DE10036108A1 - Chirurgisches Instrument für minimal invasive Eingriffe - Google Patents
Chirurgisches Instrument für minimal invasive EingriffeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument für die minimal invasive Chirurgie mit einem Hohlschaft (1), an dessen einem Ende eine Betätigungsvorrichtung (2) und an dessen anderem Ende eine zum Schaft abwinkelbare Instrumentenspitze (3) angeordnet ist, welches ein Maulteil (5) trägt. Das Instrument hat ferner einen Getriebemechanismus, welcher zumindest eine Bewegung der Betätigungsvorrichtung (2) durch eine Bedienperson in eine Rotation des Maulteils (5) unter einem bestimmten Übersetzungsverhältnis zur Betätigungsbewegung transformiert.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument
insbesondere zur Verwendung bei minimal invasiven chirurgischen
Techniken.
Die minimal invasive Chirurgie bedeutet für einen Patienten im
Vergleich zur offenen Chirurgie hauptsächlich niedrigere
Morbiditätsraten sowie kürzere Erholungszeiten und verursachen
damit auch wesentlich geringere Vorgangs- bzw.
Gesamtbehandlungskosten. Durch jüngste Entwicklungen auf diesem
Gebiet konnten dabei Arbeitsgeräte bzw. Instrumente für die
minimal invasive Chirurgie auch für komplexere Eingriffe etwa
in der Herzchirurgie tauglich gemacht werden und helfen so mit,
die Risiken und Belastungen für den Patienten auch bei solchen
komplizierten Eingriffen zu reduzieren und Kosten für private
sowie gesetzlichen Versicherungen zu senken. Das
Einsatzspektrum der minimal invasiven Chirurgietechnik soll
zukünftig jedoch nicht nur erweitert, sondern die hierfür
verwendeten Instrumente trotz der immer weiter verfeinerten
Chirurgietechniken zusätzlich preiswerter werden.
Aus der EP 0 636 010 ist eine chirurgische Vorrichtung dieser
Gattung bekannt. Diese Vorrichtung besteht unter anderem aus
einem rohr- oder schaftförmigen Gehäuse mit einer axial sich
erstreckenden Schaftbohrung. In dieser Bohrung verläuft ein
erstes längliches Bauteil mit einem proximalen und einem
distalen Segment, welches teilweise aus einem elastischen
vorgeformten (gekrümmten) Werkstoff besteht. Wenn das distale
Ende nunmehr aus der Längsbohrung ausgefahren wird, nimmt
dieses eine erste Form entsprechend der Vorformung an, während
es für den Fall, dass es in die Bohrung zurückgezogen wird,
eine zweite Form entsprechend der Form der Schaftbohrung
annimmt.
Ferner ist ein zweites längliches Bauteil mit ebenfalls einem
proximalen und einem distalen Segment vorgesehen, wobei das
zweite Bauteil an das erste Bauteil im Parallelabstand zum
ersten Bauteil angelenkt ist und von diesem gebogen wird, wenn
sich das erste Bauteil von seiner ersten in seine zweite Form
und umgekehrt ändert. Zusätzlich ist das zweite Bauteil um die
Achse des ersten Bauteils relativ drehbar gehalten.
Am distalen Segment des zweiten länglichen Bauteils befindet
sich ein Arbeitskopf oder Maulteil, welcher sich zusammen mit
dem zweiten Bauteil bei dessen Biege- oder Krümmungsbewegung
mitbewegt und vom zweiten Bauteil um die Achse des ersten
Bauteils gedreht werden kann. Durch diese Ausbildung kann eine
Bedienungsperson den Kopf der chirurgischen Vorrichtung
beispielsweise entlang eines in einer Ebene gekrümmten Wegs
bewegen und dann den Arbeitskopf in einer anderen Dimension,
beispielsweise um die durch die Richtung des gekrümmten Wegs
definierte Achse drehen.
Angesichts dieses Stands der Technik ist es eine Aufgabe der
Erfindung, ein gattungsgemäßes chirurgisches Instrument mit
hoher Funktionalität zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein chirurgisches
Instrument mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demzufolge hat das chirurgisches Instrument einen Hohlschaft,
an dessen einem, proximalen Ende eine Betätigungsvorrichtung
und an dessen anderem, distalen Ende eine zum Schaft
abwinkelbare Instrumentenspitze angeordnet ist, welches ein
Maulteil (5) trägt. Erfindungsgemäß ist ein Getriebemechanismus
vorgesehen, welcher zumindest eine erste Bewegung der
Betätigungsvorrichtung, vorzugsweise auslösbar durch die
Handrotation einer Bedienerperson, in eine Rotation des
Maulteils unter einem ersten bestimmten Übersetzungsverhältnis
zur ersten Betätigungsbewegung transformiert. Hierdurch ist es
möglich, die Instrumentenspitze, insbesondere das Maulteil
trotz der relativ eingeschränkten Bewegungsmöglichkeit einer
menschlichen Hand um beispielsweise bis zu 300° zu rotieren
(wobei natürlich auch größere oder kleinere Rotationsgradzahlen
je nach Einsatzzweck durch entsprechende Wahl des
Übersetzungsverhältnisses möglich sind) und damit komplizierte
Bewegungsabläufe ohne "Umgreifen" zu realisieren. Vorteilhaft
ist es hierbei, wenn der Kraft- oder
Momentübertragungsmechanismus die Betätigungsvorrichtung quasi
unmittelbar mit der Instrumentenspitze wirkverbindet, d. h. auf
eine teure und komplizierte Sensorik z. B. zur elektronischen
Erfassung von Betätigungsbewegungen und Berechnung und
Übertragung von Bewegungssignalen auf die Instrumentenspitze
bzw. deren Antrieb verzichtet werden kann. Diese bevorzugte
Unmittelbarkeit des erfindungsgemäßen Instruments verschafft
einem Operateur einen leichten Einstieg in die minimal invasive
Chirurgie bzw. beschleunigt den Lernprozess im Umgang mit dem
erfindungsgemäßen Instrument.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach den
Ansprüchen 2 und 3 sieht vor, dass die abwinkelbare
Instrumentenspitze eine hülsen- oder gehäuseförmige Aufnahme
zur rotierbaren Lagerung des Maulteils bildet, welche selbst
jedoch rotationsfest aber schwenkbar am distalen Ende des
Hohlschafts gelagert ist. Der Getriebemechanismus transformiert
dabei eine zweite Bewegung der Betätigungsvorrichtung,
vorzugsweise auslösbar durch ein Handabwinkeln der
Bedienerperson, in ein Verschwenken bzw. Abwinkeln der Aufnahme
bezüglich des Hohlschafts unter einem zweiten bestimmten
Übersetzungsverhältnis zur entsprechenden zweiten
Betätigungsbewegung und zwar völlig entkoppelt von der ersten
Betätigungsbewegung.
Schließlich ist nach Anspruch 4 ein zur Betätigungsvorrichtung
relativ bewegbares Betätigungselement vorgesehen, welches
unabhängig von der Relativposition der Betätigungsvorrichtung
zum Hohlschaft für ein von der ersten und zweiten
Betätigungsbewegung entkoppeltes Öffnen und Schließen des
Maulteils mittels der Hand der Bedienerperson betätigbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 die Seitenansicht eines chirurgischen Instruments für
minimal invasive Chirurgie gemäß einem ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 die aufgeschnittene Perspektivenansicht einer
Betätigungsvorrichtung gemäß dem ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 die teilweise aufgebrochene Seitenansicht der
Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 2,
Fig. 4 die Draufsicht der Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 2,
Fig. 5 die Seitenansicht eines abwinkelbaren Bauteils mit darin
gelagertem Maulteil,
Fig. 6 die Seitenansicht eines chirurgischen Instruments für
minimal invasive Chirurgie gemäß einem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 7 die Seitenschnittansicht eines abwinkelbaren Bauteils
mit drehbar gelagertem Maulteil gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 die Seitenansicht des Maulteils gemäß Fig. 7,
Fig. 9 die teilweise aufgebrochene Schnittansicht des
abwinkelbaren Bauteils gemäß Fig. 7,
Fig. 10 die Detailansicht eines Umlenkgestänges für die
Rotation und die Betätigung des Maulteils in ihrer relativen
Position zueinander,
Fig. 11 die Bedienelemente einer Betätigungsvorrichtung gemäß
dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 12 die schematisierte Seitenansicht eines
Anschlussabschnitts einer Instrumentenspitze an einen
Hohlschaft gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
Fig. 13, 13a die perspektivische Querschnittsansicht einer
Instrumentenspitze mit hydraulischen oder pneumatischem Antrieb
bzw. Getriebe gemäß einem vierten bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 14 die schematisierte Seitenansicht eines
Anschlussabschnitts einer Instrumentenspitze an einen
Hohlschaft gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
Fig. 15 die Draufsicht des Anschlussabschnitts gemäß Fig. 14
und
Fig. 16 und 17 die schematisierten Seitenansichten eines
Anschlussabschnitts einer Instrumentenspitze an einem Hohlschaft
gemäß einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
Wie aus der Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht das chirurgische
Instrument gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung im wesentlichen aus den folgenden Baugruppen:
- - einem Hohlschaft 1 vorzugsweise aus einem biege- und torsionssteifen Material oder Aufbau,
- - einer Betätigungsvorrichtung 2, welche an einem axialen Endabschnitt des Hohlschafts 1 vorgesehen ist,
- - einer Instrumentenspitze 3 bestehend aus einer gehäuseartigen Aufnahme 4 zur drehbaren Lagerung eines Maulteils 5, die an dem anderen axialen Endabschnitt des Hohlschafts 1 verschwenkbar angelenkt ist und
- - einem Kraft- und/oder Drehmomentübertragungsmechanismus (Getriebemechanismus), über den sowohl die Aufnahme 4 wie auch das Maulteil 5 mit der Betätigungsvorrichtung 2 mechanisch zu deren vorzugsweise unabhängige Betätigungen gekoppelt sind.
Der Hohlschaft 1 wird gebildet durch ein längliches, im
wesentlichen biegesteifes Rohrstück 6 aus einem nicht
oxidierenden Metall, welches an seinen axialen Enden
rechtwinklig auf ein vorbestimmtes Maß abgeschnitten ist. An
dem einen, nachfolgend als proximaler Endabschnitt bezeichneten
axialen Ende des Rohrstücks 6 ist gemäß der Fig. 3 eine
Kugelkalotte 7 beispielweise durch Hartlöten, Schweißen oder
Schrauben angesetzt, die eine Eintrittsbohrung 8 in etwa vom
Durchmesser entsprechend des Rohrstück-Innendurchmessers hat,
welche axial fluchtend in das Rohrstück 6 mündet und eine
Austrittbohrung 9 von im wesentlichen gleichem Durchmesser hat,
deren Mittelachse in einem Winkel von zwischen 100° und 150°,
vorzugsweise 135° zur Eintrittsbohrungs-Mittelachse
ausgerichtet ist.
An die Austrittsbohrung 9 schließt sich ein mit einer
Längsbohrung 10 versehener Fortsatz oder Sockel 11 an, der
vorzugsweise einstückig mit der Kugelkalotte 7 an deren
Außenseite ausgebildet ist, derart, dass dessen Längsbohrung 10
in einem bestimmten Parallelabstand zur Mittelachse der
Austrittsbohrung 9 in diese mündet. Diese Längsbohrung 10 hat
dabei einen kleineren Durchmesser als jener der
Austrittsbohrung 9. An dem freien Endabschnitt des Fortsatzes
11 ist zudem eine Anlenkstelle 12 zur schwenkbaren Anlenkung
von Hebeln und/oder Stangen des Kraftübertragungsmechanismus
ausgebildet, wie nachfolgend noch beschrieben wird.
An einem durch die Eintritts- und Austrittsbohrung 8,
9 ausschließenden Kugelabschnitt ist ein Kugelsegment von der
Kugelkalotte 7 abgeschnitten, wodurch ein freier Zugang 13 in
das Innere der Kugelkalotte 7 geschaffen wird. In dem
verbleibenden Kugelsegment zwischen der Eintrittsöffnung 8 und
dem freien Zugang 13 ist dabei eine Lagerbohrung 14 in der
Kugelkalotte 7 ausgebildet, die axial fluchtend zur
Ausgangsbohrung 9 ausgerichtet ist, jedoch einen zur
Ausgangsbohrung 9 kleineren Durchmesser etwa entsprechend dem
der Längsbohrung 10 aufweist.
Das andere, nachfolgend als distaler Endabschnitt bezeichnete
Ende des Rohrstücks 6 weist an einer Seite (gemäß der Fig. 5
die linke Seite), welche auf Seiten der Lagerbohrung 14 liegt,
eine im wesentlichen gerade verlaufende Anfasung 15 im Winkel
von ca. 45° zur distalen Stirnseite des Rohrstücks 6 auf. Am
distalen Endabschnitt des Rohstücks 6 sind ferner zwei axial
sich erstreckende Anlenklaschen 16 vorgesehen, die zu beiden
Seiten der Anfasung 15 jeweils um ca. 90° zu dieser versetzt
sind und an ihren freien Enden Anlenkbohrungen oder Zapfen
aufweisen, deren Mittelachsen fluchtend zueinander ausgerichtet
sind.
Die gehäuseartige Aufnahme 4 wird gemäß dem ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung durch eine zylindrische,
ringförmige Hülse 17 oder Lagerbüchse vorzugsweise mit einem
Außen- und Innendurchmesser entsprechend dem Rohrstück 6
gebildet, die an ihrer einen, dem distalen Ende des Rohrstücks
6 zugewandten Stirnkante eine Anlenkstelle 18 beispielsweise in
Form eines Lagerauges oder einer Gelenkkalotte für das An- bzw.
Einsetzen einer Gelenkkugel hat. Die Anlenkstelle 18 ist dabei
fest, vorzugsweise einstückig mit der Hülse 17 verbunden. An
dieser Anlenkstelle 18 ist dreh- und/oder schwenkbar eine
Aufnahme-Betätigungsstange 19 über ein entsprechend der
Anlenkstelle 18 geformtes Gegenstück als Bestandteil der
Betätigungsstange 19 angelenkt.
Ca. 90° zu beiden Seiten der Anlenkstelle 18 versetzt sind zwei
Anlenklaschen 20 an der Hülse 17 vorzugsweise einstückig mit
dieser angeordnet, die an ihren freien Enden jeweils mit einem
auf einer gemeinsamen Achse liegenden Durchgangsloch oder einem
Lagerzapfen versehen sind. Diese hülsenseitigen Laschen 20 sind
mit den rohrstückseitigen Anlenklaschen 16 über die Zapfen und
Durchgangslöcher scharnierartig verbunden, derart, dass die
Hülse 17 am distalen Endabschnitt des Rohrstücks 6 verschwenkt
bzw. abgewinkelt werden kann, wobei der maximale Schwenkwinkel
zumindest in die eine Schwenkrichtung aufgrund der Anfasung 15
am distalen Ende des Rohrstücks 6 soweit vergrößert ist, dass
die Hülse 17 beispielsweise aus einer zum Rohrstück 6 co
axialen Position um ca. 180° verschwenkt werden kann und sich
in dieser verschwenkten Position im wesentlich parallel neben
dem distalen Endabschnitt des Rohrstücks 6 ausrichtet.
Innerhalb der Hülse 17 lagert drehbar, jedoch schiebefest ein
kolbenförmiges, eine axiale Durchgangsbohrung aufweisendes
Rotationsbauteil 21, welches an seinem distalen, d. h. dem
Rohrstück 6 abgewandten axialen Ende einen schnabelförmigen
Vorsprung 22 hat, der entweder einstückig oder durch Schweißen
oder Löten mit dem Rotationsbauteil 21 verbunden ist und sich
in axialer Richtung erstreckt. Dieser Vorsprung 22 bildet eine
erste, nicht individuell bewegbare Klemmbacke des Maulteils 5.
Nahe dem Befestigungsbereich des Vorsprungs 22 ist
scharnierförmig eine zweite Klemmbacke 23 an der ersten
Klemmbacke oder dem Rotationsbauteil 21 angelenkt, der unter
Ausbildung des Maulteils 5 mit der ersten Klemmbacke 22
zusammenwirkt.
An dem dem Rohrstück 6 zugewandten Ende des Rotationsbauteils
21 ist ein distales Ende einer biegsamen, jedoch
torsionssteifen Antriebswelle 24 mittig, d. h. zwischen den
hülsenseitigen Anlenklaschen 20 verlaufend, befestigt, welche
in dem Rohrstück 6 drehbar gelagert ist. Die längs des
Rohrstücks 6 sich erstreckende biegsame Antriebswelle 24 ist
mit einem axialen Durchgangsloch versehen, das mit der
Durchgangsbohrung im Rotationsbauteil 21 im wesentlichen
fluchtet. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das
Rotationsbauteil 21 auch einstückig mit der biegsamen
Antriebswelle 24 ausgebildet sein kann.
Innerhalb des Durchgangslochs lagert relativ zur Antriebswelle
24 bewegbar ein Betätigungszug 25 für die zweite,
scharnierartig bewegbare Klemmbacke 23, der durch die
Durchgangsbohrung im Rotationsbauteil 21 hindurchgeführt und an
der zweiten Klemmbacke 23 für deren Verschwenken bei Zug-
und/oder Druckbelastung montiert ist.
Die Betätigungsvorrichtung 2 ist an und in der am proximalen
Endabschnitt des Hohlschafts 1 befestigten Kugelkalotte 7
montiert. Sie hat gemäß der Fig. 3 und 4 eine Handhabe in Form
eines Hebels 26, an dem vorzugsweise eine Art Knopf 27 oder ein
andersartig gestaltetes Griffstück befestigt ist, welches von
einer Bedienerperson vorzugsweise mit Daumen und Zeigefinger
einer Hand umgriffen und festgehalten werden kann. Des weiteren
ist an dem Hebel 26 an einer bezüglich des Knopfs 27
ergonomisch geeigneten Position eine relativ zu dem Hebel 26
verschwenkbare Klinke 28 oder Abzug als weiterer Bestandteil
der Handhabe angeordnet, die so gestaltet ist, dass sie mit
zumindest einem der noch verbleibenden Finger der einen Hand
betätigbar ist.
Der Hebel 26 selbst ist an seinem zur Klinke 28 entfernten,
hinteren Endabschnitt an einem Lagerkopf 29 anscharniert, der
wiederum drehbar in der Kugelkalotte 7 gelagert ist. Hierfür
bildet der Lagerkopf 29 eine in der Ansicht gemäß der Fig. 4 im
wesentlichen U-förmige Anlenkstütze 30, an deren freiem
Endabschnitt ein seitlicher Schwenkzapfen (nicht weiter
gezeigt) angeordnet ist. Der Hebel 26 hat dementsprechend an
seinem hinteren Endabschnitt eine Querbohrung 31, in welche der
Schwenkzapfen eingesteckt ist. Zwischen den Schenkeln der
U-förmigen Anlenkstütze 30 ist darüber hinaus ein erstes Zahnrad
oder Ritzel 32 drehbar an einem nicht gezeigten Bolzen oder
Stift gehalten, der im Höhenabstand (unterhalb) zum
Schwenkzapfen an der Anlenkstütze 30 ausgebildet ist. Dieses
erste Ritzel 32 vorzugsweise in Form eines Nockens hat
exzentrisch einen Anlenkpunkt 33 in der Konstruktionslage gemäß
der Fig. 3 etwa auf Höhe des Schwenkzapfens für das Befestigen
einer Zug-/Druckstange 34. Die Zug-/Druckstange 34 erstreckt
sich im wesentlichen längs des Hebels 26 und ist an ihrem
anderen, freien Ende mit der Klinke 28 verbunden.
Mit dem ersten Ritzel 32 in Kämmeingriff befindend ist ein
zweites, ebenfalls vorzugsweise nockenförmig gestaltetes Ritzel
35, welches schwenkbar am Lagerkopf 29 gehalten ist und einen
exzentrischen Anlenkpunkt 36 hat, an dem eine
Verlängerungsstange 37 montiert ist. Die Verlängerungsstange 37
erstreckt sich dabei längs des Fortsatzes 11 bis zu dessen
äußerer Anlenkstelle 12. An dieser Anlenkstelle 12 ist ein
Kipphebel 38 mittig gelagert, an dessen einem äußeren Ende die
Verlängerungsstange 37 angelenkt ist. An dem anderen äußeren
Ende des Kipphebels 38 ist ferner das proximale Ende des
Betätigungszugs 25 vorzugsweise über einen Kugelkopf für eine
Schwenk- und Torsionsbewegung angelenkt.
Die Klinke 28, die Zug-Druckstange 34, die beiden in
Kämmeingriff stehenden Nockenritzel 32; 35, die
Verlängerungsstange 37, der Kipphebel 38 sowie der
Betätigungszug 25 in dieser Reihenfolge bilden eine
Maulteilbetätigung als ein Getriebezug des Kraft- und/oder
Drehmomentübertragungsmechanismus.
An dem Hebel 26 ist zwischen seiner Lagerung an der
Anlenkstütze 30 und der Klinke 28 die Aufnahme-
Betätigungsstange 19 angelenkt. Diese verläuft ebenfalls durch
das Rohrstück 6 parallel zur biegsamen torsionssteifen Welle 24
und tritt an dem Zugang 13 in das Kugelkalotten-Innere aus dem
Hohlschaft 1 aus. In diesem Bereich hat die Betätigungsstange
19 zumindest ein kardanisches Gelenk oder einen schubstarren
biegsamen Stangenabschnitt (nicht näher dargestellt), an
welchem die Betätigungsstange 19 zum Anlenkpunkt an dem Hebel
26 abgekrümmt ist.
Die biegsame, torsionssteife Welle oder Schlauch 24 ist nach
deren Austritt aus dem Rohrstück 6 innerhalb der Kalotte 7 in
Richtung zur Längsbohrung 10 des Fortsatzes 11 gebogen und in
der Längsbohrung 10 drehbar gelagert. Im Bereich jenes
Wellenabschnitts, der sich innerhalb der Kugelkalotte 7
erstreckt, ist die biegsame Welle 24 mit einer Außenverzahnung
39 versehen. Mit der Außenverzahnung 39 ist eine
Innenverzahnung 40 in Kämmeingriff, welche an dem Lagerkopf 29
ausgebildet ist. Hierfür weist der Lagerkopf 29 eine Art Hülse
41 auf, die mit vorstehend genannten Innenverzahnung 40
versehen ist und die biegsame Welle 24 umgreifend in der
Kugelkalotte 7 schwenkbar gelagert ist. Zur besseren Führung
des Lagerkopfs 29 weist dieser zusätzlich einen Schwenkzapfen
42 auf, der sich co-axial zur Hülse 41 bzw. deren Mittelachse
erstreckt und in der Lagerbohrung 14 mit kleinem Durchmesser in
der Kugelkalotte 7 im Bereich zwischen der Eintrittbohrung 8
und dem Kalottenzugang 13 gelagert ist.
Zur Funktionsweise des chirurgischen Instruments gemäß dem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird folgendes
ausgeführt:
Wie vorstehend bereits kurz angedeutet wurde, soll bei chirurgischen Instrumenten dieser Gattung sowohl das Maulteil per se betätigbar sein, d. h. die Klemmbacken geöffnet und geschlossen werden können, als auch eine Verschwenkung bzw. Abwinklung des Maulteils d. h. der Instrumentenspitze um mindestens 180° bezüglich des Rohrstücks 6 ermöglicht werden. Darüber hinaus soll das Maulteil eine zumindest 360°-Rotation um die Längsachse der Instrumentenspitze d. h. der abwinkelbaren Aufnahme 4 ausführen können.
Wie vorstehend bereits kurz angedeutet wurde, soll bei chirurgischen Instrumenten dieser Gattung sowohl das Maulteil per se betätigbar sein, d. h. die Klemmbacken geöffnet und geschlossen werden können, als auch eine Verschwenkung bzw. Abwinklung des Maulteils d. h. der Instrumentenspitze um mindestens 180° bezüglich des Rohrstücks 6 ermöglicht werden. Darüber hinaus soll das Maulteil eine zumindest 360°-Rotation um die Längsachse der Instrumentenspitze d. h. der abwinkelbaren Aufnahme 4 ausführen können.
Das Öffnen und Schließen des Maulteils 5 erfolgt über die
Klinke 28 als individuelles Betätigungselement, welche mit
einem oder mehreren Fingern einer Hand einer Bedienerperson
betätigt wird. Hierfür ergreift die Bedienerperson das
erfindungsgemäße Instrument mit Daumen und Zeigefinger am Knopf
27 und legt die restlichen drei Finger an der Klinke 28 an.
Durch Ziehen der Klinke 28 in Richtung Knopf 27 wird eine
Druckkraft auf die Verbindungsstange (oder auch Excenterstange)
34 zwischen der Klinke 28 und dem ersten Ritzel 32 aufgebracht,
wodurch das erste Ritzel 32 gedreht wird und dabei das zweite
Ritzel 35 antreibt. Hierdurch wird die exzentrisch am Ritzel 35
angelenkte Verlängerungsstange 37 mit einer Kraft beaufschlagt
und verschwenkt den daran angeschlossenen Kipphebel 38. Diese
Verschwenkbewegung wird in eine Translationsbewegung des
Maulteil-Betätigungszugs 25 umgewandelt, der am anderen Ende
des Kipphebels 38 angelenkt und innerhalb der biegsamen Welle
24 entsprechend beispielsweise einer Fernbetätigung für den
Auslöser an einem Fotoapparat verschiebbar geführt ist. Durch
die Translationsbewegung des Betätigungszugs 25 wird die daran
angelenkte zweite Klemmbacke 23 in Schließrichtung verschwenkt.
Durch Drücken der Klinke 28 in entgegengesetzte Richtung
erfolgt eine Verschwenkung der zweiten Klemmbacke 23 in
Öffnungsrichtung.
Wird nunmehr der Hebel 28 um dessen hinteren Anlenkpunkt 31
entsprechend einer beispielsweise aufwärts gerichteten
Handbewegung im Bereich des Handgelenks aus der
Konstruktionslage gemäß der Fig. 3 nach oben verschwenkt, wird
hierdurch die am Hebel 28 zwischen Anlenkpunkt 31 und Knopf 27
befestigte Aufnahme-Betätigungsstange 19 aus der Zugangsöffnung
13 der Kugelkalotte 7 gezogen, wobei demzufolge eine Zugkraft
auf die am distalen Ende des Rohrstücks 6 angelenkte Hülse 17
über die Anlenkstelle 18 der Betätigungsstange 19 übertragen
wird. Dementsprechend wird die Hülse 17 um die Schwenkzapfen an
den Rohrstück-seitigen Laschen 16 verschwenkt und folgt somit
der schwenkenden Handbewegung der Bedienerperson. Dabei erfährt
die Welle 24 in dem Abschnitt zwischen dem distalen Ende des
Rohrstücks 6 und der Hülse 17 eine entsprechende Abwinklung.
Wird nunmehr die Hand der Bedienerperson um die Längsachse des
Unterarms gedreht, wird hierdurch der Lagerkopf 29 um dessen
Schwenkzapfen 42 und dessen Hülse 41 innerhalb der Kugelkalotte
7 geschwenkt. Durch diese Schwenkbewegung wird die biegsame
Welle 24 über die Innen- Außenverzahnung 39; 40 mit einem
bestimmten Übersetzungsverhältnis um ihre Längsachse gedreht.
D. h. die Welle 24 dreht innerhalb der Längsbohrung 10 des
Fortsatzes 11 und innerhalb des Rohrstücks 6, wobei die
Winkelposition des Fortsatzes 11 relativ zum Rohrstück 6 zu
einer fortlaufenden Verbiegung der Welle 24 innerhalb der
Kugelkalotte führt. Durch die Rotation der biegsamen Welle 24
wird das Rotationsbauteil 21 und damit das daran montierte
Maulteil 5 innerhalb der Aufnahme 4 gedreht, während die
Aufnahme 4 selbst durch die scharnierartige Anlenkung an das
Rohrstück 6 festgehalten wird.
Bei der Rotation der Welle 24 im Rohrstück 6 wird der Maulteil-
Betätigungszug 25 reibungsbedingt ebenfalls mitgedreht. Die
Kugelkopfanlenkung des Betätigungszugs 25 an den Kipphebel 38
lässt indessen eine solche Rotation zu, ohne dass der
Betätigungszug 25 Torsionskräften ausgesetzt wird. Bei der
Verschwenkung des Hebels 26 um seinen hinteren Anlenkpunkt 31
verändert sich die auch die Position der Klinke 28 bezüglich
des ersten Ritzels 32. Da die Anlenkung der Verbindungsstange
37 zwischen dem Ritzel 32 und der Klinke 28 jedoch im
wesentlichen auf Höhe des Anlenkpunkts 31 des Hebels 26
erfolgt, bleibt das erste Ritzel 32 beim Verschwenken des
Hebels 26 im wesentlichen unbetätigt. Das Kreuzgelenk bzw. der
biegsame Abschnitt der Betätigungsstange 19 zur Verschwenkung
der Aufnahme 4 befindet sich in etwa auf der Schwenkachse des
Lagerkopfs 29 innerhalb der Kugelkalotte 7. Dadurch bleibt die
Längsposition der Aufnahme-Betätigungsstange 19 von einer
Schwenkbewegung des Lagerkopfs 29 unbeeinflusst.
Das Übersetzungsverhältnis zur Betätigung des Maulteils 5, d. h.
der zweiten Klemmbacke 23 lässt sich an den Ritzeln 32; 35, der
Anlenkstelle der Verbindungsstange 34 an der Klinke 28 und/oder
dem Hebelverhältnis am Kipphebel 38 einstellen. Das
Übersetzungsverhältnis zur Betätigung der Aufnahme 4 ist am
geeignetsten durch die Wahl der Anlenkung der Aufnahme-
Betätigungsstange 19 am Hebel 26 einstellbar. Das
Übersetzungsverhältnis zur Rotation des Maulteils 5 wird
schließlich durch die Wahl der Innen- und Außenverzahnung 39;
40 an der Hülse 41 des Lagerkopfes 29 bzw. an der biegsamen
Welle 24 bestimmt. Vorzugsweise wird bei einer
Rotationsbewegung des Hebels 26 und damit des Lagerkopfs 29 von
90° eine Maulteilrotation von bis zu 300° erzielt, wobei die
Drehachse für die Rotation des Handgelenks entsprechend der
Anordnung der Eintritts- und Austrittsbohrung 8, 9 um ca. 45°
zur Hohlschaftachse geneigt ist.
Nachfolgend wird ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, wobei für zum ersten
Ausführungsbeispiel gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen
verwendet werden.
Gemäß der Fig. 6 hat das chirurgische Instrument des zweiten
Ausführungsbeispiels ebenfalls eine Betätigungsvorrichtung 2
bzw. einen Griff, einen Hohlschaft 1 sowie eine
Instrumentenspitze 3, welche über einen Kraft-/Dreh
momentübertragungsmechanismus mit dem Griff mechanisch
gekoppelt ist.
Der Hohlschaft 1 besteht aus einem im wesentlichen biegesteifen
Rohrstück 6 aus einem nicht oxidierenden Material, der an
seinen beiden Enden rechtwinklig abgeschnitten ist. An seinem
einen distalen Ende ist randseitig ein laschenförmiger
Vorsprung 50 ausgebildet oder befestigt, in welchem ein
bezüglich des Rohrstücks tangential ausgerichtetes
Durchgangsloch angebracht ist. An seinem anderen, proximalen
Ende ist eine Montagestruktur zur Anlagerung der
Betätigungsvorrichtung ausgebildet.
Gemäß der Fig. 7 hat die Instrumentenspitze 3 eine
gehäuseartige, im wesentlichen zylindrische Aufnahme 4, in der
ein zylindrischer Rotationskörper 52 drehbar gelagert, jedoch
axial festgelegt ist. An einer zum Rohrstück 6 zugewandten
Stirnseite ist die Aufnahme 4 mit einem axial sich
erstreckenden exzentrisch, vorzugsweise randseitig angeordneten
Bügel 53 ausgebildet, an dessen freiem Ende eine Anlenkstelle
in Form eines Durchgangslochs oder einer Kugelkopfschale
ausgebildet ist. An der zum Bügel 53 gegenüberliegenden
Randseite der Aufnahme 4 ist eine axiale Lasche 54 angeordnet,
die an ihrem freien Ende ebenfalls mit einer Durchgangsbohrung
ausgebildet und mittels eines Stifts 51 an den axialen
Vorsprung 50 des Rohrstücks 6 schwenkbar anscharniert ist.
An dem distalen Ende des Rotationskörpers 52 ist ein axial sich
erstreckender Vorsprung 22 vorzugsweise einstückig ausgebildet,
der eine erste Klemmbacke eines Maulteils 5 bildet. An diesem
Vorsprung 22 ist ferner eine zweite Klemmbacke 23 am Punkt 56
anscharniert, die an einem in etwa in der Mittelachse des
Rotationskörpers 52 liegenden Backenabschnitt eine Anlenkstelle
55 in Form einer Kugelkopfschale hat. Innerhalb des
Rotationskörpers 52 ist ein axial verschiebbarer drehfester
Kolben 57 gelagert, der an seiner Mantelfläche eine Spiralnut
(nicht näher gezeigt) aufweist. Der Rotationsköper 52 hat dabei
zumindest einen radial nach innen ragenden Mitnahmestift 58,
der in die Spiralnut gleitend eingreift, derart, das bei einer
axialen Verschiebung des Kolbens 57 der Rotationskörper 52
durch das Zusammenwirken der Spiralnut und des Mitnahmestifts
58 um seine Längsachse gedreht wird.
Der Kolben 57 ist ferner mit einer zentralen Durchgangsbohrung
59 versehen, die sich axial erstreckt und in etwa fluchtend zur
Anlenkstelle 55 der zweiten beweglichen Klemmbacke 23 des
Maulteils 5 ausgerichtet ist. Innerhalb dieser
Durchgangsbohrung 59 ist ein Zug-/Druckstab 60 axial
verschiebbar gelagert, an dessen distalem Ende ein Kugelkopf 61
ausgebildet ist, der in der Anlenkstelle 55 der zweiten
Klemmbacke 23 aufgenommen ist. Der Zug-/Druckstab 60 weist
dabei in einem Abschnitt ein Gelenk oder eine biegsames
Zwischenstück 62 auf. An seinem proximalen Ende ist der
Zug-/Druckstab 60 ferner mit einem Kugelkopf oder einem Lagerauge
63 versehen.
Wie insbesondere aus der Fig. 7 zu entnehmen ist, umfasst der
Kraft-/Drehmomentübertragungsmechanismus im Bereich der
Instrumentenspitze eine zentrale Umlenkplatte 64, die an der
Anlenkstelle der Lasche 54, bzw. dem Scharnierstift 51
schwenkbar angelenkt ist, welcher durch die Durchgangsbohrung
der Lasche 54 sowie des rohrstückseitigen Vorsprungs 50
gesteckt ist. Die zentrale Umlenkplatte 64 ist vorliegend von
dreiecksförmiger Gestalt und weist zwei weitere serielle (in
den Eckbereichen der Platte angeordnete) Durchgangslöcher auf.
An einem dieser Durchgangslöcher ist die Zug-/Druckstange 60
anscharniert, während an dem anderen Durchgangsloch eine
Maulteilbetätigungsstange 65 anscharniert ist, die im Rohrstück
6 geführt ist.
Des weiteren hat der Kraft-/Drehmomentübertragungsmechanismus
eine Aufnahmebetätigungsstange 66, die ebenfalls im Rohrstück 6
geführt und an der Anlenkstelle des Bügels 53 anscharniert ist.
Wie aus den Fig. 9 und 10 zu entnehmen ist, sind an dem Kolben
57 beidseits der Zug-/Druckstange 60 zwei axiale Bolzen 67
fixiert, die an ihren an dem Kolben 57 vorragenden Enden
jeweils ein Lagerauge aufweisen. An dem Scharnierstift 51 zur
schwenkbaren Lagerung der Aufnahme 4 am Rohrstück 6 sind zwei
weitere seitliche Umlenkplatten 68 beidseits der zentralen
Umlenkplatte 64 mit hierzu identischer Konstruktion schwenkbar
angeordnet, an denen die beiden Bolzen 67 jeweils angelenkt
sind. An den seitlichen Umlenkplatten 68 sind ferner jeweils
eine Kolbenbetätigungsstange 69 anscharniert, welche ebenfalls
in dem Rohrstück 6 geführt sind.
Sämtliche Betätigungsstangen sind an der Betätigungsvorrichtung
2 angelenkt. Die Betätigungsvorrichtung 2 besteht gemäß der
Fig. 11 aus einem Gelenkmechanismus 70 (in Fig. 11 als
sphärisches Gelenk dargestellt), über den ein Griffstück 71
derart an das proximale Ende des Rohrstücks 6 angelenkt ist,
dass das Griffstück 71 bezüglich des Rohrstücks 6
scharnierförmig verschwenkbar und zusätzlich um seine
Längsachse tordierbar bzw. rotierbar ist. Zusätzlich ist an dem
Griffstück 71 eine Klinke 28 in Punkt 72 schwenkbar
anscharniert.
Die beiden Kolbenbetätigungsstangen 69 sind derart am
Griffstück 71 angelenkt, dass eine Tordierbewegung des
Griffstücks 71 in eine Verschiebebewegung der
Kolbenbetätigungsstangen 69 umgewandelt wird. Auch die
Aufnahmebetätigungsstange 66 ist an dem Griffstück 71 derart
angelenkt, dass eine Schwenkbewegung des Griffstücks 71
bezüglich des Rohrstücks 6 zu einer Verschiebebewegung der
Aufnahmebetätigungsstange 66 führt, während die
Kolbenbetätigungsstangen 69 unbeweglich bleiben. Die
Maulteilbetätigungsstange 65 ist im Gelenkmechanismusbereich 70
zu einem Schubübertragungselement 73 umgelenkt, das an der
Klinke 28 anscharniert ist. Eine Betätigung der Klinke 28 führt
dabei zu einer Verschiebung der Maulteilbetätigungsstange 65
innerhalb des Rohrstücks 6.
Zur Funktionsweise des Instruments gemäß dem zweiten
bevorzugten Ausführungsbeispiel wird folgendes ausgeführt:
Das Griffstück 71 besteht gemäß der Fig. 11 aus einem Stabelement, der an seinem äußeren Ende einen Querriegel als Griff hat. Dieser Querriegel wird von der Hand einer Bedienerperson umgriffen, derart, dass das Stabelement längs des Unterarms der Bedienerperson verläuft. Die Klinke 28 ist so am Stabelement angelenkt, dass sie mit den Fingern erreicht und betätigt werden kann. Die Länge des Stabelements, d. h. der Abstand zwischen dem Gelenkmechanismus 70 und dem Querriegel ist so bemessen, dass sich der Gelenkmechanismus 70 im wesentlich unterhalb das Handgelenks anordnet.
Das Griffstück 71 besteht gemäß der Fig. 11 aus einem Stabelement, der an seinem äußeren Ende einen Querriegel als Griff hat. Dieser Querriegel wird von der Hand einer Bedienerperson umgriffen, derart, dass das Stabelement längs des Unterarms der Bedienerperson verläuft. Die Klinke 28 ist so am Stabelement angelenkt, dass sie mit den Fingern erreicht und betätigt werden kann. Die Länge des Stabelements, d. h. der Abstand zwischen dem Gelenkmechanismus 70 und dem Querriegel ist so bemessen, dass sich der Gelenkmechanismus 70 im wesentlich unterhalb das Handgelenks anordnet.
Wird nunmehr die Klinke 28 betätigt, wird das
Schubübertragungselement 73 längsverschoben. Diese Bewegung
überträgt sich auf die Maulteilbetätigungsstange 65 innerhalb
des Rohrstücks 6, welche an der zentralen Umlenkplatte 64
angelenkt ist und diese um den Scharnierstift 51 schwenkt.
Diese Schwenkbewegung wird erneut in eine Schiebebewegung des
Zug-/Druckstabs 60 innerhalb des Kolbens 57 transformiert,
wobei der deformierbare Abschnitt bzw. das Gelenk
62 Höhenveränderungen des proximalen Endes der Zug-/Druckstange
60 infolge der Schwenkbewegung der zentralen Umlenkplatte 64
ausgleicht. Die Verschiebung der Zug-/Druckstange 60 bewirkt
wiederum eine Verschwenkung der zweiten Klemmbacke 23 in
Öffnungs- oder Schließrichtung.
Für ein Abwinkeln der Aufnahme 4 wird das gesamte Griffstück
71, d. h. das Stabelement im Gelenkmechanismus 70 bezüglich des
Rohrstücks 6 verschwenkt. Diese Bewegung führt zu einer
Verschiebung der Aufnahmebetätigungsstange 66 innerhalb des
Rohrstücks 6 und damit zur einer Kraftbeaufschlagung des
gekrümmten Bügels 53. Hierdurch wird die Aufnahme 4 um den
Scharnierstift 51 abgewinkelt. Vorzugsweise wird so eine erste
Extremstellung erreicht, in der sich die Instrumentenspitze 3
im wesentlichen fluchtend zum Rohrstück 6 ausrichtet. Je nach
Bauform kann eine zweite Extremstellung um 180° abgewinkelt
sein und damit außen, parallel zum Rohrstück 6 liegend nach
oben zeigen. Damit ist unter Zuhilfenahme einer Rotation des
Rohrstücks 5 selbst jeder Punkt auf der Innenfläche einer
imaginären Kugel mit dem Radius erreichbar, der durch die Länge
der abwinkelbaren Instrumentenspitze 3 vorgegeben ist.
Für eine Rotation des Maulteils 5 wird das Stabelement um
dessen Mittelachse tordiert bzw. rotiert. Diese
Rotationsbewegung wird am Gelenkmechanismus 70, welcher
ausschließlich die Abwinklung und die Rotation des Stabelements
zulässt, in eine Verschiebebewegung der
Kolbenbetätigungsstangen 69 transformiert. Diese Verschiebung
längs des Rohrstücks 6 wird durch die seitlichen Umlenkplatten
68 in eine Verschiebbewegung des Kolbens 57 umgelenkt, der
innerhalb des Rotationskörpers 52 axial gleitet. Durch die in
die Spiralnut am Kolben 57 eingreifenden Mitnahmestifte 58 des
Rotationsköpers 52 wird dieser entsprechend der Steigung der
Spiralnut als Übersetzungsmechanismus in eine Rotation
versetzt, wodurch sich das daran befestigte Maulteil 5
mitdreht. Bei dieser Drehung dreht gleichzeitig die
Zug-/Druckstange 60 an ihrem distalen Kugelkopf 61 in der
Anlenkstelle 51 des Maulteils 5, sodass deren
Betätigungsfunktion durch die Rotation des Maulteils 5
unbeeinflusst bleibt.
Somit sind in der Instrumentenspitze 3 drei Funktionen
verwirklicht. Die Aufnahme 4 kann bezüglich des Rohrstücks 6
abgewinkelt werden; der mit der Aufnahme 4 abgewinkelte
Rotationskörper 52 kann in jeder Abwinkelposition rotiert
werden; und das Maulteil 5, das in seiner Ausformung wie auch
beim ersten Ausführungsbeispiel ein Nadelhalter oder eine
Fasszange oder eine Schere sein kann, kann in jeder Abwinkel-
und Rotationsposition betätigt werden. Aufgrund der vorstehend
beschriebenen Funktion des Gelenkmechanismus führt im übrigen
eine seitliche Verschwenkung des Stabelements zu einer Rotation
des Rohrstücks 6 insgesamt, so dass die Instrumentenspitze 3
über die Betätigungsvorrichtung 2 horizontal und vertikal
verschoben sowie zusammen mit dem Rohrstück 6 rotiert und
bezüglich des Rohrstücks 6 abgewinkelt werden kann. Zusätzlich
ist eine Rotation des Maulteils 5 innerhalb der
Instrumentenspitze 3 sowie eine Betätigung des Maulteils 5
selbst über die Betätigungsvorrichtung 2 möglich.
Nachfolgend werden zu den vorstehenden Beispielen alternative
Getriebe- bzw. Kraft- und Momentübertragungsmechanismen anhand
weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, welche
sämtlich die Unmittelbarkeit bei der Übertragung einer
Betätigungsbewegung der Betätigungsvorrichtung auf die
Instrumentenspitze vorzugsweise unter einem vorbestimmten
Übersetzungsverhältnis gemeinsam haben.
Die Fig. 12 zeigt demzufolge ein drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Scharnierbereich der Instrumentenspitze 3 und
des Hohlschafts 1. Sämtliche weitere technische Ausgestaltungen
des dritten Ausführungsbeispiels, insbesondere der
Betätigungsvorrichtung sowie der Lagerung des Maulteils können
dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen und brauchen daher
an dieser Stelle nicht mehr näher erläutert zu werden.
Gemäß der Fig. 12 ist die im ersten Ausführungsbeispiel
verwendete torsionssteife, biegsame Welle zumindest teilweise
durch eine starre Drehwelle 80 ersetzt. D. h. zumindest im
Anschlussbereich von Instrumentenspitze 3 und Hohlschaft 1 ist
die aus dem ersten Ausführungsbeispiel bekannte biegsame Welle
(in Fig. 12 nicht mehr gezeigt) axial an die Starrwelle 80
angeschlossen, die an ihrem distalen Ende am distalen
Endabschnitt des Hohlschafts mit einer Außenverzahnung
beispielsweise einem kugelig gewölbten Kegelzahnrad oder einer
Anzahl von Radialstiften 81 versehen ist. Das ebenfalls aus dem
ersten Ausführungsbeispiel bekannte Rotationsbauteil 21 ist an
seinem zum Hohlschaft 1 gewandten Endabschnitt mit einer
entsprechend gestalteten Außenverzahnung beispielsweise in Form
von ca. 45° zu deren Längsachse radial nach außen stehenden
Stiften 82 versehen, die mit den Radialstiften 81 der
Starrwelle 80 in Eingriff sind, um ein Drehmoment von der
Starrwelle 80 auf das Rotationsbauteil 21 zu übertragen. Die
Instrumentenspitze 3 selbst ist an den Hohlschaft 1 wie beim
ersten Ausführungsbeispiel angelenkt, wobei auch der
Betätigungszug für das Maulteil (beides in Fig. 12 nicht
gezeigt) entsprechend innerhalb der Starrwelle 80 und innerhalb
des Rotationsbauteils 21 verlegt ist.
Die Funktionsweise des Instruments gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel entspricht jener des ersten
Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, dass bei einer
Abwinklung der Instrumentenspitze 3 bezüglich des Hohlschafts 1
die Radialstifte 81 bezüglich der gegenüberliegenden Stifte 82
des Rotationsbauteils 21 ihre jeweiligen Eingriffswinkel
verändern.
Dabei sei darauf hingewiesen, dass beim dritten
Ausführungsbeispiel auf die torsionssteife, biegsame Welle
gänzlich verzichtet werden kann, also auch im Bereich der
Betätigungsvorrichtung. Wird nämlich im Scharnierbereich
zwischen der Instrumentenspitze 3 und dem Hohlschaft 1 das
vorstehend beschrieben Getriebe (Stifte 81 und Radialstifte
82)zwischengefügt, ist die Biegsamkeit der Welle an dieser
Stelle nicht mehr erforderlich. Da die Welle gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel im Bereich der Betätigungsvorrichtung zwar
ebenfalls abgewinkelt ist, wobei die Biegsamkeit der Welle
vorteilhaft ausgenutzt wird, diese Abwinklung jedoch
unverändert bleibt, könnte an dieser Stelle auch ein Gelenk
vorgesehen sein, das zwei Einzelteile einer nunmehr vollständig
starr ausgebildeten Welle miteinander verbindet.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 13 stellt eine Art
Kombination aus dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel dar,
wobei zusätzlich für die Kraft- und Drehmomentübertragung eine
hydraulisch oder pneumatisch arbeitende Einrichtung 90 zwischen
dem Rotationsbauteil und der Betätigungseinrichtung (beides in
Fig. 13 nicht gezeigt) im Getriebemechanismus zwischengefügt
ist.
Prinzipiell soll eine manuelle Betätigungsbewegung der
Betätigungsvorrichtung auf die Instrumentenspitze übertragen
werden, derart, dass das Maulteil innerhalb der
Instrumentenspitze eine Rotation ausführt. Dies kann, wie
anhand der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
ausgeführt wurde, durch einen rein mechanischen
Getriebemechanismus aber auch durch einen kombinierten
mechanisch-hydraulischen/pneumatischen Getriebemechanismus
erfolgen. Im vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13 und 13a
ist das aus dem ersten Ausführungsbeispiel bekannte
Rotationsbauteil als Rotationskolben 21 ausgebildet, der in der
Instrumentenspitze, d. h. der Hülse 17 drehbar gelagert ist. Die
Hülse 17 selbst ist wie im ersten Ausführungsbeispiel
abwinkelbar am Hohlschaft gelagert und wird in Übereinstimmung
mit dem ersten Ausführungsbeispiel verschwenkt.
Die Hülse 17 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel jedoch
zumindest an ihrem dem Hohlschaft zugewandten Ende mit einer
Stirnwand 91 verschlossen, in die drei Durchgangsbohrungen 92,
93, 94, d. h. eine Zentralbohrung 92 sowie zwei dezentral
angeordnete Druckanschlussbohrungen 93, 94 eingebracht sind.
Die beiden dezentralen Bohrungen 93, 94 sind durch einen
längsverlaufenden, zur Zentralbohrung 92 sich erstreckenden
Teilungssteg 95 getrennt, der an seiner radial inneren Kante
einen Dichtungsstreifen (nicht gezeigt) hat. Der
Rotationskolben 21 besteht gemäß der Fig. 13a aus einem
Röhrchen 96, das in der Zentralbohrung 92 dichtend gelagert und
an der radial inneren Kante des Stegs 95 fluiddicht geführt
ist. Am distalen Ende des Röhrchens ist eine Kreisplatte 98
fixiert, welche die Hülse 17 an ihrem distalen Ende dicht
verschließt. Der Rotationskolben 21 ist dabei drehbar jedoch
axial im wesentlichen verschiebefest in der Hülse 21 gehalten.
Wie ferner aus der Fig. 13 zu entnehmen ist, hat das Röhrchen
96 eine axial sich erstreckende, radial vorstehende Leiste 97,
die an ihrer radial äußeren Kante dichtend an der Innenseite
der Hülse 21 streift. Durch das Zusammenwirken von dem Steg 95,
dem Röhrchen 96 und der Leiste 97 werden zwei fluiddicht
getrennte Druckräume I, II gebildet, die jeweils einen der
Druckanschlüsse 93, 94 aufweisen und deren Volumen sich in
Abhängigkeit voneinander je nach Winkelposition der Leiste 97
bezüglich des Stegs 95 ändern.
D. h. wird in den mit dem Bezugszeichen I versehenen Druckraum
ein Fluid eingepresst und strömt eine entsprechende Fluidmenge
aus dem mit dem Bezugszeichen II versehenen Druckraum aus,
dreht der Rotationskolben 21 entsprechend den Volumenänderungen
beider Druckräume I, II in Richtung des in Fig. 13
eingezeichneten Pfeils.
Der Druckaufbau oder -abbau in den in Fig. 13 dargestellten
Durchräumen I, II erfolgt vorzugsweise über eine nicht weiter
dargestellte Handpumpe, die beispielsweise im Hohlschaft oder
unmittelbar im Bereich der Betätigungsvorrichtung untergebracht
ist und über die Betätigungsvorrichtung mit einem Aufbau
beispielsweise gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung betrieben wird. D. h. die in Fig. 10 dargestellten
Stangen 69 sind nicht wie im zweiten Ausführungsbeispiel an
einen Kolben innerhalb der Instrumentenspitze, sondern
beispielsweise an einen Kolben der Handpumpe angeschlossen,
deren Pumpenkammern über Schläuche innerhalb des Hohlschafts an
die Druckräume angeschlossen sind. Das Getriebe bzw. das
Übersetzungsverhältnis zur Übersetzung einer
Betätigungsbewegung der Betätigungsvorrichtung in eine Rotation
des Rotationskolbens bestimmt sich dabei aus dem
Volumenverhältnis der Druckkammern I, II zu den Pumpenkammern.
Schließlich zeigen die Fig. 14 und 15 ein fünftes
Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere den
Scharnierbereich zwischen der Instrumentenspitze 3 und dem
Hohlschaft 1. Die Betätigungsvorrichtung gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel kann vorzugsweise einen Aufbau aufweisen,
wie er anhand des zweiten Ausführungsbeispiels bereits
beschrieben wurde, so dass an dieser Stelle auf die
entsprechenden Beschreibungstextstellen verwiesen werden kann.
Im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel sind die dort
gezeigten Stangen 69 im vierten Ausführungsbeispiel durch zwei
Bowdenzüge 101 ersetzt, die beidseits der Handhabe (in Fig. 14
nicht gezeigt) der Betätigungsvorrichtung angelenkt sind und
vorzugsweise eine Handrotation um den Unterarm in eine
zueinander gegenläufige Translationsbewegung umsetzen. Am
distalen Endabschnitt des Hohlschafts 1 sind zwei koaxial
zueinander ausgerichtete Rollen 102 angeordnet, deren
Laufrichtung der Längsachse des Hohlschafts folgt. Die
gemeinsame Achse der Rollen 102 kreuzt dabei die
Hohlschaftachse in einem rechten Winkel. Zur Hohlschaftachse
radial versetzt sind zwei weitere Umlenkrollen 103 mit zu den
Rollen 102 gleichen Laufrichtungen im Hohlschaft 1 gelagert,
wobei die Umlenkrollen 103 vorzugsweise auf der Scharnierachse
der Instrumentenspitze 3 und des Hohlschafts 1 sitzen.
Der in der Instrumentenspitze 3 bzw. der Hülse 17 gelagerte
Rotationskolben 21 hat gemäß der Fig. 14 ebenfalls ein Laufrad
104, das fest an der proximalen Stirnseite des Kolbens 21
zentrisch befestigt ist. Die beiden Bowdenzüge 101 sind um die
Rollen 102, die beiden Umlenkrollen 103 sowie das Laufrad 104
in dieser Reihenfolge geführt und an ihren Enden zu einem
einzigen Zug miteinander verbunden. Durch diese Zugführung wird
eine gegenläufige Translationsbewegung der Bowdenzüge 101
innerhalb des Hohlschafts 1 in eine Rotation des
Rotationskolbens bzw. Rotationsbauteils 21 umgewandelt, wobei
das Übersetzungsverhältnis zwischen der Betätigungsbewegung der
Betätigungsvorrichtung und der Rotation des Rotationskolbens 21
und damit des Maulteils (nicht gezeigt) im wesentlichen durch
den Durchmesser des Laufrads 104 bestimmt ist.
Als weitere Alternative wird in den Fig. 16 und 17 ein sechstes
Ausführungsbeispiel für einen Moment- und
Kraftübertragungsmechanismus gemäß der Erfindung im
Anschlussbereich zwischen Rohrstück bzw. Hohlschaft 1 und
Instrumentenspitze 3 dargestellt.
Demzufolge sind im Hohlschaft 1 Antriebsseile, Gummizüge oder
Ketten 110, 111 geführt, die an ihren proximalen Enden an einer
nicht weiter dargestellten Betätigungsvorrichtung angelenkt
sind. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass bezüglich
der Konstruktion einer Betätigungsvorrichtung vorstehend
bereits zwei unterschiedliche Varianten vorgestellt wurden.
Grundsätzlich ist es aber möglich die Betätigungsvorrichtung an
den Moment- und Kraftübertragungsmechanismus anzupassen,
solange die Ergonomie einer menschlichen Hand berücksichtigt
wird.
Gemäß der Fig. 16 und 17 treiben die Antriebsseile oder Züge
110, 111 zwei sich gegenüberliegende co-axiale Reib- oder
Kettenräder 112, 113 an, welche jeweils mit einem Kegelrad 114,
115 drehfest verbunden sind. Die gemeinsame Achsmittellinie der
beiden separaten Räder 112, 113 samt deren Kegelräder 114, 115
schneidet dabei die Mittellinie des Rohrstücks bzw. Hohlschafts
1 in einem rechten Winkel. Dabei sind die Achsen der zwei
Räderpaare am distalen Ende des Hohlschafts 1 montiert und
dienen vorzugsweise auch als Anlenk- und Schwenkachsen für die
Instrumentenspitze 3. In dem dem Hohlschaft 1 zugewandten
Abschnitt der Instrumentenspitze 3, d. h. in der Aufnahme (nicht
weiter dargestellt), ist ein weiteres Kegelrad 116 derart
gelagert, dass seine Mittellinie co-axial zur Mittellinie der
Aufnahme verläuft. Dieses weitere Kegelrad 116 ist drehfest mit
dem Maulteil (in den Fig. 16 und 17 nicht dargestellt) bzw.
dem Rotationsbauteil 21 verbunden und ist mit der beiden im
Hohlschaft 1 gelagerten Kegelrädern 114, 115 in Kämmeingriff.
Vorzugsweise hat das weitere Kegelrad 116 einen größeren
Durchmesser als die beiden Kegelräder 114, 115 im Hohlschaft 1,
wobei die Reib- oder Kettenräder 112, 113 wiederum einen
kleiner Durchmesser als die zugehörigen Kegelräder 114, 115
haben.
Die Funktionsweise des Moment- und Kraftübertragungsmechanismus
gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel läst sich wie folgt
erläutern:
Werden beide Reibräder 112, 113 in gleicher Drehrichtung mit der gleichen Drehgeschwindigkeit mittels der Züge 110, 111 angetrieben, wird über das Kegelrad 116 mit großem Durchmesser ein Schwenkmoment auf die Instrumentenspitze 3 übertragen, wodurch sich die Instrumentenspitze 3 mit den Radachsen als Schwenkpunkt bezüglich des Hohlschafts 1 abwinkelt. Durch die Dimensionierung des Kegelrads 116 mit großem Durchmesser bezüglich der Kegelräder 112, 113 mit kleinem Durchmesser bleiben die Kegelräder auch bei einem Schwenkwinkel von ca. 180° noch in Kämmeingriff, um das Schwenkmoment übertragen zu können. Vorzugsweise können die beiden Kegelräder 112, 113 mit kleinem Durchmesser auch noch elastisch auf deren Achsen gelagert sind, um den Kämmeingriff mit dem Kegelrad 116 gewährleisten zu können.
Werden beide Reibräder 112, 113 in gleicher Drehrichtung mit der gleichen Drehgeschwindigkeit mittels der Züge 110, 111 angetrieben, wird über das Kegelrad 116 mit großem Durchmesser ein Schwenkmoment auf die Instrumentenspitze 3 übertragen, wodurch sich die Instrumentenspitze 3 mit den Radachsen als Schwenkpunkt bezüglich des Hohlschafts 1 abwinkelt. Durch die Dimensionierung des Kegelrads 116 mit großem Durchmesser bezüglich der Kegelräder 112, 113 mit kleinem Durchmesser bleiben die Kegelräder auch bei einem Schwenkwinkel von ca. 180° noch in Kämmeingriff, um das Schwenkmoment übertragen zu können. Vorzugsweise können die beiden Kegelräder 112, 113 mit kleinem Durchmesser auch noch elastisch auf deren Achsen gelagert sind, um den Kämmeingriff mit dem Kegelrad 116 gewährleisten zu können.
Soll nun in der derzeit eingenommenen Abwinkelposition das
Maulteil in der Aufnahme gedreht werden, werden die beiden
Reibräder 112, 113 aus ihrer derzeitigen Drehposition (relative
Nullstellung) nunmehr gegenläufig jedoch mit gleichem
Drehgeschwindigkeitsbetrag angetrieben, wobei sich das Kegelrad
116 mit großem Durchmesser um seine Mittelachse dreht und dabei
das Maulteil rotiert.
Claims (13)
1. Chirurgisches Instrument mit einem Hohlschaft (1), an dessen
einem, proximalen Ende eine Betätigungsvorrichtung (2) und an
dessen anderem, distalen Ende eine zum Schaft abwinkelbare
Instrumentenspitze (3) angeordnet ist, welches ein Maulteil (5)
trägt,
gekennzeichnet durch
einen Getriebemechanismus, welcher zumindest eine erste
Bewegung der Betätigungsvorrichtung (2) vorzugsweise auslösbar
durch die Handrotation einer Bedienerperson in eine Rotation
des Maulteils (5) unter einem ersten bestimmten
Übersetzungsverhältnis zur ersten Betätigungsbewegung
transformiert.
2. Chirurgisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass
die abwinkelbare Instrumentenspitze (3) eine hülsen- oder
gehäuseförmige Aufnahme (4) zur drehbaren Lagerung des
Maulteils (5) bildet, welche rotationsfest jedoch schwenkbar am
distalen Ende des Hohlschafts (1) gelagert ist.
3. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Getriebemechanismus eine zweite Bewegung der
Betätigungsvorrichtung (2), vorzugsweise auslösbar durch ein
Handabwinkeln der Bedienerperson in ein Verschwenken der
Aufnahme (4) bezüglich des Hohlschafts (1) unter einem zweiten
bestimmten Übersetzungsverhältnis zur zweiten
Betätigungsbewegung transformiert.
4. Chirurgisches Instrument nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Betätigungsvorrichtung (2) ein hierzu relativ bewegbares
Betätigungselement (28) umfasst, welches unabhängig von der
Relativposition der Betätigungsvorrichtung (2) zum Hohlschaft
(1) für ein entkoppeltes Öffnen und Schließen des Maulteils (5)
mittels der Hand der Bedienerperson betätigbar ist.
5. Chirurgisches Instrument nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Betätigungsvorrichtung (2) einen Gelenkmechanismus umfasst,
der am proximalen Ende des Hohlschafts (1) zur abwinkelbaren
sowie tordierbaren Lagerung einer Handhabe (26, 27; 71) am
Hohlschaft (1) ausgebildet ist.
6. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 5 in Verbindung mit
Anspruch 3, gekennzeichnet durch
eine Aufnahme-Betätigungsstange (19; 66), die unmittelbar an
der Handhabe (26, 27; 71) in einem bestimmten Abstand zu deren
Anlenkpunkt (31; 70) am Gelenkmechanismus angelenkt, durch den
Hohlschaft (1) geführt sowie an der Aufnahme (4) angelenkt ist
und eine Schwenkbewegung der Handhabe (26, 27; 71) in eine
Abwinklung der Aufnahme (4) um deren Anlenkpunkt (18; 51)am
distalen Hohlschaftende überträgt.
7. Chirurgisches Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Getriebemechanismus eine torsionssteife biegsame Welle (24)
umfasst, die in dem Hohlschaft (1) gelagert und mit dem
Maulteil (5) für die Übertragung eines Rotationsmoments und
damit eine Rotation des Maulteils in der Aufnahme (4) verbunden
ist.
8. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass
an der Welle (24) ein Zahnradabschnitt (39) angeordnet ist,
welcher über zumindest ein weiteres Zahnrad (40) unter
Ausbildung eines Übersetzungsgetriebezugs in Kämmeingriff
steht, das von der Betätigungsvorrichtung (2) antreibbar ist.
9. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Gelenkmechanismus aus einem rotierbar in einem Lager (9)
des Hohlschafts (1) aufgenommenen, das weitere Zahnrad (40)
bildenden Hohlrad oder Hülse (41) besteht, welches den
Zahnradabschnitt (39) der Welle (24) umgibt und einen Lagerkopf
(29) für ein schwenkbares Anlenken der Handhabe (26, 27)
bildet.
10. Chirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 7 bis 9
in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
das Betätigungselement (28) mit einem Maulteil-Betätigungszug
(25) wirkverbunden ist, der innerhalb der biegsamen Welle (24)
geführt ist.
11. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass
eine Excenterstange (34) am Betätigungselement (28) angelenkt
ist, über die ein erstes Ritzel (32) antreibbar ist, welches
mit einem zweiten Ritzel (35) kämmt, das über eine exzentrisch
daran gelagerte Verlängerungsstange (37) einen Kipphebel (38)
betätigt, an den der Maulteilbetätigungszug (25) angelenkt ist,
sodass die Bewegung der Verlängerungsstange (37) durch den
Kipphebel (38) in die Bewegung des Maulteilbetätigungszugs (25)
umgelenkt wird.
12. Chirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Getriebemechanismus einen das Maulteil (5) tragenden
Rotationskörper (52) umfasst, der drehbar in der Aufnahme (4)
gelagert ist und mit einem eine axiale Spiralnut aufweisenden
Kolben (57) in Gleiteingriff ist, der über die
Betätigungsvorrichtung (2) verschiebbar ist, wobei die
Schiebebewegung durch den Gleiteingriff des Rotationskörpers
(52) in die Spiralnut in eine Rotationsbewegung des
Rotationskörpers (52) und damit des Maulteils (5) transformiert
wird.
13. Chirurgisches Instrument nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Kolben (57) innerhalb des Rotationskörpers (52) gelagert
ist und eine zentrale Axialbohrung hat in der eine an das
Maulteil (5) gekoppelte Zug-/Druckstange (60) gelagert ist, die
über eine Maulteil-Betätigungsstange (65) mit der
Betätigungsvorrichtung (2) wirkverbunden ist.
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