DE102012101259A1

DE102012101259A1 - Surgical instrument for use during e.g. spinal column surgery, has handpiece with handle section, and tool shaft formed in longitudinal sections between bearing points or in bearing point area with small diameter between bearing points

Info

Publication number: DE102012101259A1
Application number: DE201210101259
Authority: DE
Inventors: Edgar Blust
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-22

Abstract

The instrument has a handpiece comprising a handle section and a handpiece shaft that is arranged at the handle section. A tool shaft (8) is supported at bearing points (16) arranged at a distance to each other in a shaft longitudinal direction. A tool or a tool retainer (18) is arranged at a distal end of the tool shaft. The tool shaft is formed in intermediate longitudinal sections (22) between the bearing points or in a bearing point area with small diameter between the bearing points. A clamping piece comprises clamping jaws that are arranged radially inwardly movable manner. The tool is designed as a milling cutter, turning knife or polishing head.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit angetriebenem, drehbar gelagertem Werkzeug jeweils gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 6.The present invention relates to a surgical instrument with a driven, rotatably mounted tool each according to the preamble of claims 1 and 6.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

In der modernen minimal invasiven Chirurgie werden Instrumente beispielsweise zur spanabhebenden Bearbeitung von Knochen, Knorpeln etc., beispielsweise bei neurochirurgischen Eingriffen, in der Wirbelsäulenchirurgie und dergleichen Behandlungen verwendet, welche ein ergonomisch geformtes Handstück und ein ggf. austauschbares Werkzeug (z.B. ein Fräser, Drehmesser, Polierkopf, etc.) umfassen, das im Handstück drehbar sowie angetrieben gelagert ist. Als Werkzeugantrieb ist je nach Verwendungszweck und beabsichtigter Werkzeugdrehzahl ein hydraulischer, pneumatischer oder elektromotorischer Antrieb vorgesehen, der über einen Drehmoment-Übertragungszug (beispielsweise ein Getriebe und/oder eine Anzahl ggf. miteinander gekoppelter Wellen) innerhalb des Handstücks mit dem Werkzeug wirkverbunden ist. Die Antriebe können dabei im Handstück integriert sein oder sie sind als externe Antriebseinheiten ausgebildet, welche über Energieversorgungsleitungen mit dem Handstück gekoppelt sind.In modern minimally invasive surgery, instruments are used, for example, for cutting bone, cartilage, etc., for example in neurosurgical procedures, in spinal surgery and the like, which include an ergonomically shaped handpiece and a possibly interchangeable tool (eg a milling cutter, rotary knife, Polishing head, etc.), which is rotatably mounted and driven in the handpiece. As a tool drive depending on the intended use and intended tool speed, a hydraulic, pneumatic or electric motor drive is provided, which is operatively connected via a torque transfer train (for example, a gear and / or a number of possibly coupled shafts) within the handpiece with the tool. The drives can be integrated in the handpiece or they are designed as external drive units, which are coupled via power supply lines to the handpiece.

An den Handstücken sind an deren körperzugewandten (distalen) Enden rohrförmige Handstückschäfte angeschlossen/montiert, die je nach Einsatzzweck unterschiedliche Schaftlängen und – formen haben. So existieren beispielsweise gerade, bogenförmig gekrümmte oder vorzugsweise im Montagebereich mit dem Handstück gekröpfte (abgewinkelte) Handstückschäfte, in denen jedoch immer eine Drehmoment-Übertragungswelle oder – schaft gelagert ist. Diese Welle/Schaft muss starr (torsionssteif) genug sein, um das erforderliche Drehmoment an ein daran distal angeschlossenes / ausgebildetes Werkzeug übertragen zu können (d.h. die Welle muss eine ausreichende Torsionssteifigkeit besitzen), jedoch auch eine gewisse Biegeflexibilität aufweisen, um den Krümmungen eines Handstückschaft-Verlaufs auch bei einer drehenden Bewegung folgen zu können. Die Schwierigkeit besteht grundsätzlich darin, derartige biegeflexible Torsionswellen so in dem Handstückschaft zu lagern, dass auch bei kleinen Handstückschaft-Durchmessern und hohen Drehzahlen eine sichere und langlebige Funktion des chirurgischen Instruments insbesondere auch im Fall von langen Handstückschäften gewährleistet ist.On the handpieces tubular handpiece shafts are connected / mounted at their body-facing (distal) ends, which have different shank lengths and shapes depending on the purpose. For example, there are straight (curved) handpiece shanks which are curved in an arcuate manner or are preferably bent in the assembly area with the handpiece, but in which a torque transmission shaft or shank is always mounted. This shaft must be rigid enough to transmit the torque required to a tool connected distally (ie, the shaft must have sufficient torsional rigidity), but also have some flexural flexibility to accommodate the curvatures of a handpiece shaft -Verlaufs to follow even with a rotating movement. The difficulty is basically to store such flexurally flexible torsion waves in the handpiece shaft, so that even with small handpiece shaft diameters and high speeds safe and durable function of the surgical instrument is ensured, especially in the case of long handpiece shafts.

Stand der TechnikState of the art

Beispielsweise aus der EP 1 598 023 A2 ist ein chirurgisches Instrument dieser Gattung und insbesondere ein Handstück eines solchen chirurgischen Instruments bekannt.For example, from the EP 1 598 023 A2 is a surgical instrument of this type and in particular a handpiece of such a surgical instrument known.

Dieses Handstück besteht aus einem hülsenförmigen Griffabschnitt, an dessen proximalem (körperabgewandtem) Ende ein Leitungspaket zur Energieversorgung anschließbar ist und an dessen distalem (körperzugewandtem) Ende ein Handstückschaft mittels einer Überwurfmutter aufgeschraubt ist. Der Handstückschaft hat eine äußere sowie innere Schafthülle, die auch zur Gleitführung einer darin eingeführten Torsionswelle dient. Die innere Schafthülle ist in Axialrichtung in mehrere Teilabschnitte unterteilt, zwischen denen jeweils ein Kugellager in die äußere Schafthülle eingesetzt ist, welche die Torsionswelle gegen die äußere Schafthülle abstützen. Am distalen Ende der Torsionswelle ist ein Werkzeug, vorzugsweise ein Fräskopf befestigt.This handpiece consists of a sleeve-shaped handle portion, at the proximal (body facing away) end of a line package for power supply can be connected and at its distal (body facing) end a handpiece shaft is screwed by means of a union nut. The handpiece shaft has an outer and inner shaft sheath, which also serves to slide a torsion shaft inserted therein. The inner shaft shell is divided in the axial direction into a plurality of subsections, between each of which a ball bearing is inserted into the outer shaft shell, which support the torsion shaft against the outer shaft shell. At the distal end of the torsion shaft, a tool, preferably a milling head is attached.

Aus der EP 1 598 023 A2 ist ferner zu entnehmen, dass die Torsionswelle über deren gesamte Wellenlänge im Wesentlichen einen konstanten Wellendurchmesser hat, der sich nur im distalen Endbereich etwas aufweitet, um Biegekräfte in Folge von Werkzeug-Scheideingriffskräften besser aufnehmen zu können.From the EP 1 598 023 A2 It can also be seen that the torsion wave has over its entire wavelength substantially a constant shaft diameter, which widens slightly only in the distal end region in order to absorb bending forces as a result of tool-Scheideingriffskräften better.

Grundsätzlich besteht jedoch die Notwendigkeit, möglichst dünne Handstückschäfte in sowohl gerader als auch gebogener Ausführung sowie in unterschiedlichen Längen zu bauen, um zum Einen eine bessere Sicht auf das Werkzeug zu bekommen und zum Anderen noch kleinere Zugänge realisieren zu können. Des Weiteren ist es erforderlich, dass das Instrument bzw. das Werkzeug in einem sogenannten High Speed Bereich also im Drehzahlbereich von 80.000–100.000 U/min betrieben werden kann.Basically, however, there is a need to build the thinnest possible handpiece shanks in both straight and curved design and in different lengths to get on the one hand a better view of the tool and on the other to be able to realize even smaller accesses. Furthermore, it is necessary that the instrument or the tool in a so-called high-speed range so in the speed range of 80,000-100,000 U / min can be operated.

Bei den im Einsatz sich befindlichen Handstückschäften werden zur Lagerung der Werkzeugschäfte/Torsionswellen überwiegend Kugellager verwendet, wie sie auch aus der vorstehend genannten EP 1 598 023 A2 bekannt sind. Die Durchmesser der Werkzeugschäfte liegen hierbei in einem Bereich von 1,2 bis 1,5mm. Aufgrund dieser geringen Durchmesser sind die verwirklichbaren Drehzahlbereiche, in denen die Werkzeuge sicher betrieben werden können, jedoch deutlich reduziert, d.h. beispielsweise auf einen Wertebereich um 24.000 U/min.When the handpiece shafts are in use, mainly ball bearings are used for the storage of the tool shanks / torsion shafts, as they are also known from the above-mentioned EP 1 598 023 A2 are known. The diameters of the tool shanks are in a range of 1.2 to 1.5 mm. Due to these small diameters, however, the achievable speed ranges in which the tools can be safely operated are significantly reduced, ie, for example, to a value range around 24,000 rpm.

Durch die überwiegende Verwendung von Kugellagern oder alternativ von Gleitlagern entstehen jedoch bei derart kleindurchmessrigen Werkzeugschäften erhebliche mechanische sowie thermische Probleme. Die Kugellager sind zwangsläufig sehr klein. Diese kleinen Kugellager können daher keine großen Kräfte aufnehmen und laufen auch sehr schnell heiß. Die Folgen sind sehr häufig Ausfälle durch Lagerverschleiß bzw. Überhitzung. Bei Verwendung von Gleitlagern ergeben sich ebenfalls sehr hohe Temperaturen im Betrieb, bzw. die Drehzahl ist stark eingeschränkt. Due to the predominant use of ball bearings or alternatively plain bearings, however, considerable mechanical and thermal problems arise in such small diameter tool shanks. The ball bearings are inevitably very small. These small ball bearings can therefore absorb no great forces and run very quickly hot. The consequences are very frequent failures due to bearing wear or overheating. When using plain bearings also result very much high temperatures during operation, or the speed is severely limited.

Es besteht daher die grundsätzliche Möglichkeit die Lagerung des Werkzeugschafts dadurch zu verbessern, indem Rollenkörper anstelle von Kugeln verwendet werden, die direkt auf dem Werkzeugschaft und direkt auf der Innenseite des Handstückschafts laufen. Diese Rollenkörper werden in der Regel durch einen Käfig in ihrer Position gehalten. Wird nunmehr ein Werkzeugschaft mit einem Durchmesser von ca. 1,5mm verwendet, führt dies aufgrund der dadurch erlangten hohen (Biege-)Steifigkeit insbesondere bei den gebogenen/gekröpften Handstückschäften zu einer großen Walkarbeit und damit zu hohen Erwärmungen, was wiederum in einem schnellen Verschleiß resultiert. Die Standzeit eines solchen Instruments ist daher nicht akzeptabel.There is thus a fundamental possibility of improving the bearing of the tool shank by using reel bodies instead of balls which run directly on the tool shank and directly on the inside of the handpiece shank. These reel bodies are usually held in place by a cage. If now a tool shank with a diameter of approx. 1.5 mm is used, this leads to a high flexing work due to the high (bending) rigidity thereby achieved, in particular in the bent / bent handpiece shanks and thus to high heats, which in turn results in rapid wear results. The lifetime of such an instrument is therefore unacceptable.

Wird im Gegensatz hierzu jedoch ein Werkzeugschaft mit beispielsweise nur 1,0mm verwendet, ist die (Biege-)Steifigkeit dadurch zwar geringer, aber die Ausgestaltung eines Werkzeugschaft – internen Formelements zur Übertragung des Drehmoments am distalen Schaftende, d.h. an der Werkzeugschaftkupplung für das austauschbare Kuppeln mit den Handgriff – internen Drehmoment-Übertragungszug wird erheblich eingeschränkt bzw. ggf. so schwach, dass es zu permanenten Defekten im Kupplungsbereich kommen kann.In contrast, however, if a tool shank with, for example, only 1.0 mm is used, the (bending) stiffness is lower, but the design of a tool shank internal element element for transmitting the torque at the distal shank end, i. on the tool shank coupling for the interchangeable coupling with the handle - internal torque transmission cable is significantly reduced or possibly so weak that it can lead to permanent defects in the clutch area.

Angesichts dessen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein chirurgisches Instrument und insbesondere einen Werkzeugschaft für ein solches chirurgisches Instrument zu schaffen, das die Maßgaben an Biegeflexibilität und Torsionssteifigkeit ausreichend erfüllt, gleichzeitig jedoch verbesserte Lagerungseigenschaften besitzt. Ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Kupplungsmechanik zwischen Werkzeugschaft und Drehmoment-Übertragungszug Griffabschnitt trotz geringer Schaftdurchmesser so zu verbessern, dass ausreichend Drehmoment übertragbar ist, ohne den Schaft insbesondere im Kupplungsbereich überzubelasten.In view of this, it is the object of the present invention to provide a surgical instrument, and more particularly a tool shank for such a surgical instrument, which satisfies the requirements of bending flexibility and torsional stiffness while at the same time having improved bearing properties. A particular aim of the present invention is to improve the coupling mechanism between the tool shank and the torque-transmitting pull handle section despite the small shaft diameter so that sufficient torque can be transmitted without overloading the shaft, in particular in the coupling region.

Die vorstehende Aufgabe wird durch ein chirurgisches Instrument mir den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands sind Gegenstand der Unteransprüche.The above object is achieved by a surgical instrument with the features of claim 1 or 6. Advantageous embodiments and / or developments of the subject invention are the subject of the dependent claims.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung gemäß einem ersten Aspekt betrifft demzufolge ein chirurgisches Instrument mit einem Handstück bestehend aus einem vorzugsweise handergonomischen Griffabschnitt und einem distal daran angeordneten Handstückschaft, in dem ein (fremd-)angetriebener Werkzeugschaft (Torsionswelle) an in Schaftlängsrichtung beabstandeten Lagerstellen drehbar gelagert oder lagerbar ist, an dessen distalem Ende sich ein Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme befindet. Der Werkzeugschaft ist in Längsabschnitten zwischen den Lagerstellen oder zumindest zwischen ausgewählten benachbarten Lagerstellen bezüglich der (des) Werkzeugschaft-Durchmesser(s) in den Lagerstellenbereichen jeweils mit kleinerem Durchmesser ausgeformt, wodurch sich zwischen den Lagerstellen axial sich erstreckende Schafteinschnürungen ergeben. Durch diese „dünneren“ Schaftabschnitte erhöht sich die Flexibilität des Schafts, wobei durch die „dickeren“ Lagerstellen die Montage größerer Wälzlager möglich ist, die demzufolge höhere Lasten/höhere Drehzahlen aushalten.The basic idea of the present invention according to a first aspect accordingly relates to a surgical instrument with a handpiece consisting of a preferably ergonomic handle portion and a handpiece stem disposed distally thereon, in which a (foreign) driven tool shaft (torsion shaft) is rotatably mounted on bearings spaced apart in the shaft longitudinal direction or can be stored, at the distal end of a tool or a tool holder is. The tool shank is formed in longitudinal sections between the bearing points or at least between selected adjacent bearing points with respect to the (the) tool shaft diameter (s) in the bearing areas each having a smaller diameter, resulting in axially extending shaft constrictions between the bearings. Through this "thinner" shaft sections increases the flexibility of the shaft, with the "thicker" bearings the installation of larger bearings is possible, which consequently withstand higher loads / higher speeds.

Vorteilhaft ist es hierbei, wenn sich die Längsabschnitte mit gegenüber den Lagerstellen kleinerem Durchmesser jeweils über den gesamten Längsabstand zwischen den ausgewählten Lagerstellen vorzugsweise durchgehend erstrecken. Dadurch wird die maximale Flexibilität des Schafts erreicht. Auch ist es vorteilhaft, wenn an den Lagerstellen Wälzlager angeordnet sind, deren Wälzkörper vorzugsweise in Form von Nadeln oder Rollen, sich unmittelbar an dem Werkzeugschaft sowie dem Handstückschaft radial abstützen. Dadurch erhalten die Wälzkörper maximale Baugröße und können somit größere Kräfte in das Handstück ableiten.It is advantageous here if the longitudinal sections preferably extend continuously over the entire longitudinal distance between the selected bearing points with respect to the bearing points of smaller diameter. This achieves the maximum flexibility of the shaft. It is also advantageous if roller bearings are arranged at the bearing points, whose rolling elements are supported radially, preferably in the form of needles or rollers, directly on the tool shaft and the handpiece shaft. This gives the rolling elements maximum size and can thus derive greater forces in the handpiece.

Ein anderer oder ergänzender Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Längserstreckung der distal letzten Lagerstelle unabhängig von den dort gelagerten Wälzkörpern größer ist, als die der übrigen Lagerstellen, welche hingegen an die Axialgröße der verwendeten Wälzkörper angepasst sind. Auf diese Weise kann der Werkzeugschaft in seinem distalen Bereich große Biegekräfte aufnehmen und an den Handstückschaft ableiten.Another or additional aspect of the invention provides that the longitudinal extension of the distal last bearing is independent of the rolling elements mounted there larger than that of the other bearing points, however, which are adapted to the axial size of the rolling elements used. In this way, the tool shank can absorb large bending forces in its distal region and divert it to the handpiece shaft.

Vorteilhaft ist es, wenn die Werkzeugschaft-Durchmesser in den Lagerstellenbereichen gleich zueinander sind und vorzugsweise einen Wert von 1,4–1,6 mm und vorzugsweise 1,5 mm aufweisen, wohingegen die Schaftdurchmesser zwischen den Lagerstellenbereichen vorzugsweise ebenfalls gleich zueinander sind und weiter vorzugsweise einen Wert in einem Bereich von 0,8–1,3 mm aufweisen. Es können so baugleiche Lager verwendet werden, wodurch die Herstellungskosten verringerbar sind.It is advantageous if the tool shank diameters in the bearing area areas are equal to one another and preferably have a value of 1.4-1.6 mm and preferably 1.5 mm, whereas the shank diameters between the bearing area areas are preferably also equal to one another and more preferably have a value in a range of 0.8-1.3 mm. It can be used as identical bearings, whereby the manufacturing cost can be reduced.

Gemäß einen anderen Aspekt der Erfindung wird ein chirurgisches Instrument vorgeschlagen, zumindest mit einem Handstück bestehend aus einem (handergonomisch geformten) Griffabschnitt und einem distal daran angeordneten Handstückschaft, in dem ein angetriebener Werkzeugschaft an in Schaftlängsrichtung beabstandeten Lagerstellen drehbar gelagert oder lagerbar ist, an dessen distalem Ende sich ein Werkzeug oder eine Werkzeugaufnahme befindet und der an seinem proximalen Ende mit einem Drehmoment-Übertragungszug im Griffabschnitt gekoppelt oder koppelbar ist. Erfindungsgemäß weist der Werkzeugschaft an seinem proximalen Ende einen Kupplungsabschnitt auf, zumindest bestehend aus einem Längsbereich mit radialem Mehrkantprofil für eine Drehmomentübertragung in den Werkzeugschaft, einer axial sich daran anschließenden Hinterschneidung vorzugsweise in Form einer Umfangsnut für eine Axialkraftübertragung in den Werkzeugschaft und zumindest einem axial sich daran anschließenden Längsbereich in Dorn- oder Keilform für ein zwangsweises radiales Ausrichten des Werkzeugschafts bezüglich des Drehmoment-Übertragungszugs in vordefinierter Drehposition beim Kupplungsvorgang.According to another aspect of the invention, there is provided a surgical instrument comprising at least one handpiece comprising a handle portion and a handpiece stem disposed distally thereon in which a driven tool shaft is rotatably supported or storable at bearing locations spaced apart in the shaft longitudinal direction at its distal end End of a tool or a tool holder is located and at its proximal end with a torque transmission cable in the handle portion coupled or can be coupled. According to the invention, the tool shank has at its proximal end a coupling section, at least consisting of a longitudinal area with a radial polygonal profile for a torque transmission into the tool shank, an axially adjacent undercut, preferably in the form of a circumferential groove for an axial force transmission into the tool shank and at least one axially on it subsequent longitudinal region in mandrel or wedge shape for a forced radial alignment of the tool shank with respect to the torque transfer train in predefined rotational position during the coupling process.

Der Grundgedanke dieser Ausführung besteht darin, die Funktionsbereiche „Drehmomentübertragung“, „axiale Arretierung“ und „Ausrichtung“ der Kupplung axial längs des Werkzeugschafts und damit axial längs der Werkzeugschaftaufnahme zu beabstanden, um so in Radialrichtung maximalen Bauraum zur konstruktiven Umsetzung der einzelnen Funktionen zu erhalten.The basic idea of this design is to space the functional areas "torque transmission", "axial locking" and "alignment" of the coupling axially along the tool shank and thus axially along the tool shank receptacle so as to obtain maximum installation space for structural implementation of the individual functions in the radial direction ,

Demzufolge ist vorzugsweise auch eine solche Drehmoment-Übertragungszug – seitige Werkzeugschaftaufnahme vorgesehen, bestehend aus einer Innen-Mehrkant-Hülse (Innen-Vierkant) zur formschlüssigen Aufnahme des Werkzeugschaft-Längsbereichs mit radial äußerem Mehrkantprofil sowie einem axial hiervon beabstandeten, radial elastischen oder flexiblen Klemmstück zum formschlüssigen Hintergreifen der Werkzeugschaft – seitigen Hinterschneidung.Consequently, such a torque transmission cable-side tool shank receptacle is preferably also provided, consisting of an inner polygonal sleeve (inner square) for positive reception of the tool shank longitudinal area with radially outer polygonal profile and an axially spaced, radially elastic or flexible clamping piece for positive engagement behind the tool shank - sided undercut.

Vorteilhaft ist es, wenn das Klemmstück zwei radial einwärts federvorgespannte Klemmbacken hat, die ggf. auch zur Ausrichtung des Werkzeugschafts mit dessen Längsbereich in Dorn- oder Keilform zumindest beim Kuppelvorgang temporär in Eingriff bringbar sind, derart, dass sich der Längsbereich mit radial äußerem Mehrkantprofil zwangsläufig in die Innen-Mehrkant-Hülse einfügt. Auf diese Weise kann den Klemmbacken zwei Funktionen problemlos zugeordnet werden, wodurch sich die Baulänge des Griffabschnitts reduziert. It is advantageous if the clamping piece has two radially inwardly spring-biased clamping jaws, which may also temporarily for engagement of the tool shaft with the longitudinal region in mandrel or wedge shape at least during the coupling process can be brought into engagement, such that the longitudinal region with radially outer polygonal profile inevitably in the inner polygon sleeve inserts. In this way, the jaws two functions can be easily assigned, which reduces the overall length of the handle portion.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Werkzeugschaftaufnahme des Weiteren einen axial in Richtung hin zur Werkzeugachse vorgespannten Bolzen hat, der mit dem Längsbereich in Dorn- oder Keilform des Werkzeugschafts in Wirkeingriff bringbar ist und den Werkzeugschaft rotatorisch für ein Einpassen in die Mehrkant-Hülse auszurichten und ggf. auch in Axialrichtung gegen das Klemmstück zu drücken. Dadurch kann Axialspiel zwischen Hinterschneidung und Klemmbacken ausgeglichen werden. Außerdem kann der Bolzen die Funktion übernehmen, die Klemmbacken radial auseinander zu drücken, wenn kein Werkzeugschaft eingesetzt ist und bei Einführen des Werkzeugschafts die Klemmbacken für eine radiale Einwärtsbewegung freizugeben.It is also advantageous if the tool shank receptacle further has an axially biased toward the tool axis bolt which is engageable with the longitudinal region in mandrel or wedge shape of the tool shank and rotationally align the tool shank for fitting in the polygonal sleeve and possibly also to press in the axial direction against the clamping piece. This axial clearance between the undercut and jaws can be compensated. In addition, the bolt can take over the function of radially pushing the jaws apart when no tool shank is inserted and releasing the jaws for radial inward movement upon insertion of the tool shank.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Werkzeugschaftaufnahme des Weiteren eine das Klemmstück radial umgreifende sowie in Axialrichtung verschiebbare Spannhülse (rohrstückförmiger Riegel) hat, die in einer ersten Axialposition ein radiales Aufweiten des Klemmstücks erlaubt und in einer zweiten Axialposition das Klemmstück radial einwärts drückt. Durch diese Hülse lässt sich die Kupplung arretieren und ein unbeabsichtigtes Auskuppeln des Werkzeugschafts vermeiden.An advantageous development of the invention provides that the tool shank receptacle further has a clamping sleeve radially encompassing and axially displaceable clamping sleeve (pipe piece-shaped latch), which allows a radial expansion of the clamping piece in a first axial position and presses the clamping piece radially inwardly in a second axial position , Through this sleeve, the coupling can be locked and avoid unintentional disengagement of the tool shank.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Werkzeugschaftaufnahme über zumindest ein Lager, vorzugsweise ein Wälzlager drehbar am Griffabschnitt gelagert ist, das sich gegen die Innen-Mehrkant-Hülse abstützt. Dieses Lager verhindert so ein radiales Aufspreizen der Innen-Mehrkant-Hülse während der Drehmomentübertragung, ohne dass weitere zusätzliche Maßnahmen erforderlich wären.It is particularly advantageous if the tool shank receptacle is rotatably mounted on the grip section via at least one bearing, preferably a roller bearing, which is supported against the inner polygonal sleeve. This bearing thus prevents a radial spreading of the polygonal inner sleeve during torque transmission, without further additional measures would be required.

Ein anderer Aspekt der Erfindung sieht einen Werkzeugschaft für ein angetriebenes chirurgisches Instrument vor, mit einem distalen Kupplungsabschnitt für ein Ankuppeln an den Drehmoment-Übertragungszug des chirurgischen Instruments, einem proximalen Werkzeug oder einer proximalen Werkzeugaufnahme, sowie einer Anzahl von in Werkzeugschaft-Längsrichtung beabstandeter vordefinierter Lagerstellen mit großem Werkzeugschaft-Durchmesser. Erfindungsgemäß sind zwischen den Lagerstellen oder zwischen ausgewählten benachbarten Lagerstellen Werkzeugschaft-Längsabschnitte mit bezüglich der Lagerstellen kleinen Werkzeugschaft-Durchmessern ausgeformt. Dadurch wird die Biegeflexibilität des Schaft erhöht, sodass dieser für den Einsatz bei chirurgischen Instrumenten mit gebogenem oder gekröpftem Handgriffschaft tauglich ist.Another aspect of the invention provides a tool shaft for a powered surgical instrument having a distal coupling portion for coupling to the torque-transmitting pull of the surgical instrument, a proximal tool or a proximal tool receptacle, and a plurality of tool shank longitudinally-spaced predefined bearings with large tool shank diameter. According to the invention, tool shank longitudinal sections are formed between the bearing points or between selected adjacent bearing points with small tool shaft diameters with respect to the bearing points. This increases the flexural flexibility of the shaft, making it suitable for use with curved or cranked handle surgical instruments.

Ein weiterer ggf. unabhängiger Aspekt der Erfindung sieht vor, dass im Fall einer proximalen Werkzeugaufnahme am Werkzeugschaft diese einen Aufbau haben kann, wie sie anhand der Werkzeugschaftaufnahme gemäß vorstehender Beschreibung definiert ist, wobei dann das Werkzeug aus einem spanabhebenden Eingriffsabschnitt (z.B ein Fräskopf) und einem (kurzen, vorzugsweise immer gleich langen, standardisierten) Schaft mit Kupplungsabschnitt gemäß vorstehender Definition besteht.Another optionally independent aspect of the invention provides that in the case of a proximal tool holder on the tool shank this may have a structure as defined by the tool shank receptacle as described above, in which case the tool consists of a cutting engaging portion (eg a milling head) and a (short, preferably always the same length, standardized) shaft with coupling section according to the above definition.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.The invention will be explained below with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying figures.

1 zeigt einen Werkzeugschaft zur Verwendung in einem chirurgischen Instrument der angetriebenen Bauart gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 1 shows a tool shank for use in a surgical instrument of driven type according to a preferred embodiment of the present invention,

2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines proximalen (körperabgewandten) Endabschnitts des Werkzeugschafts gemäß der 1 in Form eines Kupplungsstücks 2 shows an enlarged view of a proximal (body facing away) end portion of the tool shaft according to the 1 in the form of a coupling piece

3 zeigt einen distalen Teilabschnitt des erfindungsgemäßen Werkzeugschafts eingebaut in einem Handstückschaft eines Instrumenten-Handstücks, 3 shows a distal portion of the tool shank according to the invention installed in a handpiece shaft of an instrument handpiece,

4 zeigt im Längsschnitt eine Handstück seitige Werkzeugschaft-Aufnahme als Kupplungsgegenstück für den Werkzeugschaft, in welcher das Kupplungsstück des Werkzeugschafts bereits eingesetzt/eingekuppelt ist, 4 shows in longitudinal section a handpiece side tool shank receptacle as a counterpart coupling for the tool shank, in which the coupling piece of the tool shank is already used / engaged,

5 zeigt im Längsschnitt die Handstück seitige Werkzeugschaft-Aufnahme als Kupplungsgegenstück für den Werkzeugschaft, in welcher das Kupplungsstück des Werkzeugschafts ausgekuppelt ist und 5 shows in longitudinal section the handpiece side tool shank receptacle as a counterpart coupling for the tool shank, in which the coupling piece of the tool shank is disengaged and

6 zeigt den generellen Aufbau eines chirurgischen Instruments gemäß der vorliegenden Erfindung. 6 shows the general structure of a surgical instrument according to the present invention.

Das in der 6 schematisch dargestellte chirurgische Instrument gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Handstück 1 umfassend einen handergonomisch geformten Griffabschnitt 2 und einen Handstückschaft 4, der vorliegend mittels einer Überwurfmutter oder einem ringförmigen Bajonettverschluss 6 am distalen Ende des Griffabschnitts 2 montiert ist. Am proximalen Ende des Griffabschnitts 2 kann eine Versorgungsleitung (nicht dargestellt) für einen im Griffabschnitt 2 untergebrachten oder daran angesetzten Antrieb oder zur Zufuhr eines Energiemediums wie beispielsweise ein hydraulischer- oder pneumatischer Druck angeschlossen oder anschließbar sein. Alternativ hierzu kann am proximalen Ende des Griffabschnitts 2 ein Antrieb, beispielsweise ein Elektromotor (eine Motorpatrone, ebenfalls nicht gezeigt) angeschlossen sein.That in the 6 schematically illustrated surgical instrument according to the present invention has a handpiece 1 comprising a hand ergonomically shaped handle portion 2 and a handpiece shaft 4 in the present case by means of a union nut or an annular bayonet closure 6 at the distal end of the handle portion 2 is mounted. At the proximal end of the handle section 2 may be a supply line (not shown) for one in the handle portion 2 accommodated or attached thereto drive or for supplying an energy medium such as a hydraulic or pneumatic pressure connected or connectable. Alternatively, at the proximal end of the handle portion 2 a drive, such as an electric motor (a motor cartridge, also not shown) to be connected.

Im Griffabschnitt 2 ist ein Drehmoment-Übertragungszug (nicht weiter dargestellt) untergebracht, über den eine vorzugsweise im Griffabschnitt 2 erzeugte mechanische Antriebskraft auf einen im Handstückschaft 4 drehbar gelagerten Werkzeugschaft 8 (Welle) übertragbar ist. Hierfür endet der Drehmoment-Übertragungszug in einer Werkzeugschaft-Aufnahme (wird nachfolgend anhand der 4 noch näher beschrieben), in die der Werkzeugschaft 8 auswechselbar eingesetzt und darin verankert werden kann. Schließlich ist am distale Ende des Werkzeugschafts 8 ein Werkzeug 10 vorgesehen, das am distalen Ende des Handstückschafts 4 aus diesem axial vorragt.In the grip section 2 is a torque-transmitting cable (not shown) accommodated, via the one preferably in the handle portion 2 generated mechanical driving force on a handpiece shaft 4 rotatably mounted tool shank 8th (Wave) is transferable. For this ends the torque transmission cable in a tool shank receptacle (will be described below with reference to 4 described in more detail), in which the tool shank 8th used interchangeably and can be anchored in it. Finally, at the distal end of the tool shank 8th a tool 10 provided at the distal end of the handpiece shaft 4 protrudes axially from this.

Gemäß der 6 ist der Handstückschaft 4 gerade ausgebildet. Er kann aber auch eine (kontinuierliche) Längskrümmung oder eine Abkröpfung (Knickstelle) insbesondere im Montagebereich zum Griffabschnitt 2 aufweisen. Auch kann er in Abhängigkeit seines Einsatzzwecks unterschiedliche Längen aufweisen, wofür die Schäfte austauschbar, bzw. wechselbar montiert sind.According to the 6 is the handpiece shaft 4 just trained. But it can also be a (continuous) longitudinal curvature or a bend (kink) especially in the mounting area to the handle portion 2 exhibit. He may also have different lengths depending on its purpose, for which the shafts are interchangeable, or interchangeable mounted.

Der in der 1 dargestellte Werkzeugschaft 8 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht im Wesentlichen aus

– einem proximalen Kupplungsstück/-abschnitt 12 zur wahlweisen/auswechselbaren Kupplung mit dem Drehmoment-Übertragungszug des chirurgischen Instruments (untergebracht in dessen Griffabschnitt),
– einem mittigen Teillängenabschnitt 14 mit einer Anzahl von vorzugsweise gleichmäßig längsbeabstandeten Lagerstellen 16 zur drehbaren Lagerung des Werkzeugschafts 8 in dem Instrumenten-/Handstückschaft 4 und
– einem distalen Werkzeugabschnitt 18, an dessen distalem Ende das (rotierende) Werkzeug 10 mit einem spanabhebenden Eingriffsmittel 20, beispielsweise ein Fräskopf, eine Rotationsmesser, ein Polierkopf oder dergleichen ausgebildet, befestigt oder austauschbar eingesetzt ist.

The Indian 1 illustrated tool shank 8th According to a preferred embodiment of the invention consists essentially of

- A proximal coupling piece / section 12 for selectively / interchangeably coupling with the torque transmission cable of the surgical instrument (housed in the handle portion thereof),
- a central part length section 14 with a number of preferably equally spaced longitudinally spaced bearings 16 for rotatably supporting the tool shank 8th in the instrument / handpiece shaft 4 and
- A distal tool section 18 , at the distal end of the (rotating) tool 10 with a cutting engaging means 20 , For example, a milling head, a rotary blade, a polishing head or the like is formed, fixed or interchangeable inserted.

Der mittlere Teillängenabschnitt 14 des erfindungsgemäßen Werkzeugschafts 8 zwischen dem proximalen Kupplungsabschnitt 12 und dem distalen Werkzeug / Werkzeugaufnahme 18 hat, wie vorstehend bereits angedeutet wurde, eine Anzahl von stoffeinstückig daran ausgeformten, axial gleichmäßig beabstandeten Lagerstellen 16 in Form von radialen Vorsprüngen/Verdickungen, welche sich durch einen großen Schaftdurchmesser von vorzugsweise zwischen 1,4–1,6 mm insbesondere 1,5 mm auszeichnen (vorzugsweise sind die Werkzeugschaft-Durchmesser für alle Lagerstellen gleich) und welche bezüglich ihrer jeweiligen Längserstreckung Wälzkörpern von daran sich abstützenden Wälzlagern (gemäß nachfolgender Beschreibung) angepasst sind, wie dies in der 3 gezeigt ist. Die Lagerstellen 16 gehen an ihren jeweiligen Längsenden im Wesentlichen konus- oder kreisbogenförmig in Zwischenlängsabschnitte 22 über mit jeweils einem zu den Lagerstellen 16 verkleinerten/eingeschnürten Durchmesser (vorzugsweise sind die Werkzeugschaft-Durchmesser im Bereich der Zwischenlängsabschnitte 22 alle gleich). Diese weisen gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen vorzugsweise über jeweils die gesamte Länge der jeweiligen Zwischenlängsabschnitte 22 kontinuierlichen Durchmesser von zwischen 0,8–1,3 mm auf. Vorzugsweise ist der Werkzeugschaft 8 zumindest an den Lagerstellen 16 oberflächengehärtet, sodass Wälzkörper unmittelbar auf dem Werkzeugschaft 8 (ohne zusätzlichen Innenring) abwälzen können.The middle part length section 14 of the tool shank according to the invention 8th between the proximal coupling section 12 and the distal tool / tool holder 18 has, as already indicated above, a number of material integrally formed thereon, axially evenly spaced bearings 16 in the form of radial projections / thickenings, which are characterized by a large shaft diameter of preferably between 1.4-1.6 mm, in particular 1.5 mm (preferably the tool shank diameters are the same for all bearings) and which with respect to their respective longitudinal extent rolling elements are adapted to be supported rolling bearings (as described below), as shown in the 3 is shown. The bearings 16 go at their respective longitudinal ends substantially conical or circular arc in intermediate longitudinal sections 22 with one to each of the bearings 16 reduced / constricted diameter (preferably, the tool shank diameter in the region of the intermediate longitudinal sections 22 all the same). These have according to this embodiment, preferably over each of the entire length of the respective intermediate longitudinal sections 22 continuous diameter of between 0.8-1.3 mm. Preferably, the tool shank 8th at least to the bearings 16 surface hardened, so that rolling elements directly on the tool shank 8th (without additional inner ring) can roll off.

Durch die beschriebenen Einschnürungen zwischen den Lagerstellen 16 erhält der Werkzeugschaft 8 eine gewisse vorbestimmte Biegeflexibilität, die seinen Einsatz auch bei gebogenen Handstückschäften 4 erlaubt. Diese Flexibilität wird nicht oder nur geringfügig durch die Lagerstellen 16 mit großem Durchmesser beeinträchtigt. Die Lagerstellen 16 hingegen weisen jeweils einen Durchmesser auf, der geeignet ist, so große Wälzlager aufzuziehen, die bei der geplanten Drehzahl (bis zu 100.000U/min) des Werkzeugschafts 8 nicht vorschnell verschleißen und auch ausreichend Kräfte an den Handstückschaft 4 abgeben können. Through the described constrictions between the bearings 16 receives the tool shank 8th a certain predetermined bending flexibility, which is its use even with curved handpiece shafts 4 allowed. This flexibility is not or only slightly by the bearings 16 affected by large diameter. The bearings 16 however, each have a diameter that is suitable to raise such large bearings, the at the planned speed (up to 100,000U / min) of the tool shank 8th do not wear out prematurely and also enough forces on the handpiece shaft 4 can give.

Um diesen Effekt zu steigern ist es gemäß der 3 vorgesehen, die Wälzkörper 24 (vorliegend in Form von Rollen oder Nadeln) der jeweiligen Wälzlager unmittelbar auf dem Werkzeugschaft 8 an den Lagerstellen 16 und dem Hanstückschaft 4 abwälzen zu lassen (ohne Innen- und Außenring). Dadurch können die Wälzkörper 24 maximale Größe erhalten. Gleichzeitig wird eine gute Kraftübertragung/Abstützung/Führung von den Wälzkörpern 24 in den Handstückschaft 4 erreicht.To increase this effect, it is according to the 3 provided, the rolling elements 24 (in the form of rollers or needles) of the respective rolling bearings directly on the tool shank 8th at the campsites 16 and the Hanstückschaft 4 let roll off (without inner and outer ring). This allows the rolling elements 24 maximum size received. At the same time a good power transmission / support / guidance of the rolling elements 24 in the handpiece shaft 4 reached.

Der das Werkzeug / die Werkzeugaufnahme 20 ausbildende distale Endabschnitt 18 des Werkzeugschafts 8 hat gemäß der 1 im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Lagerstellen 16, weist jedoch eine gegenüber den Lagerstellen 16 deutlich größere Längserstreckung unabhängig von dem dort angeordneten (distal letzten) Wälzlager (siehe 3) auf. Dadurch kann der Werkzeugschaft 8 in diesem distalen Abschnitt große Biegekräfte aufnehmen und in den Handstückschaft 4 einleiten, welche durch die Werkzeugaufstandskraft sowie Schnittkräfte am Werkzeug-Eingriffsmittel 10 entstehen.The tool / tool holder 20 forming distal end portion 18 of the tool shank 8th has according to the 1 essentially the same diameter as the bearings 16 , however, has one opposite the bearings 16 Significantly greater longitudinal extent regardless of the arranged there (distal last) rolling bearing (see 3 ) on. This allows the tool shank 8th Take in this distal section large bending forces and in the handpiece shaft 4 initiate, which by the tool contact force and cutting forces on the tool-engaging means 10 arise.

Der proximale Kupplungsabschnitt 12 des Werkzeugschafts 8 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung muss so ausgebildet sein, dass er die Kupplungsfunktionen

– Drehmomentübertragung,
– Axiale temporäre Fixierung sowie
– Einfaches Einsetzen in die Drehmoment-Übertragungszug-Aufnahme

sicher ausführen kann. Dabei sollen die übertragbaren Drehmomente möglichst hoch sein, ohne dass der Kupplungsabschnitt 12 vorschnell verschleißt.The proximal coupling section 12 of the tool shank 8th according to the preferred embodiment of the invention must be designed so that it has the coupling functions

- torque transmission,
- Axial temporary fixation as well
- Easy insertion into the torque-transmission cable holder

can safely do it. The transmittable torques should be as high as possible without the coupling section 12 worn out prematurely.

Prinzipiell ist es beim Werkzeugschaft 8 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen, den Kupplungsabschnitt 12 in Funktionsbereiche gemäß vorstehender Definition zu unterteilen, welche jeweils axial beabstandet sind. Auf diese Weise steht jedem Funktionsbereich zur Erfüllung seiner zugedachten Funktion ein maximaler Bauraum in Radialrichtung zur Verfügung.In principle, it is the tool shank 8th provided according to the present embodiment, the coupling portion 12 subdivided into functional areas according to the above definition, which are each axially spaced. In this way, each functional area to fulfill its intended function is a maximum space in the radial direction available.

Im Konkreten hat der Kupplungsabschnitt 12 gemäß der 2 einen Drehmomentübertragungsbereich 26 mit einem Außendurchmesser, der in etwa dem der Lagerstellen 16 entspricht, also großdurchmesserig ist. In diesem Bereich 26 ist der Kupplungsabschnitt mit zumindest einer Außennut, a-symmetrisch oder mit einem Mehrkantprofil (z.B. 4-Kantprofil) ausgebildet, wodurch mit der Werkzeugschaftaufnahme 36 des Drehmoment-Übertragungszugs ein in Umfangsrichtung (rotorisch) wirkender Formschluss mit maximalem effektiven Hebelarm herstellbar ist.In concrete terms, the coupling section has 12 according to the 2 a torque transmission area 26 with an outer diameter that is approximately that of the bearings 16 corresponds, that is large diameter. In this area 26 the coupling portion is formed with at least one outer groove, a-symmetrical or with a polygonal profile (eg 4-edge profile), whereby the tool shank receiving 36 the torque-Übertragungszugs a circumferentially (rotor) acting positive locking with maximum effective lever arm can be produced.

Im axialen Anschluss an den Drehmomentübertragungsbereich 26 hat der Kupplungsabschnitt 12 einen Axialarretierbereich 28 im wesentlichen bestehend aus einer (umlaufenden) Eindrehung/Haltenut bzw. einer axial wirkenden Hinterschneidung 30. Das proximale Ende des Werkzeugschafts 8 wird schließlich durch einen Zentrier- bzw. Ausrichtbereich 32 gebildet, bestehend aus einer Dorn- oder Keilform aus vorzugsweise zwei planen Flächen 34, die nach Art eines Spreizkeils zu einer scharfen Kante am proximalen Ende des Werkzeugschafts 8 spitzwinklig zusammenlaufen.In axial connection to the torque transmission area 26 has the coupling section 12 an axial locking area 28 essentially consisting of a (circumferential) recess / retaining groove or an axially acting undercut 30 , The proximal end of the tool shaft 8th eventually becomes a centering or alignment area 32 formed, consisting of a mandrel or wedge shape of preferably two flat surfaces 34 , which in the manner of an expanding wedge to a sharp edge at the proximal end of the tool shaft 8th converge at an acute angle.

Die Funktionsweise des Kupplungsabschnitts 12 des Werkzeugschafts 8 wird nachfolgend anhand der 4 deutlich, in welcher das Handstück 1 mit einem Teil des Drehmoment-Übertragungszugs und der Werkzeugschaftaufnahme 36 dargestellt ist, in welcher der Kupplungsabschnitt 12 bereits eingesetzt ist.The operation of the coupling section 12 of the tool shank 8th is described below on the basis of 4 clearly in which the handpiece 1 with a portion of the torque transfer cable and tool shank receptacle 36 is shown, in which the coupling portion 12 already used.

Die Werkzeugschaftaufnahme 36 besteht demzufolge aus einer zentralen Welle 38, die in eine zumindest abschnittsweise hohle Abtriebswelle 40 des Drehmoment-Übertragungszugs eingeführt und über einen Querstift oder Splint 42 dreh- sowie verschiebefest mit der Abtriebswelle 40 verbunden ist. Die zentrale Welle 38 ist dabei über ein erstes proximales Wälzlager 44 am Handstück 1 bzw. am Handstückschaft 4 abgestützt. The tool shank receptacle 36 consists of a central shaft 38 , which in an at least partially hollow output shaft 40 introduced the torque transmission cable and a transverse pin or cotter pin 42 Rotationally and displaceably with the output shaft 40 connected is. The central wave 38 is about a first proximal rolling bearing 44 on the handpiece 1 or on the handpiece shaft 4 supported.

Am distalen Ende der zentralen Welle 38 ist eine Art Aufnahmehülse 46 ausgeformt, welche eine innere Mehrkantform (z.B. 4-Kantform) 48 hat und damit formschlüssig mit dem Drehmomentübertragungsbereich 26 des Werkzeugschafts 8 in Eingriff bringbar ist. Diese Aufnahmehülse 46 ist im Axialbereich der Mehrkantform von einem zweiten distalen Wälzlager 50 umgeben, das sich ebenfalls gegen das Handstück 1 bzw. den Handstückschaft 4 radial abstützt und somit gleichzeitig auch ein radiales Aufweiten der Aufnahmehülse 46 verhindert.At the distal end of the central shaft 38 is a kind of receiving sleeve 46 shaped, which has an inner polygonal shape (eg 4-square shape) 48 has and thus form-fitting with the torque transmission area 26 of the tool shank 8th can be brought into engagement. This receiving sleeve 46 is in the axial region of the polygonal shape of a second distal rolling bearing 50 surrounded, which is also against the handpiece 1 or the handpiece shaft 4 radially supported and thus at the same time a radial expansion of the receiving sleeve 46 prevented.

Im axial unmittelbaren Anschluss an die Aufnahmehülse 46 mündet diese in einen Klemmabschnitt 52 an der zentralen Welle 38. In diesem Bereich ist die noch immer hülsenförmige zentrale Welle 38 mit zumindest zwei Längsschlitzen 54 versehen, wobei in diesen Hülsenabschnitt 52 ein federelastisches, beispielsweise U-förmiges Klemmmittel 56 mit zwei diametralen Klemmbacken oder Schenkeln 58 eingesetzt ist, welche von Innen aus der Hülse 52 radial durch die Längsschlitze 54 ragen. Das Klemmmittel 56 ist dabei so ausgerichtet, dass die Schenkel 58 in Richtung hin zur Aufnahmehülse 46 weisen. In axially immediate connection to the receiving sleeve 46 this leads into a clamping section 52 at the central shaft 38 , In this area is the still sleeve-shaped central shaft 38 with at least two longitudinal slots 54 provided, wherein in this sleeve section 52 a resilient, for example U-shaped clamping means 56 with two diametrical jaws or thighs 58 is inserted, which from inside the sleeve 52 radially through the longitudinal slots 54 protrude. The clamping means 56 is aligned so that the legs 58 towards the receiving sleeve 46 point.

Der hülsenförmige Klemmabschnitt 52 wird von einem rohrstückförmigen Riegel 60 (Spannhülse) umgeben, der axial gleitfähig an der zentralen Welle 38 gelagert ist und mittels einer Druckfeder 62 in Richtung hin zur Aufnahmehülse 46 vorgespannt ist. Demzufolge kann der Riegel 60 entgegen der Feder 62 in eine erste Position verschoben werden, in welcher die Schenkel 58 des Klemmmittels 56 radial durch die Längsschlitze 54 hindurch nach Außen bewegbar sind und in eine zweite Position durch die Federwirkung bewegt werden, in welcher der rohrstückförmige Riegel 60 die Schenkel 58 des Klemmmittels 56 radial nach innen drückt und dort verriegelt. Zwischen den Schenkeln 58 des Klemmmittels 56 ist ein axial verschiebbarer Bolzen (Nachfahrelement) 64 gelagert, der ebenfalls mittels einer Druckfeder 66 in Richtung hin zur Aufnahmehülse 46 vorgespannt ist. Der Bolzen 64 hat an seiner dem Werkzeugschaft 8 zugewandten Stirnseite eine axiale Einkerbung, deren Form der Dorn- oder Keilform 32 des Werkzeugschafts 8 als Negativ entspricht.The sleeve-shaped clamping section 52 is from a pipe-shaped latch 60 Surrounded (clamping sleeve), the axially slidable on the central shaft 38 is stored and by means of a compression spring 62 towards the receiving sleeve 46 is biased. As a result, the bolt 60 against the spring 62 be moved to a first position, in which the legs 58 of the clamping means 56 radially through the longitudinal slots 54 are moved to the outside and are moved to a second position by the spring action, in which the tubular piece bar 60 the thigh 58 of the clamping means 56 pressed radially inward and locked there. Between the thighs 58 of the clamping means 56 is an axially displaceable bolt (trailing element) 64 stored, which also by means of a compression spring 66 towards the receiving sleeve 46 is biased. The bolt 64 has at its the tool shank 8th facing end face an axial notch, the shape of the mandrel or wedge shape 32 of the tool shank 8th as negative corresponds.

Um den Werkzeugschaft 8 in die Werkzeugschaftaufnahme 36 einzusetzen, wird der Kupplungsabschnitt 12 mit dem Keilbereich 32 voraus durch die Aufnahmehülse 46 hindurch in den hülsenförmigen Klemmabschnitt 52 der zentralen Welle 38 vorgeschoben, wobei die Keilform die beiden Schenkel 58 des Klemmmittels 56 radial aufweitet. Dabei wird auch gleichzeitig der Werkzeugschaft 8 in einer entsprechenden Drehposition zu den Schenkeln 58 vorpositioniert, in der die Keilflächen 34 den Schenkeln 58 radial zugewandt sind. Gleichzeitig hintergreifen die beiden Schenkel 58 federelastisch die Hinterschneidung 30 im Axialarretierbereich 28 des Werkzeugschafts 8, wofür die Schenkel 58 an ihren freien Enden mit vorzugsweise wulstförmigen, nach innen ragenden Vorsprüngen 68 ausgebildet sind. In diesem Augenblick trifft das proximale Ende des Werkzeugschafts 8 auf den inneren Bolzen 64 und verschiebt diesen axial entgegen der Druckfeder 66. Dabei dringt die Keilform des Werkzeugschafts 8 in die axiale Einkerbung am Bolzen 64 ein, und wird dabei rotatorisch (end-)ausgerichtet. In dieser endgültig ausgerichteten Drehposition kann der 4-kantige Drehmoment-Übertragungsbereich 26 des Werkzeugschafts 8 verklemmfrei in die 4-kantige Aufnahmehülse 46, 48 eingeführt werden.To the tool shank 8th into the tool shank receptacle 36 use, the coupling section 12 with the wedge area 32 ahead through the receiving sleeve 46 through in the sleeve-shaped clamping portion 52 the central shaft 38 advanced, with the wedge shape the two legs 58 of the clamping means 56 radially expands. At the same time the tool shank becomes 8th in a corresponding rotational position to the legs 58 prepositioned in which the wedge surfaces 34 the thighs 58 facing radially. At the same time, the two thighs engage behind 58 elastic undercut 30 in Axialarretierbereich 28 of the tool shank 8th What the thighs are for 58 at their free ends with preferably bead-shaped, inwardly projecting projections 68 are formed. At that moment, the proximal end of the tool shank hits 8th on the inner bolt 64 and moves it axially against the compression spring 66 , This penetrates the wedge shape of the tool shank 8th in the axial notch on the bolt 64 a, and is rotationally (end-) aligned. In this final aligned rotational position, the 4-angular torque transmission range 26 of the tool shank 8th clamp-free in the 4-edged receiving sleeve 46 . 48 be introduced.

Abschließend bewegt sich der rohrförmige Riegel 60 durch die Federkraft in Richtung hin zur Aufnahmehülse 46 und umgreift dabei die Schenkel 58 des Klemmmittels 56, die damit gegen den Werkzeugschaft 8 weiter nach innen gedrückt bzw. gehalten werden. Eventuelles Axialspiel zwischen der Hinterschneidung 30 am Werkzeugschaft 8 und den Schenkeln 58 kann zusätzlich durch den zentralen Bolzen 64 ausgeglichen werden, der die Hinterschneidung 30 axial gegen den Wulst 68 auf Seiten der Schenkel 58 drückt.Finally, the tubular bar moves 60 by the spring force in the direction of the receiving sleeve 46 and embraces the thighs 58 of the clamping means 56 that against the tool shank 8th continue to be pushed or held inward. Possible axial play between the undercut 30 at the tool shank 8th and thighs 58 can additionally through the central bolt 64 be compensated, the undercut 30 axially against the bead 68 on the sides of the thighs 58 suppressed.

In der 5 ist die Werkzeugschaftaufnahme 36 ohne den Werkzeugschaft 8 abgebildet. In the 5 is the tool shank recording 36 without the tool shank 8th displayed.

Um nämlich den Werkzeugschaft 8 aus der Aufnahme 36 entnehmen zu können, muss der Riegel 60 entgegen der Druckfeder 62 gemäß der 5 nach rechts in seine Freigabeposition axialverschoben werden. In dieser Position können die Vorsprünge/Verriegelungselemente 68 radial nach außen ausweichen. Wird nunmehr der Werkzeugschaft 8 aus der Werkzeugschaftaufnahme 36 (gemäß der 5 nach links) zurückgezogen, folgt der Bolzen (Nachlaufelement) 64 dieser Axialbewegung infolge seiner Federvorspannung und unterfährt dabei unterstützend die Vorsprünge/Verriegelungselemente 68 und hält diese auf Radialabstand zueinander. Der rohrförmige Riegel 60 kann nun die Vorsprünge/Verriegelungselemente 68 nicht mehr übergreifen und diese radial nach innen drücken. Er wird somit quasi selbsttätig in seiner Freigabeposition gehalten, bis erneut ein Werkzeugschaft in die Aufnahme 36 eingesteckt wird und den Bolzen 64 entgegen seiner Federvorspannung gemäß der 5 nach rechts verschiebt und somit ein radiales Einrücken der Vorsprünge/Verriegelungselemente 68 ermöglicht.Namely, the tool shank 8th from the recording 36 to be able to remove, the bar must 60 against the compression spring 62 according to the 5 be moved axially to the right in its release position. In this position, the projections / locking elements 68 dodge radially outwards. Will now the tool shank 8th from the tool shank receptacle 36 (according to the 5 retracted to the left), the bolt follows (follower element) 64 this axial movement due to its spring preload and undercuts while supporting the projections / locking elements 68 and keeps them at radial distance from each other. The tubular latch 60 can now the projections / locking elements 68 do not overlap and push them radially inwards. He is thus virtually automatically held in its release position until again a tool shank in the recording 36 is plugged in and the bolt 64 against its spring preload according to the 5 moves to the right and thus a radial engagement of the projections / locking elements 68 allows.

Wie abschließend aus der 4 zu entnehmen ist, befindet sich im Bereich des rohrförmigen Riegels 60 an der Außenseite des Handstücks 1 ein senkrecht zur Welle 38 ausgerichteter Drehknopf 70 mit einem axial sowie exzentrisch daran angeformten, stirnseitigen Eingriffsfinger 72, der mit dem Riegel 60 an dessen äußerer Mantelseite in Wirkeingriff steht. Wird somit der Drehknopf 70 gedreht, bewirkt der dezentrale stirnseitige Eingriffsfinger 72 eine axiale Verschiebung der Riegels 60. Auf diese Weise können die Schenkel 58 des Klemmmittels 56 radial freigegeben werden, sodass der Werkzeugschaft 8 entgegen der klemmenden Federwirkung der Schenkel 58 ohne großen Kraftaufwand aus der Aufnahmehülse 46 gezogen werden kann.As concluding from the 4 can be seen, is located in the region of the tubular bolt 60 on the outside of the handpiece 1 one perpendicular to the shaft 38 aligned knob 70 with an axially and eccentrically molded thereto, front-side engaging fingers 72 that with the latch 60 on the outer shell side is in operative engagement. Will thus the knob 70 rotated, causes the decentralized front-side engaging fingers 72 an axial displacement of the bolt 60 , In this way, the thighs can 58 of the clamping means 56 be released radially, so that the tool shank 8th against the clamping spring action of the legs 58 without much effort from the receiving sleeve 46 can be pulled.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1598023 A2 [0004, 0006, 0008]

Claims

Surgical instrument with a handpiece ( 1 ) consisting of a handle portion ( 2 ) and a handpiece stem disposed distally thereon ( 4 ), in which a powered tool shank ( 8th ) at spaced shaft longitudinal direction bearings ( 16 ) is rotatably mounted or storable, at the distal end of a tool ( 20 ) or a tool holder, characterized in that the tool shank ( 8th ) in longitudinal sections ( 22 ) between the depositories ( 16 ) or at least between selected neighboring storage sites ( 16 ) is formed with respect to the tool shank diameter in the bearing areas each having a smaller diameter.

Surgical instrument according to claim 1, characterized in that the longitudinal sections ( 22 ) with respect to the depositories ( 16 ) smaller diameter over the entire longitudinal distance between the selected bearing points ( 16 ) preferably extend continuously.

Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that at least selected longitudinal sections ( 22 ) with respect to the depositories ( 16 ) Smaller diameter form predetermined breaking points, which cause a tool shank breakage at a predetermined tool load, so as to protect organic tissue and / or the instrument drive from damage.

Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that at the bearing points ( 16 ) Rolling bearings are arranged, the rolling elements ( 24 ) preferably in the form of needles or rollers, directly on the tool shank ( 8th ) and the handpiece ( 4 ) radially support.

Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the longitudinal extension of the distal last bearing is independent of the rolling elements mounted there larger than that of the other bearing points ( 16 ), which, however, to the axial size of the rolling elements used ( 24 ) are adjusted.

Surgical instrument according to one of the preceding claims, characterized in that the tool shank diameters in the bearing areas are equal to each other and preferably have a value of 1.4-1.6 mm and more preferably 1.5 mm, whereas the shank diameters between the bearing areas preferably also equal to one another and more preferably have a value in a range of 0.8-1.3 mm.

Surgical instrument preferably according to one of the preceding claims at least with a handpiece ( 1 ) consisting of a handle portion ( 2 ) and a handpiece stem disposed distally thereon ( 4 ), in which a powered tool shank ( 8th ) at spaced shaft longitudinal direction bearings ( 16 ) is rotatably mounted or storable, at the distal end of a tool ( 10 ) or a tool holder is located and at its proximal end with a torque transmission cable in the handle portion ( 2 ) coupled or coupled, characterized in that the tool shank ( 8th ) at its proximal end a coupling portion ( 12 ) at least comprising a longitudinal region with a radial polygonal profile ( 26 ) for a torque transmission in the tool shank ( 8th ), an axially adjoining undercut ( 30 ) preferably in the form of a circumferential groove ( 28 ) for an axial force transmission in the tool shank ( 8th ) and at least one axially adjoining longitudinal region in a mandrel or wedge shape ( 32 ) for a forced radial alignment of the tool shank ( 8th ) with respect to the torque transmission train during the coupling process.

Surgical instrument preferably according to claim 7, at least with a handpiece ( 1 ) consisting of a handle portion ( 2 ) and a handpiece shaft arranged distally thereon ( 4 ), in which a tool shank ( 8th ) is rotatably mounted or storable and via a torque transmission cable within the handle portion ( 2 ) is characterized by a torque transmission cable - side tool shank receptacle ( 36 ) consisting of an internal polygonal sleeve ( 46 ) for the positive reception of a longitudinal tool shank with radially outer polygonal profile ( 26 ) and an at least radially elastic or flexible clamping piece ( 56 ) for positive engaging behind a tool shank - side axially acting undercut ( 30 ).

Surgical instrument according to claim 8, characterized in that the clamping piece ( 56 ) two radially inwardly spring-biased jaws ( 58 ), which for a positive connection with the undercut ( 30 ) are movable radially inwardly.

Surgical instrument according to one of claims 8 or 9, characterized in that the tool shank receptacle ( 36 ) further comprises an axially biased toward the tool axis bolt ( 64 ) with a longitudinal portion of the tool shank in mandrel or wedge shape ( 32 ) can be brought into operative engagement and when inserting the tool shank in the tool shank receptacle ( 36 ) for releasing the jaws ( 58 ) is moved axially, so that this in the undercut ( 30 ) can intervene.

Surgical instrument according to claim 9, characterized in that the bolt ( 64 ) simultaneously with the rotational orientation of the tool shank ( 8th ) with its longitudinal region in mandrel or wedge shape ( 32 ) is engageable at least during the coupling process, such that the longitudinal region with radially outer polygonal profile ( 26 ) inevitably in the inner polygonal sleeve ( 46 ).

Surgical instrument according to one of claims 8 to 11, characterized in that the tool shank receptacle ( 36 ) further includes a clamping piece ( 56 ) radially encompassing and displaceable in the axial direction clamping sleeve ( 60 ), which in a first axial position, a radial expansion of the clamping piece ( 56 ) and in a second axial position, the clamping piece ( 56 ) radially locked.

Surgical instrument according to one of claims 8 to 12, characterized in that the tool shank receptacle ( 36 ) via at least one warehouse ( 50 ), preferably a rolling bearing rotatably on the handle portion ( 4 ), which bears against the inner polygonal sleeve ( 48 ) is supported.

Tool shaft for a powered surgical instrument with a distal coupling portion ( 12 ) for coupling to the torque transmission cable of the surgical instrument, a proximal tool ( 10 ) or a proximal tool receptacle, as well as a number of tool shank longitudinally spaced predefined bearings ( 16 ) with a large tool shank diameter, characterized in that between the bearing points ( 16 ) or between selected neighboring depositories ( 16 ) Tool shank longitudinal sections ( 22 ) with respect to the depositories ( 16 ) small tool shank diameters are formed.

Tool shank according to claim 14, characterized in that in the case of a proximal tool holder this has a structure as defined by the tool shank receptacle according to one of claims 8 to 12.