Die vorliegende Erfindung betrifft ein chirurgisches Schneidinstrument mit mindestens einer eine Hubbewegung ausführenden Schneide mit elektromagnetischem Antrieb.
Insbesondere für chirurgische Eingriffe am Glaskörper des Auges, werden Schneidinstrumente verwendet, die eine in einer Kanüle längsverschieblich geführte Schneide aufweisen, die durch einen Antrieb in Hubbewegungen versetzt wird. Die bekannten Kanülen weisen ein Kanülenrohr mit kreisrundem Querschnitt auf. Am in das Auge einzuführenden Ende ist am Umfang der Kanüle eine Öffnung angebracht. Diese dient als Schneid- und Ansaugöffnung oder auch als Spülöffnung. Das andere Ende der Kanüle ist mit einem Handgriff verbunden, der seinerseits über flexible Leitungen, lösbar an ein entsprechendes Gerät angeschlossen ist. Der Schnitt erfolgt dadurch, dass das zu schneidende Material zwischen der Schneide und der Wand der Kanülenöffnung abgetrennt wird. Der im Inneren der Kanüle verbleibende, abgeschnittene Teil, wird durch Absaugen abgeführt.
Dieser Vorgang wiederholt sich in rascher Folge, bis der operative Eingriff abgeschlossen ist. Die in der Kanüle angeordnete Schneide wird entweder pneumatisch, elektrisch oder elektromagnetisch bewegt. In der elektromagnetischen Ausführung erfolgt die Hub bewegung zumeist entgegen der Kraft einer Feder. Mit den bisher bekannten, elektromagnetisch angetriebenen Schneidinstrumenten wird gewöhnlich eine Schnittfrequenz von 500-700 Hubbewegungen der Schneide pro Minute erreicht. Seitens der Ophthalmochirurgie wird zunehmend eine höhere Schnittfrequenz gewünscht. Mit der gegenwärtigen Technik kann diese Forderung jedoch nur unzureichend erfüllt werden. Mehr als etwa 900 Hubbewegungen sind kaum zu erzielen, ohne dass sich das Schneidinstrument erhitzt und Schaden nimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein chirurgisches Schneidinstrument mit mindestens einer elektromagnetisch in eine Hubbewegung versetzbaren Schneide so zu verbessern, dass Schnittfrequenzen von wesentlich mehr als 900 Hubbewegungen pro Minute erreicht werden können.
Das erfindungsgemässe Schneidinstrument entspricht den kennzeichnenden Merkmalen des Patent-anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungs-gemässen Schneidinstrumentes anhand der Zeichnung näher beschrieben. Fig. 1 zeigt die Funktionsweise der Schneide; Fig. 2 zeigt den elektromagnetischen Antrieb der Schneide.
Die Fig. 1 dient lediglich dazu, die Funktionsweise der Schneide zu verdeutlichen. Die Kanüle 1 weist ein Kanülenrohr 2 mit kreisrundem oder ovalem Querschnitt auf. Am in das Auge einzuführenden Ende ist am Umfang des Kanülenrohrs 2 eine Öffnung 3 angebracht. Diese dient als Schneid- und Ansaugöffnung oder auch als Spülöffnung. Im Inneren des Kanülerohrs 2 ist längsverschieblich eine Schneide 4 geführt. Diese besteht ebenfalls aus einem Rohr. Der Schnitt erfolgt dadurch, dass das zu schneidende Material zwischen der Schneide 4 und der Wand der Öffnung 3 abgetrennt wird. Der im inneren der Kanüle 1, bzw. im Inneren der rohrförmigen Schneide 4 verbleibende, abgeschnittene Teil, wird durch Absaugen abgeführt.
Die längsverschiebliche Schneide 4 wird durch den elektromagnetischen Antrieb in eine steuerbare, sich kontinuierlich wiederholende Hubbewegung 5 versetzt.
Der elektromagnetische Antrieb dieser Schneide 4 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Kern dieses Antriebs ist eine Wicklung 6, die auf einer Spule 7 aufgebracht ist. Im Inneren der Spule wird längsverschieblich der hier nur angedeutete Anker 8 geführt. Durch diesen wird die Schneide 4, oder gegebenenfalls ein mit dieser verbundenes Zwischenstück 9, z.B. entgegen der Kraft einer Feder 10, in eine kontinuierliche Hubbewegung 5 gebracht. Die Spule 7 ist mit einem Magnetmantel 11 versehen sowie mit ringförmigen Abschlüssen 12 und 13. Ein Absaugrohr ist mit 14, das elektrische Anschlusskabel mit 15 bezeichnet. Das Absaugrohr 14 kann direkt oder über ein Zwischenstück 9 mit der Schneide 4 verbunden sein. Das chirurgische Schneidinstrument ist mit einem hier nur angedeuteten, auch als Gehäuse dienenden Handgriff 16 versehen.
Die Abschlüsse 12 und 13 sind vorzugsweise an den mit x bezeichneten Stellen mit der Spule 7, bzw. mit dem Handgriff 16 verklebt.
Der Durchmesser dieses Handgriffs 16 beträgt ungefähr 11 mm. Um das chirurgische Schneidinstrument für den operierenden Chirurgen nicht unhandlich zu machen, kann dieser Durchmesser nicht beliebig vergrössert werden. Der Operationsbereich am Auge ist bei diesem mikrochirurgischen Eingriff von vornherein recht klein. Es ist zudem davon auszugehen, dass die Operation in diesem Bereich weitere Instrumente oder Hilfsmittel erforderlich macht. Der elektromagnetische Antrieb soll daher erfindungsgemäss so ausgebildet werden, dass die Baugrösse von annähernd 11 mm Durchmesser eingehalten werden kann, um in jeder Hinsicht ein möglichst optimales chirurgisches Schneidinstrument bieten zu können.
Um nun in diesem Rahmen die gewünschte hohe Hubfrequenz fahren zu können, besteht die Wicklung 6 aus einem Draht mit einem Durchmesser von 0.14-0.18 mm der in 650-1200 Windungen um die Spule 7 geführt ist.
Erfindungsgemäss besteht die Wicklung 6 vorzugsweise aus einem Draht mit einem Durchmesser von 0.16 mm, welcher in annähernd 820 Windungen um die Spule geführt. Der Widerstand beträgt dabei ca. 15-16 Ohm. Wie sich bei Berechnungen und Versuchen gezeigt hat, ist mit dieser Konstellation die beste Wirkung zu erzielen.
Vergleichsweise würde ein Draht mit einem Durchmesser von 0.14 mm und 1050 Windungen einen Widerstand von ca. 27-28 Ohm entwickeln. Ein Draht mit einem Durchmesser von 0.112 mm und 1420 Windungen liegt dagegen bei ca. 55 Ohm.
Die Spule 7 ist vorzugsweise harteloxiert und tefloniert, d.h. mit einer PTFE-Schicht versehen. Die stärke der derart aufgebauten Beschichtung liegt bei ca 50 mu n. Diese Beschichtung dient gleichzeitig als Verschleissschütz, der Verbesserung der Gleiteigenschaften sowie als Isolation gegen elektrischen Durchschlag. Von nicht geringem Vorteil ist, dass diese Isolation sehr wenig Raum benötigt und praktisch keinen Einfluss auf die Baugrösse des Handgriffs hat. Diese Isolation nimmt zudem keinen Schaden beim zwischen den einzelnen Operationen -notwendigen Autoklavieren des chirurgischen Schneidinstrumentes. Hierbei besteht sonst immer die Gefahr, dass in der Isolationsschicht Mikrorisse entstehen. Einzige Alternative zu einer Isolationsschicht wäre die galvanische Trennung im Steuergerät.
Durch die im Handgriff vorgesehene Isolation ist das chirurgische Schneidinstrumente jedoch unabhängig von der Bauart des jeweiligen Steuergerätes.
Dank der vorgehend beschriebenen Ausbildung kann die Schneide 4 bei einer Spannung von 24 V und 1.5 A Strom, wobei der Antriebsimpuls mit einer Dauer von jeweils 3.1 ms erfolgt, mit 2400 Hubbewegungen in der Minute geführt werden und erlaubt hochpräzise chirurgische Eingriffe insbesondere in der Ophthalmochirurgie.
The present invention relates to a surgical cutting instrument with at least one lifting movement exporting cutting edge with electromagnetic drive.
In particular, for surgical procedures on the vitreous body of the eye, cutting instruments are used, which have a longitudinally displaceable in a cannula guided blade, which is offset by a drive in strokes. The known cannulas have a cannula tube with a circular cross-section. At the end to be introduced into the eye, an opening is made at the periphery of the cannula. This serves as a cutting and suction or as a scavenging port. The other end of the cannula is connected to a handle, which in turn is connected via flexible lines, releasably connected to a corresponding device. The cut takes place in that the material to be cut is separated between the cutting edge and the wall of the cannula opening. The remaining in the interior of the cannula, cut off part, is removed by suction.
This process is repeated in rapid succession until surgery is completed. The blade disposed in the cannula is moved either pneumatically, electrically or electromagnetically. In the electromagnetic design, the stroke movement is usually against the force of a spring. With the previously known, electromagnetically driven cutting instruments usually a cutting frequency of 500-700 strokes of the cutting edge per minute is achieved. Ophthalmic surgery is increasingly demanding a higher cutting frequency. With the current technology, however, this requirement can only be met inadequately. More than about 900 strokes are hard to achieve, without the cutting instrument heated and damaged.
The invention has for its object to improve a surgical cutting instrument with at least one electromagnetically displaceable in a stroke cutting so that cutting frequencies of significantly more than 900 strokes per minute can be achieved.
The inventive cutting instrument corresponds to the characterizing features of patent claim 1. Further advantageous embodiments of the subject invention will become apparent from the dependent claims.
Hereinafter, a preferred embodiment of the inventive-cutting instrument will be described with reference to the drawings. Fig. 1 shows the operation of the cutting edge; Fig. 2 shows the electromagnetic drive of the cutting edge.
Fig. 1 serves only to illustrate the operation of the cutting edge. The cannula 1 has a cannula tube 2 with a circular or oval cross-section. At the end to be introduced into the eye, an opening 3 is attached to the circumference of the cannula tube 2. This serves as a cutting and suction or as a scavenging port. In the interior of the cannula tube 2, a cutting edge 4 is guided longitudinally displaceable. This also consists of a tube. The cut takes place in that the material to be cut is cut off between the cutting edge 4 and the wall of the opening 3. The inside of the cannula 1, or inside the tubular blade 4 remaining, cut off part is removed by suction.
The longitudinally displaceable cutting edge 4 is displaced by the electromagnetic drive into a controllable, continuously repeating stroke movement 5.
The electromagnetic drive of this cutting edge 4 is shown in FIG. 2. The core of this drive is a winding 6, which is applied to a coil 7. Inside the coil longitudinally displaceable here only indicated anchor 8 is guided. By this the cutting edge 4, or optionally a connected thereto intermediate piece 9, e.g. against the force of a spring 10, brought into a continuous lifting movement 5. The coil 7 is provided with a magnetic jacket 11 and with annular terminations 12 and 13. A suction tube is denoted by 14, the electrical connection cable 15. The suction tube 14 may be connected directly or via an intermediate piece 9 with the cutting edge 4. The surgical cutting instrument is provided with a handle 16 only indicated here, which also serves as a housing.
The terminations 12 and 13 are glued preferably at the points designated x with the coil 7, and with the handle 16.
The diameter of this handle 16 is about 11 mm. In order not to make the surgical cutting instrument unwieldy for the operating surgeon, this diameter can not be increased arbitrarily. The surgical area on the eye is quite small in this microsurgical procedure from the outset. It is also expected that the operation will require additional tools or resources in this area. The electromagnetic drive should therefore be designed according to the invention so that the size of approximately 11 mm diameter can be maintained in order to provide the best possible surgical cutting instrument in every respect.
In order to be able to drive the desired high stroke frequency in this context, the winding 6 consists of a wire with a diameter of 0.14-0.18 mm which is guided in 650-1200 turns around the coil 7.
According to the invention, the winding 6 is preferably made of a wire with a diameter of 0.16 mm, which is guided in approximately 820 turns around the coil. The resistance is approx. 15-16 ohms. As has been shown in calculations and experiments, this constellation has the best effect.
By comparison, a wire with a diameter of 0.14 mm and 1050 turns would develop a resistance of approximately 27-28 ohms. By contrast, a wire with a diameter of 0.112 mm and 1420 turns is approximately 55 ohms.
The coil 7 is preferably hard-anodized and Teflon-coated, i. provided with a PTFE layer. The thickness of the coating constructed in this way is about 50 μm. This coating simultaneously serves as a wear protection, the improvement of the sliding properties and as an insulation against electrical breakdown. It is no small advantage that this insulation requires very little space and has practically no influence on the size of the handle. Moreover, this isolation does not cause any damage to the autoclaving of the surgical cutting instrument, which is necessary between the individual operations. Otherwise, there is always the risk that microcracks will form in the insulation layer. The only alternative to an insulation layer would be the galvanic isolation in the control unit.
However, due to the insulation provided in the handle, the surgical cutting instrument is independent of the design of the respective control unit.
Thanks to the configuration described above, the cutting edge 4 at a voltage of 24 V and 1.5 A current, the drive pulse is carried out with a duration of 3.1 ms, are performed with 2400 strokes per minute and allows high-precision surgical procedures, especially in ophthalmic surgery.