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Die Erfindung betrifft den Schaft eines laparoskopischen Instrumentes mit einem über die wesentliche Länge des Schaftes erstreckten Keramikrohr. Eine solche Konstruktion ist aus der
US 5,257,999 bekannt. Als Keramik ist dort auch Wolframkarbid genannt.
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Laparoskopische Instrumente mit einem Wolframkarbid-Schaft werden in jüngster Zeit diskutiert. Der Vorteil dieser Keramik gegenüber üblicherweise verwendetem Stahl ist die wesentlich höhere Festigkeit, insbesondere die bessere Biegesteifigkeit, die bei laparoskopischen Instrumenten mit langem, dünnem Schaft von großem Vorteil ist, wenn mit solchen Instrumenten größere Kräfte ausgeübt werden.
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Nachteilig bei Schäften aus Keramik ist allerdings die Bruchgefahr. Werden die Belastungsgrenzen überschritten, so verbiegt der Schaft nicht, wie dies bei einem Schaft aus Stahl der Fall wäre, sondern er bricht. Das kann aber bei einer Operation mit einem solchen Instrument katastrophale Folgen haben.
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Bricht ein Keramikschaft, so entstehen in der Regel scharfe Bruchkanten, die zu Verletzungen im Körper führen können. Ferner können Splitter entstehen, die in den Bauchraum fallen und dort zu schweren Störungen führen, zumal die Splitter nur schwer zu finden sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Schaft eines laparoskopischen Instrumentes bei höherer Festigkeit sicherer auszubilden.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist der Schaft mit einem sich über seine Länge erstreckenden Keramikrohr ausgebildet. Dieses vermittelt die gewünschte hohe Steifigkeit. Das Keramikrohr ist wenigstens bereichsweise von einer Hülle umgeben, welche zumindest bruchgefährdete Bereiche des Keramikrohres abdeckt und mit derartigen Materialeigenschaften ausgebildet ist, dass die Hülle das Hindurchdringen von gebrochener Keramik verhindert. Erfindungsgemäß wird zwar das Brechen der Keramik nicht verhindert, es werden aber die gefährlichen Folgen eines solchen Bruches verhindert. Beim Bruch sich am Keramikrohr bildende scharfe Kanten können die umgebende Hülle nicht durchdringen. Das umgebende Körpergewebe ist also gegen Berührung mit scharfen Kanten geschützt. Entstehende Keramiksplitter bleiben innerhalb der Hülle und können nicht verloren gehen. Insgesamt ergibt sind also ein Instrument, das die hohe Steifigkeit des Keramikrohres nutzt, ohne dessen Gefahren in Kauf nehmen zu müssen.
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Die das Keramikrohr umgehende Hülle kann aus unterschiedlichen geeigneten Materialien bestehen. Zum Beispiel kann ein ausreichend fester Kunststoff verwendet werden. Vorzugsweise gemäß Anspruch 2 besteht die Hülle aber aus einem Metallrohr. Dieses schützt besonders wirksam gegen durchdringende Keramikkanten oder -splitter und hat den Vorteil, in üblicher Technik medizinischer Feinmechanik herstellbar zu sein.
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Problematisch bei einer aus einem Metallrohr bestehenden Hülle ist die Verbindung mit dem Keramikrohr. Verklebungen werden in der Medizintechnik ungern verwendet. Andere Verbindungstechniken, z. B. Verschraubungen, sind aufwändig. Vorteilhaft werden daher die Merkmale des Anspruches 3 verwendet. Das Metallrohr trägt an den Enden Innenflansche, zwischen denen das Keramikrohr gehalten ist. Es sind daher keine direkten Verbindungen zwischen dem Metallrohr und dem Keramikrohr erforderlich. Dieses liegt lose in einer Formschlussumfassung zwischen den Innenflanschen und in dem außen liegenden Metallrohr. Es ist lediglich erforderlich, wenigstens einen der beiden Innenflansche erst nach dem Einlegen des Keramikrohres zu befestigen. Der Innenflansch kann vorteilhaft aus Metall bestehen und lässt sich mit dem Metallrohr auf äußerst einfache Weise wirkungsvoll verbinden, z. B. durch einen Schweißpunkt, durch eine Verklemmung oder dergleichen.
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Alternativ kann gemäß Anspruch 4 die Hülle vorteilhaft als Gewebe ausgebildet sein. Gewebe geeigneter Festigkeit sind vielfältig verfügbar, z. B. in Form von Metallgeweben, Glasgeweben oder dergleichen. Sie können als Gewebeschlauch ausgebildet um die Hülle herum angeordnet sein und so das Durchdringen scharfer Keramikkanten oder Keramiksplitter verhindern. Auf diese Weise lassen sich besonders einfache, kostengünstige Konstruktionen schaffen.
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Vorteilhaft ist ein solches Gewebe in eine Kunststoffmatrix eingebettet. Es bildet sich ein Gewebeschlauch, der mit der Kunststoffmatrix besonders gute Herstellungs- und Gebrauchseigenschaften hat, z. B. hinsichtlich der Maßhaltigkeit.
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Vorteilhaft gemäß Anspruch 6 ist die Hülle über die gesamte Länge des Keramikrohres erstreckt, um Brüche abdecken zu können, gleichgültig an welcher Stelle des Keramikrohres sie auftreten.
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Alternativ kann gemäß Anspruch 7 die Hülle nur im Bereich einer Sollbruchstelle des Rohres ausgebildet sein. Dabei reicht eine relativ kurze Hülle zum Abdecken des Keramikrohres aus, wenn dieses an der Stelle der Hülle eine Sollbruchstelle aufweist, an der das Keramikrohr bricht.
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Vorzugsweise gemäß Anspruch 8 liegt dabei die Sollbruchstelle im proximalen Endbereich des Schaftes. Dort treten bei üblicher Handhabung besonders häufig Überlastungen auf. Die Gefahr, dass der Schaft an anderer als der Sollbruchstelle bricht, ist daher äußerst gering. Der proximale Endbereich des Schaftes liegt außerdem zumeist außerhalb des Körpers, so dass ein Bruch an dieser Stelle ohnehin weniger gefährlich ist.
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Dabei ist vorzugsweise gemäß Anspruch 9 die Hülle mit radialem Abstand zur Sollbruchstelle ausgebildet, schafft also zu dieser einen Raum, in dem Keramiksplitter bei einem Bruch ausweichen können, ohne sofort auf die Hülle einzuwirken.
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Aus Festigkeitsgründen geeignete Keramiken sind wie die meisten Keramiken üblicherweise elektrisch schlecht leitend. Vorzugsweise gemäß Anspruch 10 wird jedoch eine elektrisch leitfähige Keramik verwendet. Dies hat den Vorteil, dass das Keramikrohr, wie von Instrumenten mit Metallrohren her bekannt, als Zuleitung zur Stromübertragung am proximalen Ende des Instrumentes zu dessen distalem Ende verwendet werden kann. Ein Isolierüberzug dient zur äußeren Isolierung, um ungewollte Strombeaufschlagung des Körpergewebes zu verhindern.
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Vorzugsweise ist dabei das Keramikrohr aus Wolframkarbid ausgebildet. Wolframkarbid zeichnet sich durch besonders hohe Festigkeit und gute elektrische Leitfähigkeit aus.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen laparoskopischen Instrumentes mit einem langestreckten Schaft und
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2–4 in Längsrichtung geschnittene Teilstücke des Schaftes in unterschiedlichen Ausführungsformen.
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1 zeigt in Seitenansicht ein laparoskopisches Instrument 1 in Form einer Schaftzange mit einem langgestreckten Schaft 2, an dessen distalem Ende ein Endeffektor in Form eines Zangenmaules 3 angeordnet ist, das auch als Scherenmaul ausgebildet sein kann.
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Der Schaft 2 ist mit seinem proximalen Endbereich an einer Scheibe 5 befestigt, die beispielsweise zur Kennzeichnung durch Farbkodierung dienen kann und ihrerseits an einem Drehring 6 mit äußerer Rändelung 7 befestigt ist, welcher drehbar auf einem Hauptkörper 8 gelagert ist.
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Der Hauptkörper 8 ist Teil eines Handgriffes mit einem am Hauptkörper 8 befestigten festen Griffstück 9 und einem diesem gegenüber an einem Gelenk 10 schwenkbar verbundenen beweglichen Griffstück 11. Beide Griffstücke 9, 11 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils mit einem in 1 dargestellten Fingergriffring versehen.
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Der Schaft 2 ist rohrförmig ausgebildet und wird von einer Betätigungsstange 12 durchlaufen, welche bei 13 gelenkig im beweglichen Griffstück 11 gelagert ist und somit bei Bewegung der Griffstücke 9, 11 gegeneinander in Achsrichtung des Schaftes 2 bewegt wird. In nicht dargestellter Weise ist das distale Ende der Betätigungsstange 12 mit dem Maul 3 gekoppelt, um bei Bewegung der Betätigungsstange 12 dieses zu öffnen oder zu schließen.
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Durch Verdrehen des Drehringes 6 gegenüber dem Hauptkörper 8 werden der am Drehring 6 befestigte Schaft 2 und das Maul 3 in der Drehbewegung mitgenommen. Auf diese Weise kann die Öffnungsebene des Maules 3 in die gewünschte Lage verdreht werden. Diese Verdrehbarkeit kann bei einem vereinfachten Instrument auch weggelassen werden. Auch die Handgriffbetätigung mit den Griffstücken 9 und 11 kann anders ausgebildet sein, z. B. in Form eines Inline-Griffes.
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In der Darstellung der 1 ist aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung der Schaft 2 relativ kurz und dick dargestellt. Er kann für laparoskopische Anwendung jedoch sehr lang und dünn ausgebildet sein, z. B. mit einem Durchmesser von nur wenigen Millimeter bei einer Länge von mehreren Dezimetern.
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Das dargestellte Instrument 1 wird bei laparoskopischer Anwendung meistens durch einen laparoskopischen Port in die Bauchhöhle des Patienten eingeführt, um dort Arbeiten vorzunehmen. Dabei kann das Instrument 1, wie in 1 dargestellt, als Zange oder Schere ausgebildet sein, kann aber beispielsweise auch an seinem distalen Ende ein feststehendes Messer aufweisen.
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Insbesondere ist das Instrument 1 für die Hochfrequenzchirurgie ausgebildet, weist also an seinem distalen Endbereich wenigstens eine Elektrode auf. Beispielsweise kann eine der beiden Branchen des Maules 3 als Elektrode ausgebildet sein. Dann muss die distale Elektrode über die Länge des Schaftes 2 mit entsprechenden elektrischen Leitungen zum proximalen Bereich des Instrumentes 1 verbunden sein, um von dort z. B. mittels einer geeigneten Kabelverbindung an einen Hochfrequenzgenerator anschließbar zu sein.
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Bei der Anwendung des Instrumentes 1 im Körper wird dieses häufig auch als Hebel verwendet, z. B. um ein Körperorgan beiseite zu drücken. Bisweilen treten dabei erhebliche Biegekräfte auf, die zu einer Überlastung des Schaftes 2 führen. Besteht dieser im Wesentlichen aus einem konventionellem Metallrohr, wird dieses bei einer solchen Überlastung verbogen und somit zur weiteren Benutzung unbrauchbar, insbesondere deswegen, weil ein geknickter Schaft nicht mehr durch die Rohrhülse eines laparoskopischen Portes bewegbar ist.
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Um den Belastungsgrenzwert, bei dem das Instrument 1 unbrauchbar wird, zu erhöhen, wird ein Keramikrohr 14 verwendet, das wesentlicher Teil des Schaftes 2 ist und diesem seine Biegefestigkeit vermittelt. 2 zeigt einen Bereich des Schaftes 2 in einem Längsschnitt. Es ist das Keramikrohr 14 zu sehen, das die Betätigungsstange 12 umgibt.
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In der Ausbildung gemäß 2 lassen sich höhere Festigkeitswerte erreichen, da Keramik hinsichtlich der Biegesteifigkeit einem Metallrohr überlegen ist. Auch die steifere Keramik kann jedoch überlastet werden. Das Keramikrohr 14 würde dann brechen. Es entstehen die bei Keramikbrüchen üblichen scharfen Bruchkanten und Keramiksplitter. Wenn diese in den Körper des Patienten gelangen oder diesen berühren ergeben sich Verletzungen.
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Die Erfindung vermeidet dies, indem das Keramikrohr 14 mit einer Hülle umgeben ist.
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Bei der Ausführungsform der 2 ist die Hülle als Gewebeschlauch 15 ausgebildet, der das Keramikrohr 14 umgibt. Es kann sich dabei, wie in der 2 links dargestellt, um einen nackten Gewebeschlauch handeln, der das Keramikrohr 14 lose umgibt. Wie in 2, rechts, dargestellt, kann der Gewebeschlauch 15 auch in einer Kunststoffmatrix 16 gegossen sein, die dem Gewebeschlauch 15 eine bei der Montage vorteilhafte Passform vermittelt und sein Handhabbarkeit verbessert. Außerdem kann auch der Durchtritt feinster Keramiksplitter durch die Gewebemaschen auf diese Weise verhindert werden.
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Wie bereits erwähnt, sind im Falle eines für die Elektrochirurgie bestimmten Instrumentes, mit einer oder mehreren Elektroden im distalen Endbereich, elektrische Leitungen zwischen dem distalen und proximalen Endbereich des Schaftes 2 erforderlich. Im Falle des Instrumentes der 2 kann das Keramikrohr 14 elektrisch leitend ausgebildet sein und als Leitung für diese Zwecke verwendet werden.
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Besonders geeignet ist eine Ausbildung des Keramikrohres 14 aus Wolframkarbid, das besonders hohe Festigkeitseigenschaften mit guter elektrischer Leitfähigkeit verbindet. In diesem Fall ist, wie bei Metallschäften bekannt, das Keramikrohr 14 nach außen elektrisch zu isolieren. Dies kann von der Kunststoffmatrix 16 bewirkt werden. Ansonsten ist es auch möglich, eine weitere zusätzliche Isolierschicht vorzusehen.
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3 zeigt eine andere Ausführungsform des Schaftes 2, wiederum mit dem Keramikrohr 14, vorzugsweise aus Wolframkarbid, und wiederum umgeben von einer Hülle zur Bruch- und Splittersicherung. Im Ausführungsbeispiel der 3 ist diese Hülle jedoch als Metallrohr 17 ausgebildet, das im dargestellten Ausführungsbeispiel das Keramikrohr 14 eng passend umgibt.
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Die zur sicheren Montage erforderliche Befestigung zwischen Keramikrohr 14 und Metallrohr 17 gestaltet sich jedoch schwierig. Geeignete Verklebungen sind bei medizinischen Instrumenten nicht erwünscht. Abhilfe schafft hier die in 3 dargestellte Konstruktion, bei der im Endbereich des Metallrohres 17 ein Innenflansch 18 angeordnet ist. Ein entsprechender Innenflansch ist auch im anderen Endbereich des Metallrohres 17 angebracht. Das Keramikrohr 14 ist daher an beiden Enden des Schaftes 2 in Achsrichtung sicher gehalten. Irgendwelche zusätzlichen Befestigungen am Metallrohr 17 können entfallen.
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Bei der Montage wird zunächst an einem Ende des Metallrohres 17 der Innenflansch 18 weggelassen und es kann von diesem Ende her das Keramikrohr 14 eingeschoben werden. Sodann wird an diesem Ende ein Innenflansch eingesetzt und mit dem Metallrohr 17 verbunden. Der Innenflansch 18 kann in geeigneter Weise aus Metall bestehen und mit dem Metallrohr 17 z. B. durch einen Schweißpunkt verbunden werden. Es sind allerdings bei der Befestigung der Innenflansche 18 auch andere Möglichkeiten nutzbar, wie z. B. Gewindeverschraubungen und dergleichen.
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Bei der Ausführungsform der 3 liegt das Metallrohr 17 außerhalb des Keramikrohres 14 und ist elektrisch leitfähig. Wird es als Stromleiter verwendet, so ist eine äußere Isolierung erforderlich. Dazu kann ein Isolierüberzug 19 aus geeignetem Material vorgesehen sein.
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Bei den Ausführungsformen der 2 und 3 ist das Keramikrohr 14 jeweils durch eine Hülle 15, 16, bzw. 17 nach außen abgedeckt, um den Körper des Patenten gegen Brüche des Keramikrohres 14 zu schützen. Diese Brüche können an irgendeiner Stelle des Schaftes 2 auftreten. Die abdeckende Hülle muss sich daher über die gesamte Länge des Keramikrohres 14 erstrecken.
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4 zeigt eine Ausführungsform des Schaftes 2, bei der das Keramikrohr 14 an seinem mit der Scheibe 5 verbundenen Endbereich mit einer Sollbruchstelle versehen ist, die z. B. in Form der dargestellten äußeren Ringnut 20 ausgebildet sein kann.
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Die Sollbruchstelle mit der Ringnut 20 ist, wie 4 zeigt, an einer besonders geeigneten Stelle, nämlich im proximalen Endbereich des Schaftes 2 angeordnet, an dem bei der üblichen Handhabung des Instrumentes 1 ohnehin höhere Bruchgefahr besteht. Wenn daher das Keramikrohr 14 der Konstruktion der 4 bricht, dann passiert dies mit hoher Wahrscheinlichkeit an der Sollbruchstelle 20.
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Es reicht somit aus, nur den Bereich der Ringnut 20 mit einer Hülle zu umgeben, die gemäß 4 als Schutzkappe 21 ausgebildet ist, welche das Keramikrohr 14 im Abstand umgibt und mit ihrem einem Rand formschlüssig in der in 4 dargestellten Nut 22 in der Scheibe 5 befestigt ist und mit ihrem anderen Rand ringförmig das Keramikrohr 14 umfasst. Die Schutzkappe 21 kann z. B. aus einem stabilen Kunststoffmaterial bestehen, oder auch z. B. aus dem gemäß 2 als Hülle verwendeten Gewebematerial.
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Der radiale Abstand mit dem die Schutzkappe 21 das Keramikrohr 14 im Bereich der Ringnut 20 umgibt, kann beim Bruch an der Ringnut 20 das seitliche ausweichen der Bruchstellen ohne Verletzung der Schutzkappe 21 zulassen und kann beim Bruch entstehende Splitter im Innenraum aufnehmen.
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Die Ausbildung der Schutzkappe 21 mit radialem Abstand zum Keramikrohr 14 sorgt für einen relativ großen Außendurchmesser des Schaftes 2 im Bereich der Schutzkappe 21. An dieser Stelle, nämlich im proximalen Endbereich des Schaftes 2 stört dies aber nicht, da dieser Endbereich des Schaftes 2 beim laparoskopischen Arbeiten ausserhalb des Körpers bleibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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