DE102007016323A1

DE102007016323A1 - Vibrationsinstrument zum Setzen eines Verbindungselements

Info

Publication number: DE102007016323A1
Application number: DE200710016323
Authority: DE
Inventors: Walter Mössle; Micha Mayer
Original assignee: Kaltenbach and Voigt GmbH
Current assignee: Kaltenbach and Voigt GmbH
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2008-10-09
Also published as: WO2008122386A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vibrationsinstrument zum Setzen eines Verbindungselements in einen porösen Grundstoff, wobei das Verbindungselement zumindest teilweise aus einem Material besteht, das durch Zufuhr mechanischer Energie zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann. Das Vibrationsinstrument weist Mittel zur Erzeugung mechanischer Energie - beispielsweise in Form von Ultraschall - auf, die auf das Verbindungselement übertragen werden kann, so dass dadurch das Verbindungselement zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht wird. In diesem Zustand kann das Verbindungselement teilweise in den porösen Grundstoff eindringen, so dass eine stabile Verbindung geschaffen wird. Gemäß der Erfindung ist das Vibrationsinstrument dazu ausgelegt, eine in Form von mechanischer Energie abgegebene Leistung stetig veränderbar abzugeben. Beispielsweise kann vorgesehen sind, dass der zeitliche Verlauf der abgegebenen Leistung (20) zu Beginn eines Verbindungsprozesses "sanft" ansteigt. Dies kann insbesondere durch eine stetig veränderbare Amplitude (22) der abgegebenen Vibrationsenergie erreicht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vibrationsinstrument zum Setzen eines Verbindungselements in einen porösen Grundstoff, wobei das Verbindungselement zumindest teilweise aus einem Material besteht, das durch Zufuhr mechanischer Energie zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann. Das Vibrationsinstrument weist dabei Mittel zur Erzeugung mechanischer Energie auf, die auf das Verbindungselement übertragen werden kann, so dass dadurch das Verbindungselement zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Setzen eines entsprechenden Verbindungselements in einen porösen Grundstoff. Das Verfahren weist dabei folgenden Schritt auf: Übertragung mechanischer Energie auf das Verbindungselement derart, dass dadurch das Verbindungselement zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht wird.
Aus der WO 02/069817 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von Gewebeteilen bekannt. Bei dem Verfahren wird ein Implantat verwendet, das formschlüssig mit einem porösen Gewebeteil verbunden wird. Das Implantat besteht dabei zumindest teilweise aus einem Material, das durch mechanische Energie verflüssigt werden kann. Zur Herstellung der Verbindung wird eine Vorrichtung mit einer Schwingeinheit verwendet, mit der mechanische Schwingungen, beispielsweise im Ultraschallbereich, auf das Implantat übertragen werden können. Gleichzeitig mit der Übertragung der mechanischen Energie wird das Implantat gegen das poröse Gewebeteil gedrückt. Auf diese Weise wird bewirkt, dass sich das Implantat zumindest teilweise verflüssigt und in die Poren des Gewebes eindringt. Anschließend wird die Zufuhr mechanischer Energie beendet und das Material erstarrt wieder. Die so erzielte Verbindung zeichnet sich unter anderem insbesondere durch sehr gute Stabilität aus.
In 3 ist der vordere Bereich eines Vibrationsinstruments zu erkennen, das zur Durchführung eines derartigen Verfahrens geeignet ist. Das Vibrationsinstrument ist in Handstück-Form ausgebildet und kann Schwingungen im Ultraschallbereich erzeugen.
Man erkennt den vorderen Bereich eines Griffteils 2 und eine Sonotrode 4, mit der die Ultraschallschwingungen auf ein Verbindungselement in Form eines stiftförmigen Implantats 6 übertragen werden können. Das Implantat weist einen „Kopf" 8 auf, der als Verbindungsbereich zur Sonotrode 4 dient.
Bei der Herstellung einer solchen Verbindung mit einem derartigen Instrument kann es jedoch dazu kommen, dass der Kopf 8 des Implantats 6 schneller beginnt, weich zu werden, als erwünscht. Dies kann dazu führen, dass das Implantat weniger stark gegen den Grundstoff gedrückt werden kann und der Materialvorschub in den porösen Grundstoff dementsprechend nicht im erwünschten Maße erzielt wird.
Weiterhin besteht die Gefahr, dass im Verbindungsbereich das Verbindungselement 6 mit der Sonotrode 4 verklebt. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, das Implantat so zu gestalten, dass es im Verbindungsbereich zur Sonotrode aus einem Material besteht, das nicht verflüssigbar ist. In diesem Fall besteht das Implantat also mindestens aus zwei unterschiedlichen Materialien. Dies ist jedoch mit erhöhtem Aufwand bei der Herstellung des Implantats verbunden. Außerdem gibt es Fälle, in denen erwünscht ist, dass das Implantat aus einem biologisch abbaubarem Material besteht. Auch in diesem Fall ist es in der Regel vorteilhaft, wenn das Implantat aus nur einem Material besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein entsprechendes Vibrationsinstrument und ein entsprechendes Verfahren zu verbessern. Insbesondere soll dabei die Zuverlässigkeit erhöht werden, mit der eine Verbindung bestimmter Stabilität erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den in den unabhängigen Ansprüchen genannten Gegenständen gelöst. Besondere Ausführungsarten sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist in Vibrationsinstrument zum Setzen eines Verbindungselements in einen porösen Grundstoff vorgesehen, wobei das Verbindungselement zumindest teilweise aus einem Material besteht, das durch Zufuhr mechanischer Energie zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann. Das Vibrationsinstrument weist dabei Mittel zur Erzeugung mechanischer Energie auf, die auf das Verbindungselement übertragen werden kann, so dass dadurch das Verbindungselement zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht wird. Das Vibrationsinstrument ist dazu ausgelegt, eine in Form von mechanischer Energie abgegebene Leistung stetig veränderbar abzugeben.
Bei dem Verbindungselement kann es sich um ein stiftförmiges Verbindungselement handeln, das vorzugsweise an einem Ende einen verdickten Kopfbereich aufweist, der als Verbindungsbereich zum Vibrationsinstrument vorgesehen ist. In diesem Sinne wird ein derartiges Verbindungselement im Folgenden auch als „Pin" mit „Kopf" bezeichnet.
Dadurch, dass mit dem Vibrationsinstrument die Leistung stetig veränderbar abgegeben werden kann, lässt sich der Energieeintrag auf das Verbindungselement so steuern, dass die Gefahr eines vorzeitigen Anschmelzens des Verbindungselements im Verbindungsbereich zu dem Vibrationsinstrument – als beispielsweise am Kopf eines Pins – reduziert werden kann. Weiterhin ist dies mit Bezug auf die Entwicklung der Wärme vorteilhaft, die beim Verbindungsprozess im porösen Grundstoff entsteht. Diese Wärme lässt sich durch die stetig veränderbare Leistungsabgabe reduzieren, weil das Maß an eingebrachter Energie, das nicht zur Verflüssigung des Verbindungselements beiträgt und nur in Wärme umgewandelt wird, auf diese Weise reduziert werden kann.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Leistung von Null ausgehend stetig veränderbar abgegeben werden kann. Auf diese Weise lässt sich zu Beginn des Setzens des Verbindungselements, also in der Startphase des Verbindungsprozesses ein „sanfter" Anlauf erzielen, mit dem besonders wirkungsvoll ein vorzeitiges Anschmelzen im Verbindungsbereich verhindert werden kann.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die stetige Veränderung der abgegebenen Leistung durch eine stetige Veränderung der Amplitude und/oder der Frequenz von Schwingungen des Vibrationsinstruments bewirkt werden kann. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass bei konstanter Frequenz die Amplitude stetig verändert werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei konstanter Amplitude die Frequenz stetig verändert werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass sowohl die Frequenz, als auch die Amplitude stetig verändert werden kann.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die abgegebene Leistung von Null ausgehend stetig auf einen vorab festgelegten Wert verändert werden kann. Der vorab festgelegte Wert kann dabei in Abhängigkeit von Form und Größe, sowie vom Material des Verbindungselements gewählt sein.
Vorteilhaft ist das Vibrationsinstrument dazu ausgelegt, mechanische Energie in Form von Vibrationsenergie, vorzugsweise in Form von Ultraschall, zu erzeugen. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Vibrationsinstrument eine Sonotrode umfasst, mit der die Vibrationsenergie auf das Verbindungselement übertragen werden kann.
Vorteilhaft ist das Vibrationsinstrument in Handstück-Form ausgebildet. Es kann dabei vorgesehen sein, dass das Vibrationsinstrument ein Griffteil mit einem vorderen und einem rückwärtigen Endbereich aufweist, sowie einen Versorgungsschlauch, der beispielsweise am rückwärtigen Endbereich mit dem Griffteil verbunden ist und in dem Versorgungsleitungen für Medien angeordnet sind, die zum Betrieb des Vibrationsinstruments erforderlich sind. Gegebenenfalls kann die Sonotrode am vorderen Endbereich des Griffteils angeordnet sein.
Vorteilhaft besteht das Verbindungselement zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus einem thermoplastischen Kunststoff.
Bei dem Verbindungselement kann es sich um ein Verbindungselement zur chirurgischen Verwendung handeln.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Vibrationsinstrument über eine Selbsttest-Funktion verfügt, in der insbesondere die Funktion des Vibrationsinstruments hinsichtlich Funktionalität und möglicher elektrischer Kurzschlüsse geprüft werden kann, und zwar jeweils gegebenenfalls mit Bezug auf ein Handstück, eine Sonotrode und auf einen Versorgungsschlauch des Vibrationsinstruments. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Selbsttest-Funktion automatisch bei einem Einschalten des Vibrationsinstruments ausgeführt wird und vorzugsweise auch manuell aufgerufen werden kann.
Weiterhin vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Vibrationsinstrument eine Speicherfunktion zur Speicherung eines Wertes einer abgegebenen Leistung aufweist, insbesondere einer Leistung, die während eines Verbindungsprozesses abgegeben worden ist. Dies kann beispielsweise im chirurgischen Bereich einer Funktionskontrolle nach Beendigung einer Operation dienen. Vorteilhaft weist das Vibrationsinstrument dabei weiterhin eine Sendeeinheit zur drahtlosen Übermittlung eines gespeicherten Wertes einer abgegebenen Leistung auf.
Vorteilhaft weist das Vibrationsinstrument Mittel zur Speicherung mehrerer, vorab festgelegter Werte für eine abzugebende Leistung auf. Auf diese Weise wird es beispielsweise möglich, in Abhängigkeit von der Form, der Größe und von dem Material eines Verbindungselements, einen für die vorgesehene Verbindung als zweckmäßig erachteten Wert auf bedienungsfreundliche Weise vorab einzustellen.
Weiterhin vorteilhaft weist das Vibrationsinstrument Mittel zur Beleuchtung einer Umgebung eines Bereichs des Vibrationsinstruments auf, der zur Kontaktierung mit dem Verbindungselement vorgesehen ist, beispielsweise gegebenenfalls einer Umgebung eines vorderen Endbereichs einer Sonotrode des Vibrationsinstruments. Auf diese Weise lässt sich der Bereich der vorgesehenen Verbindung beleuchten.
Weiterhin vorteilhaft weist das Vibrationsinstrument Mittel zur Abgabe eines Kühlmediums zur Kühlung des Verbindungselements bzw. dessen Umgebung auf.
Vorteilhaft weist das Vibrationsinstrument weiterhin Mittel zur manuellen Veränderung der abgegebenen Leistung auf. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Amplitude und/oder die Frequenz von Schwingungen während eines Verbindungsprozesses manuell stetig veränderbar ist. Beispielsweise kann gegebenenfalls hierfür ein Bedienelement an einem Griffteil des Vibrationsinstruments vorgesehen sein.
Vorteilhaft weist das Vibrationsinstrument weiterhin einen Schallwandler und eine Sonotrode auf, wobei die Sonotrode dazu ausgelegt ist, eine vom Schallwandler empfangene mechanische Energie auf das Verbindungselement zu übertragen. Die Sonotrode kann dabei als Hohlkörper ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine besonders gute Schwingungs-Charakteristik. Die Übertragung der mechanischen Energie bzw. der Schwingungsenergie zum vorderen Endbereich der Sonotrode bzw. zum „distalen" Ende der Sonotrode kann auf diese Weise mit besonders gutem Wirkungsgrad realisiert werden.
Vorteilhaft weist dabei die Sonotrode an ihrem distalen Endbereich eine Halterung für das Verbindungselement auf. Die Halterung kann beispielsweise einen stiftförmigen Ansatz umfassen, der in eine entsprechend kongruente Öffnung in dem Verbindungselement, beispielsweise im Kopf eines Pins, eingreifen kann.
Weiterhin vorteilhaft ist die Sonotrode dabei insgesamt länglich und weist einen Kontaktierungsbereich zur Kontaktierung mit dem Verbindungselement auf, der asymmetrisch zur Hauptachse der Sonotrode ausgebildet ist. Auf diese Weise kann beispielsweise im Fall von chirurgischen Anwendungen die Handhabbarkeit des Vibrationsinstruments erleichtert werden, insbesondere im Fall von schwer zugänglichen Präparationsbereichen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Setzen eines Verbindungselements in einen porösen Grundstoff vorgesehen, wobei das Verbindungselement zumindest teilweise aus einem Material besteht, das durch Zufuhr mechanischer Energie zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann. Das Verfahren weist dabei folgenden Schritt auf: Übertragung mechanischer Energie auf das Verbindungselement derart, dass dadurch das Verbindungselement zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht wird. Bei diesem Schritt wird eine in Form von mechanischer Energie abgegebene Leistung stetig verändert abgegeben.
Vorteilhaft wird bei dem genannten Schritt die in Form von mechanischer Energie abgegebene Leistung von Null ausgehend stetig verändert abgegeben.
Vorteilhaft wird bei dem genannten Schritt die stetige Veränderung der abgegebenen Leistung durch eine stetige Veränderung der Amplitude und/oder der Frequenz von Schwingungen des Vibrationsinstruments bewirkt.
Vorteilhaft wird bei dem genannten Schritt die Leistung stetig von Null auf einen vorab festgelegten Wert verändert.
Vorteilhaft wird die mechanische Energie in Form von Vibrationsenergie, vorzugweise in Form von Ultraschall erzeugt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Diagramm, in dem exemplarisch der zeitliche Verlauf der Leistung, der Amplitude und der Energie bei einem erfindungsgemäßen Verbindungsprozess gezeigt ist,
2 eine Sonotrode eines erfindungsgemäßen Vibrationsinstruments,
3 eine Abbildung des vorderen Bereichs eines Vibrationsinstruments mit aufgesetztem Pin, und
4 das in 3 gezeigte Instrument bei Herstellung einer Verbindung des Pins mit einem porösen Grundstoff.
In den 3 und 4 ist der vordere Bereich eines Vibrationsinstruments abgebildet. Wie weiter oben bereits kurz dargestellt, ist der vordere Bereich eines Griffteils 2 zu erkennen, eine Sonotrode 4 und ein Verbindungselement in Form eines Pins 6 mit einem Kopfteil oder kurz Kopf 8. Der Pin 6 weist insgesamt eine längliche Form auf. Der Kopf 8 ist an einem Endbereich des Pins 6 angeordnet und stellt eine Verdickung des Pins 6 dar. In den in den 3 und 4 abgebildeten Zuständen ist äußerlich kein Unterschied zu einem bekannten Vibrationsinstrument zu erkennen.
Das Vibrationsinstrument dient zum Setzen des Pins 6 in einen porösen Grundstoff. Dabei wird eine Verbindung zwischen dem Pin 6 und dem porösen Grundstoff hergestellt. Das Setzen des Pins 6 stellt in diesem Sinne einen Verbindungsprozess dar.
In 4 ist ein Zustand gezeigt, in dem der Pin 6 in einen solchen porösen Grundstoff 10 – hier exemplarisch in Form eines blockartigen Gebildes – teilweise eingesetzt ist. Wie im gezeigten Beispiel der Fall, kann dabei vorgesehen sein, dass in dem Grundstoff 10 ein Loch vorgesehen ist, in das das Verbindungselement bzw. der Pin 6 im unverflüssigten Zustand zumindest teilweise eingesetzt werden kann.
Wie weiterhin in 4 exemplarisch dargestellt, kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement 6 als Verbindungsmittel zwischen einer Platte 12 oder dergleichen und dem porösen Grundstoff 10 dient.
Im chirurgischen Anwendungsbereich kann beispielsweise als poröser Grundstoff menschliches oder tierisches Gewebe, also beispielsweise Spongiosa eines Knochens vorgesehen sein.
Das Verbindungselement bzw. der Pin 6 besteht zumindest teilweise aus einem Material, das durch Zufuhr mechanischer Energie zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann. Im gezeigten Beispiel besteht der Pin 6 vollständig aus einem derartigen Material. Bei dem Material kann es sich um einen thermoplastischen Kunststoff handeln.
Das Vibrationsinstrument weist Mittel zur Erzeugung mechanischer Energie auf, die auf den Pin 6 übertragen werden kann, so dass dadurch der Pin 6 zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht wird. Im gezeigten Beispiel ist das Vibrationsinstrument dazu ausgelegt, in an sich bekannter Weise Schwingungen in Form von Vibrationen im Ultraschallbereich zu erzeugen.
Wie ebenfalls an sich bekannt, dient die Sonotrode 4 dazu, die erzeugten Vibrationen auf den Pin 6 zu übertragen. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass am vorderen Ende – unter Verwendung des medizinischen Sprachgebrauchs also am distalen Ende – der Sonotrode eine Halterung mit einem kleinen stiftförmigen Ansatz 14 angeordnet ist, der in eine entsprechende Öffnung im Kopfbereich 8 des Pins 6 eingreifen kann. In der in 3 gezeigten Abbildung besteht der Pin 6 aus einem durchsichtigen Material, so dass dieser Ansatz 14 in durchscheinender Weise zu erkennen ist.
Gemäß der Erfindung ist das Vibrationsinstrument dazu ausgelegt, eine in Form von mechanischer Energie abgegebene Leistung stetig veränderbar abzugeben. In 1 ist exemplarisch in Diagrammform ein zeitlicher Verlauf für die Größen Leistung, Amplitude und Energie gezeigt, wie er während eines erfindungsgemäßen Setzens des Pins 6, kurz „Verbindungsprozess", auftreten kann. Im gezeigten Beispiel wurde über einen Zeitraum von ca. sieben Sekunden (7200 ms) Energie von dem Vibrationsinstrument abgegeben. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate die Werte von Leistung 20, Amplitude 22 und Energie 24.
Die Kurve 20 gibt also den zeitlichen Verlauf der von dem Vibrationsinstrument abgegebenen Leistung wieder. Man erkennt, dass sich beispielsweise innerhalb der ersten Sekunde der Wert der abgegebenen Leistung stetig verändert und insbesondere nicht sprunghaft ändert. Dasselbe gilt für den Verlauf der Amplitude 22.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zu Beginn des Verbindungsprozesses die von dem Vibrationsinstrument abgegebene Leistung nicht sprunghaft von Null auf einen bestimmten Wert springt, sondern im Sinne eines „Sanftanlaufs" stetig von Null ausgehend ansteigt.
Dabei kann vorgesehen sein, dass bei konstant gehaltener Frequenz die Amplitude von Null ausgehend vergrößert wird. Im weiteren Verlauf kann vorgesehen sein, dass die abgegebene Leistung durch Veränderung der Amplitude und/oder der Frequenz der Schwingungen stetig veränderbar ist. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Amplitude der Vibrationsschwingung während des Verbindungsprozesses manuell gesteuert werden kann.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass für unterschiedliche, insbesondere unterschiedlich große Pins vorab unterschiedliche Leistungsstufen für das Vibrationsinstrument festgelegt werden können, die durch einen Benutzer vor Durchführung einer Anwendung eingestellt werden können. Diese Einstellung kann manuell oder auch programmier- und speicherbar vorgesehen sein.
Somit kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich ein bestimmter Leistungswert vorab einstellen lässt und eine „Feindosierung" manuell möglich ist. Beispielsweise kann das Vibrationsinstrument in Handstück-Form ausgebildet sein und ein entsprechendes Bedienelement am Griffteil des Handstücks aufweisen.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer insgesamt länglichen Sonotrode 4' mit einer Hauptachse 36, einem proximalen Endbereich 30 und einem distalen Endbereich 32 gezeigt. Der proximale Endbereich 30 ist zur Verbindung mit einem vorderen Endbereich eines Handstücks 2 vorgesehen.
Am distalen Endbereich 32 weist die Sonotrode 4' einen Kontaktierungsbereich 34 zur Kontaktierung mit einem (in dieser Figur nicht gezeigten) Pin 6 auf, wobei dieser Kontaktierungsbereich 34 asymmetrisch zur Hauptachse 36 gestaltet ist. Der Kontaktierungsbereich 34 umfasst eine vergleichsweise kurze zylinderartige Anformung an den Hauptkörper der Sonotrode 4', an der wiederum ein kleiner stiftförmiger Ansatz 14' angeordnet ist, der zum Eingriff in ein Loch in dem Kopf des entsprechenden Pins 6 vorgesehen ist.
Der Kontaktierungsbereich 34 weist eine Anlagefläche 38 auf, die zur Anlage des Kopfes 8 des Pins 6 vorgesehen ist. Die Anlagefläche 38 weist dabei eine Flächennormale auf, die mit der nach vorne bzw. distal weisenden Richtung der Längsachse 36 einen spitzen Winkel W einschließt. Die Anlagefläche 38 erstreckt sich dabei bis zur vorderen Stirnfläche 40 der Sonotrode 4'.
Die dargestellte abgewinkelte Form der Sonotrode 4' eignet sich besonders gut, wenn die Umgebung der vorgesehenen Verbindungsstelle schlecht zugänglich ist. Dies kann beispielsweise im chirurgischen Arbeitsumfeld der Fall sein.
Die Sonotrode 4' ist als Hohlkörper ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders gute Schwingungs-Charakteristik, d. h. die Übertragung von Schwingungsenergie zum distalen Endbereich 32 bzw. zum Kontaktierungsbereich 34 ist besonders verlustarm möglich.
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt das Vibrationsinstrument weiterhin über eine Selbsttest-Funktion, mit deren Hilfe die Funktion des gesamten Instruments geprüft werden kann. Eine derartige Funktion kann gegebenenfalls insbesondere für die Komponenten Handstück, Sonotrode und Verbindungsschlauch des Vibrationsinstruments vorgesehen sein. Insbesondere kann dabei eine Prüfung auf mögliche elektrische Kurzschlüsse vorgesehen sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Selbsttest-Funktion automatisch beim Einschalten des Instruments beginnt und auch manuell bei eingeschaltetem Instrument gestartet werden kann.
Weiterhin kann das Instrument über eine Speicherfunktion verfingen, mit der Werte einer während eines Verbindungsprozesses abgegebenen Leistung gespeichert werden können. Dies dient einer Funktionskontrolle nach Herstellung einer oder mehrerer Verbindungen. Im chirurgischen Umfeld kann dies einer Funktionskontrolle nach Beendigung einer Operation dienen. Weiterhin kann das Instrument über Mittel zur Funkübertragung der gespeicherten Werte verfingen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Instrument über festeinstellbare Leistungsstufen verfingt, die für Verbindungen unterschiedlich großer Pins vorgesehen sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass diese Leistungsstufen durch einen Anwender programmierbar und speicherbar festgelegt werden können.
Weiterhin kann das Instrument über eine Beleuchtungseinheit zur Beleuchtung des distalen Endbereichs der Sonotrode verrfügen. Die Beleuchtungseinheit kann beispielsweise im oder am Handstück angeordnet sein kann.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Instrument Mittel zur Zufuhr eines Kühlmediums umfasst. Dabei kann eine integrierte Steuerung für die Zufuhr des Kühlmediums vorgesehen sein.
Weiterhin kann Folgendes vorgesehen sein:

• Temperaturüberwachung der Elektronik
• integrierte Leistungsumschaltung bei konstanter Amplitude
• Überwachung aller Funktionen durch einen Controller bzw. yController
• Galvanische Trennung eines Patientenstromkreises direkt in einem Ausgangsübertrager (Trafo)
• Endstufenaufbau als miniaturisierte Halbbrücke
• Getrennte Einstellung einer oberen und einer unteren Frequenz (z. B. 30 kHz und 28,5 kHz)
• Vorgabe der Amplitude durch den Controller
• Softwareaktualisierungen durch "on board" Schnittstelle.

2: Griffteil
4, 4': Sonotrode
6: Verbindungselement; Pin
8: Kopf des Verbindungselements
10: poröser Grundstoff
12: Platte
14, 14': Ansatz
20: zeitlicher Verlauf der abgegebenen Leistung
22: zeitlicher Verlauf der Amplitude
24: zeitlicher Verlauf der abgegebenen Energie
30: proximales Ende der Sonotrode 4'
32: distales Ende der Sonotrode 4'
34: Kontaktierungsbereich der Sonotrode 4'
36: Hauptachse der Sonotrode 4'
38: Anlagefläche der Sonotrode 4'
40: vordere Stirnfläche der Sonotrode 4'

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 02/069817 A1 [0002]

Claims

Vibrationsinstrument zum Setzen eines Verbindungselements (6) in einen porösen Grundstoff (10), wobei das Verbindungselement (6) zumindest teilweise aus einem Material besteht, das durch Zufuhr mechanischer Energie zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann, wobei das Vibrationsinstrument Mittel zur Erzeugung mechanischer Energie aufweist, die auf das Verbindungselement (6) übertragen werden kann, so dass dadurch das Verbindungselement (6) zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsinstrument dazu ausgelegt ist, eine in Form von mechanischer Energie abgegebene Leistung stetig veränderbar abzugeben.
Vibrationsinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Leistung von Null ausgehend stetig veränderbar abgegeben werden kann.
Vibrationsinstrument nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die stetige Veränderung der abgegebenen Leistung durch eine stetige Veränderung der Amplitude und/oder der Frequenz von Schwingungen des Vibrationsinstruments bewirkt werden kann.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leistung stetig von Null auf einen vorab festgelegten Wert verändert werden kann.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dazu ausgelegt, mechanische Energie in Form von Vibrationsenergie, vorzugsweise in Form von Ultraschall, zu erzeugen.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Instrument in Handstück-Form ausgebildet ist.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (6) zumindest teilweise aus thermoplastischem Kunststoff besteht.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (6) ein Verbindungselement zur chirurgischen Verwendung ist.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vibrationsinstrument über eine Selbsttest-Funktion verfügt, in der die Funktion des Vibrationsinstruments hinsichtlich Funktionalität und möglicher elektrischer Kurzschlüsse geprüft werden kann, und zwar jeweils gegebenenfalls mit Bezug auf ein Handstück (2), eine Sonotrode (4) und auf einen Versorgungsschlauch des Vibrationsinstruments.
Vibrationsinstrument nach Anspruch 10, wobei die Selbsttest-Funktion automatisch bei einem Einschalten des Vibrationsinstruments ausgeführt wird und vorzugsweise auch manuell aufgerufen werden kann.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Speicherfunktion zur Speicherung eines Wertes einer abgegebenen Leistung.
Vibrationsinstrument nach Anspruch 11, mit einer Sendeeinheit zur drahtlosen Übermittlung eines Wertes einer gespeicherten Leistung.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Mitteln zur Speicherung mehrerer, vorab festgelegter Werte für eine abzugebende Leistung.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend Mittel zur Beleuchtung einer Umgebung eines Bereichs des Vibrationsinstruments, der zur Kontaktierung mit dem Verbindungselement vorgesehen ist, beispielsweise gegebenenfalls einer Umgebung des vorderen Endbereichs (32) der Sonotrode (4') des Vibrationsinstruments.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend Mittel zur Abgabe eines Kühlmediums zur Kühlung des Verbindungselements (6) bzw. dessen Umgebung.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend Mittel zur manuellen Veränderung der abgegebenen Leistung.
Vibrationsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Schallwandler und eine Sonotrode (4), wobei die Sonotrode (4) dazu ausgelegt ist, eine vom Schallwandler empfangene mechanische Energie auf das Verbindungselement (6) zu übertragen.
Vibrationsinstrument nach Anspruch 17, wobei die Sonotrode (4) als Hohlkörper ausgebildet ist.
Vibrationsinstrument nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Sonotrode (4') an ihrem distalen Endbereich (32) eine Halterung, beispielsweise mit einem stiftförmigen Ansatz (14) für das Verbindungselement (6) aufweist.
Vibrationsinstrument nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Sonotrode (4') insgesamt länglich ist und einen Kontaktierungsbereich (34) zur Kontaktierung mit dem Verbindungselement (6) aufweist, der asymmetrisch zur Hauptachse (36) der Sonotrode (4') ausgebildet ist.
Verfahren zum Setzen eines Verbindungselements in einen porösen Grundstoff (10), wobei das Verbindungselement (6) zumindest teilweise aus einem Material besteht, das durch Zufuhr mechanischer Energie zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist: (a) Übertragung mechanischer Energie auf das Verbindungselement (6) derart, dass dadurch das Verbindungselement (6) zumindest teilweise in einen flüssigen Zustand gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt (a) eine in Form von mechanischer Energie abgegebene Leistung stetig verändert abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei bei Schritt (a) die in Form von mechanischer Energie abgegebene Leistung von Null ausgehend stetig verändert abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei bei Schritt (a) die stetige Veränderung der abgegebenen Leistung durch eine stetige Veränderung der Amplitude und/oder der Frequenz von Schwingungen des Vibrationsinstruments bewirkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei bei Schritt (a) die Leistung stetig von Null auf einen vorab festgelegten Wert verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, bei dem die mechanische Energie in Form von Vibrationsenergie, vorzugweise in Form von Ultraschall erzeugt wird.