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Die Offenbarung betrifft eine Klemmvorrichtung für ein Stativglied eines medizinischen Gelenkstativs, ein Stativglied umfassend eine derartige Klemmvorrichtung sowie ferner ein medizinisches Gelenkstativ mit einem solchen Stativglied.
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Gelenkstative finden vielfach Anwendung im medizinischen Bereich, zum Beispiel um chirurgische Instrumente oder medizinische Apparate relativ zu einem Patienten zu positionieren. Dabei sind die Gelenkstativ typischerweise an einem unbeweglichen Umgebungsbereich angebracht, wie zum Beispiel einem Operationstisch. Ausgehend hiervon erstrecken sich mehrere Stativglieder, die miteinander über Gelenke gekoppelt sind und in der Regel eine offene kinematische Kette des Gelenkstativs bilden. An einem Ende der kinematischen Kette beziehungsweise an einem abschließenden Stativglied können dann zu haltende oder positionierende Elemente angebracht werden und in einer gewünschten Weise relativ zu einem Patienten ausgerichtet werden.
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In diesem Zusammenhang ist es ferner bekannt, die Gelenkstative mit einem Klemmmechanismus zu versehen, bei dem innerhalb der Stativglieder geführte Klemmstangen über ein Betätigungselement bewegbar sind. Hierdurch können die Klemmstangen in Anlage mit angrenzenden Bereichen gebracht zu werden und das Gelenkstativ mit diesem verklemmen (beispielsweise mit einem Operationstisch oder einem zu positionierenden Instrument). Derartige Lösungen sind beispielsweise in der
EP 1 099 900 A1 ,
US 3,910,538 ,
US 4,491,435 oder der
US 4,236,884 gezeigt. Diese Lösungen sind jedoch vergleichsweise komplex aufgebaut und erfordern eine äußerst aufmerksame Bedienung. Insbesondere setzen diese stets voraus, dass die Gelenkstative nur zwei miteinander koppelbaren Stativglieder umfassen, die zwingend über ein Rotationsgelenk miteinander verbunden sind, wobei das Rotationsgelenk bei jeder Betätigung des Klemmmechanismus entriegelt wird. Folglich können die Klemmstangen vorrichtungsbedingt keine gleichbleibenden Relativausrichtungen zueinander beibehalten, sondern müssen bei jeder Betätigung des Klemmmechanismus von einem Bediener manuell bewegt und neu ausgerichtet werden, da das Gelenkstativ ansonsten schwerkraftbedingt „zusammenklappt”.
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Es besteht somit ein Bedarf, ein Gelenkstativ und insbesondere eine Klemmvorrichtungen hierfür bereitzustellen, die eine leichtere Bedienung bei kompakter Gestaltung ermöglicht. Ebenso ist es wünschenswert, eine höhere Flexibilität beim Aufbau von Gelenkstativen zu ermöglichen.
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Hierfür wird eine Klemmvorrichtung für ein Stativglied eines medizinischen Gelenkstativs bereitgestellt, umfassend ein entlang einer Betätigungsachse bewegbares Betätigungselement und eine Klemmkinematik, die das Betätigungselement mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Klemmelement der Klemmvorrichtung koppelt, sodass die Klemmelemente nach Maßgabe einer Betätigung des Betätigungselements entlang einer ersten und zweiten Klemmachse bewegbar sind, wobei die Klemmachsen jeweils in einem Winkel zu der Betätigungsachse verlaufen und die Klemmvorrichtung derart ausgebildet ist, dass eine Ausrichtung der Klemmachsen relativ zueinander im Wesentlichen stets konstant ist.
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Mit anderen Worten wird ermöglicht, dass bei einer Betätigung der Klemmvorrichtung eine Ausrichtung der Klemmelemente beziehungsweise von dessen Klemmachsen beibehalten wird und diese nicht von einem Bediener jedes Mal neu eingestellt werden muss. Insbesondere kann auf ein zusätzliches Rotationsgelenk verzichtet werden, um das die Klemmelemente bei jeder Betätigung zueinander verschwenken. Stattdessen kann vorgesehen sein, dass die Klemmelemente mit einer im Wesentlichen konstanten Ausrichtung (insbesondere relativ zur Umgebung sowie relativ zueinander) in der Klemmvorrichtung angeordnet und geführt sind oder, anders ausgedrückt, eine Relativausrichtung der Klemmachsen bei einer Betätigung der Klemmvorrichtung im Wesentlichen konstant bleibt.
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Die Klemmachsen können allgemein parallel zueinander ausgerichtet sein. Ferner können die Klemmachsen einen Winkel einschließen, der im Wesentlichen stets konstant bleibt, beispielsweise zwischen ca. 120°–240° und vorzugsweise ca. 180°. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Klemmachsen im Wesentlichen zusammenfallen beziehungsweise sich überdecken.
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Der Winkel zwischen den Klemmachsen und der Betätigungsachse kann zwischen ca. 20° und ca. 160° betragen vorzugsweise zwischen ca. 80° und ca. 100°. In einer Variante verläuft die Betätigungsachse im Wesentlichen senkrecht zu den Klemmachsen.
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Die Klemmkinematik kann allgemein dazu ausgebildet sein, eine vorzugsweise geradlinige Bewegung des Betätigungselements entlang der Betätigungsachse in (vorzugsweise ebenfalls geradlinige) Bewegungen der Klemmelemente entlang der Klemmachsen umzusetzen. Hierzu kann die Klemmkinematik geeignete kinematische Glieder umfassen, wie beispielsweise aneinander abgleitende schräge Flächen oder ein relativ zu der Betätigungsachse radial nach außen drängenbares Glied, das sich an wenigstens einem der Klemmelemente abstützt. Eine Klemmwirkung kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Klemmelemente in der Folge auf benachbarte oder angrenzende Bauteile/Elemente zubewegt werden, um eine Druckkraft darauf auszuüben.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Klemmelemente in einer gemeinsamen Ebene mit der Klemmkinematik gekoppelt sind. Die Ebene kann in einem Winkel und insbesondere senkrecht zu der Betätigungsachse verlaufen und ferner zumindest eine der Klemmachsen enthalten. Das Koppeln von Klemmelementen und Klemmkinematik kann über eine Anlage zwischen den Klemmelementen und einem zugeordneten kinematischen Glied der Klemmkinematik erfolgen. Ebenso ist es denkbar, wenigstens eines der Klemmelemente unmittelbar an der Klemmkinematik zu befestigen, vorzugsweise drehbar über ein Rotationsgelenk. Hierdurch kann ein kompakter Aufbau der Klemmvorrichtung gewährleistet werden, da die Klemmelemente beidseitig und in der gemeinsamen Ebene an der Klemmkinematik angeordnet sein können.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Klemmkinematik einen Kniehebelmechanismus umfasst und die Klemmelemente bevorzugt mit einem gemeinsamen Gelenk des Kniehebelmechanismus zumindest mittelbar gekoppelt sind, insbesondere über ein jeweils zugeordnetes kinematisches Glied des Kniehebelmechanismus. Der Kniehebelmechanismus kann dabei in allgemein bekannter Weise über Drehgelenke miteinander verbundene kinematische Glieder umfassen, die eine kinematische Kette bilden. Unter einer Winkeländerung zwischen wenigstens zwei der kinematischen Glieder, und insbesondere unter einem Verschwenken der Glieder um das gemeinsame Gelenk, kann dabei ein mit einem Ende der Kette gekoppeltes Element mit einer gewünschten Kraftverstärkung nach Kniehebelart bewegt werden. Dies betrifft im vorliegenden Fall ein Bewegen der Klemmelemente entlang der Klemmachsen. Entsprechend kann das „mittelbare Koppeln” mit dem gemeinsamen Gelenk einschließen, dass eine Rotation der kinematischen Glieder um dieses Gelenk ein Bewegen der Klemmelemente entlang der Klemmachsen bewirkt. Allgemein kann es sich bei dem gemeinsamen Gelenk um das Kniegelenk und/oder bei den etwaigen kinematischen Gliedern zwischen Gelenk und Klemmelementen um die Kniehebel des Kniehebelmechanismus handeln.
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Entsprechend kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Betätigungselement das gemeinsame Gelenk des Kniehebelmechanismus entlang der Betätigungsachse bewegt und zwei kinematische Glieder, die jeweils mit einem der Klemmelemente wechselwirken, mit dem Gelenk gekoppelt sind. Die kinematischen Glieder können ferner dazu ausgebildet sein, sich an einem Umgebungsbereich derart abzustützen, dass sie bei Einwirken der Betätigungskraft daran abgleiten, insbesondere in einer parallelen Richtung zu wenigstens einer der Klemmachsen.
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Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement bei einem Bewegen in eine Betätigungsrichtung eine Druckkraft auf das gemeinsame Gelenk aufbringt, woraufhin dieses die kinematischen Glieder in Kontakt mit dem Umgebungsbereich zwingt. Hierdurch können die kinematischen Glieder insbesondere unter einem gleichzeitigen Schwenken um eine Rotationsachse des Gelenks entlang der Klemmachsen gedrängt werden. Dies kann eine Bewegung der jeweiligen kinematischen Glieder in Richtung der Klemmelemente ermöglichen (und insbesondere ein voneinander Wegbewegen beziehungsweise Aufspreizen der kinematischen Glieder), sodass die Klemmelemente ebenfalls entlang der Klemmachsen nach außen verschoben werden können. Bei einem Entlasten des Betätigungselements oder einem Bewegen in die entgegengesetzte Richtung kann ein entsprechend umgekehrter Vorgang erfolgen, wobei die kinematischen Glieder insbesondere gemeinsam mit dem Gelenk angehoben und entlang der Klemmachsen betrachtet zurückbewegt sowie aufeinander zu bewegt werden können. Die Klemmelemente können hierdurch entsprechend entlastet werden und über Reibungskräfte zu den kinematischen Gliedern, durch Einwirken eines im Rahmen der Klemmbetätigung vorgespannten elastischen Elements oder manuell in ihre klemmkraftfreie Ausgangsstellung zurückbewegt werden.
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Bei dem Gelenk kann es sich insbesondere um ein Drehgelenk oder ein Scharnier handeln, dessen Drehachse allgemein senkrecht zu der Betätigungsachse und/oder den Klemmachsen verlaufen kann. Die kinematischen Glieder können stangen-, scheiben- oder plattenförmig ausgebildet sein sowie eine Halbkreis- oder Halbring-Form aufweisen. Ferner können die kinematischen Glieder mit Eingriffsbereichen ausgebildet sein, die korrespondierend zu einem Kontaktbereich an den Klemmelementen profiliert sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Eingriffsbereiche der kinematischen Glieder gerundet ausgebildet sind (bevorzugt konvex gewölbt) und in eine entsprechend profilierte Ausnehmung in einem gegenüberliegenden Kontaktbereich der Klemmelemente eingreifen (bevorzugt konkav gewölbt).
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfassen die Klemmelemente langgestreckte Bauteile und, optional, an ihren von der Klemmkinematik abgewandten Enden Klemmflächen zum Verklemmen des Stativgliedes mit benachbarten Elementen. Bei den langgestreckten Bauteilen kann sich insbesondere um stangenförmiger Bauteile handeln, die vorzugsweise einen zylindrischen Hauptabschnitt aufweisen. Die Klemmflächen können gegenüber dem Hauptabschnitt abweichende Abmessungen aufweisen (insbesondere quer zur Klemmachse betrachtet) und allgemein blockförmig oder bolzenkopfartig ausgebildet sein. Die Klemmflächen können allgemein als Kontaktbereich zu einem zu klemmenden Element ausgebildet sein und korrespondierend zu einem Anlagebereich an dem zu klemmenden Element geformt sein, beispielsweise entsprechend profiliert oder gewölbt.
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In diesem Zusammenhang kann wenigstens eine der Klemmflächen ferner einen Eingriffsbereich aufweisen, der mit einem korrespondierenden Eingriffselement eines mit dem Stativglied zu verklemmenden Elements in Eingriff bringbar ist. Dabei kann es sich bei dem Eingriffsbereich um eine Ausnehmung handeln, die zur Aufnahme eines Eingriffselements beziehungsweise -vorsprungs eines mit dem Stativglied zu klemmenden Elements ausgebildet ist. Es ist aber auch eine umgekehrte Zuordnung von Ausnehmung und Vorsprung zwischen dem Eingriffsbereich und -element denkbar. Die Ausnehmung kann beispielsweise als Nut oder Vertiefung ausgebildet sein und der Vorsprung kann eine Kugel oder Rolle sein, die vorzugsweise drehbar gelagert und/oder federvorgespannt ist. Wie erläutert, kann das zu klemmende Element dabei einen Operationstisch betreffen oder ein chirurgisches Instrument, die vorbestimmte Klemmabschnitte zur Wechselwirkung mit der Klemmvorrichtung umfassen können.
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Die Offenbarung betrifft ferner ein Stativglied, umfassend eine Klemmvorrichtung nach einem der vorangehenden Aspekte. Bei dem Stativglied kann es sich um eine allgemein starre Komponente eines medizinischen Gelenkstativs handeln und insbesondere um ein einzelnes Glied beziehungsweise Modul innerhalb einer kinematischen Kette das Gelenkstativs. Entsprechend kann die Klemmvorrichtung dazu dienen, dass Stativglied mit benachbarten Stativgliedern oder, wie vorstehend erläutert, mit benachbarten Elementen zu verklemmen (Operationstisch, chirurgisches Instrument, etc.). Durch entsprechende Kopplungs- oder Verklemmungsbereichen zwischen den Stativgliedern können diese relativ zueinander bewegt und ausgerichtet werden. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass die Stativglieder keine Rotationsgelenke der kinematischen Kette unmittelbar selbst umfassen, sondern diese erst in Zusammenwirkung und durch ein gemeinsames Verklemmen mit benachbarten Stativgliedern definieren und bereitstellen.
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Hierzu kann das Stativglied allgemein ferner dazu ausgebildet sein, mit wenigstens einem Klemmabschnitt eines benachbarten Elements zu wechselwirken und diesen mittels wenigstens einem der Klemmelemente zu verklemmen. Dabei kann der Klemmabschnitt insbesondere wellenförmig oder zylindrisch ausgebildet und beispielsweise in eine entsprechende Ausnehmung des Stativgliedes einführbar sein. Bevorzugt umfasst das Stativglied je Klemmelement einen entsprechenden Wechselwirkungs- beziehungsweise Aufnahmebereich für die etwaigen Klemmabschnitte benachbarter Elemente, und vorzugweise jeweils eine Ausnehmungen zur Aufnahme eines zylindrischen Klemmabschnittes.
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Insgesamt wird somit ermöglicht, dass ein medizinisches Gelenkstativ flexibel und modulartig aus einzelnen Stativglieder je nach dem konkreten Bedarfsfall zusammengesetzt werden kann, wobei die Stativglieder die vorstehend erläuterten kompakte und einfach zu bedienenden Klemmvorrichtungen aufweisen. Somit kann das Gelenkstativ insgesamt zuverlässig positioniert und mit wenigen Arbeitsschritten durch selektives Lösen und Betätigen der Klemmvorrichtungen einzelner Stativglieder ausgerichtet werden.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Stativglied einen Grundkörper umfasst, in dem die Klemmvorrichtung zumindest teilweise aufgenommen ist. Der Grundkörper kann zylindrisch oder blockförmig ausgebildet sein sowie geeignete Ausnehmungen und/oder Kanäle aufweisen, um darin einzelne Komponenten oder Bereiche der Klemmvorrichtung aufzunehmen. Der Grundkörper kann ferner einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein und vorzugsweise aus einem steifen Material gefertigt sein, insbesondere aus Metall oder Kunststoff. Die Steifigkeit des Materials kann insbesondere derart gewählt sein, dass der Grundkörper unter Einwirken der Betätigungs- und/oder Klemmkräfte im Wesentlichen nicht deformierbar ist.
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In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass der Grundkörper je Klemmelement einen länglichen Führungskanal umfasst, wobei die Längsachsen der Führungskanäle vorzugsweise parallel zu den jeweiligen Klemmachsen der Klemmelemente verlaufen. Die Führungskanäle können dabei korrespondierend zu den Klemmelementen ausgebildet sein, beispielsweise Weise zylindrisch zur Aufnahme eines jeweiligen zylindrischen Hauptabschnittes der Klemmelemente. Ferner können die Querschnittsabmessungen der Führungskanäle derart gewählt sein, dass die Klemmelemente an deren Innenwandbereich zumindest abschnittsweise abgleiten. Ebenso können die Führungskanäle ineinander übergehen oder über weitere Ausnehmungen im Grundkörper miteinander verbunden sein. Schließlich können die Längsachsen der Führungskanäle auch mit den jeweiligen Klemmachsen der Klemmelemente zusammenfallen, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass die Längs- und Klemmachsen sämtlicher Führungskanäle und Klemmelemente zusammenfallen oder zumindest parallel zueinander verlaufen.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Grundkörper einen wenigstens einem Klemmelement zugeordneten Anlagebereich und das Klemmelement ist bei einem Bewegen entlang der Klemmachse relativ zu dem Anlagebereich bewegbar, vorzugsweise derart, dass sich ein axialer Abstand zwischen dem Anlagebereich und dem Klemmelement ändert. Der Anlagebereich kann entsprechend dem Klemmelement gegenüberliegen beziehungsweise eine Anlagefläche aufweisen, die in einem Winkel zu der Klemmachse das Klemmelement verläuft und bevorzugt im Wesentlichen senkrecht dazu. Bei einem Betätigen der Klemmvorrichtung und daraus resultierenden Bewegen des Klemmelements kann dieses in Richtung des Anlagebereichs bewegt werden, sodass sich entlang der Klemmachse betrachtet ein axialer Abstand zwischen Klemmelement und Anlagebereich verringert. Hingegen kann bei einem Lösen der Klemmvorrichtung der Abstand entsprechend wieder vergrößert werden.
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Man beachte, dass der Anlagebereich insbesondere zur Anlage mit einem Klemmabschnitt eines benachbarten Elements vorgesehen sein kann, also nicht zwingend in Anlage mit dem Klemmelement bringbar sein muss. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass das Stativglied dazu ausgebildet ist, einen Klemmabschnitt eines benachbarten Elements zwischen Anlagebereich um Klemmelement aufzunehmen und anschließend das Klemmelement unter Verringerung des axialen Abstandes relativ zu dem Anlagebereich zu bewegen, sodass der aufgenommene Klemmabschnitt in Anlage mit dem Anlagebereich gedrängt und gegen diesen verklemmt wird. Dabei kann eine Klemmfläche des Klemmelements ebenfalls in Anlage mit dem Klemmabschnitt des benachbarten Elements bringbar sein, insbesondere mit einer von dem Anlagebereich abgewandten Außenfläche.
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Um eine leichte Einführbarkeit des Klemmabschnitts eines benachbarten Elements in das Stativglied zu gewährleisten, kann auch vorgesehen sein, dass das Klemmelement stets einen gewissen (axialen) Mindestabstand zu dem Anlagebereich einhält, insbesondere bei maximaler Auslenkung oder Betätigung der Klemmkinematik.
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Der Anlagebereich kann ferner eine Innenwand einer Ausnehmung in dem Grundkörper umfassen wobei, optional, das Klemmelement zumindest teilweise in die Ausnehmung hinein bewegbar ist. In diesem Zusammenhang kann die Ausnehmung allgemein eine Sackloch-, Durchgangsbohrung oder Nut umfassen. Gemäß diesen Varianten kann die Klemmachse des Klemmelements sich in die Ausnehmung hinein erstrecken. Insbesondere kann das Klemmelement in einem Führungskanal geführt sein, der in einen entsprechende Ausnehmung übergeht. Spätestens bei einem Betätigen der Klemmvorrichtung kann das Klemmelement somit in die Ausnehmung hinein verlagert werden, bevorzugt in Richtung des Anlagebereiches, sodass sich die effektiv verfügbaren Abmessungen eines Querschnittes der Ausnehmung, in dem ein Klemmabschnitt eines benachbarten Elements aufnehmbar ist, verringern. Folglich kann der Klemmabschnitt eines etwaigen benachbarten Elements in der vorstehend beschriebenen Weise in Anlage mit dem Anlagebereich gezwungen und in der Ausnehmung verklemmt werden.
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Ferner kann hierbei vorgesehen sein, dass das Klemmelement in einer klemmkraftfreien Ausgangsstellung außerhalb der Ausnehmung angeordnet ist oder mit einem ersten Innenwandbereich der Ausnehmung fluchtet und in einer Klemmstellung in die Ausnehmung hinein verlagert ist, insbesondere in Richtung eines gegenüberliegenden zweiten Innenwandbereichs der Ausnehmung, der als Anlagebereich des Grundkörpers fungiert. In der klemmkraftfreien Ausgangsstellung kann somit ein möglichst großer Freiraum beziehungsweise Querschnitt innerhalb der Ausnehmung zur Aufnahme eines Klemmabschnitts eines benachbarten Elements bereitgestellt werden, da das Klemmelement nicht in die Ausnehmung hineinragt. Bei einem Betätigen der Klemmvorrichtung kann das Klemmelement hingegen in die Ausnehmung hinein bewegt werden, um in der vorstehend beschriebenen Weise Klemmkräfte zu erzeugen.
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Schließlich kann das Klemmelement an dessen in die Ausnehmung hinein bewegbaren Ende eine Klemmfläche umfassen, die korrespondierend zu dem ersten Innenwandbereich geformt ist und beispielsweise eine entsprechende Wölbung aufweist.
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Die Offenbarung betrifft ferner ein medizinisches Gelenkstativ, vorzugsweise zum Positionieren einer Schädelklemme, wobei das Gelenkstativ aus mehreren Stativgliedern zusammengesetzt ist und wenigstens eine Stativglied gemäß einem der vorangehenden Aspekte umfasst. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das fragliche Stativglied derart innerhalb des Gelenkstativs positioniert ist, dass es mit einem feststehenden Umgebungsbereich koppelbar ist. Letzterer kann insbesondere die Form eines Klemmabschnitts eines Operationstisches oder einer mit dem Operationstisch verbindbaren Kopplungsanordnung annehmen.
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Derartige Schädelklemmen sind bei (neuro-)chirurgischen Eingriffen zur Fixierung des Schädels des Patienten meist unumgänglich (oftmals auch als Kopfklemmen oder Kopfhalterungen bezeichnet) und müssen daher relativ zu diesem möglichst genau und zuverlässig positioniert werden. Das medizinische Gelenkstativ der vorliegenden Offenbarung kann somit an einem ersten Anschlussbereich eine entsprechende Schädelklemme aufweisen oder mit dieser verbindbar sein und über einen zweiten Anschlussbereich mit der Umgebung gekoppelt werden (vorzugsweise über ein Stativglied mit einer Klemmvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Aspekte).
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Die vorliegende Offenbarung soll weiter anhand von Figuren erläutert werden. Diese Figuren zeigen schematisch:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Stativglieds umfassend eine Klemmvorrichtung gemäß eines Ausführungsbeispiels;
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2 eine achsenthaltende Schnittansicht des Stativglieds aus 1, bei der die Klemmvorrichtung unbetätigt ist;
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3 eine Draufsicht auf das Stativglied aus 1;
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4a, b perspektivische Einzelteildarstellungen einer Klemmkinematik der Klemmvorrichtung aus 1;
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5 eine Prinzipskizze der Klemmkinematik der Klemmvorrichtung aus Figur;
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6 eine achsenthaltende Schnittansicht analog zu 2, bei der die Klemmvorrichtung betätigt ist;
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7 ein medizinisches Gelenkstativ zum Positionieren einer Schädelklemme, umfassend das Stativglied gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
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8 eine teiltransparente Darstellung des Stativgliedes in dem medizinischen Gelenkstativ aus 7.
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Im Folgenden werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu liefern. Es ist einem Fachmann jedoch klar, dass die vorliegende Offenbarung in anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden kann, die von den nachfolgend dargelegten Details abweichen können.
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In 1 ist ein Stativglied 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt, das eine in dieser Darstellung nur teilweise abgebildete Klemmvorrichtung 12 umfasst. Das Stativglied 10 umfasst einen länglichen blockförmigen Grundkörper 14 beispielsweise aus Metall, der sich entlang einer Längsachse L1 erstreckt. An seinen axialen Enden weist der Grundkörper 14 jeweils zwei zylindrische Ausnehmungen 16 auf, die durch Durchgangsbohrungen gebildet werden, deren Bohrungslängsachsen B senkrecht auf der Grundkörper-Längsachse L1 stehen.
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Ferner umfasst der Grundkörper 14 eine zentrale Ausnehmung 18, in der eine Betätigungsanordnung 20 der Klemmvorrichtung 12 aufgenommen ist. Diese umfasst einen Betätigungsgriff 22, der mit einem Betätigungselement in Form einer Druckscheibe 24 gekoppelt ist. Als weitere Bestandteile der Klemmvorrichtung 12 erkennt man in der in 1 rechten Ausnehmung 16 eine erste Klemmfläche 26 eines nachfolgend erläuterten Klemmelements 28.
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Der genaue Aufbau des Stativgliedes 10 und insbesondere der Klemmvorrichtung 12 wird im Folgenden anhand der Darstellung von 2 erläutert, welche eine die Längsachse L1 enthaltende Schnittansicht zeigt. Man erkennt wiederum die in die axialen Enden des Grundkörpers 14 eingebrachten zylindrische Ausnehmungen 16 sowie den Betätigungsgriff 22 und die Druckscheibe 24 der Klemmvorrichtung 12. Wie nachstehend detailliert erläutert, umfasst die Klemmvorrichtung 12 ferner zwei Klemmelemente 28, 30, die mit der Betätigungsanordnung 20 über eine Klemmkinematik 50 gekoppelt und zum Erzeugen von Klemmkräften hierüber bewegbar sind.
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Im Detail erkennt man ein in 2 rechtes erstes Klemmelement 28 mit der bereits anhand von 2 erläuterten ersten Klemmfläche 26. Ebenso erkennt man ein in 2 linkes zweites Klemmelement 30 mit einer entsprechenden zweiten Klemmfläche 32. Dabei sind die Klemmelemente 28, 30 jeweils einer entsprechenden zylindrischen Ausnehmung 16 im Grundkörper 14 zugeordnet.
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Jedes Klemmelement 28, 30 ist ferner stangenförmig ausgebildet und umfasst einen zylindrischen Hauptabschnitt 34, der in einem ebenfalls zylindrischen Führungskanal 36 im Grundkörper 14 aufgenommen ist. Die Längsachsen L2 der Klemmelemente 28, 30 beziehungsweise von dessen zylindrischen Hauptabschnitten 34 fallen dabei mit der Längsachse L1 des Grundkörpers 34 zusammen. Gleiches gilt für die Klemmachsen F1, F2 entlang derer die Klemmelemente 28, 30 innerhalb der Führungskanäle 36 vor und zurück bewegbar sind sowie für die Längsachsen der Führungskanäle selbst.
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Wie erwähnt, umfassen die Klemmelemente 28, 30 an ihren den Ausnehmungen 16 zugewandten Enden jeweils Klemmflächen 26, 32, die gegenüber dem zylindrischen Hauptabschnitten 34 größere Querschnittsabmessungen aufweisen und in entsprechend aufgeweiteten Endbereichen 38 der Führungskanäle 36 aufgenommen sind. Wie sich ferner aus Draufsicht von 3 ergibt, sind die Klemmflächen 26, 32 sind dabei korrespondierend zu einem angrenzenden ersten Innenwandbereich 40 der Ausnehmungen 16 gewölbt. Dabei befindet sich die Klemmvorrichtung 12 in den 1–3 allgemein in einem unbetätigten Zustand, bei dem die Klemmflächen 26, 32 mit den ersten Innenwandbereichen 40 der Ausnehmungen 16 fluchten.
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Zurückkommend auf 2 erkennt man in der Klemmfläche 32 des zweiten Klemmelements 34 ferner einen Eingriffsbereich 43 in Form einer quer zu der Klemmachse F2 verlaufenden Nut. Diese fluchtet mit einer die Innenumfangswand der zylindrischen Ausnehmung 16 umlaufenden Nut 42. Die Nut 42 verläuft dabei in einer sich senkrecht zu der Bohrungsachse B der Ausnehmung 16 erstreckenden Querschnittsebene.
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An ihren von den Ausnehmungen 16 abgewandten Enden, weisen die Klemmelemente 28, 30 jeweils gerundete und insbesondere konkav gewölbte Kontaktbereiche 44 auf, in die nachfolgend erläuterte erste und zweite kinematische Glieder 46, 48 über korrespondierend konvex gewölbte Eingriffsbereiche 49 eingreifen.
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Im Folgenden wird zunächst die Betätigungsanordnung 20 erläutert. Diese stellt im Wesentlichen die Funktion bereit, dass eine Rotationsbewegung des Betätigungsgriffes 22 in eine lineare Bewegung der Druckscheibe 24 entlang einer Betätigungsachse X umgesetzt wird, insbesondere in eine in 2 angedeutete Betätigungsrichtung Y in Richtung der Klemmelemente 28, 30. Derartige Lösungen sind aus dem Stand der Technik prinzipiell bekannt und werden daher im Folgenden nur grob erläutert.
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Der Betätigungsgriff 22 umfasst ein Lagerelement 58 (vorzugsweise in Form eines Axial-Kugellagers), das mit einem drehfest in dem Grundkörper 14 aufgenommenen Gewindebolzen 60 in Anlage steht. Bei einer Rotation des Betätigungsgriffes 22 in eine erste Richtung wird das Lagerelement 58 in Richtung der Druckscheibe 24 bewegt, die in der Ausnehmung 18 aus 1 in um die Betätigungsachse X nicht drehbarer Weise aufgenommen und entlang des Gewindebolzens 60 axial verschiebbar ist. Die Rotation des Betätigungsgriffes 22 in die erste Richtung zwingt die Druckscheibe 24 somit in die Betätigungsrichtung Y (in 2 nach unten). Eine Rotation des Betätigungsgriffes 22 in die entgegengesetzte Richtung ermöglicht hingegen eine Bewegung der Druckscheibe 24 entgegen der Betätigungsrichtung Y in 2 nach oben, da das Lagerelement 58 von der Druckscheibe 24 abgehoben wird.
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In 2 sind die kinematischen Glieder 46, 48 in Schnittansicht gezeigt, sodass das diese Glieder verbindende Drehgelenk 52 der Klemmkinematik 50, das außerhalb der Schnittebene liegt, nicht erkennbar ist. Man erkennt jedoch, dass die kinematischen Glieder 46, 48 den zentralen Gewindebolzen 60 mit entsprechenden Ausnehmungen 64 umgeben. Dies verdeutlicht sich ferner aus den perspektivischen Einzeldarstellungen der Klemmkinematik 50 in den 4a, b.
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In 4a erkennt man erneut den Gewindebolzen 60 sowie die kinematischen Glieder 46, 48, die zueinander um eine gemeinsame Rotationsachse R verschwenken können. Dabei erkennt man in 4a in Zusammenschau mit 2 zunächst, dass die kinematischen Glieder 46, 48 allgemein scheibenförmig und insbesondere als halbkreisförmige Scheiben ausgebildet sind. Ferner erkennt man erneut die Ausnehmungen 64, um die die kinematischen Glieder 46, 48 von dem Gewindebolzen 60 beabstandet sind. Aufgrund der Ausnehmungen 64 sind die kinematischen Glieder 46, 48 somit genauer gesagt als halbringförmige Scheiben ausgebildet.
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Ferner sind die kinematischen Glieder 46, 48 über ein gemeinsames Drehgelenk 52 gekoppelt, das hier beispielhaft zwei Scharnierabschnitte 55 umfasst und die gemeinsame Rotationsachse R festlegt. Folglich sind die kinematischen Glieder 46, 48 um die Rotationsachse R relativ zueinander verschwenkbar, wobei das gemeinsame Gelenk ein erstes Drehgelenk 52 der Klemmkinematik 50 bildet.
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Wie aus 4b ersichtlich, sind die kinematischen Glieder 46, 48 ferner in Ihre in den 2, 3 und 4a, 4b gezeigte Ausgangstellung vorgespannt. Dies erfolgt über ein den Gewindebolzen 60 umgebendes Federelement 76, das sich an den Scharnierabschnitten 55 des Drehgelenks 52 abstützt. Ferner ist das Drehgelenk 52 in Kontakt mit der Druckscheibe 24 bringbar, so dass das Drehgelenk 52 bei Ausüben einer Betätigungskraft auf die Druckscheibe 24 unter Kompression des Federelements 76 axial entlang der Betätigungsachse X verschiebbar ist (siehe auch nachfolgende Erläuterung).
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Der Vollständigkeit halber sind in den 4a, b ferner die Klemmelemente 28, 30 gezeigt sowie die entsprechenden Eingriffs- und Kontaktbereiche 49, 44 zwischen den Klemmelementen 28, 30 und den kinematischen Gliedern 46, 48. Diese Eingriffs- und Kontaktbereiche 49, 44 bilden jeweils zweite Drehgelenke 53 der Klemmkinematik 50.
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Im Folgenden wird die Funktion der Klemmkinematik 50 unter Bezugnahme auf 5 sowie in Zusammenschau mit den weiteren 2, 4a, b und 6 erläutert. Dabei zeigt 5 eine vereinfachte kinematische Prinzipskizze der Klemmkinematik 50. Zum Aufbauen einer Klemmkraft wird dabei zunächst in der vorstehend beschriebenen Weise der Betätigungsgriff 22 der Betätigungsanordnung 20 rotiert, woraufhin die Druckscheibe 24 in die Betätigungsrichtung Y bewegt wird. Hierbei gerät sie in Anlage mit den Scharnierabschnitten 55 und übt eine Betätigungskraft F darauf aus (siehe Pfeil F in 5). Daraufhin wird das gesamte erste Drehgelenk 52 entlang des Gewindebolzens 60 sowie der Betätigungsachse X in die Betätigungsrichtung Y verschoben, wobei das Federelement 76 komprimiert wird und eine lineare Führungsfunktion entlang der Betätigungsachse X bereitstellt.
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Die kinematischen Glieder 46, 48, die mit dem gemeinsamen Drehgelenk 52 in der vorstehend beschriebenen Weise gekoppelt sind, stützen sich ferner im Bereich ihrer Eingriffsbereiche 49 beziehungsweise der zweiten Drehgelenke 53 an einer Innenwand eines jeweils gegenüberliegenden Führungskanals 36 ab (siehe auch 2). Die axiale Verlagerung des Drehgelenks 52 führt somit dazu, dass sich die kinematischen Glieder 46, 48 voneinander wegbewegen beziehungsweise aufspreizen, sodass sich ein von ihnen eingeschlossener Winkel W vergrößert. Gleichzeitig werden dabei die jeweiligen Drehgelenke 53 und die mit den kinematischen Gliedern 46, 48 gekoppelten Klemmelemente 28, 30 nach Kniehebelart-Art entlang der Klemmachsen F1, F2 in die Ausnehmungen 16 aus 2 hinein bewegt.
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Insgesamt beruht die Klemmkinematik 50 somit auf einem Kniehebelmechanismus, der in bekannter Weise eine Kraftverstärkung auf kleinem Raum und somit eine zuverlässige Klemmkrafterzeugung ermöglicht. Dabei entspricht das gemeinsame Drehgelenk 52 dem Kniegelenk und die die kinematischen Glieder 46, 48 den Kniehebeln des Kniehebelmechanismus.
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6 zeigt eine Darstellung, bei der die Klemmkinematik 50 entsprechend betätigt beziehungsweise ausgelenkt wurde und die Klemmelemente 28, 30 eine Klemmstellung einnehmen. Dabei ragen sie geringfügig in die Ausnehmungen 16 hinein und stehen über den angrenzenden ersten Innenwandbereich 40 dieser Ausnehmungen 16 hervor (vgl. Gegenüberstellung zu 2, 3). Folglich wurden die Klemmelemente 28, 30 jeweils in Richtung eines gegenüberliegenden zweiten Innenwandbereichs 41 der Ausnehmungen 16 bewegt, sodass sich ein axialer Abstand D entlang der Klemmachsen F1, F2 zwischen den Klemmflächen 26, 32 und den zweiten Innenwandbereichen 41 gegenüber den Darstellungen aus 2 und 3 verringert hat. Mit anderen Worten wurde ein zur Aufnahme eines Klemmabschnittes eines benachbarten Elements effektiv verfügbarer Querschnittsbereich der Ausnehmungen 16 durch Betätigen der Klemmvorrichtung 12 verengt (bzw. auf den axialen Abstand D reduziert). Dabei bilden die zweiten Innenwandbereiche 41 jeweils Anlagebereich, gegen die die Klemmelemente 28, 30 die Klemmabschnitte der benachbarten Elemente in der nachstehend erläuterten Weise verklemmen können.
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In 5 ist abschließend erneut angedeutet, dass sich das gemeinsame Drehgelenk 52 bei einem Bewegen in die Betätigungsrichtung Y an dem Federelement 76 abstützt und dieses komprimiert. Wird zum Lösen der Klemmvorrichtung 12 der Betätigungsgriff 22 somit in eine entgegengesetzte Richtung gedreht und die Druckscheibe 24 von dem Drehgelenk 52 abgehoben, drängt das Federelement 76 das Drehgelenk 52 und folglich auch die damit gekoppelten kinematischen Glieder 46, 48 wieder in ihre Ausgangsstellung aus 2 zurück. Aufgrund des Eingriffes der kinematischen Glieder 46, 48 in die konkaven Kontaktbereiche 44 der Klemmelemente 28, 30 und den damit einhergehenden Reibkräften fördert dies auch ein Zurückbewegen der Klemmelemente 28, 30 in ihre in 2 gezeigte Ausgangsstellung.
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7 zeigt ein medizinisches Gelenkstativ 80 zum Positionieren einer Schädelklemme 82, umfassend ein Stativglied 10 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel. Man erkennt, dass das Gelenkstativ 80 drei einzelne Stativglieder umfasst, nämlich das vorstehend erläuterte Basis-Stativglied 10, ein damit gekoppeltes Zwischen-Stativglied 84 und ein mit dem Zwischen-Stativglied 84 gekoppeltes Abschluss-Stativglied 86, an dem die Schädelklemme 82 angeordnet ist. Die Stativglieder 10, 84, 86 sind dabei jeweils derart miteinander gekoppelt, dass sie Rotationsachsen Z1, Z2 des Gelenkstativs 80 definieren, wobei die Stativglieder 10, 84, 86 ansonsten im Wesentlichen starr ausgebildet sind.
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Das Basis-Stativglied 10 gemäß dem vorigen Ausführungsbeispiel ist ferner mit einer wellenförmigen Grundstange 88 einer Kopplungsanordnung 90 verklemmt, die ein Anordnen an einem nicht dargestellten Operationstisch ermöglicht. Die Kopplungsanordnung 90 umfasst ferner zwei Kopplungselemente 92, die an der Grundstange 88 festgeschraubt sind und somit vorübergehend entfernt werden können, um das Basis-Stativglied 10 auf die Grundstange 88 aufzuschieben.
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8 zeigt eine Detaildarstellung das Gelenkstativs 80 aus 7 im Bereich des Basis-Stativglied 10, wobei der Grundkörper 14 des Basis-Stativgliedes 10 zu Erläuterungszwecken transparent dargestellt ist und somit einen detaillierten Blick auf die Klemmvorrichtung 12 ermöglicht. Man erkennt, dass die Grundstange 88 in einer der Ausnehmungen 16 im Grundkörper 14 aufgenommen ist und mittels dem ersten Klemmelement 28 geklemmt wird. Somit bildet die Grundstange 88 einen entsprechenden Klemmabschnitt eines benachbarten Elements (hier der Kopplungsanordnung 90) mit dem das Stativglied 10 über die Klemmvorrichtung 12 verklemmt wird.
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Wie vorstehend bereits angedeutet, wird hierzu die Grundstange 88 zwischen der Klemmfläche 26 und dem gegenüberliegenden zweiten Innenwandbereich 41 der Ausnehmung 16 angeordnet und daraufhin der Kniehebelmechanismus der Klemmkinematik 50 betätigt, um die gewünschten Klemmkräfte zu erzeugen. Eine Rotationsstellung des Basis-Stativgliedes 10 um beziehungsweise relativ zu der Grundstange 88 kann dabei allgemein frei gewählt werden.
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In der gegenüberliegenden Ausnehmung 16 ist ein Klemmabschnitt 90 des benachbarten Zwischen-Stativgliedes 84 aufgenommen. Auch hierzu ist das Basis-Stativglied 10 in einer allgemein beliebigen Rotationsstellung anordenbar, wobei die entsprechende Rotationsachse Z1 durch den Eingriff des Klemmabschnittes 90 in die Ausnehmung 16 festgelegt wird. Hierdurch wird ferner ein entsprechendes Drehgelenk des Gelenkstativs 80 definiert. Ferner erkennt man an dem Klemmabschnitt 90 Eingriffselemente 92 in Form von federvorgespannten und drehbar gelagerten Kugeln. Diese greifen in die vorstehend erläuterte Nut 43 in der Klemmfläche 32 des zweiten Klemmelements 30 beziehungsweise der umlaufenden Nut 42 in der Ausnehmung 16 ein. Dies zentriert den Klemmabschnitt 90 entlang der Achse Z1 wenn die Klemmvorrichtung 12 betätigt wird und erschwert ein unerwünschtes axiales Herauslösen.
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Im Ergebnis kann eine Ausrichtung des Basis-Stativgliedes 10 und somit eine Ausrichtung des gesamten Gelenkstativs 80 sowie der daran angeordneten Schädelklemme 82 schnell und zuverlässig durch Lösen lediglich eines einzigen Betätigungsgriffes 22 geändert. Infolgedessen kann das Basis-Stativglied 10 relativ zu sowohl der Grundstange 88 wie auch dem Zwischen-Stativglied 84 rotiert werden, da in der vorstehend beschriebenen Weise beide Klemmelemente 28, 30 über den gemeinsame Kniehebelmechanismus gleichzeitig gelöst und wieder festgestellt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1099900 A1 [0003]
- US 3910538 [0003]
- US 4491435 [0003]
- US 4236884 [0003]
