mit hohen Arbeitskräften verstellbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein chirurgisches Instrument zu Verführung gestellt, das in einfachster Weise bedienbar ist und mit welchem über das vorgesehene Hebelgetriebe hohe Arbeitskräfte am Werkzeugteil mit hohen Wiederholungsraten aufbringbar sind. Dabei ist sichergestellt, daß die Bedienungsperson das erfindungsgemäße chirurgische Instrumente während des Einsatzes präzise am Arbeitsort kontrollieren kann. Auch nach längerem Einsatz tritt bei der Bedienungsperson kaum eine Ermüdung auf, so daß das erfindungsgemäße chirurgische Instrument mit seinem motorischen Antrieb insbesondere für umfangreiche und zeitintensive Operationen geeignet ist. weiter wird durch diese Ausgestaltung eine raumsparende Anordnung dieses motorischen Antriebes innerhalb des Griffteiles ermöglicht.

Gemäß Anspruch 2 kann vorgesehen sein, daß das Hebelgetriebe einen Stützhebel und einen Schubhebel aufweist und, daß der Stützhebel und der Schubhebel über ein Zwischengelenk drehbar miteinander verbunden sind und, daß der Stützhebel mit seinem dem Zwischengelenk gegenüberliegenden Ende im Griffteil drehbar gelagert ist und der Schubhebel mit seinem dem Zwischengelenk gegenüberliegenden Ende über ein Schubgelenk gelenkig mit dem Schieber verbunden ist und, daß der Stützhebel und der Schubhebel durch den motorischen Antrieb zum Antrieb des Schiebers aus einer abgewinkelten Stellung in eine zumindest annähern fluchtende Stellung bringbar sind. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hebelgetriebes als eine Art Kniehebelgelenk oder Kniehebel wird einerseits ein äußerst einfacher Aufbau erreicht und andererseits sind hohe Bewegungskräfte aufbringbar.

Gemäß Anspruch 3 kann vorgesehen sein, daß der motorische Antrieb einen Elektromotor aufweist, welcher eine Schubstange drehend antreibt, die mit einem im Bereich des Zwischengelenkes angeordneten Gewindeblock des Hebelgetriebes mechanisch gekoppelt ist. Durch diese erfindungsgemäß Ausgestaltung ist der motorische Antrieb in einfachster weise ansteuerbar. Auch ist die Herstellung äußerst kostengünstig. Bei der Schubstange kann es sich dabei beispielsweise um eine Gewindespindel handeln, welche mit einem im Bereich des Zwischengelenkes angeordneten Gewindeblock im Eingriff steht, so daß das Zwischengelenk bei drehendem Antrieb der Gewindespindel durch den Elektromotor ausgelenkt wird und der Stützhebel und der Schubhebel aus ihrer abgewinkelten Ausgangslage in eine zumindest annähernd fluchtende Endlage bringbar sind.

Um eine Überlastung des Elektromotors zu verhindern, kann gemäß Anspruch 4 vorgesehen sein, daß der Elektromotor die Schubstange über ein Planetengetriebe drehend antreibt. An dieser Stelle sei bemerkt, daß die Schubstange auch durch einen Exzenter auslenkbar sein kann und diese Auslenkbewegung auf das Hebelgetriebe übertragen wird. Auch eine solche Konstruktion ist äußerst raumsparend und es lassen sich hohe Kräfte auf den Schieber und damit auf das Werkzeugteil übertragen.

Gemäß Anspruch 5 kann vorgesehen sein, daß der Elektromotor durch die Steuereinrichtung derart ansteuerbar ist, daß das Werkzeugteil aus einer Ausgangslage in eine Endlage und entgegengesetzt verstellbar ist. Dies bedeutet, daß der Elektromotor das Werkzeugteil bei Betätigung des Betätigungselementes aus der Ausgangslage in eine in der Regel vorgegebene Endlage bewegt. Diese Endlage kann beispielsweise bei einem zangenförmigen Werkzeugteil die ge schlossene oder zumindest annähernd geschlossene Greifstellung sein. Besteht das Werkzeugteil aus einer Art Schere, so wird diese aus der geöffneten Ausgangslage bei Aktivierung des Elektromotors in einer kontinuierlichen Arbeitsbewegung beispielsweise zum Trennen von Gewebeteilen in die geschlossene Endlage gebracht. Eine derartige Ansteuerung ist äußerst einfach durch die Steuereinrichtung zu verwirklichen, da letztendlich lediglich eine Endabschaltung für beide Bewegungsrichtungen notwendig ist und für diese beiden Bewegungsrichtungen der Elektromotor von der Steuereinrichtung lediglich elektrisch umgesteuert werden muß.

Gemäß Anspruch 6 kann vorgesehen sein, daß der Elektromotor als Servomotor ausgebildet ist und, daß der Stellweg des Betätigungselementes über eine Meßeinrichtung erfaßbar und an die Steuereinrichtung übergebbar ist und, daß der Servomotor von der Steuereinrichtung derart ansteuerbar ist, daß die Arbeitsbewegung des Arbeitsteils im wesentlichen proportional zum Stellweg des Betätigungselementes ist. Durch diese Ausgestaltung ist eine äußerst präzise Handhabung des erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes sichergestellt. Durch die proportionale Bewegung des Arbeitsteils zum Antrieb des Werkzeugteils, sei es in Form einer Schere, einer Greifzange oder auch eines Stanzwerkzeuges, können die erforderlichen Tätigkeiten im chirurgischen Bereich von der Bedienungsperson bezüglich des Bewegungsablaufes wie mit einem herkömmlichen chirurgischen Instrument der jeweiligen Art durchgeführt werden.

So ist beispielsweise der Schließwinkel bei der Schließbewegung eines zangenartigen Werkzeugteils auf das jeweils zu greifende Teil einerseits präzise einstellbar und andererseits können auch äußerst hohe Zangenkräfte aufgebracht werden, um dieses Teil auch notwendiger Weise absolut festsitzend mit dem zangenartigen Werkzeugteil zu halten. Da der motorische Antrieb mit seinem Getriebe und seiner Ansteuerung die Bewegung des Betätigungselementes proportional nachführt, ist somit das erfindungsgemäße chirurgische Instrument aufgrund der Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 in herkömmlicher Weise bedienbar, so daß die Bedienungsperson keinerlei Eingewöhnungsphase für dessen Einsatz benötigt.

Als Meßeinrichtung können hier herkömmliche elektronische Meßeinrichtungen vorgesehen sein, wie dies in Anspruch 7 beansprucht ist, wonach die Meßeinrichtung durch einen Inkrementalgeber, insbesondere durch einen inkrementalen Drehgeber gebildet wird.

Als weitere Variante kann der motorische Antrieb gemäß Anspruch 8 auch aus einem im Griffteil integriert angeordneten, doppelt oder einfach wirkenden Pneumatikzylinder gebildet sein. Zur Ansteuerung dieses Pneumatikzylinders bzw. dessen Stellbewegung ist für diese Antriebsart ein pneumatisches Steuerventil vorgesehen, welches über das Betätigungselement ansteuerbar ist. Ein solcher Pneumatikzylinder mit entsprechender Ansteuerung kann beispielsweise für ein Werkzeugteil in Form einer Knochenstanze oder auch in Form einer Zange vorgesehen sein. Die Verwendung eines Pneumatikzylinders hat den Vorteil, daß keine proportionale Steuerung vorgesehen sein muß, um insbesondere eine Knochenstanze oder eine Zange betreiben zu können. Insbesondere bei Verwendung für ein zangenartiges Werkzeugteil stellt sich bei der Schließbewegung der Öffnungswinkel des Werkzeugteiles automatisch auf die Größe des zu greifenden Teiles ein, wobei durch den Pneumatikzylinder bei jedem beliebigen Öffnungswinkel des zangenartigen Werkzeugteils in Verbindung mit dem Hebelgetriebe ausreichend hohe Greifkräfte aufbringbar sind. Außerdem ist eine Überlastung des Pneumatikzylinders nicht möglich, so daß ein derartiger motorischer Antrieb äußerst robust ist und eine hohe Lebensdauer aufweist. Ein motorischer Antrieb in Form eines Pneumatikzylinders ist überall dort kostengünstig einsetzbar, wo eine proportionale Steuerung zum Steuern des Bewegungsablaufes des Werkzeugteils nicht erforderlich ist.

Um nun das erfindungsgemäße chirurgische Instrument mit seinem motorischen Antrieb möglichst variabel und kostengünstig einsetzen zu können, kann gemäß Anspruch 9 vorgesehen sein, daß das Arbeitsteil mit seinem Werkzeugteil lösbar am Griffteil angeordnet ist. Dies bedeutet wiederum, daß verschiedene Arbeitsteile mit unterschiedlichen Werkzeugteilen in einfacher Weise gegeneinander am Griffteil austauschbar sind, so daß lediglich ein Griffteil mit motorischem Antrieb für unterschiedliche Einsatzzwekke notwendig ist. Hierdurch wird eine äußerst kostengünstige Herstellung erreicht. Desweiteren bietet eine solche Ausgestaltung auch hygienische Vorteile, da lediglich die unterschiedlichen Arbeitsteile mit ihrem jeweiligen Werkzeugteil entsprechend sterilisiert werden müssen, während das Griffteil selbst solchen Hygienemaßnahmen nicht unterworfen werden muß.

Zur austauschbaren Verbindung des Arbeitsteiles mit dem Griffteil kann gemäß Anspruch 10 vorgesehen sein, daß das Griffteil ein Gehäuse aufweist, daß zur Kupplung mit dem Arbeitsteil mit einem Kupplungsgehäuse versehen ist. Durch diese zweiteilige Ausgestaltung des Gehäuses mit seinem Kupplungsgehäuse ist insbesondere die Kupplung zum Arbeitsteil variabel je nach Anforderungen gestaltbar.

Gemäß Anspruch 11 kann hierzu vorgesehen sein, daß das Kupplungsgehäuse eine verschließbare Aufnahmekammer aufweist, in welche das Arbeitsteil mit einem Führungsschaft auswechselbar eingesetzt ist und, daß der Schieber aus dem Führungsschaft axial in die Aufnahmekammer hinein ragt und, daß das Schubgelenk mit einem in die Aufnahmekammer hinein ragenden Stößel versehen ist, mit welchem der Schieber formschlüssig und lösbar in Eingriff steht. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist eine äußerst einfache Auswechselbarkeit der verschiedenen Arbeitsteile sicher gewährleistet. Durch einfaches "Einhängen" können somit die unterschiedlichen Arbeitsteile mit ihren Schiebern in einfacher Weise in die Aufnahmekammer eingesteckt oder geschoben werden, wobei gleichzeitig der Schieber formschlüssig mit dem Stößel des Schubgelenkes in Eingriff bringbar ist.

Desweiteren kann gemäß Anspruch 12 vorgesehen sein, daß die Aufnahmekammer des Kupplungsgehäuses mit einem schwenkbar am Kupplungsgehäuse gelagerten Gehäusedeckel verschließbar ist und, daß das Arbeitsteil durch den geschlossenen Gehäusedeckel in der Aufnahmekammer gehalten ist. Durch diese Ausgestaltung ist ein Austauschen der verschiedenen Arbeitsteile äußerst schnell und einfach durchführbar. Der Gehäusedeckel kann in seinem geschlossenen Zustand dabei beispielsweise durch eine Rastverbindung oder dergleichen gehalten sein.

Gemäß Anspruch 13 kann des weiteren vorgesehen sein, wie bereits oben schon erläutert, daß für unterschiedliche Einsatzzwecke verschiedene Arbeitsteile mit unterschiedlichen Werkzeugteilen vorgesehen sind, welche austauschbar am Griffteil montierbar sind. Durch diese Ausgestaltung ist ein äußerst variabler Einsatz des chirurgischen Instrumentes mit seinem motorischen Antrieb möglich.

Anhand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes mit motorischem Antrieb näher erläutert. Es zeigt
1 einen Teilschnitt des Griffteils eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes;
2 einen Teilschnitt des unteren Endbereiches des Griffteils mit angeflanschtem Akku;
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Kupplungsgehäuses zusammen mit dem Arbeitsteil;
4 eine perspektivische Darstellung des in das Kupplungsgehäuse eingesetzten Arbeitsteils.
1 zeigt einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes 1, daß ein Griffteil 2 aufweist, in welchem ein motorischer Antrieb 3 integriert ist. Dieser motorische Antrieb 3 besteht beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem im Handgriff 4 des Gehäuses 5 untergebrachten Elektromotor 6, welcher über eine Getriebeeinheit 7 und eine Gelenkkupplung 8 mit einer Schubstange 9 gekoppelt ist. Das Gehäuse 5 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet und besteht aus zwei "Halbschalen", von welchen in der Zeichnung lediglich die hintere sichtbar ist.
Die Schubstange 9 steht mit einem Hebelgetriebe 10 in Wirkverbindung, das als Kniehebel ausgebildet ist. Dieses Hebelgetriebe 10 besteht aus einem Stützhebel 11 und einem Schubhebel 12, welche über ein Zwischengelenk 13 gelenkig miteinander verbunden sind. An seinem diesem Zwischengelenk 13 gegenüberliegenden Ende ist der Stützhebel 11 im Griffteil 2 bzw. dessen Gehäuse 5 über einen entsprechenden Lagerzapfen 14 drehbar gelagert.
Der Schubhebel 12 weist an seinem, dem Zwischengelenk 13 gegenüberliegenden Ende ein Lagerauge 15 auf, mit welchem der Schubhebel 12 an einem Schubgelenk 16/1 über einen Lagerzapfen 16 gelenkig verbunden ist. Dieses Schubgelenk 16/1 steht mit einem Stößel 17 in Verbindung, wobei dieser Stößel 17 in Richtung des Doppelpfeiles 18 axial verstellbar in einer Lagerbuchse 19 aufgenommen ist. Diese Lagerbuchse 19 ist feststehend im Gehäuse 5 des Griffteiles 2 angeordnet, wie dies aus 1 ersichtlich ist.
Die Schubstange 9 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als Gewindespindel ausgebildet und über den Elektromotor 6, die Getriebeeinheit 7 sowie die Gelenkkupplung 8 drehend antreibbar. Im Bereich des Zwischengelenkes 13, welches zur gelenkigen Verbindung des Stützhebels 11 und des Schubhebels 12 mit entsprechenden Lagerzapfen 20 (in der Zeichnung nur der vordere sichtbar) versehen ist, ist zwischen den Stützhebel 11 und den Schubhebel 12 ein Gewindeblock 21 vorgesehen, welcher mit der Schubstange 9 bzw, dessen Gewindeabschnitt 22 in Betrieblicher Wirkverbindung steht.
Es ist leicht vorstellbar, daß bei Drehung der Schubstange 9 der Gewindeblock 21 in axialer Richtung der Schubstange 9 aus der in 1 dargestellten Ausgangslage entlang der Schubstange 9 in Richtung des Pfeiles 23 bewegt wird. Durch diese Stellbewegung des Gewindeblocks 21 und damit auch der Lagerzapfen 20 wird der Stützhebel 11 um dessen Lagerzapfen 14 in Richtung des Pfeiles 24 geschwenkt. Während dieser Schwenkbewegung bewegt sich das Zwischengelenk 13 mit seinen Lagerzapfen 20 auf einer Kreisbahn, so daß die Schubstange 9 um die Gelenkkupplung 8 in Richtung des Pfeiles 25 ausgelenkt wird und in die in Phantomlinien dargestellte Endlage am Ende des Bewegungsablaufes gelangt. Gleichzeitig wird der Schubhebel 12 um das Schubgelenk 16 verschwenkt, so daß insgesamt durch diese Kniehebelanordnung eine translatorische Bewegung des Stößels 17 nach außen in eine Richtung des Doppelpfeiles 18 bewirkt wird. Am Ende des Bewegungsablaufes nehmen der Stützhebel 11 und der Schubhebel 12 eine "gestreckte" zumindest annähernd fluchtende Lage ein, wie dies in 1 in Phantomlinien dargestellt ist.
Dieser Stößel 17 steht, wie aus 4 ersichtlich ist, mit einem Arbeitsteil 26 in formschlüssiger Verbindung, wobei dieses Arbeitsteil 26 an seinem freien Ende mit einem, in der Zeichnung nicht dargestellten Werkzeugteil versehen ist. Dieses Arbeitsteil 26 ist in ein Kupplungsgehäuse 27 eingesetzt, daß seinerseits wiederum festsitzend an der axial nach außen aus dem Gehäuse 5 vorstehenden Lagerbuchse 19 befestigt ist.
Der Elektromotor 6 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit seinem unteren Ende 28 festsitzend im Handgriff 4 des Gehäuses 5 eingesetzt, wie dies aus 2 ersichtlich ist. Im oberen Endbereich zwischen der Getriebeeinheit 7 und der Gelenkkupplung 8 ist zur drehbaren Lagerung der Ausgangswelle 29 der Getriebeeinheit 7 ein Wälzlager 30 vorgesehen, welches ortsfest im oberen Endbereich des Handgriffes 4 aufgenommen ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Stromversorgung des Elektromotors 6 durch ein Energiespeicherpaket 31, welches beispielsweise aus wiederaufladbaren Akkumulatoren gebildet wird. Dieses Energiespeicherpaket 31 ist in ein Aufnahmegehäuse 32 auswechselbar eingesetzt, wobei sich dieses Aufnahmegehäuse 32 einstückig an das untere Ende des Handgriffes 4 anschließt, wie dies aus 2 ersichtlich ist. Für die Sicherung im Aufnahmegehäuse 32 weist dieses auf seiner einen Seite einen Durchbruch 33 auf, mit welchem eine Rastzunge 34 des Energiespeicherpaketes 31 formschlüssig in Eingriff bringbar ist.
Zur Steuerung des Bewegungsablaufes des Hebelgetriebes 10 ist eine elektronische Steuereinrichtung 35 vorgesehen (1), die mit einer Meßeinrichtung 36, beispielsweise in Form eines inkrementalen Drehgebers, versehen ist. Dieser inkrementale Drehgeber 36 steht über eine Zahnstange 37 mit einem als Drucktaste ausbildeten Betätigungselement 38 in getrieblicher Verbindung. Diese Drucktaste 38 ist gegen die Federkraft zweier Rückstellfedern 39 in Richtung des Pfeiles 40 bewegbar, wobei diese Stellbewegung auf die Zahnstange 37 übertragen wird. Diese translatorische Bewegung wird über eine in 1 nicht näher dargestellte Verzahnung der Zahnstange 37 auf den inkrementalen Drehgeber 36 übertragen, wobei die dadurch entstehenden Impulssignale von der Steuereinrichtung 35 ausgewertet werden.
Diese Impulssignale des Drehgebers 36 werden durch die Steuereinrichtung 35 in Steuersignale zur Ansteuerung des als Servomotor ausgebildeten Elektromotors 6 umgesetzt. Dabei ist vorgesehen, daß der Servomotor 6 durch die Steuereinrichtung 35 derart ansteuerbar ist, daß die translatorische Schubbewegung bzw. Arbeitsbewegung in Richtung des Doppelpfeiles 18 des Stößels 17 proportional zum Stellweg der Drucktaste 38 ist.
Durch diese beim vorliegende Ausführungsbeispiel vorgesehene proportional Steuerung des Servomotors 6 ist ein am äußeren Ende des Arbeitsteiles 26 angeordnetes Werkzeugteil kontrolliert steuerbar bzw. führt dieses Werkzeugteil eine kontrollierte Arbeitsbewegung aus.
Sowohl die Steuereinrichtung 35 als auch der Servomotor 6 sind über einen, im hinteren Endbereich des Gehäuses 5 vorgesehenen Hauptschalter 41 aus- und einschaltbar.
Um den im Griffteil 2 angeordneten motorischen Antrieb 3 mit verschiedenen chirurgische Werkzeugteilen bzw. Arbeitsteilen einsetzen zu können, ist das Kupplungsgehäuse 27 vorgesehen. Dieses Kupplungsgehäuse 27 dient zur auswechselbaren Aufnahme unterschiedlicher Arbeitsteile 26, wie dies beispielhaft aus der perspektivischen Explosionsdarstellung der 3 ersichtlich ist.
Aus 3 ist erkennbar, daß die Lagerbuchse 19 in ihrem dem aufgesetzten Kupplungsgehäuse 27 gegenüberliegenden Endbereich einen als Vierkantplatte ausgebildeten Lagerflansch 42 aufweist, mit welchem die Lagerbuchse 19 festsitzend in das Gehäuse 5 des Griffteils 2 einsetzbar ist, wie dies in 1 beispielhaft dargestellt ist. Des weiteren ist aus 3 erkennbar, daß der Stößel 17 zylindrisch ausgebildet ist und in die Lagerbuchse 19 eingesteckt ist. An seinem nach innen aus der Lagerbuchse 19 herausragenden Ende ist der Stößel 17 mehrfach abgesetzt ausgebildet und weist eine Montagenut 43 auf, welche Bestandteil eines radial verjüngten Montagezapfens 44 ist.
Auf diesen Montagezapfen 44 ist das Schubgelenk 16/1 aufsteckbar und mittels einer Sicherungsschraube 45 (1) festsitzend montierbar. An seinem diesem Montagezapfen 44 gegenüberliegenden Ende weist der Stößel 17 einen Aufnahmeblock 46 auf, welcher im in 4 dargestellten montierten Zustand in eine Aufnahmekammer 47 des Kupplungsgehäuses 27 hineinragt. Dieser Aufnahmeblock 46 ist mit einer stirnseitig offenen Doppel-T-Nut 48 versehen, deren Funktionsweise später noch näher erläutert wird. weiter ist aus 3 erkennbar, daß der Aufnahmeblock 46 mit dem Stößel 17 verschraubbar ist. Durch diese Ausgestaltung ist eine Anpassung des Stößels 17 durch Austauschen des Aufnahmeblockes 46 an unterschiedlich ausgestaltete Kupplungselemente eines Arbeitsteils in einfacher Weise durchführbar.
Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, weist die Aufnahmenut 47 in ihrem der Lagerbuchse 19 gegenüberliegenden Endbereich im Bereich ihrer beiden Seitenwände 49 und 50 jeweils einen Montagezapfen 51 bzw. 52 auf. Diese beiden Montagezapfen 51 und 52 sind einander gegenüberliegend angeordnet und ragen etwa mit ihrem halben Durchmesser in die Aufnahmekammer 47 des Kupplungsgehäuses 27 hinein.
Des weiteren ist das Kupplungsgehäuse 27 mit einem Gehäusedeckel 53 versehen, welcher im Bereich der Lagerbuchse 19 gelenkig am Kupplungsgehäuse 27 gelagert ist. Dieser Gehäusedeckel 53 ist im Bereich seiner einen Längskante mit einem Rastfinger 54 versehen, welcher in geschlossenen Zustand mit einer Rastnut 55 des Kupplungsgehäuses 27 formschlüssig in Eingriff bringbar ist.
Weiter ist aus 3 ersichtlich, daß das Arbeitsteil 26 eine Art Führungsschaft 56 aufweist, entlang welchem ein Schieber 57 verstellbar gelagert ist. In seinem zum Kupplungsgehäuse 27 hin liegenden Endbereich ist der Führungsschaft 56 mit einem Montageblock 58 versehen, welcher mit zwei zeitlichen Montagenuten 59 und 60 versehen ist. Mit diesen Montagenuten 59 und 60 ist der Führungsschaft 56 mit seinem Montageblock 58 festsitzend mit den beiden Montagezapfen 51 und 52 in Eingriff bringbar, wenn der Montageblock 58 im Bereich dieser Montagezapfen 51 und 52 in die Aufnahmekammer 47 des Kupplungsgehäuses 27 eingesetzt wird.
Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, weist der Montageblock 58 eine nach oben offene Aufnahmenut 61 auf, in welche der Schieber 57 einsetzbar ist. Dazu ist der Schieber 57 in seinem in 3 erkennbaren Endbereich mit einem stegartigen Lagerabschnitt 62 versehen, mit welchem der Schieber 57 passend, axial verstellbar und unverdrehbar in die Aufnahmenut 61 des Führungsschaftes 56 einsetzbar ist. An seinem freien, aus dem Montageblock 58 des Führungsschaftes 56 herausragenden Ende ist der Lagerabschnitt 62 des Schiebers 57 mit einem radial erweiterten Kopfteil 63 versehen, mit welchem der Lagerabschnitt 62 beim Einsetzen des Führungsschaftes 56 zusammen mit dem Schieber 57 in die Aufnahmekammer 47 formschlüssig mit der Doppel-T-Nut 48 des Stößels 17 in Eingriff bringbar ist.
Durch diese beispielhaft dargestellte Ausgestaltung des 'Führungsschaftes 56 mit seinem Montageblock 58 und des Schiebers 57 mit seinem Kopfteil 63 ist somit dieses Arbeitsteil 26 in einfachster Weise auswechselbar in die Aufnahmekammer 47 des Kupplungsgehäuses 27 einsetzbar.
Durch die Formschlußverbindung zwischen dem Kopfteil 63 und dem Aufnahmeblock 46 des Stößels 17 wird die axiale Schubbewegung in Richtung des Doppelpfeiles 18 des Stößels 17 mit äußerst geringem Spiel auf den Schieber 57 des Arbeitsteils 26 übertragen. Diese Arbeitsbewegung wird des weiteren mechanisch auf ein entsprechend am anderen Ende des Arbeitsteils 26 angeordnetes Werkzeugteil übertragen, auf dessen zeichnerische Darstellung verzichtet wurde, da diese Ausgestaltungen in vielfältigen Formen bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind, wie beispielhaft in der Beschreibungseinleitung angegeben.
4 zeigt das Arbeitsteil 26 im montierten Zustand. Es ist erkennbar, daß der Montageblock 58 mit seinen beiden Montagenuten formschlüssig mit den beiden Montagezapfen 51 und 52 des Kupplungsgehäuses 27 in Eingriff steht. Durch entsprechende axiale Einstellung des Schiebers 57 relativ zum Führungsschaft 56 gelangt dieser ebenfalls formschlüssig mit seinem Kopfteil 63 mit der Doppel-T-Nut 48 des Aufnahmeblockes 46 in Verbindung. Nach dem Schließen des Gehäusedeckels 53 und dem einrasten des Rastfingers 54 in die Rastnut 55 ist somit das Arbeitsteil 26 festsitzend in der Aufnahmekammer 47 des Kupplungsgehäuses 27 gesichert. Die festsitzende Montage des Kupplungsgehäuses 27 auf der Lagerbuchse 19 kann beispielsweise durch Klemmschrauben, welche in der Zeichnung nicht sichtbar z.B, von unten in das Kupplungsgehäuse 27 eingeschraubt sind und gegen die Mantelfläche der im Kupplungsgehäuse 27 sitzenden Lagerbuchse 19 drücken, so daß eine ausreichende Klemmwirkung entsteht.
Anstatt des beispielhaft beschriebenen motorischen Antriebes in Form des Elektromotors mit seiner Getriebeeinheit kann auch ein Pneumatikzylinder mit entsprechender Servoventilsteuerung eingesetzt werden. In diesem Fall wird der Zylinder im Bereich des Elektromotors 6 in das Gehäuse 5 des Griffteils 2 eingesetzt und mit seiner Kolbenstange mit dem Hebelgetriebe 10 verbunden. Die Verwendung eines Pneumatikzylinders erlaubt zwei grundsätzliche Funktionsstellungen, nämlich die in 1 in durchgezogenen Linien dargestellte Ausgangslage sowie die in 1 in Phantomlinien dargestellte Endlage, in welcher die beiden Hebel 11 und 12 zumindest annähernd fluchtend ausgerichtet sind. Diese Ausführungsform mit dem Pneumatikzylinder als motorischen Antrieb ist in der Zeichnung nicht explizit dargestellt.
Es ist jedoch leicht vorstellbar, daß die Kolbenstange des Pneumatikzylinders mit ihrem freien Ende mit dem Zwischengelenk 13 des Hebelgetriebes 10 gelenkig gekoppelt ist. Um die Schwenkbewegung beim Arbeitshub der Kolbenstange in Richtung des Pfeiles 25 zu ermöglichen, ist der Pneumatikzylinder im Handgriff 4 des Gehäuses 5 schwenkbar gelagert. Weiter ist das Aufnahmegehäuse 32 bei dieser Ausgestaltung nicht vorgesehen, da die Energieversorgung bzw. die Druckversorgung des Pneumatikzylinders über einen externen Kompressor und einen entsprechenden Druckanschluß erfolgt. Das Betätigungselement 38 kann dabei das Servoventil zur Ansteuerung des Pneumatikzylinders mechanisch oder elektrisch schalten. In beiden Fällen stellt das Servoventil die Steuereinrichtung dar, welche ihrerseits wiederum durch das Betätigungselement 38 ansteuerbar ist und entsprechend den Pneumatikzylinder in die eine oder andere Bewegungsrichtung mit dem erforderlichen Systemdruck beaufschlagt.

Claims

Chirurgisches Instrument (1) mit einem Griffteil (2), das mit einem Arbeitsteil (26) versehen ist, welches in einem Endbereich ein Werkzeugteil aufweist und mit einem relativ zum Arbeitsteil (26) verstellbaren Schieber (57) versehen ist, dessen Stellbewegung (Doppelpfeil 18) eine Arbeitsbewegung des Werkzeugteils bewirkt, wobei eine über ein Betätigungselement (38) steuerbare Steuereinrichtung (35) vorgesehen ist, durch welche ein im Bereich des Griffteils (2) angeordneter motorischer Antrieb (6, 7, 8, 9, 10) ansteuerbar ist, welcher in Abhängigkeit von der Stellung des Betätigungselementes (38) die Stellbewegung (Doppelpfeil 18) des Schiebers (57) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umsetzung der Antriebsbewegung des motorischen Antriebes (6, 7, 8, 9, 10) in die Stellbewegung des Schiebers (57) ein Hebelgetriebe (10) vorgesehen ist, durch welches der Schieber mit hohen Arbeitskräften verstellbar ist.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelgetriebe (10) einen Stützhebel (11) und einen Schubhebel (12) aufweist und, daß der Stützhebel (11) und der Schubhebel (12) über ein Zwischengelenk (13) drehbar miteinander verbunden sind und, daß der Stützhebel (11) mit seinem dem Zwischengelenk (13) gegenüberliegenden Ende im Griffteil (2) drehbar gelagert ist und der Schubhebel (12) mit seinem dem Zwischengelenk (13) gegenüberliegenden Ende über ein Schubgelenk (16/1) gelenkig mit dem Schieber (57) verbunden ist, und daß der Stützhebel (11) und der Schubhebel (12) durch den motorischen Antrieb (6, 7, 8) zum Antrieb des Schiebers (57) aus einer abgewinkelten Stellung in eine zumindest annähernd fluchtende Stellung bringbar sind.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb einen Elektromotor (6) aufweist, welcher eine Schubstange (9) drehend antreibt, die mit einem im Bereich des Zwischengelenkes (13) angeordneten Gewindeblock (21) des Hebelgetriebes (10) mechanisch gekoppelt ist.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (6) die Schubstan ge (9) über ein Planetengetriebe (7) drehend antreibt.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (6) über die Steuereinrichtung (35) derart ansteuerbar ist, daß das Werkzeugteil aus einer Ausgangslage in eine Endlage und entgegengesetzt verstellbar ist.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als Servomotor (6) ausgebildet ist, und daß der Stellweg des Betätigungselementes (38) über eine Meßeinrichtung (36) erfaßbar und an die Steuereinrichtung (35) übergebbar ist und, daß der Servomotor (6) durch die Steuereinrichtung (35) derart ansteuerbar ist, daß die Arbeitsbewegung des Schiebers (57) des Arbeitsteils (26) im wesentlichen proportional zum Stellweg des Betätigungselementes (38) ist.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung durch einen Inkrementalgeber, insbesondere durch einen inkrementalen Drehgeber (36) gebildet ist.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb aus einem im Griffteil integriert angeordneten, doppelt oder einfach wirkenden Pneumatikzylinder gebildet ist und, daß zur Steuerung der Stellbewegung des Pneumatikzylinders als Steuereinrichtung ein pneumatisches Steuerventil vorgesehen ist, welches über das Betätigungselement ansteuerbar ist.
Chirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsteil (26) mit seinem Werkzeugteil lösbar mit dem Griffteil (2) verbunden ist.
Chirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Griffteil (2) ein Gehäuse (5) aufweist, das zur Kopplung mit dem Arbeitsteil (26) mit einem Kupplungsgehäuse (27) versehen ist.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (27) eine verschließbare Aufnahmekammer (47) aufweist, in welche das Arbeitsteil (26) mit einem Führungsschaft (56) auswechselbar eingesetzt ist und, daß der Schieber (57) aus dem Führungsschaft (56) axial in die Aufnahmekammer (47) hineinragt und, daß das Schubgelenk (16/1) mit einem in die Aufnahmekammer (47) hinein ragenden Stößel (17) versehen ist, mit welchem der Schieber (57) formschlüssig und lösbar in Eingriff steht.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekammer (47) des Kupplungsgehäuses (27) mit einem schwenkbar am Kupplungsgehäuse (27) gelagerten Gehäusedeckel (53) verschließbar ist und, daß das Arbeitsteil (26) durch den geschlossenen Gehäusedeckel (53) in der Aufnahmekammer (47) gehalten ist.
Chirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Einsatzzwecke verschiedene Arbeitsteile mit unterschiedlichen Werkzeugteilen vorgesehen sind, welche austauschbar am Griffteil (2) montierbar sind.