DE102016005018A1

DE102016005018A1 - Schaftrohr für ein chirurgisches Instrument, Verfahren zur Herstellung eines Schaftrohres und chirurgisches Instrument

Info

Publication number: DE102016005018A1
Application number: DE102016005018.7A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaftrohr (10) eines chirurgischen Instrumentes mit einer im Schaftrohr längsverschiebbar gelagerten Betätigungsstange (12) zur Betätigung eines am distalen Endbereich des Schaftrohres (10) ankuppelbaren Werkzeuges (14), wobei ein Abschnitt (16) des Schaftrohres (10) gesteuert biegbar ist, wobei der biegbare Abschnitt (16) ein biegbares Hüllrohr (18) umfasst, das mehrere in Längsrichtung des Schaftrohres (10) beabstandet zueinander angeordnete Distanzelemente (20) umschließt, die jeweils einen Durchlass (22) zur Führung der Betätigungsstange (12) aufweisen, wobei die Distanzelemente (20) zu Ihrer Positionierung im Durchgang des Hüllrohres (18) zumindest mit Teilbereichen ihrer Oberfläche engspaltig oder kontaktierend an die Innenwand des Hüllrohres (18) angrenzen, und wobei zur Biegesteuerung des Schaftrohres (10) distal zu den Distanzelementen (20) ein Steuerelement (24) mit einem Durchlass (26) zur Führung der Betätigungsstange (12) im Hüllrohr (18) angeordnet ist, das unverschiebbar an dem Hüllrohr (18) befestigt ist, und wobei an dem Steuerelement (24) mindestens ein zug- und druckfester Steuersteg (28) befestigt ist, der sich vom Steuerelement (24) aus in proximale Richtung erstreckt und im Schaft (10) zwischen der Innenwand des Hüllrohres (18) und einer Oberfläche der Distanzelemente (20) verschiebbar gegenüber den Distanzelementen (20) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaftrohr eines chirurgischen Instrumentes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaftrohres gemäß Anspruch 11 und ein chirurgisches Instrument mit einem erfindungsgemäßen Schaftrohr gemäß Anspruch 14.
Für eine gesteuerte Biegung eines Schaftes sind aus dem Stand der Technik verschiedene Mechanismen bekannt. Besonders häufig werden Skelettkonstruktionen aus gelenkig miteinander verbundenen Gliedern verwendet, die an gegenüberliegenden Seiten ihrer Innenwand jeweils Führungen zur Gleitlagerung eines oder mehrerer biegeflexibler Zugdrähte aufweisen. Die Zugdrähte sind im distalen Bereich des Schaftes zugbelastbar an einem Steuerkopf befestigt. Bei Zugbelastung der Drähte einer ersten Seite werden die Glieder jeweils um ihre Drehachsen verschwenkt, und der Schaft wird somit zwangsgeführt in eine Biegestellung bewegt. Bei Zugbelastung der Drähte auf der gegenüberliegenden Seite wird die Biegung umgekehrt. Derartige Konstruktionen sind zum Beispiel in JP 2009112538 A und EP 1681013 A1 gezeigt.
Bekannt sind auch Schaftrohre mit zwei korrelierend biegbaren Bereichen, die durch einen biegefesten Abschnitt voneinander beabstandet sind, wobei eine Biegung des ersten biegbaren Bereiches zu einer korrelierenden Biegung des zweiten biegbaren Bereiches führt. Eine derartige Konstruktion ist zum Beispiel in DE 10 2009 037 030 A1 gezeigt. Diese Schäfte sind zur Biegesteuerung von über den Umfang verteilt angeordneten Steuerstangen durchlaufen. Wird einer der zwei biegbaren Bereiche gebogen, werden eine oder mehrere der Steuerstangen in diesem Bereich verkürzt und andere in diesem Bereich verlängert. Die Längenveränderung wird in den zweiten biegbaren Bereich übertragen, der dadurch zwangsgeführt in eine Biegestellung bewegt wird.
Die bekannten Konstruktionen haben eine hohe Bauteilkomplexität und sind aufwendig zu montieren. Das macht diese Konstruktionen teuer und wartungsintensiv. Bei fortschreitender Miniaturisierung steigt die Gefahr von Materialfehlern bei hoher Halte- bzw. Betätigungskraftbelastung an den Steuerdrähten bzw. -stangen.
Nachteilig ist bei bekannten Konstruktionen zudem, dass für flexible Zugdrähte aufwendige Führungen benötigt werden, die wertvollen Platz im Schaft einnehmen und den Schaftdurchmesser dadurch unnötig vergrößern. Konstruktionen mit druckfesten Stäben benötigen ebenfalls aufwendige Führungssysteme, die ein seitliches Ausweichen bzw. Tordieren der Stäbe verhindert. Häufig wird eine Führung von Druckstäben durch Verwendung mehrerer ineinander angeordneter Hüllrohre ausgebildet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Schaftrohr der eingangs genannten Art bereitzustellen, das sich in wenigen Schritten herstellen lässt und sich durch geringe Bauteilkomplexität auszeichnet.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Schaftrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist auch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein chirurgisches Instrument mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Schaftrohr eines chirurgischen Instrumentes mit einer im Schaftrohr längsverschiebbar gelagerten Betätigungsstange zur Betätigung eines am distalen Endbereich des Schaftrohres ankuppelbaren Werkzeuges, wobei ein Abschnitt des Schaftrohres gesteuert biegbar ist, wobei der biegbare Abschnitt ein biegbares Hüllrohr umfasst, das mehrere in Längsrichtung des Schaftrohres beabstandet zueinander angeordnete Distanzelemente umschließt, die jeweils einen Durchlass zur Führung der Betätigungsstange aufweisen, wobei die Distanzelemente zu Ihrer Positionierung im Durchgang des Hüllrohres zumindest mit Teilbereichen ihrer Oberfläche engspaltig oder kontaktierend an die Innenwand des Hüllrohres angrenzen, und wobei zur Biegesteuerung des Schaftrohres distal zu den Distanzelementen ein Steuerelement mit einem Durchlass zur Führung der Betätigungsstange im Hüllrohr angeordnet ist, das unverschiebbar an dem Hüllrohr befestigt ist, und wobei an dem Steuerelement mindestens ein zug- und druckfester Steuersteg befestigt ist, der sich vom Steuerelement aus in proximale Richtung erstreckt und im Schaft zwischen der Innenwand des Hüllrohres und einer Oberfläche der Distanzelemente verschiebbar gegenüber den Distanzelementen geführt ist.
Die Distanzelemente dienen in erster Hinsicht zur Führung der in den Durchlässen längsverschiebbar geführten Betätigungsstange innerhalb des Hüllrohres. Dabei sichern die Distanzelemente die Betätigungsstange gegen seitliches Ausbrechen bei hohen Betätigungskräften und gegen seitliche Verschiebung bei einer Biegung des Schaftrohres. Die Distanzelemente grenzen dafür mit Mantelflächenbereichen engspaltig bzw. kontaktierend an die Innenwand des Hüllrohres an. Unter engspaltiger Angrenzung wird auch spaltfrei verstanden. Die Distanzelemente können auch auf Spannung an dem Hüllrohr anliegen. Vorzugsweise liegen die Distanzelemente mit Mantelflächenbereichen flächig an der Innenwand des Hüllrohres an.
Das Steuerelement überträgt eine auf den Steuersteg in Längsrichtung des Schaftes wirkende Zug- oder Druckkraft auf das Hüllrohr. Dabei kann ein Drehmoment am Hüllrohr erzeugt werden, was zur zwangsgeführten Verbiegung des Schaftes führt. Zur Übertragung einer Zug- oder Druckgraft ist das Steuerelement fest mit dem Hüllrohr verbunden und zwar vornehmlich an der im Bereich des Steuerelementes angrenzenden Wand des Hüllrohres. Die Befestigung kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig sein. Bei einer Ausführung des Hüllrohres und des Steuerelementes aus Metall ist der Steuersteg vorzugsweise mit dem Hüllrohr verschweißt.
Grundsätzlich ist denkbar, dass nur ein einziger Steuersteg zur Biegesteuerung des Schaftes verwendet wird. Da der Steuersteg sowohl Zug- als auch Druckkräfte überträgt, kann der Schaft in Abhängigkeit von der Kraftrichtung in unterschiedliche Richtungen gebogen werden. Bei Verwendung eines einzigen Steuersteges kann Bauraum gespart und der Schaftdurchmesser verringert werden bzw. können freie Räume für andere Zwecke verwendet werden. Vorzugsweise sind zwei Steuerstege auf unterschiedlichen Seiten des Steuerelementes angeordnet, die bei gemeinsamer Betätigung mit unterschiedlichen Kraftrichtungen die Lastverteilung verbessern und damit einer Materialermüdung vorbeugen. Außerdem lässt sich damit die Verbiegung des Schaftes erleichtern.
Die Zug- bzw. Druckkraft wird vorzugsweise im distalen Endbereich des Schaftes auf den Steuersteg ausgeübt. Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Schaftrohres an handgeführten laparoskopischen Instrumenten kann zum Beispiel ein Handgriff als Steuereinrichtung zur Kraftbeaufschlagung vorgesehen sein.
Bei der längsverschieblichen Lagerung des Steuersteges zwischen der Innenwand des Hüllrohres und einer Oberfläche der Distanzelemente ist daran gedacht, dass der Steuersteg einerseits gleitend an der äußeren Mantelfläche der Distanzelemente und andererseits gleitend an der Innenwand des Hüllrohres geführt ist. Dabei wird der verfügbare Raum im Durchgang des Hüllrohes besonders effizient genutzt und weitere Führungselemente am Hüllrohr oder an den Distanzelementen werden unnötig. Mit einer engspaltigen Führung des Steuersteges zwischen Distanzelementen und Innenwand des Hüllrohres wird ein seitliches Ausweichen des Steuersteges bei der Beugung des Schaftes verhindert.
Der Steuersteg ist proximal zum Steuerelement verschieblich an Distanzelementen und gegenüber dem Hüllrohr geführt. Dadurch kann das Hüllrohr proximal zum Steuerelement gestaucht oder gestreckt werden.
Zur Fixierung der Distanzelemente gegen ungewollte Längsverschiebung, zum Beispiel durch Reibung des Steuersteges an der Oberfläche der Distanzelemente, sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Distanzelemente unverschiebbar an dem Hüllrohr befestigt sind. Dabei ist der Steuersteg proximal zum Steuerelement weiterhin verschiebbar gegenüber den Distanzelementen und dem Hüllrohr. Die Distanzelemente können dafür in den engspaltig bzw. kontaktierend an der Wand des Hüllrohres angrenzenden Oberflächenbereichen an dem Hüllrohr befestigt sein. Bei er Befestigung der Distanzelemente am Hüllrohr ist darauf zu achten, dass das Hüllrohr weiterhin reversibel biegbar bleibt.
Alternativ oder zusätzlich können elastische Kissen zwischen den Distanzelementen angeordnet sein, die eine elastische Verschiebung der Distanzelemente zueinander bei der Verbiegung des Schaftes erlauben.
Bei einer Fixierung der Distanzelemente an dem Hüllrohr können die Distanzelemente kraft-, form-, und/oder stoffschlüssig mit dem Hüllrohr verbunden sein. Die Distanzelemente können mit dem Hüllrohr insbesondere vernietet und/oder verschraubt sein. Alternativ oder zusätzlich können die Distanzelemente mit dem Hüllrohr verklebt sein. Bei der Ausführung der Distanzelemente und des Hüllrohres aus Metall, können die Teile alternativ oder zusätzlich miteinander verlötet und besonders bevorzugt verschweißt sein.
Die Befestigung des Steuersteges an dem Steuerelement kann unterschiedlich ausgeführt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Steuersteg in Längsrichtung des Schaftrohres formschlüssig mit dem Steuerelement verbunden ist.
Ähnlich zu einer Fixierung der Distanzelemente an dem Hüllrohr kann das Steuerelement mit dem Hüllrohr kraft-, form-, und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Das Steuerelement kann mit dem Hüllrohr insbesondere vernietet und/oder verschraubt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerelement mit dem Hüllrohr verklebt sein. Bei der Ausführung des Steuerelementes und des Hüllrohres aus Metall, können die Teile alternativ oder zusätzlich miteinander verlötet und besonders bevorzugt verschweißt sein.
Eine wesentliche Eigenschaft des Steuersteges ist seine Belastbarkeit sowohl in Druckrichtung als auch in Zugrichtung entlang seiner Längsachse. Unterschiedliche Formen des Steuersteges sind denkbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Steuersteg als Flachstange ausgebildet ist.
Eine Flachstange ist insbesondere ein längsausgedehnter stegförmiger Körper mit zwei flachen, parallel zueinander verlaufenden Flachflächen, deren senkrechter Abstand kleiner ist als die Querausdehnung des Körpers, in Flachflächenebene quer zu seiner Längsrichtung.
Durch die flache, stegartige Form ist der Steuersteg einerseits gut in einer ersten Ebene biegbar, wodurch er frei und kraftarm der Schaftbiegung folgt. Andererseits ist er biegefest in die Querrichtung dazu, was zu einer stabilen Biegestellung des Schaftes beiträgt und die Gefahr einer Torsion des Schaftes in der Biegestellung verringert.
Die Verbreiterung des Steuersteges führt auch zu einer größeren Querschnittsfläche, was seine Zug- und Druckbelastbarkeit deutlich erhöht.
Zur Verhinderung einer ungewollten Verschiebung der Distanzelemente in radiale Richtung innerhalb des Hüllrohres, zum Beispiel bei auftretenden Querkräften die insbesondere bei der Zugbelastung des Steuersteges auf die Distanzelemente wirken, sind verschiedene Fixierungsmöglichkeiten denkbar. Eine Verschiebung kann zum Beispiel durch strammen Sitz der Distanzelemente im Hüllrohr unter Abstützung an der Hüllrohrinnenwand verhindert werden. Gleichzeitig muss eine verschiebliche Führung der Steuerstege zwischen Distanzelement und Hüllrohr gewährleistet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist daran gedacht, dass die Distanzelemente als zylindrische Körper ausgebildet sind, die in einem ersten Bereich eine zur Innenkontor des Hüllrohres komplementär ausgebildete Mantelfläche zur flächigen Kontaktierung der Innenwand des Hüllrohres aufweisen und in einem zweiten Bereich eine in Längsrichtung des Schaftes parallel verlaufende Abflachung zur Führung des Steuersteges zwischen Distanzelement und Hüllrohr aufweist.
Vorzugsweise ist das Hüllrohr kreiszylindrisch mit kreisrunder Innenwand ausgebildet. Der Mantelflächenbereich der Distanzelemente zur flächigen Kontaktierung des Hüllrohres ist dabei vorzugsweise ebenfalls kreiszylindrisch ausgebildet.
Grundsätzlich lässt sich eine Biegung des Schaftrohres in zwei Richtungen bei Verwendung eines einzigen Steuersteges erzielen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der biegbare Schaftabschnitt zwei Steuerstege umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten der Distanzelemente geführt und auf gegenüberliegenden Seiten des Steuerelementes befestigt sind. Das erhöht die Stabilität der Biegestellung, verringert die Gefahr von Torsion und führt zur Verbesserung der Lastverteilung.
Ohne weiteres kann das erfindungsgemäße Schaftrohr über seine gesamte Länge biegbar ausgebildet sein. Zur Verwendung an chirurgischen Instrumenten, deren Schaft nur bereichsweise biegbar sein soll, kann der Schaft sowohl biegesteife bzw. biegefeste als auch gesteuert biegbare Abschnitte aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass das Schaftrohr einen biegesteifen Abschnitt aufweist, der einen Profilkern mit einem Durchlass für eine längsverschiebliche Lagerung der Betätigungsstange umschließt. Biegesteife bzw. biegefeste Schaftabschnitte sind starre Bereiche des Schaftes, die sich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Instrumentes nicht verbiegen.
Erläuterungen zu den Distanzelementen bezüglich ihrer Struktur, Formgebung und/oder Funktion können auch auf die Ausführung des Profilkerns zutreffen. Entsprechend ist bei Verwendung eines Profilkerns vorgesehen, dass der Steuersteg längsverschiebbar zwischen einer Oberfläche des Profilkerns und der Innenwand des Hüllrohres, insbesondere an der Innenwand des Hüllrohres gleitend geführt ist In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Hüllrohr einen distalen biegbaren und einen proximalen biegesteifen Abschnitt aufweist, wobei das Steuerelement am distalen Endbereich des biegbaren Abschnittes in dem Hüllrohr angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Profilkern zumindest bereichsweise in dem biegesteifen Abschnitt des Hüllrohres angeordnet ist, wobei der Steuersteg zwischen der Innenwand des Hüllrohres und einer Oberfläche des Profilkerns gelagert ist.
Zur Bereitstellung eines biegbaren Hüllrohres ist denkbar, dass das Hüllrohr in seinen biegbaren Bereichen aus einem biegeflexiblen Material hergestellt ist. Bei der Verwendung von biegesteifen bzw. biegefesten Materialen wie harten Kunststoffen oder Metallen können biegbare Abschnitte durch Einarbeitung von Durchbrechungen in der Wand des Hüllrohres erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass am Umfang des biegbaren Abschnittes des Hüllrohres mehrere in Längsrichtung des Hüllrohres zueinander beabstandete Durchbrechungen in der Mantelfläche des Hüllrohres eingearbeitet sind, die den Durchgang des Hüllrohres zur Außenseite des Hüllrohres öffnen.
Bei der Zug- Druckbeaufschlagung des Steuersteges wirkt proximal zum Steuerelement eine Verschiebungskraft zwischen Hüllrohr und dem Steuersteg. Dabei wird Das Hüllrohr in eine Stauchung bzw. eine Streckung gezwungen, was zur Verbiegung des Schaftes führt. Um die Biegung des Schaftes zu ermöglichen, ist Hüllrohr deshalb zumindest bereichsweise reversibel stauchbar bzw. streckbar. Das kann durch Verwendung elastischer Materialen realisiert werden und/oder, wie ausgeführt durch Aussparungen im Mantel des Hüllrohres, die eine Bewegung des Hüllrohres erleichtern.
Bevorzugtes Material für das Hüllrohr ist Metall, insbesondere Edelstahl. Edelstahl wird an chirurgischen Instrumenten wegen seiner Biokompatibilität bevorzugt eingesetzt, lässt sich leicht reinigen und ist gegen aggressive Reinigungsmittel beständig. Edelstahl ist allerdings insbesondere bei der Verwendung in Rohrform biegefest. Deshalb ist bei der Ausführung des Hüllrohres aus Edelstahl daran gedacht, Stauch- bzw. Streckstrecken durch Einarbeitung in Längsrichtung beabstandeter Querschlitze in der Mantelfläche des Hüllrohres auszubilden.
Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Schaftrohres für ein chirurgisches Instrument mit einem gesteuert biegbaren Schaftabschnitt, der ein Hüllrohr umfasst in dem mehrere in Längsrichtung des Schaftrohres beabstandet zueinander angeordnete Distanzelemente gelagert sind, die jeweils einen Durchlass zur Führung einer Betätigungsstange aufweisen, und mit einem zur Biegesteuerung des Schaftrohres am distalen Endbereich des Schaftrohres angeordneten Steuerelement mit einem Durchlass zur Führung der Betätigungsstange, an dem mindestens ein gegenüber den Distanzelementen längsverschiebbar im Hüllrohr gelagerter zug- und druckfester Steuersteg befestigt ist, mit den Schritten: Bereitstellen einer langgestreckten stabförmigen Montageachse; Anordnen der Distanzelemente und des Steuerelementes an der Montageachse beabstandet zueinander derart, dass die Montageachse in den Durchlässen der Distanzelemente und in dem Durchlass des Steuerelementes geführt ist; Befestigen des Steuersteges an dem Steuerelement; Einführen der so hergestellten Baugruppe in das Hüllrohr; Befestigen des Steuerelementes an dem Hüllrohr.
Vorzüge und Details zum erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich auch aus den Erläuterungen zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schaftrohres.
Zur Bereitstellung eines Schaftrohres mit einem biegbaren als auch mit einem starren Abschnitt ist daran gedacht, dass die Betätigungsstange in dem biegefesten bzw. biegesteifen Abschnitt von einem länglichen Profilkern umschlossen ist, der zur Führung Betätigungsstange dient. Mit einem Profilkern kann zum Beispiel ein seitliches Ausbrechen der Betätigungsstange bei hoher Druckbelastung in Längsrichtung verhindert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann deshalb ein weiterer Schritt vorgesehen sein, nämlich: Anordnen eines Profilkerns mit einem Durchlass zur Führung der Betätigungsstange an die Montageachse proximal zum Steuerelement in Längsrichtung des Schaftrohres vor den Distanzelementen derart, dass die Montageachse in dem Durchlass des Profilkerns geführt ist.
Grundsätzlich ist denkbar, dass die Distanzelemente entlang der Betätigungsstange mit elastischen bzw. gummiartigen Kissen oder Pufferelementen beabstandet sind. Zur Reduzierung der Bauteilanzahl kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Distanzelemente an dem Hüllrohr ortsfest gehaltert sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb vorgesehen, dass die Distanzelemente nach dem Einführen in das Hüllrohr an der Wand des Hüllrohres befestigt werden, wobei die Distanzelemente insbesondere mit dem Hüllrohr verschweißt werden.
Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein chirurgisches Instrument mit einem Schaftrohr, aufweisend eine längsverschiebbar in dem Schaftrohr gelagerte Betätigungsstange zur Übertragung einer auf die Betätigungsstange wirkenden Zug- bzw. Druckkraft auf ein am distalen Endbereich des Schaftrohres ankuppelbaren Werkzeuges, und weiter aufweisend einen im proximalen Endbereich des Schaftrohres angeordneten Betätigungsvorrichtung zur Beaufschlagung der Betätigungsstange mit einer Zug-/Druckkraft, wobei das zumindest ein Abschnitt des Schaftrohres gemäß einem der der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
Bei handgeführten chirurgischen Instrumenten kann die Betätigungsvorrichtung insbesondere ein Handgriff mit zwei zueinander beweglichen Griffteilen sein. Solche sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Vorzüge und Details zum erfindungsgemäßen Instrument ergeben sich auch aus den Erläuterungen zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schaftrohres.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung eines chirurgischen Instrumentes mit einem biegbaren Schaftrohr,
2 eine Seitenansicht eines Hüllrohres mit Aussparungen in der Rohrwand,
3 eine Anordnung von zueinander beanstandeten Distanzelementen, einem Steuerelement und zwei an dem Steuerelement befestigten Steuerstegen,
4, 5 erfindungsgemäße Schaftrohre mit einem biegbaren und einem biegefesten Abschnitt,
6, 7 Schnittdarstellungen in Längsrichtung des Schaftes aus 5,
8 ein biegbarer Abschnitt eines erfindungsgemäßen Schaftrohres mit Formschlüssig an dem Steuerelement befestigten Steuerstegen,
9 eine Schnittdarstellung nach 9-9 in Längsrichtung des Schaftes aus 8,
10 eine Detailansicht des Steuerelementes mit Formschlüssig befestigten Steuersteg aus 8 aus einer Perspektive um 90° gedreht, und
11, 12 Biegestellungen eines biegbaren Abschnittes mit und ohne Hüllrohr.
1 zeigt ein chirurgisches Instrument mit einem erfindungsgemäßen Schaftrohr 10. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Schaftrohr 10 einen proximalen biegefesten Abschnitt 30 und einem distalen gesteuert biegbaren Abschnitt 16.
An dem distalen Endbereich des Schaftrohres 10 ist ein Werkzeug 14 angekuppelt. Das Werkzeug 14 kann – wie dargestellt – ein Maulteil mit zwei zueinander relativ bewegbaren Maulbranchen sein. Das Werkzeug 14 wird durch die Längsverschiebung einer Betätigungsstange 12 im rohrförmigen Schaft 30 betätigt. Dafür kann die Betätigungsstange 12 im proximalen Endbereich des Schaftrohres 10 an einem Griffteil eines Handgriffes 38 angekoppelt sein. Eine Betätigung des Handgriffes 38 beaufschlagt die Betätigungsstange 12 mit einer Zug- oder Druckkraft gegenüber dem Schaft 10. Diese Verschiebungskraft kann zum Beispiel zum Öffnen oder Schließen des als Maulteil ausgebildeten Werkzeugs 14 am distalen Ende des Schaftes 10 dienen.
Das Schaftrohr 10 kann drehbar gegenüber dem Handgriff 38 ausgebildet sein. Dafür kann eine zum Beispiel als Drehknauf ausgebildete Steuereinrichtung 40 an dem Schaftrohr 10 angeordnet sein. Zur Drehbetätigung des Schaftrohres 10 kann die Steuereinrichtung 40 gegenüber dem Handgriff 38 drehbar gelagert sein.
Die Steuereinrichtung 40 kann alternativ oder zusätzlich eingerichtet und ausgebildet sein, den biegbaren Abschnitt 16 des Schaftrohres 10 in eine Biegestellung zu steuern. Dafür kann die Steuereinrichtung 40 zum Beispiel handbedienbare Hebel umfassen (nicht gezeigt), mit denen eine in Längsrichtung des Schaftes 10 gerichtete Zug- oder Druckkraft auf den Steuersteg 28 ausgeübt werden kann.
2 zeigt rein schematisch eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hüllrohres 18 mit in Längsrichtung des Hüllrohres 18 zueinander beanstandet in die Wand des Hüllrohres 18 eingearbeiteten Aussparungen 36. Wie gezeigt, können die Aussparungen Querschlitze sein, die die Mantelfläche des Hüllrohres 18 seitlich durchtrennen. Mit einer – wie vorliegend gezeigt – versetzten Anordnung von Querschlitzen auf zwei gegenüberliegenden Seiten ist eine leichtgängige Verbiegung des Hüllrohres 18 im Bereich der Aussparungen 36 möglich. Auch bei Verwendung eines sonst steifen Materials, wie Metall oder hartem Kunststoff, kann so eine gute Biegbarkeit des Hüllrohres 18 gewährleistet sein.
Bei einer Biegung des Schaftrohres 10 wird die Mantelfläche des Hüllrohres 18 im Bereich der Biegestelle gestaucht bzw. gestreckt. Bei Verwendung harter Materialien zur Herstellung des Hüllrohres 18 ermöglichen die Aussparungen 36 das aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegen der Wandabschnitte zwischen den Aussparungen. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Schlitzungen bekannt, die durch ihre Formgebung verschiedene Vorteile bezüglich der Stabilität und Flexibilität bieten.
3 zeigt rein schematisch die in dem Hüllrohr 18 zueinander beanstandet angeordneten Distanzelemente 20 mit einer an den Distanzelementen 20 verschieblich gelagerten Betätigungsstange 12. Des Weiteren zeigt 3 ein distal zu den Distanzelementen 20 angeordnetes Steuerelement 24, an dem zwei auf gegenüberliegenden Seiten des Steuerelementes 24 Steuerstege 28 befestigt sind. Vorliegend sind die Steuerstege 28 mit zum Beispiel als Schrauben ausgebildeten Befestigungselementen 42 in Längsrichtung des Schaftrohres 10 unverschieblich an dem Steuerelement 24 befestigt.
Für die Biegung des in 3 gezeigten biegbaren Abschnittes 16 des Schaftrohres 10 werden die Steuerstege 28 mit einer längsgerichteten Zug- oder Druckkraft beaufschlagt. Wie in den 11 und 12 anschaulich gezeigt, führt eine Belastung eines Steuersteges 28 mit einer Kraft in eine der Richtungen L bzw. eine der Richtungen R zu einer Verbiegung des Schaftes 10.
Vorliegend ist der biegbare Abschnitt 16 mit zwei Steuerstegen 28 ausgestattet, die jeweils in den Richtungen L bzw. in den Richtungen R mit einer Zug- bzw. Druckkraft Z, D beaufschlagbar sind. Der Schaft kann in eine Biegestellung gebracht werden, indem eine in distale Richtung L ausgeübte Druckkraft D auf den ersten Steuersteg 28 wirkt und eine zweite in proximale Richtung R ausgeübte Zugkraft Z auf den zweiten Steuersteg 28 wirkt. Grundsätzlich kann die Biegung allein durch aktive Belastung eines der Steuerstege 28 in eine der Richtungen L bzw. R erzielt werden. Eine Kombination von einer ersten Kraft in eine der Richtungen L und eine entgegengesetzt dazu wirkende Kraft in eine der Richtungen R erleichtert die Biegung des Schaftes 10.
Ein längsgerichteter Druck auf einen Steuersteg 28 würde normalerweise dazu führen, dass der Steuersteg 28 im Bereich der Distanzelemente 20 seitlich nach außen ausweicht. Da der Steuersteg 28 allerdings zwischen der Innenwand des Hüllrohres 18 und den Distanzelementen 20 verschieblich gelagert und dabei seitlich geführt ist, ist das seitliche Ausweichen des Steuersteges 28 verhindert. Die Druckkraft wird auf das Steuerelement 24 übertragen. Dabei wird ein Drehmoment erzeugt, dass das Schaftrohr in die Biegestellung zwingt. Dieses Drehmoment kann durch die Beaufschlagung des auf der gegenüberliegenden Seite angeordneten zweiten Steuersteges 28 mit einer Kraft in entgegengesetzter Richtung unterstützt werden.
4 zeigt schematisch veranschaulicht ein Schaftrohr mit einem biegbaren Abschnitt 16 und einem biegefesten Abschnitt 30. Zur Veranschaulichung des Aufbaus ist das Hüllrohr 18 gestrichelt gezeigt. Innerhalb des Hüllrohres 18 sind die beanstandet zueinander angeordneten Distanzelemente 20 gezeigt. Distal dazu ist das Steuerelement 24 mit zwei daran an gegenüberliegenden Seiten befestigten Steuerstegen 28 angeordnet. Die Steuerstege 28 erstrecken sich vom distalen Steuerelement 24 in proximale Richtung. Die Steuerstege 28 sind an den Distanzelementen 20 gleitend längsverschiebbar zwischen Hüllrohr 18 und Distanzelementen 20 gelagert. Im biegefesten Abschnitt 30 ist proximal zu den Distanzelementen 20 ein längsausgedehnter Profilkern 32 in dem Hüllrohr 18 angeordnet.
An dem Profilkern 32, den Distanzelementen 20 und dem Steuerelement 24 ist eine Betätigungsstange 12 längsverschiebbar gelagert. Vorliegend weisen der Profilkern 32, die Distanzelemente 20 und das Steuerelement 24 jeweils eine Durchgangsbohrung auf, in der die Betätigungsstange 12 gleitend geführt ist. Alternativ können die Elemente eine Nut oder dergleichen als Durchlass aufweisen, in der die Betätigungsstange 12 längsverschiebbar geführt ist.
5 zeigt ein erfindungsgemäßes Schaftrohr schematisiert aus einer Seitenansicht. Das Hüllrohr 18 beherbergt in seinem Durchgang Distanzelemente 20, das Steuerelement 24 und die längsverschiebbar gelagerten Steuerstege 28.
6 zeigt einen Querschnitt in proximale Richtung des Schaftrohrabschnittes aus 5 entlang der Schnittlinie 6-6. 6 zeigt anschaulich das Hüllrohr 18 mit dem darin gelagerten Distanzelement 20 in Schnittdarstellung. Das zylindrisch ausgebildete Distanzelement 20 hat einen ersten Bereich 46, der eine kreiszylindrisch ausgebildete Mantelfläche zur Abstützung an dem Hüllrohr 18 aufweist. Des Weiteren hat das Distanzelement 20 in einem zweiten Bereich 48 eine Abflachung der Mantelfläche, die zur Führung des Steuersteges 28 dient. Der Steuersteg 28 liegt gleitend auf der Abflachung 48 und wird dadurch einerseits von der Innenwand des Hüllrohres 18 und andererseits von einer Oberfläche des Distanzelementes 20 seitlich geführt. Das Distanzelement 20 hat einen vorliegend zentral als Durchgangsbohrung ausgebildeten Durchlass 22, in dem die Betätigungsstange 12 längsverschiebbar geführt ist.
7 zeigt einen Querschnitt eines Profilkerns 32 in proximale Richtung des Schaftrohres aus 5 entlang der Schnittlinie 7-7. Ähnlich wie die Distanzelemente 20 hat der Profilkern 32 mit einem ersten Bereich 46 einer kreiszylindrisch ausgebildeten Mantelfläche zur Abstützung an der Innenwand des Hüllrohres 18. Des Weiteren hat der Profilkern 32 eine Abflachung 48 in seiner Mantelfläche zur Führung des Steuersteges 28. Der Profilkern 32 weist vorliegend ebenfalls einen als Durchgangsbohrung ausgebildeten Durchlass 34 auf, der zur längsverschieblichen Führung der Betätigungsstange 12 dient.
8 zeigt einen Ausschnitt des inneren Aufbaus eines erfindungsgemäßen Schaftrohres mit einer alternativen Befestigungsart der Steuerstege 28 an dem Steuerelement 24. In diesem Beispiel sind die Befestigungselemente 42 als integral mit dem Steuerelement 24 ausgebildete Vorsprünge ausgeführt, die zur in Längsrichtung formschlüssigen Verbindung mit den Steuerstegen 28 dienen.
9 zeigt einen Querschnitt in proximale Richtung des Schaftabschnittes aus 8 entlang der Schnittlinie 9-9 im Bereich des Steuerelementes 24. 9 zeigt anschaulich die Ausbildung von Vorsprüngen 42 auf gegenüberliegenden Seiten des Steuerelementes 24 zur Formschlüssigen Befestigung der Steuerstege 28.
10 zeigt schematisch eine Detailansicht des Steuersteges 24 aus 8 mit daran befestigtem Steuersteg 28 in einer Perspektive um 90° verdreht. Anschaulich ist dargestellt, dass der Steuersteg 28 mit einer Befestigungsöffnung 44 an dem Vorsprung 42 in Längsrichtung des Schaftes Formschlüssig befestigt ist. Zur Montage wird der Steuersteg 28 mit seiner Befestigungsöffnung 44 auf den Vorsprung 42 aufgesteckt. Es können eine Rastverbindung, Haken oder dergleichen vorgesehen sein, um ein Abrutschen des Steuersteges 28 von dem Vorsprung zu verhindern.
Die 11 und 12 zeigen rein schematisch unterschiedliche Biegestellungen des erfindungsgemäßen Schaftrohres bei Beaufschlagung der Steuerstege 28 mit Zug- und Druckkräften. 11 zeigt das Schaftrohr mit Hüllrohr 18. 12 zeigt die Biegestellungen des Schaftrohres aus 11 ohne Hüllrohr zur Veranschaulichung.
Bei einer Beaufschlagung eines ersten Steuersteges 28 mit einer Zugkraft Z in proximale Richtung des Schaftrohres und und/oder Beaufschlagung des zweiten Steuersteges 28 mit einer Druckkraft D in distale Richtung des Schaftrohres wirken die Drehmomente auf das Schaftrohr derart, dass das Hüllrohr 18 auf der mit der Zugkraft beaufschlagten Steuerstegseite staucht und sich damit auf der zugbeaufschlagten Steuerstegseite nach innen beugt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Schaftrohres wird das Hüllrohr 18 gestreckt. Bei einer Umkehr der Kraftrichtungen biegt sich das Schaftrohr zwangsgeführt in die gegenüberliegende Richtung.
Zur Veranschaulichung des inneren Aufbaus des Schaftrohres ist das Hüllrohr 18 in den Abbildungen der 12 nicht gezeigt. Es versteht sich, dass das Hüllrohr 18 für die gezeigte Ausführungsform notwendig ist, um ein seitliches Ausbrechen der Steuerstege 28 bei der Zug- bzw. Druckbeaufschlagung zu verhindern.
Bezugszeichenliste

10: Schaftrohr
12: Betätigungsstange
14: Werkzeug
16: biegbarer Abschnitt
18: Hüllrohr
20: Distanzelement
22: Durchlass
24: Steuerelement
26: Durchlass
28: Steuersteg
30: biegesteifer Abschnitt
32: Profilkern
34: Durchlass
36: Durchbrechung
38: Betätigungsvorrichtung
40: Steuereinrichtung
42: Befestigungselement
44: Befestigungsöffnung
46: Kreiszylindrische Mantelfläche
48: Abflachung am Distanzelement
L: Kraftrichtung
R: Kraftrichtung
Z: Zug
D: Druck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009112538 A [0002]
EP 1681013 A1 [0002]
DE 102009037030 A1 [0003]

Claims

Schaftrohr (10) eines chirurgischen Instrumentes mit einer im Schaftrohr längsverschiebbar gelagerten Betätigungsstange (12) zur Betätigung eines am distalen Endbereich des Schaftrohres (10) ankuppelbaren Werkzeuges (14), wobei ein Abschnitt (16) des Schaftrohres (10) gesteuert biegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der biegbare Abschnitt (16) ein biegbares Hüllrohr (18) umfasst, das mehrere in Längsrichtung des Schaftrohres (10) beabstandet zueinander angeordnete Distanzelemente (20) umschließt, die jeweils einen Durchlass (22) zur Führung der Betätigungsstange (12) aufweisen, wobei die Distanzelemente (20) zu Ihrer Positionierung im Durchgang des Hüllrohres (18) zumindest mit Teilbereichen ihrer Oberfläche engspaltig oder kontaktierend an die Innenwand des Hüllrohres (18) angrenzen, und wobei zur Biegesteuerung des Schaftrohres (10) distal zu den Distanzelementen (20) ein Steuerelement (24) mit einem Durchlass (26) zur Führung der Betätigungsstange (12) im Hüllrohr (18) angeordnet ist, das unverschiebbar an dem Hüllrohr (18) befestigt ist, und wobei an dem Steuerelement (24) mindestens ein zug- und druckfester Steuersteg (28) befestigt ist, der sich vom Steuerelement (24) aus in proximale Richtung erstreckt und im Schaft (10) zwischen der Innenwand des Hüllrohres (18) und einer Oberfläche der Distanzelemente (20) verschiebbar gegenüber den Distanzelementen (20) geführt ist.
Schaftrohr (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzelemente (20) unverschiebbar an dem Hüllrohr (18) befestigt sind.
Schaftrohr (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuersteg (28) in Längsrichtung des Schaftrohres (10) formschlüssig mit dem Steuerelement (24) verbunden ist.
Schaftrohr (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuersteg (28) als Flachstange ausgebildet ist.
Schaftrohr (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzelemente (20) als zylindrische Körper ausgebildet sind, die in einem ersten Bereich eine zur Innenkontor des Hüllrohres komplementär ausgebildete Mantelfläche (46) zur flächigen Kontaktierung der Innenwand des Hüllrohres (18) aufweisen und in einem zweiten Bereich eine in Längsrichtung des Schaftes (10) parallel verlaufende Abflachung (48) zur Führung des Steuersteges (28) zwischen Distanzelement (20) und Hüllrohr (18) aufweist.
Schaftrohr nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der biegbare Schaftabschnitt (16) zwei Steuerstege (28) umfasst, die auf gegenüberliegenden Seiten der Distanzelemente (20) geführt und auf gegenüberliegenden Seiten des Steuerelementes (24) befestigt sind.
Schaftrohr nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftrohr (10) einen biegesteifen Abschnitt (30) aufweist, der einen Profilkern (32) mit einem Durchlass (34) für eine längsverschiebliche Lagerung der Betätigungsstange (12) umschließt.
Schaftrohr nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllrohr (18) einen distalen biegbaren und einen proximalen biegesteifen Abschnitt aufweist, und wobei das Steuerelement (24) am distalen Endbereich des biegbaren Abschnittes in dem Hüllrohr (18) angeordnet ist.
Schaftrohr (10) nach Anspruch 7 mit den Merkmalen des Anspruches 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilkern (32) zumindest bereichsweise in dem biegesteifen Abschnitt des Hüllrohres (18) angeordnet ist, und wobei der Steuersteg (28) zwischen der Innenwand des Hüllrohres (18) und einer Oberfläche des Profilkerns (32) gelagert ist.
Schaftrohr nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des biegbaren Abschnittes des Hüllrohres (18) mehrere in Längsrichtung des Hüllrohres zueinander beabstandete Durchbrechungen (36) in der Mantelfläche des Hüllrohres (18) eingearbeitet sind, die den Durchgang des Hüllrohres (18) zur Außenseite des Hüllrohres (18) öffnen.
Verfahren zur Herstellung eines Schaftrohres (10) für ein chirurgisches Instrument mit einem gesteuert biegbaren Schaftabschnitt (16), der ein Hüllrohr (18) umfasst in dem mehrere in Längsrichtung des Schaftrohres (10) beabstandet zueinander angeordnete Distanzelemente (20) gelagert sind, die jeweils einen Durchlass (22) zur Führung einer Betätigungsstange (12) aufweisen, und mit einem zur Biegesteuerung des Schaftrohres (10) am distalen Endbereich des Schaftrohres (10) angeordneten Steuerelement (24) mit einem Durchlass (26) zur Führung der Betätigungsstange (12), an dem mindestens ein gegenüber den Distanzelementen (20) längsverschiebbar im Hüllrohr (18) gelagerter zug- und druckfester Steuersteg (28) befestigt ist, gekennzeichnet durch die Schritte: Bereitstellen einer langgestreckten stabförmigen Montageachse; Anordnen der Distanzelemente (20) und des Steuerelementes (24) an der Montageachse beabstandet zueinander derart, dass die Montageachse in den Durchlässen (22) der Distanzelemente (20) und in dem Durchlass (26) des Steuerelementes (24) geführt ist; Befestigen des Steuersteges (28) an dem Steuerelement (24); Einführen der so hergestellten Baugruppe in das Hüllrohr (18); Befestigen des Steuerelementes (24) an dem Hüllrohr.
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Schritt: Anordnen eines Profilkerns (32) mit einem Durchlass (34) zur Führung der Betätigungsstange (12) an die Montageachse proximal zum Steuerelement (24) in Längsrichtung des Schaftrohres (10) vor den Distanzelementen (20) derart, dass die Montageachse in dem Durchlass (34) des Profilkerns (32) geführt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzelemente (20) nach dem Einführen in das Hüllrohr (18) an der Wand des Hüllrohres (18) befestigt werden, wobei die Distanzelemente (20) insbesondere mit dem Hüllrohr (18) verschweißt werden.
Chirurgisches Instrument mit einem Schaftrohr (10), aufweisend eine längsverschiebbar in dem Schaftrohr (10) gelagerte Betätigungsstange (12) zur Übertragung einer auf die Betätigungsstange (12) wirkenden Zug- bzw. Druckkraft auf ein am distalen Endbereich des Schaftrohres (10) ankuppelbaren Werkzeuges (14), und weiter aufweisend einen im proximalen Endbereich des Schaftrohres (10) angeordneten Betätigungsvorrichtung (38) zur Beaufschlagung der Betätigungsstange (12) mit einer Zug-/Druckkraft, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des Schaftrohres (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.