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Die
Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit einem Schaft,
mit einem ersten, am distalen Ende des Schafts angeordneten, ein
bewegliches Werkzeugelement umfassenden Werkzeug, mit einem ersten
Kraftübertragungsglied
zum Bewegen des ersten Werkzeugelements von einer ersten Werkzeugelementstellung
in eine zweite Werkzeugelementstellung, wobei ein zweites Kraftübertragungsglied
zum Rückbewegen
des ersten Werkzeugelements von der zweiten Werkzeugelementstellung
in die erste Werkzeugelementstellung vorgesehen ist.
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Chirurgische
Instrumente der eingangs beschriebenen Art sind beispielsweise in
Form von endoskopischen Instrumenten bekannt, mit denen unter anderem
arthroskopische Eingriffe am menschlichen Körper vorgenommen werden können. Das
am Schaft angeordnete, üblicherweise
ein feststehendes und ein bewegliches Maulteil aufweisende Werkzeug,
kann beispielsweise in Form einer Zange oder Schere ausgebildet
sein. Zum Bewegen des beweglichen Maulteils ist ein Kraftübertragungsglied
in Form einer Schub- und Zugstange vorgesehen, mit der beispielsweise
eine Zange geöffnet
oder geschlossen werden kann.
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Als
nachteilig hat sich bei einer solchen Konstruktion erwiesen, daß aufgrund
der Ausgestaltung des Kraftübertragungsglieds
als Schub- und Zugstange, ein Koppelelement zum Übertragen von Schub- und Zugkräften erforderlich
ist, welches einer erhöhten
Belastung unterworfen ist und darüber hinaus die Bauhöhe im Bereich
des Werkzeugs begrenzt. Beispielsweise ist in der
DE 100 28 896 A1 ein chirurgisches
Instrument mit zwei Zug-/Druckstangen offenbart zum öffnen und
Schließen
eines am distalen Ende eines Schafts angeordneten, beweglich gelagerten
Maulteils. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, Schubkräfte beispielsweise
nur mit dem ersten Kraftübertragungsglied
und Zugkräfte
nur mit dem zweiten Kraftübertragungsglied
zu übertragen.
Des weiteren ist ein chirurgisches Instrument mit zwei an einem
Rahmen gelagerten Zuggliedern aus der
WO 98/11833 A2 bekannt,
mit denen ein bewegliches Maulteil des Instruments zum öffnen und Schließen verschwenkt
werden kann.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein chirurgisches
Instrument der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß die Stabilität des Instruments
erhöht
wird.
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Diese
Aufgabe wird bei einem chirurgischen Instrument der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
erste und das zweite Kraftübertragungsglied
jeweils ein reines Schubglied umfassen zum Über tragen nur einer Schubkraft
auf das erste Werkzeugelement.
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Es
können
mit beiden Kraftübertragungsgliedern
nur Schubkräfte übertragen
werden. Dadurch können
die einzelnen Kraftübertragungsglieder
speziell auf die entsprechenden Erfordernisse angepaßt werden.
Bei reinen Schubgliedern ist es nicht erforderlich, ein zusätzliches
Koppelelement zwischen den Kraftübertragungsgliedern
und dem ersten Werkzeugelement vorzusehen, das den Herstellungsaufwand
erhöht
und großen
Belastungen unterworfen ist. Ferner kann dadurch eine Zerlegbarkeit des
Instruments auf einfache Weise erreicht werden, was insbesondere
bei endoskopischen Instrumenten mit kleinen Schaftquerschnitten
wünschenswert
ist.
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Vorzugsweise
sind die Kraftübertragungsglieder
in Längsrichtung
des Schafts bewegbar. Auf diese Weise läßt sich die Baugröße des Instruments minimieren,
was insbesondere für
einen Einsatz bei endoskopischen Eingriffen erforderlich ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Kraftübertragungsglieder zum Bewegen
des ersten Werkzeugelements gegenläufig bewegbar sind. Die Kraftübertragungsglieder
können
beispielsweise synchronisiert bewegt werden oder aber auch getrennt,
so daß beim
Bewegen des einen Kraftübertragungsglieds
das erste Werkzeugelement in eine Richtung bewegt und beim Bewegen
des zweiten Werkzeugelements zurückbewegt
wird.
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Günstig ist
es, wenn das erste Werkzeugelement schwenkbar gelagert ist. Damit
lassen sich auf einfache Weise Zangen, Scheren oder ähnliche
Instrumente realisieren. Außerdem
ist eine schwenkbare Lagerung besonders einfach herzustellen.
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Vorteilhafterweise
kann eine erste Steuerkurve zur Transformation einer Bewegung des
ersten Kraftübertragungsglieds
in eine Bewegung des ersten Werkzeugelements von der ersten Werkzeugelementstellung
in die zweite Werkzeugelementstellung vorgesehen sein. Durch die
Steuerkurve kann eine Bewegung des ersten Werkzeug elements in gewünschter
Weise festgelegt werden, wodurch beispielsweise in bestimmten Stellungen
des ersten Werkzeugelements höhere
oder geringere, durch das erste Werkzeugelement aufbringbare Kräfte eingestellt
werden können.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die erste Steuerkurve zwei aneinander entlanggleitende
Steuerflächen
umfaßt
und wenn die eine der beiden Steuerflächen dem ersten Kraftübertragungsglied
und die andere dem ersten Werkzeugelement zugeordnet ist. In Verbindung
mit der Lagerung des ersten Werkzeugelements am Schaft ergibt sich
aufgrund der beiden Steuerflächen
eine vorbestimmte Bewegungskurve des ersten Werkzeugelements. Ein
Koppelelement ist zu einer Kraftübertragung
nicht erforderlich, allein das aneinander Entlanggleiten der Steuerflächen führt zu der
gewünschten
Bewegung des ersten Werkzeugelements.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Steuerflächen während der
Bewegung des ersten Werkzeugelements von der ersten Werkzeugelementstellung
in die zweite Werkzeugelementstellung aneinander anliegen. Es besteht
somit ein dauernder Kontakt während
der gesamten Bewegung des ersten Werkzeugelements, so daß sich insgesamt
eine praktisch spielfreie Bewegung des ersten Werkzeugelements realisieren
läßt.
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Günstig ist
es, wenn die erste Steuerkurve derart geformt ist, daß ein von
dem ersten, mit einer konstanten Kraft beaufschlagten Kraftübertragungsglied
auf das erste Werkzeugelement übertragenes Drehmoment
während
der Bewegung von der ersten Werkzeugelementstellung in die zweite
Werkzeugelementstellung zunimmt. Mit der Steuerkurve kann somit
eine Kraftübersetzung
auf einfache Weise realisiert werden, nämlich durch entsprechende Formgebung
der Steuerkurve. Das zunehmende Drehmoment führt beispielsweise bei Scheren
zu verbesserten Schnitteigenschaften, denn die auf die Schneiden oder
bei Zangen auf die Klemmbacken wirkenden Kräfte, nehmen insbesondere beim
Schließen
zu.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann vorgesehen sein, daß eine
zweite Steuerkurve zur Transformation einer Bewegung des zweiten
Kraftübertragungsglieds
in eine Bewegung des ersten Werkzeugelements von der zweiten Werkzeugelementstellung
in die erste Werkzeugelementstellung vorgesehen ist. Damit läßt sich
unabhängig
vom ersten Kraftübertragungsglied
die Rückbewegung
in gewünschter
Weise mittels der Steuerkurve festlegen.
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Vorzugsweise
umfaßt
die zweite Steuerkurve zwei aneinander entlanggleitende Rückbewegungssteuerflächen und
ist die eine der beiden Rückbewegungssteuerflächen dem
zweiten Kraftübertragungsglied
und die andere dem ersten Werkzeugelement zugeordnet. Auf diese
Weise lassen sich Kräfte vom
zweiten Kraftübertragungsglied
auf das erste Werkzeugelement auch ohne ein Koppelelement übertragen,
sogar völlig
spielfrei.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Rückbewegungssteuerflächen während der
Rückbewegung
des ersten Werkzeugelements von der zweiten Werkzeugelementstellung
in die erste Werkzeugelementstellung aneinander anliegen. Ohne ein
Koppelelement wird so eine spielfreie Bewegung des ersten Werkzeugelements
realisiert, einzig und allein durch ein Entlanggleiten der beiden
Rückbewegungssteuerflächen aneinander,
was in Verbindung mit einer Lagerung des ersten Werkzeugelements
am Schaft eine Zwangsführung
ergibt.
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Günstig ist
es, wenn die zweite Steuerkurve derart geformt ist, daß ein von
dem zweiten, mit einer konstanten Kraft beaufschlagten Kraftübertragungsglied
auf das erste Werkzeugelement übertragenes Drehmoment
während
der Rückbewegung
von der zweiten Werkzeugelementstellung in die erste Werkzeugelementstellung
zunimmt. Damit lassen sich auf einfache Weise Kraftübersetzungen
zwischen dem Kraftübertragungsglied
und dem ersten Werkzeugelement verwirklichen, so daß sich für eine gewünschte Stellung
des ersten Werkzeugelements mit einer minimalen, auf das zweite
Kraftübertragungsglied wirkende
Kraft, die vom ersten Werkzeugelement ausgeübte Kraft in gewünschter
Weise einstellen läßt.
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Grundsätzlich ist
es von Vorteil, wenn mindestens ein dem Schaft zugeordnetes, beweglich
gelagertes Betätigungselement
vorgesehen ist zum Bewegen mindestens eines der beiden Kraftübertragungsglieder
und wenn das mindestens eine der beiden Kraftübertragungsglieder an dem mindestens
einen Betätigungsglied
gelagert ist. Mit dem Betätigungsglied
lassen sich die Kraftübertragungsglieder einzeln
oder zusammen auf einfache Weise bewegen. Ferner bildet das Betätigungsglied
auch eine Lagerung für
eines oder beide Kraftübertragungsglieder.
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Vorzugsweise
ist das Betätigungsglied
am Instrument schwenkbar gelagert. Eine solche Lagerung ist besonders
einfach herzustellen, denn es ist lediglich ein einziges Lager erforderlich.
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Von
Vorteil ist es ferner, wenn mindestens ein Anschlag zum Begrenzen
einer Bewegung des ersten und/oder des zweiten Kraftübertragungsglieds und/oder
des ersten Werkzeug-elements vorgesehen ist. Mit einem solchen Anschlag
lassen sich extreme Stellungen des Werkzeugelements auf einfache
Weise festlegen, alternativ oder gemeinsam auch für die Kraftübertragungsglieder.
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Um
den Aufbau des Instruments weiter zu vereinfachen, ist es vorteilhaft
wenn das Werkzeug ein zweites, relativ zum Schaft feststehendes
und mit dem ersten Werkzeugelement zusammenwirkendes Werkzeugelement
umfaßt.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient
im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instruments;
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2:
eine Längsschnittansicht
längs Linie 3-3
in
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4 eines
Instruments während
des Öffnens
des Werkzeugs;
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3:
eine Längsschnittansicht
längs Linie 3-3
aus 4 beim Schließen
des Werkzeugs und
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4:
eine Draufsicht auf das Werkzeug in Richtung des Pfeils A aus 3.
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In 1 ist
eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehene endoskopische
Zange 10 dargestellt, mit einem eine Längsrichtung definierenden, im
Querschnitt U-förmigen,
einen Schaftboden 13 aufweisenden Schaft 12, an
dessen distalem Ende eine in Längsrichtung
abstehende bügelförmige Backe 14 angeordnet
ist, sowie einer um eine quer zur Längsachse orientierte Drehachse 16 um
eine Welle 18 verschwenkbar gelagerte zweite Backe 20.
Ferner ist eine mit dem Schaft 12 starr verbundene erste Branche 22 vorgesehen,
die an ihrem freien Ende eine Fingeröffnung 24 aufweist
sowie eine im proximalen Bereich des Schafts um einen als Welle
dienenden und eine Drehachse 26 definierenden Gelenkstift 28 verschwenkbare
Betätigungsbranche 30, die
an ihrem freien Ende ebenfalls eine Fingeröffnung 32 aufweist.
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Weiterhin
sind drei Kraftübertragungsglieder vorgesehen,
von denen eines als öffnendes
Schubglied 34 und die beiden anderen miteinander gekoppelten
und parallel zum Schubglied 34 verlaufenden Schließglieder 36 und 37 als
schließende
Schubglieder ausgebildet sind.
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An
ihren proximalen Enden sind das Schubglied 34 und die beiden
Schließglieder 36 und 37 voneinander
weg weisend abgewinkelt und weisen parallel verlaufende Lagerabschnitte 38 beziehungsweise 39 und 40 auf,
die jeweils mittels eines Lagerstifts 42 beziehungsweise 43 an
der Betätigungsbranche 30 schwenkbar
gelagert sind. Die Lagerstifte 42 und 43 sind
im wesentlichen diametral gegenüberliegend
relativ zum Gelenkstift 28 angeordnet, wobei der Abstand
des Lagerstifts 42 von der Drehachse 26 dem des
Lagerstifts 43 von der Drehachse 26 entspricht.
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Quer
zur Längsachse
des Schafts 12 verlaufend sind an diesem zwei stiftförmige Führungsglieder 44 und 45 angeordnet,
die einerseits sich im Schubglied 34 in Längsrichtung
erstreckende langlochartige Schlitze 46, andererseits die
in den beiden Schließgliedern 36 und 37 angeordneten
Langlöcher 48 und 49 durchsetzen.
Die Breite der Führungsglieder 44 und 45 entspricht
jeweils der Breite der Schlitze 46 beziehungsweise der
Langlöcher 48 und 49,
so daß eine
Zwangsführung
des Schubglieds 34 beziehungsweise der Schließglieder 36 und 37 in
Längsrichtung
des Schafts 12 gebildet wird. Mit dem Schubglied 34 und
den Schließgliedern 36 und 37 können mangels
eines vorhandenen Koppelelements jeweils nur Schubkräfte auf
die Backe 20 übertragen
werden.
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Die
Welle 18 ist parallel zum Schaftboden 13 des U-förmigen Schafts 12 in
dessen Verlängerung an
Schaftseitenflächen 50 und 51 festgelegt.
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Um
eine definierte Bewegung der Backe 20 zu realisieren, ist
eine Stirnkante 52 des Schließglieds 36 beziehungsweise
die Stirnkante 53 des Schließglieds 37 als ebene,
sich unter einem Winkel 54 vom Schaftboden 13 in
Richtung auf das proximale Ende des Schafts 12 hin erstreckende
Flächen ausgebildet.
Die Stirnkanten 52 und 53 liegen in jeder Schwenkstellung
an Schließflächen 55 und 56 der Backe 20 an.
In einer Schließstellung,
in der sich die Schließglieder 36 und 37 in
ihrer distalsten Stellung befinden, wie es im wesentlichen in 3 dargestellt ist,
verlaufen sie in etwa parallel zu den Stirnkanten 52 und 53.
Die Stirnkanten 52 und 53 bilden zusammen mit
den Schließflächen 55 und 56 eine
erste, doppelt ausgebildete Steuerkurve, denn die aneinander entlanggleitenden
Flächen
beziehungsweise Kanten bewirken bei einer Verschiebung der Schließglieder 36 und 37 in
distaler Richtung ein Schließen der
Backe 20.
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Zum Öffnen der
Backe 20 wird diese aufgrund einer Vorschubbewegung des
Schubglieds 34 verschwenkt, dessen distales Ende eine in
Richtung auf die Welle 18 konkav gekrümmte Stirnfläche 58 aufweist,
die an einer konvex gekrümmten,
von der Welle 18 weg weisenden Steuerfläche 60 der Backe 20 anliegt.
Eine Vorschubbewegung des Schubglieds 34 führt demnach
zu einem Verschwenken der Backe 20, um diese zu öffnen, und
zwar mittels der eine zweite Steuerkurve bildenden Stirnfläche 58 in
Verbindung mit der Steuerfläche 60.
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Durch
die gegenüberliegende
Lagerung der Schubglieder 34 beziehungsweise 36 und 37 an
der Betätigungsbranche 30 führt ein
Verschwenken derselben zu einer gegenläufigen Bewegung von dem Schubglied 34 beziehungsweise
den Schubgliedern 36 und 37.
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In
jeder Schwenkstellung der Backe 20 liegen die eine erste
beziehungsweise eine zweite Steuerkurve bildenden Flächen aneinander
an. Die Krümmungen
beziehungsweise Neigungen der Stirnfläche 58 und der Steuerfläche 60 beziehungsweise der
Stirnkanten 52 und 53 und der Schließflächen 55 und 56 sind
so gewählt,
daß sowohl
das Schubglied 34 als auch die Schließglieder 36 und 37 stets
an der Backe 20 anliegen.
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Durch
die besondere Form der Stirnkanten 52 und 53 sowie
der Stirnfläche 58 in
Verbindung mit der in der Nähe
des Schaftbodens 13 angeordneten Welle 18 ergibt
sich ein bei konstanter, auf das Schubglied 34 beziehungsweise
die Schließglieder 36 und 37 wirkender
Vorschubkraft stets ein zunehmendes Drehmoment bei deren Bewegung
in Richtung auf das distale Ende des Schafts hin.