DE102004031927A1

DE102004031927A1 - Chirurgisches Instrument

Info

Publication number: DE102004031927A1
Application number: DE102004031927A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. Kupferschmid; Dieter Dipl.-Ing. Weißhaupt
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2006-01-19
Also published as: US20070135808A1; EP1758516A1; JP2008503290A; WO2006000382A1

Abstract

Um bei einem chirurgischen Instrument mit mindestens einer Anlagefläche für Körpergewebe, die zumindest oberflächlich aus sterilisierbarem Kunststoff besteht, eine Wärmebehandlung des an der Anlagefläche anliegenden Körpergewebes zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß auf der Anlagefläche bahnförmige Bereiche mit einer Metallbeschichtung versehen sind, die bei Anschluß an eine elektrische Spannungsquelle ein stromdurchflossenes Heizelement bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit mindestens einer Anlagefläche für Körpergewebe, die zumindest oberflächlich aus sterilisierbarem Kunststoff besteht.

In zunehmendem Maße finden Kunststoffe Eingang bei der Herstellung von chirurgischen Instrumenten, beispielsweise bei Pinzetten, Faß- oder Klemminstrumenten, Scheren, Retraktoren, Tastern und ähnlichem. Sie ersetzen dabei Metalle, die bisher üblicherweise zur Herstellung dieser Instrumente eingesetzt worden sind, insbesondere auch im Bereich von Anlageflächen, mit denen diese Instrumenten an Körpergewebe zur Anlage kommen und dieses handhaben oder bearbeiten.

In vielen Fällen wird zur Behandlung des Körpergewebes Wärme eingesetzt, beispielsweise zur Stillung einer Blutung, zum Koagulieren oder im Extremfall auch zum Durchtrennen von Gewebe. Um dies zu erreichen, ist es beispielsweise bekannt, im Bereich der Anlageflächen Elektroden anzuordnen, die mit den Polen einer Hochfrequenz-Spannungsquelle verbunden sind. Dies erfordert dann einen recht komplizierten Aufbau des Instrumentes, insbesondere bei herkömmlichen metallischen Instrumenten, da aufwendige Isolationsmaßnahmen vorgesehen werden müssen. Bei Instrumenten, die im Bereich der Anlagefläche aus Kunststoff bestehen, ist eine solche Anwendung gar nicht möglich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, auch bei einem gattungsgemäßen chirurgischen Instrument in einfacher Weise eine Wärmeeinwirkung auf das an einer Anlagefläche anliegende Gewebe zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem chirurgischen Instrument der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Anlagefläche bahnförmige Bereiche mit einer Metallbeschichtung versehen sind, die bei Anschluß an eine elektrische Spannungsquelle ein stromdurchflossenes Heizelement bilden.

Auf diese Weise gelingt es trotz der Verwendung von Kunststoff als Material der Anlagefläche, in diesem Bereich durch einen elektrischen Stromfluß eine Beheizung des anliegenden Gewebes zu erzeugen, mit welchem beispielsweise eine Blutung gestillt werden kann.

Die bahnförmigen Bereiche können dabei in sehr unterschiedlicher Weise geformt sein, günstig ist es, wenn die bahnförmigen Bereiche mäandrierend angeordnet sind, so daß dann eine quasi flächenmäßige Beheizung der Anlagefläche erfolgen kann. Dies läßt sich insbesondere dann erreichen, wenn die bahnförmigen Bereiche über die gesamte Anlagefläche verteilt sind, wobei es günstig ist, wenn die Anlagefläche im wesentlichen gleichmäßig von den bahnförmigen Bereichen bedeckt ist. Man erhält dann bei Stromdurchfluß eine gleichmäßige Beheizung der Anlagefläche.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß auf der Anlagefläche zusätzliche bahnförmige Bereiche mit einer Metallbeschichtung versehen sind. Man erhält dadurch die Möglichkeit, unabhängig von dem Heizstrom im Bereich der Anlagefläche weitere elektrische Prozesse ablaufen zu lassen, beispielsweise Meßprozesse oder aber auch zusätzliche Behandlungsprozesse. Diese zusätzlichen bahnförmigen Bereiche könnten ihrerseits beheizt werden, so daß eine zweistufige Beheizung durch die unterschiedlichen Bahnsysteme ermöglicht würde, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, daß die zusätzlichen bahnförmigen Bereiche einen Temperatursensor bilden, beispielsweise einen Widerstandssensor, oder aber eine Zu- und Ableitung für einen im Bereich der Anlagefläche angeordneten Temperatursensor bilden. Auf diese Weise läßt sich die Temperatur im Anlagebereich messen und einer Steuer- und Regelschaltung zuführen, die beispielsweise die Stromzufuhr zu den die Anlagefläche beheizenden bahnförmigen Bereichen so regelt, daß eine bestimmte Maximaltemperatur in diesem Bereich nicht überschritten wird, beispielsweise in der Größenordnung von 80 bis 90 °C.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die bahnförmigen Bereiche der Anlagefläche mit Anschlüssen verbunden sind, die ebenfalls durch mit einer Metallbeschichtung versehene bahnförmige Bereiche eines Trägers aus einem sterilisierbaren Kunststoff bestehen, an dem die Anlagefläche angeordnet oder gehalten ist.

Die elektrisch leitenden, mit einer Metallbeschichtung versehenen bahnförmigen Bereiche können unterschiedlich hergestellt sein, beispielsweise ist gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß die Anlagefläche aus zwei verschiedenen Kunststoffen besteht, nämlich einem metallisierbaren Kunststoff, an dem eine aufgebrachte Metallisierung gut haftet, und einem nicht metallisierten Kunststoff, an dem eine aufgebrachte Metallisierung nicht haftet, und daß der metallisierbare Kunststoff mit Metall beschichtet ist und die bahnförmigen Bereiche der Anlagefläche bildet.

Eine solche Anlagefläche kann in einem sogenannten Zweikomponenten-Spritzgußverfahren hergestellt werden, bei dem die die unterschiedliche Metallisierungseigenschaft aufweisenden Kunststoffe gleichzeitig in einer bestimmten geometrischen Anordnung in eine Form eingespritzt werden.

Die Kunststoffe können grundsätzlich verschiedene Kunststoffe sein, beispielsweise kommen PA 6 (Polyamid 6) als metallisierbarer Kunststoff und PA 12 (Polyamid 12) als nicht metallisierbarer Kunststoff in Frage, es können aber auch gleichartige Kunststoffe verwendet werden, deren Metallisierungseigenschaften durch Zusätze verändert werden, beispielsweise durch zugesetzte Katalysatoren in einem der beiden Kunststoffe, die eine Metallisierung ermöglichen, während der Kunststoff ohne diesen Katalysator einer Metallisierung keine Haftung bietet.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Anlagefläche aus einem einheitlichen Kunststoffmaterial hergestellt, der jedoch in den bahnförmigen Bereichen eine vorbehandelte Oberfläche aufweist, die verschieden ist von dem übrigen Teil der Anlagefläche, und die eine gute Haftfähigkeit für eine Metallisierung aufweist, während die Metallisierung im übrigen Teil der Anlagefläche nicht haftet. Eine solche Oberflächenbehandlung kann beispielsweise durch einen sogenannten Heißpräge-Vorgang erzielt werden oder durch eine sogenannte Laserdirektstrukturierung. In einem Heißpräge-Vorgang wird eine geeignete Metallfolie unter Druck und Wärme auf den thermoplastischen Kunststoff gepreßt. Die Folie wird beim Prägeprozeß ausgestanzt und mit dem Kunststoff verschmolzen. Geeignete Folien sind dabei Folien in der Dicke von etwa 18 bis 100 μm.

Bei der Laserdirektstruktierung wird die Oberfläche des Kunststoffmaterials der Anlagefläche mit Laserstrahlung behandelt, und zwar nur in dem Bereich, der mit einer Metallschicht versehen werden soll. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Bestrahlung im UV-Bereich handeln unter Verwendung eines Nd:YAG-Lasers, der mit Hilfe spezieller nichtlinearer Kristalle eine Strahlung einer Wellenlänge von 355 nm aussendet. Der Fokusdurchmesser dieser Strahlung kann im Bereich zwischen 40 und 50 μm liegen, so daß recht schmale Bereiche strukturiert werden können. Bei der Laserdirektstruktierung kann beispielsweise Kunststoff mit eingebetteten Metallkeimen verwendet werden, durch die gebietsweise Laserbestrahlung werden die Metallkeime an die Oberfläche gebracht und können dort die Anlagerung von Metallschichten begünstigen. Die in dieser Weise laserstrukturierten Oberflächenbereiche können durch außenstromlose, chemische Abscheidungen metallisiert werden, beispielsweise unter Verwendung von Schichtsystemen aus Kupfer, Nickel und/oder Gold.

Die vorstehend erörterten Verfahren zur Aufbringung einer Metallschicht verwenden alle eine Technologie, die als „Moulded Interconnect Devices (MID)" bezeichnet wird, bei der also auf Kunststoffmaterial elektrisch leitende Bereiche aufgebracht werden können, insbesondere in Leiterbahnform.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der verwendete Kunststoff ein Thermoplast ist, dies erleichtert die Formung der Instrumententeile, die die Anlagefläche aufweisen.

Beispielsweise kann die Anlagefläche am freien Ende einer Pinzette angeordnet sein oder am Maulteil eines Faß- oder Klemminstrumentes, es sind aber auch andere Anwendungen an Instrumenten möglich, die üblicherweise Anlageflächen zur Handhabung und/oder Behandlung von Körpergewebe aufweisen.

Insbesondere können an einem chirurgischen Instrument an gegeneinander bewegbaren Werkzeugen des chirurgischen Instrumentes je eine Anlagefläche mit metallbeschichteten bahnförmigen Bereichen angeordnet sein, beispielsweise an den beiden Maulteilen eines Klemminstrumentes.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines Rohrschaftinstrumentes mit zwei relativ zueinander bewegbaren Maulteilen;
2: eine vergrößerte Detailansicht der Maulteile des Instrumentes der 1 im Bereich A und
3: eine perspektivische Ansicht eines pinzettenförmigen Instrumentes mit einer beheizten Anlagefläche am freien Ende eines Pinzettenschenkels.
Das in 1 dargestellte chirurgische Instrument 1 ist ein Rohrschaftinstrument mit einem länglichen Schaft 2, an dessen distalem Ende ein feststehendes Maulteil 3 und ein gegenüber diesem verschwenkbares Maulteil 4 ange ordnet sind und der seinerseits an einem Griffteil 5 gehalten ist. Am Griffteil 5 ist eine verschwenkbare Branche 7 gegenüber einer feststehenden Branche 6 verschwenkbar, durch diese Verschwenkung wird über einen durch den Schaft 2 führenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Übertragungsmechanismus das verschwenkbare Maulteil 4 zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verschwenkt, in der Darstellung der 1 und 2 befindet sich das Maulteil 4 jeweils in der geöffneten Stellung, in der es vom feststehenden Maulteil 3 weggeschwenkt ist, durch Verschwenken der Branche 7 gegen die Branche 6 werden die beiden Maulteile 3, 4 an einander angenähert und gelangen so in die Schließstellung.
Beide Maulteile 3, 4 tragen auf ihren einander zugewandten Seiten ebene Anlageflächen 8, 9, die bei Schließstellung der Maulteile 3, 4 parallel zueinander verlaufen und entweder flächig aneinander anliegen oder einander in geringem Abstand gegenüberstehen.
Das feststehende Maulteil 3 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff und trägt im Bereich seiner Anlageflächen 8 mäanderförmig auf dieser verlaufende und über die gesamte Anlagefläche 8 verteilte Leiterbahnen 10, die im Bereich des Schaftes 2 zwei Anschlüsse 11, 12 ausbilden. Die Anschlüsse 11, 12 verlaufen über weitere Leiterbahnen im Inneren des Schaftes 2 in nicht dargestellter Weise zu elektrischen Anschlußkontakten 13, 14 am Griffteil 5. Dort können zu einer Spannungsquelle führende Verbindungsstücke aufgesteckt werden, so daß insgesamt die Leiterbahn 10 auf diese Weise in einen Stromkreis eingeschaltet werden kann, der von einer Spannungsquelle gespeist wird.
Bei Stromdurchfluß erwärmen sich die einzelnen Abschnitte der Leiterbahn 10, so daß über die gesamte Anlagefläche 8 verteilt eine Beheizung stattfindet, an der Anlagefläche 8 anliegendes Gewebe kann auf diese Weise mit Wärme beaufschlagt werden, wie dies zur Blutstillung, Koagulation etc. notwendig sein kann.
Die Leiterbahnen 10 sind mit einer der oben erörterten Techniken auf die Anlagefläche 8 aufgebracht, sei es durch Ausbildung der Anlagefläche aus unterschiedlichen Kunststoffen, von denen einer metallisierbar und einer nicht metallisierbar ist, sei es durch ein Heißprägeverfahren, sei es durch Laserdirektstrukturierung und anschließende außenstromlose Metallisierung der in dieser Weise strukturierten und gegebenenfalls vorher gereinigten Bereiche der Anlagefläche.
Die räumliche Anordnung der Leiterbahn 10 kann sehr unterschiedlich gewählt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind mäandrierende Abschnitte vorgesehen, es können auch wendelförmige Anordnungen oder andere Verteilungen der Belegung der Anlagefläche gewählt werden. Weiterhin ist es möglich, mehrere Heizsysteme auf der Anlagefläche 8 zu installieren, so daß eine stufenweise Beheizung möglich ist, und schließlich können zusätzliche Leiterbahnen vorgesehen sein, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, die zur Messung der Temperatur im Bereich der Anlagefläche dienen. Diese Messung kann entweder dadurch erfolgen, daß der Widerstand dieser zusätzlichen Leiterbahnen bestimmt wird, der von der Temperatur abhängt, oder aber diese zusätzlichen Leiterbahnen sind mit einem Temperatursensor verbunden, der im Inneren des Maulteils in unmittelbarer Nähe der Anlagefläche angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine Regelung der Temperatur im Anlageflächenbereich mög lich, so daß insbesondere unerwünschte Temperaturspitzen vermieden werden können.
Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich die feststehende Anlagefläche 8 in dieser Weise beheizbar, grundsätzlich könnte eine ähnliche Ausgestaltung auch bei dem beweglichen Maulteil 4 vorgesehen werden, dieses kann aber auch ohne Leiterbahnen ausgebildet werden. Eventuell ist es günstig, das gegenüberliegende Maulteil insgesamt aus Metall auszubilden, so daß dieses Maulteil zur Vergleichmäßigung der Wärmeentwicklung durch das gegenüberliegende Maulteil beiträgt, wenn zwischen den beiden Maulteilen Gewebe gehalten ist.
In 2 ist als weiteres Ausführungsbeispiel eines chirurgischen Instrumentes eine Pinzette 15 dargestellt mit zwei elastisch gegeneinander verschwenkbaren Branchen 16, 17. Am freien Ende einer Branche ist eine zur gegenüberliegenden Branche hin weisende Anlagefläche 18 vorgesehen, die ebenso wie die Anlagefläche 8 des Instrumentes 1 mit einer mäandrierenden Leiterbahn 20 belegt ist. Diese ist mit Anschlüssen 21, 22 verbunden, die an der Oberfläche der die Anlagefläche 18 tragenden Branche 16 angeordnet sind und in aus der Zeichnung nicht ersichtlicher Weise mit den Polen einer externen Spannungsquelle verbunden werden können. Die Pinzette besteht aus thermoplastischem Kunststoff, und die Leiterbahn 20 ist in der gleichen Weise aufgebracht, wie dies an Hand des Instrumentes 1 erörtert worden ist.
Auch bei diesem Instrument können zusätzliche Leiterbahnen zur Temperaturbestimmung vorgesehen sein, es ist auch möglich, daß an der anderen Bran che der Anlagefläche 18 gegenüberliegend eine Anlagefläche 19 vorgesehen wird, die mit beheizbaren Leiterbahnen versehen ist.

Claims

Chirurgisches Instrument mit mindestens einer Anlagefläche für Körpergewebe, die zumindest oberflächlich aus sterilisierbarem Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Anlagefläche (8; 18) bahnförmige Bereiche (10; 20) mit einer Metallbeschichtung versehen sind, die bei Anschluß an eine elektrische Spannungsquelle ein stromdurchflossenes Heizelement bilden.
Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bahnförmigen Bereiche (10; 20) mäandrierend angeordnet sind.
Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bahnförmigen Bereiche (10; 20) über die gesamte Anlagefläche (8; 18) verteilt sind.
Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (8; 18) im wesentlichen gleichmäßig von den bahnförmigen Bereichen (10; 20) bedeckt ist.
Instrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Anlagefläche (8; 18) zusätzliche bahnförmige Bereiche mit einer Metallbeschichtung versehen sind.
Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen bahnförmigen Bereiche einen Temperatursensor bilden.
Instrument nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen bahnförmigen Bereiche eine Zu- und Ableitung für einen im Bereich der Anlagefläche (8; 18) angeordneten Temperatursensor bilden.
Instrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bahnförmigen Bereiche (10; 20) der Anlagefläche (8; 18) mit Anschlüssen (11, 12; 21, 22) verbunden sind, die ebenfalls durch mit einer Metallbeschichtung versehene bahnförmige Bereiche eines Trägers (2; 16) aus einem sterilisierbaren Kunststoff bestehen, an dem die Anlagefläche (8; 18) angeordnet oder gehalten ist.
Instrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (8; 18) aus zwei verschiedenen Kunststoffen besteht, nämlich einem metallisierbaren Kunststoff, an dem eine aufgebrachte Metallisierung gut haftet, und einem nicht me tallisierbaren Kunststoff, an dem eine aufgebrachte Metallisierung nicht haftet, und daß der metallisierbare Kunststoff mit Metall beschichtet ist und die bahnförmigen Bereiche (10; 20) der Anlagefläche (8; 18) bildet.
Instrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Kunststoffe eine Katalysatorsubstanz enthält, der andere nicht, und daß sich die beiden Kunststoffe nur durch den Gehalt an dieser Katalysatorsubstanz unterscheiden.
Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff der Anlagefläche (8; 18) in den bahnförmigen Bereichen (10; 20) eine vorbehandelte Oberfläche aufweist, die verschieden ist von der im übrigen Teil der Anlagefläche (8; 18) und die eine gute Haftfähigkeit für eine Metallisierung aufweist, während die Metallisierung im übrigen Teil der Anlagefläche (8; 18) nicht haftet.
Instrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche in den bahnförmigen Bereichen (10; 20) heißgeprägt ist.
Instrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche in den bahnförmigen Bereichen (10; 20) laserdirektstrukturiert ist.
Instrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Thermoplast ist.
Instrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (18) am freien Ende einer Pinzette (15) angeordnet ist.
Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (8) am Maulteil (3) eines Faßinstrumentes (1) angeordnet ist.
Instrument nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an gegeneinander bewegbaren Werkzeugen (3, 4; 16, 17) des chirurgischen Instrumentes je eine Anlagefläche (8, 9; 18, 19) mit metallbeschichteten bahnförmigen Bereichen (10; 20) angeordnet ist.