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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für eine Steckzapfenschnittstelle und eine Steckzapfenschnittstelle, welche beispielsweise zur Verbindung einzelner Komponenten eines Operationstisches genutzt werden kann.
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Um zwei Körper lösbar miteinander zu verbinden sind verschiedenartige Kupplungsmechaniken bekannt. Je nachdem, welche Anforderungen an die Kupplungen gestellt werden sind diese entsprechend ausgeführt. Kriterien hierfür sind: Der mögliche Bauraum in dem die Kupplungselemente realisiert werden können, die Kräfte und Momente, die im gekuppelten Zustand einwirken und von einem Körper auf den anderen Körper übertragen werden. Auch die Kräfte, die während des Kuppelvorganges einwirken, haben Einfluss auf dessen Ausgestaltung. Einen weiteren Einfluss hat die Betätigung der Kupplung, wie und mit welchen Kräften und Aktionen ein Kupplungsvorgang durchgeführt wird, genauso wie die benötigten Kräfte, die für die Verrieglung einer solchen Kupplung benötigt werden. Ein weiteres Kriterium ist auch die sichere Erkennbarkeit des Zustandes der Kupplung. Gerade bei sicherheitskritischen Kupplungen muss der Zustand der Kupplung jederzeit sicher und einfach vom Anwender beurteilt werden können.
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Operationstische, Liegen und Betten zur Lagerungen von Menschen können modular aufgebaut sein und bestehen dann aus verschiedenen Modulen welche miteinander verbunden werden können. Hierzu werden meist manuell bedienbare mechanische Schnittstellen angewendet, da diese leicht ohne zusätzlich zugeführte Energie manuell bedient werden können.
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Für Lagerungsmöglichkeiten für Menschen, sind verschiedene Lösungen bekannt. Die meisten Lagerungsvorrichtungen besitzen mindesten zwei stabförmige Holme, welche annähernd parallel ausgerichtet sind. Im Bereich zwischen diesen Holmen können Platten angebracht sein, welche auf oder an den Stäben gelagert werden. Auf diesen Platten wiederum sind häufig Polster angebracht, auf welchen vorzugsweise der zu behandelnde Mensch gelagert wird.
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Häufig sind die Holme mit Gelenken aufgebaut, so dass die Lagerungsvorrichtung an eine für die Behandlung des Menschen bevorzugte Einstellung winklig angepasst werden kann. Dabei ist eine Mehrzahl von Gelenken wünschenswert um eine optimale Anpassung bei unterschiedlich großen Menschen vornehmen zu können.
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Soll also eine derartige Patientenlagerfläche modular ausgeführt werden, müssen die jeweiligen Holme der einzelnen Elemente lösbar miteinander verbunden werden können, um unterschiedlich lange Module oder Module mit speziellen Verstellfunktionen ankoppeln zu können. Die benötigten Schnittstellen und deren Bedienvorrichtungen sind daher so klein wie möglich zu gestalten, so dass der Raum für Gelenke nicht unnötig eingeschränkt wird.
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Dabei ist auch darauf zu achten, dass die Bedienkräfte zum Betätigen der Kupplungselemente nur so groß werden, dass diese ohne zusätzliche Hilfsmittel einfach mittels eines oder mehrerer Finger bequem betätigt werden können. Andererseits sollte die Fixierung so spielfrei wie möglich erfolgen, so dass die Relativbewegung zwischen den gekoppelten Elementen nur sehr gering ausfällt.
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Ein anderer Aspekt, welcher beim Zusammenstecken und Verriegeln der Module einer Patientenlagerfläche zu beachten ist, betrifft die Relativbewegung der zu koppelnden Elemente während des Kupplungsvorganges. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die axiale Orientierung der Bauteile zueinander während des gesamten Vorganges gleich bleibt. Dies ermöglicht dann auch ein An- und Abkuppeln von Modulen während ein Patient sich auf der Lagerungsmöglichkeit befindet. Bei einigen Schnittstellengeometrien, beispielsweise bei hakenförmigen oder als Schwalbenschwanz ausgeführten Schnittstellen, müssen die Längsachsen der Module zueinander winklig verstellt bzw. in der Höhe parallel versetzt werden. In solchen Fällen muss der auf der Lagerungsmöglichkeit befindliche Patient während des Austausches von einzelnen Modulen zusätzlich angehoben bzw. unergonomisch positioniert werden.
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Bei bekannten zylindrischen Bolzenschnittellen ist an einem ersten Modul ein vorzugsweise zylindrisches Aufnahmeloch realisiert, in dessen Mantelfläche eine Nut eingearbeitet ist. An einem zweiten Modul ist ein entsprechend passender zylindrischer Bolzen realisiert. In diesem bolzenförmigen Element ist mindestens ein Körper gelagert, welcher in zwei Positionen relativ zur Mantelfläche des Bolzens gebracht werden kann. In einer ersten Stellung des Körpers überragt ein Teil des Körpers die Mantelfläche, so dass der Körper in der Nut des Aufnahmelochs zu liegen kommt. In einer zweiten Stellung befindet sich der Körper außerhalb der Nut und innerhalb der umhüllenden Mantelfläche des bolzenförmigen Elements.
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Befindet sich der Körper in einer zweiten Stellung können die Schnittstellenelemente zusammengesteckt oder auseinandergenommen werden. Befindet sich der Körper in der ersten Stellung ist dies nicht mehr möglich, da der Körper eine Relativbewegung der Schnittstellenelemente zueinander formschlüssig und daher wirksam verhindert.
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Wird nun die Schnittstelle entlang ihrer Steckachsenrichtung mit Kräften beaufschlagt, welche die Schnittstellenelemente trennen wollen, so wirken diese Kräfte über die Nutwand auf den Riegelkörper in die Wand des Bolzenelements welche den Riegelkörper aufnimmt und auf die Oberfläche des Betätigungselements, welche den Riegelkörper in eine erste und in eine zweite Position bringen kann.
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Bei bekannten Schnittstellen wird als Körper beispielsweise eine Kugel verwendet. In diesem Fall sind die Kräfte nicht zu hoch zu wählen, da sonst die Flächenpressungen im Bereich der Berührflächen die maximal zulässigen Flächenpressungen der Materialien, aus denen die Schnittstellenelemente aufgebaut sind, übersteigen können, was zu einer lokalen Deformation der Oberflächen der Bauteile oder gar einem Verbiegen der Bauteile führen kann. Demnach sind bauartbedingt kugelförmige Riegelelemente nachteilig, falls hohe axiale Kräfte auftreten.
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Ein weiteres Problem entsteht dann, wenn die Ausrichtung der aneinander gekoppelten Module im Raum verändert werden kann und beispielsweise die Oberfläche einer Patientenlagerfläche winklig in Relation zum Fußboden eingestellt wird. Die durch diese winklige Einstellung erzeugten Kräfte auf die Schnittstellen können in Komponenten quer zur Längsachse und parallel zur Längsachse der Schnittstellenachse aufgeteilt werden. Dies führt dazu, dass bei unbeabsichtigter Betätigung der Verriegelungsmechanik der Schnittstelle die Module entlang der Schnittstellenachse ungewollt von der Grundlagerfläche entkoppelt werden können. Dies wiederum kann zu schweren Verletzungen des auf der Liegefläche befindlichen Patienten als auch für den Bediener hervorrufen.
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Ein weiteres Problem besteht in der Vielfältigkeit der Produkte, an welche Module universell angekuppelt werden sollen. Im konkreten Falle gibt es eine Vielzahl von Patientenlagerungsvorrichtungen, welche eine bestehende weibliche Schnittstellengeometrie aufweisen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine sichere, leicht lösbare und mechanisch robuste Verriegelungsvorrichtung für eine Steckzapfenschnittstelle bereitzustellen, wobei es vorteilhaft ist, wenn die männliche Schnittstelle an bestehende Patientenlagerungsvorrichtungen passt.
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Überblick über die Erfindung
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Die voranstehend genannte Aufgabe wird durch eine Verriegelungsvorrichtung gelöst, welche einen Steckbolzen und ein Riegelelement umfasst, welches beweglich in einer Durchgangsöffnung im Steckbolzen aufgenommen ist. Dabei verläuft eine Längsachse der Durchgangsöffnung in einem spitzen Winkel relativ zu einer Längsachse des Steckbolzens. Weiterhin ist ein Betätigungselement vorgesehen, mittels dessen das Riegelelement zwischen einer Freigabestellung und einer Verriegelungsstellung bewegbar ist. Somit ist der Steckbolzen der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung besonders robust, denn er ist lediglich durch eine einzige, in einem spitzen Winkel relativ zu seiner Längsachse verlaufende Durchgangsbohrung geschwächt, und es ist nicht notwendig, weitere Bohrungen im Steckzapfen vorzusehen. Weiterhin kann das Riegelelement, welches in der Durchgangsöffnung aufgenommen ist, einfach von einem Ende des Steckbolzens aus betätigt und angesteuert werden, so dass es in einer Verriegelungsstellung über die Mantelfläche des Steckbolzens hinausragt und in einer Freigabestellung innerhalb der Mantelfläche des Steckbolzens aufgenommen ist.
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Gemäß einiger Ausführungsformen kann das Riegelelement linear verschiebbar in der Durchgangsöffnung angeordnet sein. Dabei kann das Riegelelement beispielsweise entlang der Längsrichtung der Durchgangsöffnung verschiebbar sein.
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Das Riegelelement kann dann eine Zahnstange umfassen, und das Betätigungselement kann ein Zahnrad oder ein Zahnradsegment umfassen, um über eine Drehung des Betätigungselements eine Verschiebung des Riegelelements zu bewirken. Alternativ kann auch das Zahnrad bzw. Zahnradsegment am Riegelelement und die Zahnstange am Betätigungselement vorgesehen sein, oder es kann eine andere mechanische Kopplung beispielsweise mit einem Koppelstück realisiert werden, mittels dessen ein Verschwenken eines Betätigungselements, wie beispielsweise eines Betätigungshebels, in ein Verschieben des Riegelelements umgesetzt werden kann. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann das Betätigungselement auch einen Haken, eine Öse oder einen Auslösehebel umfassen, mittels dessen das Riegelelement in der Durchgangsöffnung verschoben werden kann.
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Gemäß einiger Ausführungsformen kann das Riegelelement drehbar in der Durchgangsöffnung angeordnet sein. Hierbei kann das komplette Riegelelement oder einzelne Abschnitte des Riegelelements durch das Betätigungselement direkt oder mithilfe einer geeigneten mechanischen Kopplung um die Längsachse der Durchgangsöffnung gedreht werden.
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Gemäß einiger Ausführungsformen kann das Riegelelement längsverschiebbar und drehbar in der Durchgangsöffnung angeordnet sein. Hierbei kann das Riegelelement oder einzelne Abschnitte des Riegelelements durch das Betätigungselement oder durch die Ausgestaltung der Durchgangsöffnung sequenziell oder auch kombiniert verschoben und rotiert werden.
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Das Betätigungselement kann einen Finger- oder Daumenhebel umfassen, welcher eine Griffmulde für einen Finger oder Daumen eines Benutzers aufweist, um eine einfache Bedienung des Betätigungselements zu ermöglichen.
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Dabei kann das das Betätigungselement aufnehmende Steckzapfenelement bzw. die Verriegelungsvorrichtung jeweils wenigstens eine Abweiserrippe umfassen, welche ein Hängenbleiben eines Benutzers an dem Betätigungselement verhindert. Durch die Abweiserrippe gleitet ein Finger oder auch ein Kleidungsstück des Benutzers vom Betätigungselement ab, wenn es dieses unabsichtlich berührt, und es ist ein zielgerichtetes Ergreifen des Betätigungselements notwendig, um einen Finger oder Daumen des Benutzers an der Abweiserrippe vorbei zu führen und die Griffmulde zu erreichen.
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Gemäß einiger Ausführungsformen kann das Betätigungselement eine Freigabetaste aufweisen, so dass das Betätigungselement nur bei gleichzeitiger Betätigung der Freigabetaste bewegbar ist. Dadurch wird eine unabsichtliche Fehlbetätigung der Verriegelungsvorrichtung wirksam verhindert.
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Gemäß weiterer Ausführungsformen kann das Betätigungselement aus einer ersten Stellung, in der eine Bewegung des Riegelelements blockiert ist, in eine zweite Stellung bewegbar sein, wobei das Betätigungselement von der zweiten Stellung in eine dritte Stellung bewegbar ist, um das Riegelelement von seiner Verriegelungsstellung in seine Freigabestellung zu bewegen. Somit wird ebenfalls eine unabsichtliche Fehlbetätigung der Verriegelungsvorrichtung verhindert, da für ein erfolgreiches Freigeben der Verriegelungsvorrichtung beispielsweise eine lineare Verschiebung des Betätigungselements von der ersten in die zweite Stellung, gefolgt von einer Verschwenkung des Betätigungselements von der zweiten in die dritte Stellung erforderlich ist.
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Dabei kann das Betätigungselement eine Rastnase umfassen, welche in der ersten Stellung an einer Anlagefläche der Verriegelungsvorrichtung anliegt, wobei die Bewegung in die zweite Stellung eine Verschiebung der Rastnase relativ zur Anlagefläche umfasst. Somit blockiert die Rastnase in der ersten Stellung beispielsweise eine Rotationsbewegung des Betätigungselements, und erst wenn die Rastnase an der Anlagefläche vorbei geschoben wurde, kann das Betätigungselement in die dritte Stellung gedreht werden.
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Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung eine Steckzapfenschnittstelle bereit, umfassend ein männliches Modul mit einer Verriegelungsvorrichtung gemäß einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen und ein weibliches Modul mit einer Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Steckbolzens der Verriegelungsvorrichtung und mit einer Verriegelungsausnehmung in der Aufnahmeöffnung zur Aufnahme des Riegelelements der Verriegelungsvorrichtung. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die voranstehend beschriebene Verriegelungsvorrichtung auch mit bestehenden weiblichen Modulen verwendbar ist, indem die Abmessungen und Formgebung des Steckzapfens und des Riegelelements jeweils an die Aufnahmeöffnungen bestehender Systeme angepasst werden.
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Gemäß einiger Ausführungsformen kann wenigstens eine Wandfläche der Verriegelungsausnehmung im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse der Durchgangsöffnung im Steckbolzen verlaufen, so dass eine Seitenfläche des Riegelelements in der Verriegelungsstellung an der Wandfläche mindestens linienhaft, besser jedoch flächig anliegt. Dadurch kann eine gegenüber herkömmlichen, kugelförmigen Rastelementen deutlich vergrößerte Kontaktfläche bereitgestellt werden, so dass eine besonders sichere Verriegelung erzielt wird, und Flächenpressungen im Bereich des Riegelelements keine so hohen Werte annehmen, dass eine Verformung der Bauteile zu befürchten wäre.
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Gemäß einiger Ausführungsformen kann die winklige Ausrichtung der Wandfläche der Verriegelungsausnehmung einen größeren Winkel relativ zur Ausrichtung des Steckbolzens einnehmen, im Vergleich zum Winkel zwischen der Ausrichtung der Aufnahmeöffnung des Riegelelements und der Ausrichtung des Steckbolzens. Dadurch wird erreicht, dass im Falle, dass die verriegelte Verriegelungsvorrichtung durch Kräfte entlang der Ausrichtung des Steckbolzens aufgeprägt werden, die die verriegelten Objekte trennen möchten, Kräfte auf das Riegelelement einwirken, die das Riegelelement in die Verriegelungsausnehmung der Steckbolzenaufnahme zwingen.
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Die Ausführungsform der Kontaktflächen der Verriegelungsausnehmung kann aus zylinderförmigen, kegelförmigen, sphärischen, balligen oder Kombinationen aus diesen Flächenformelementen bestehen.
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Figurenliste
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche oder einander entsprechende Elemente bezeichnen.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung einer modularen Patientenlagerfläche, bei der eine Verriegelungsvorrichtung gemäß einiger Ausführungsformen eingesetzt werden kann;
- 2 zeigt einen Schnitt durch eine Steckbolzenschnittstelle im verriegelten Zustand gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Steckbolzens aus 2;
- 4 zeigt eine Seitenansicht des Steckbolzens aus 2;
- 5 zeigt eine Detailansicht eines Steckzapfens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Verriegelungsvorrichtung in einer Freigabestellung;
- 6 zeigt den Steckzapfen gemäß 5 in einer Verriegelungsstellung/Zwischenstellung;
- 7 zeigt die Verriegelungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einer Verriegelungsstellung;
- 8 zeigt die Verriegelungsvorrichtung aus 7 in einer Freigabestellung;
- 9 zeigt eine Ausführungsform einer Kopplung zwischen einem Betätigungselement und einem Riegelelement einer Verriegelungsvorrichtung;
- 10 zeigt die Kopplung aus 9 in einer anderen Ansicht;
- 11 zeigt eine erste Stellung eines Betätigungselements gemäß einer Ausführungsform;
- 12 zeigt eine zweite Stellung eines Betätigungselements gemäß einer Ausführungsform;
- 13 zeigt eine dritte Stellung eines Betätigungselements gemäß einer Ausführungsform;
- 14 zeigt eine Detailansicht einer möglichen Ausführung des Betätigungselements;
- 15 zeigt eine weitere Ansicht des Betätigungselements aus 14;
- 16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Betätigungselements;
- 17 zeigt ein Detail des Betätigungselements aus 16;
- 18 zeigt eine Schnittansicht eines Steckbolzens gemäß dem Stand der Technik;
- 19 zeigt eine Schnittansicht eines Steckbolzens gemäß einer Ausführungsform; und
- 20 zeigt eine Steckbolzenaufnahme gemäß einer Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung
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In der folgenden Beschreibung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Zeichnungen sind dabei nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, sondern sollen die jeweiligen Merkmale lediglich schematisch illustrieren.
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Dabei ist zu beachten, dass die nachstehend beschriebenen Merkmale und Komponenten jeweils miteinander kombiniert werden können, unabhängig davon, ob sie in Zusammenhang mit einer einzigen Ausführungsform beschrieben worden sind. Die Kombination von Merkmalen in den jeweiligen Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung des grundsätzlichen Aufbaus und der Funktionsweise der beanspruchten Vorrichtung.
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1 zeigt eine an einer Rumpflagerfläche 10 eines nicht dargestellten Operationstisches befestigte modulare Patientenlagerfläche 12, die vielseitig bei Operationen einsetzbar ist. Die Patientenlagerfläche 12 hat eine Anzahl von austauschbaren Modulen 14, 16, 18, 20 zur Lagerung von Körperteilen eines Patienten, welche abnehmbar aneinander befestigt sind, um für unterschiedliche Operationsarten jeweils eine passende Lagerung des Patienten bereitstellen zu können. Um die Module 14-20 aneinander zu befestigen, sind jeweils Bolzenschnittstellen 22 vorgesehen, wobei ein Steckbolzen eines Moduls in eine Aufnahmeöffnung eines benachbarten Moduls eingeschoben oder der Rumpflagerfläche 10 und verriegelt wird.
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2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 30, wobei ein Steckbolzen 32 eines ersten Moduls in einer Aufnahmeöffnung 34 eines weiteren Moduls aufgenommen ist. In einer Durchgangsöffnung 36 im Steckbolzen 32 ist ein Riegelelement 38 angeordnet. In der in 2 gezeigten Verriegelungsstellung des Riegelelements 38 liegt wenigstens ein Abschnitt des Riegelelements an einer Wandfläche 40 einer Aussparung 41 der Aufnahmeöffnung 34 an. Weiterhin umfasst die Verriegelungsvorrichtung 30 ein Betätigungselement 42 in Form eines Betätigungshebels zum Verschieben des Riegelelements 38 von der in 2 gezeigten Verriegelungsstellung in eine Freigabestellung, in der das Riegelelement 38 innerhalb der Mantelfläche des Steckbolzens 32 aufgenommen ist.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist somit bei der Ausführungsform der Verriegelungsvorrichtung 30 die Lagerung des Riegelelements 38 so gestaltet, dass das Riegelelement 38 in eine Aussparung 41 in einer Wand der Aufnahmeöffnung 34 zum Liegen kommt. Bei Einwirkung von äußeren Kräften auf die Kuppelelemente erfährt das Riegelelement 38 dabei keine Kräfte, welche ein Verschieben des Riegelelements 38 ermöglichen würden. Damit kann ein ungewolltes selbständiges Öffnen der Verriegelungsvorrichtung 30 wirksam verhindert werden. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform wird der Riegelbolzen 38 entlang einer Achse verschoben, welche vorzugsweise parallel zu einer Kante der entsprechenden Aussparung 41 im Gegenstück ausgebildet ist.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Wandfläche 40, gegen die das Riegelelement 38 in seiner Verriegelungsstellung abgestützt ist, nicht parallel zur Längsachse des Steckbolzens 32 ausgerichtet. Stattdessen ist die Wandfläche 40 in der gleichen Richtung ausgerichtet wie die Durchgangsöffnung 36 im Steckbolzen 32.
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3 und 4 zeigen Detailansichten des Verriegelungsmechanismus aus 2. Wie in 3 und 4 gezeigt, kann ein zusätzlicher Führungszapfen bzw. Torsionsbolzen 43 vorgesehen sein, welcher ebenfalls in eine entsprechende Aufnahme an dem jeweils anderen Modul einführbar ist, um eine Relativdrehung der beiden miteinander gekoppelten Module um eine Längsachse des Steckbolzens 32 zu verhindern.
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5 und 6 zeigen jeweils Detailansichten einer Verriegelungsvorrichtung 30 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Dabei ist das Riegelelement 38, im Unterschied zur ersten Ausführungsform, um eine Achse drehbar, um so eine formschlüssige Verriegelung zu erreichen. Die Bedienung könnte dann beispielsweise mittels einer mit einer Feder vorgespannten Taste erfolgen, welche das Riegelelement 38 in der Ruhelage der Taste in eine erste Position rotiert, in der ein Abschnitt des Riegelelements 38 über die Mantelfläche des Steckbolzens 32 hinausragt und somit den Steckbolzen 32 in einem entsprechend geformten Aufnahmeloch (nicht gezeigt) verriegelt. Wird die Taste betätigt, so wird das Riegelelement 38 in eine zweite Position rotiert, wobei das Riegelelement 38 innerhalb der Mantelfläche des Steckbolzens 32 zu liegen kommt, so dass der Steckbolzen 32 ungehindert in der Aufnahmeloch am jeweils anderen zu koppelnden Modul eingeschoben oder aus diesem entfernt werden kann.
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Alternativ dazu ist auch ein Riegelelement denkbar, das aus mehreren Elementen bestehen könnte, wobei beispielsweise nur einzelne Elemente dieses Riegelelements um eine definierte Achse verschwenkt werden.
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7 und 8 illustrieren eine Ausführungsform eines Betätigungselements , wobei der Betätigungshebel 42 eine Griffmulde 44 umfasst, in die ein Benutzer beispielsweise mit einem Daumen oder einem Finger eingreifen kann, um den Betätigungshebel aus seiner in 7 gezeigten ersten Stellung in seine in 8 gezeigte zweite Stellung zu bewegen.
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Alternativ kann statt eines derartigen Betätigungshebels auch eine Verlängerung des Riegelelements 38 derart vorgesehen sein, dass an dem Ende des Riegelelements, welches dem sperrenden Riegelabschnitt entgegengesetzt ist, ein Bedienelement, wie beispielsweise eine Öse oder ein Haken ausgebildet ist, mit dem ein Benutzer das Riegelelement 38 zwischen einer ersten Verriegelungsstellung und einer zweiten Freigabestellung bewegen kann.
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Gemäß weiterer Ausführungsformen könnte auch am Riegelelement 38 ein Fortsatz angebracht sein, z.B. ein Querbolzen, an dem dann ein Fingerhebel angebracht sein kann, mittels dessen das Riegelelement 38 bewegt werden kann. Es wäre ebenfalls denkbar, dass das Riegelelement über eine Kurvenscheibe, die an einem Knebel ausgebildet ist, durch rotieren des Knebels in beide Endstellungen verbracht werden kann.
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Bei der in 7 und 8 gezeigten Ausführungsform kann das Riegelelement 38 über eine Verzahnung zwischen dem Riegelelement 38 und dem Betätigungshebel 42 angesteuert werden. Hierbei kann an dem Betätigungshebel 42 ein Zahnradsegment vorgesehen sein, welches vorzugsweise rechtwinklig zur Längsachse des Riegelelements 38 angeordnet ist, wobei das Zahnrad mit einer Zahnstange am Riegelelement 38 in Eingriff steht. Alternativ könnte der Betätigungshebel so ausgebildet sein, dass dieser ggf. über einen Flansch ein das Riegelelement 38 ansteuerndes Zahnsegment aufnehmen kann, oder das Zahnrad bzw. Zahnradsegment könnte am Riegelelement 38 und die Zahnstange am Betätigungshebel 42 angebracht sein.
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Die in 7 und 8 gezeigte Verriegelungsvorrichtung 30 weist ferner eine oder mehrere Abweiserrippen 46 auf, welche den beispielsweise als Daumenhebel ausgebildeten Betätigungshebel 42 gegen versehentliches Betätigen schützen, so dass ein Benutzer den Hebel nicht durch unbeabsichtigtes Hängenbleiben auslöst, sondern diesen aktiv nur durch die Ausnehmung 47 im Bereich der Abweiserrippen 46 sicher betätigen kann.
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9 und 10 zeigen die Verzahnung von Betätigungshebel 42 und Riegelelement 38 ohne den Steckbolzen 32. Hierbei ist zu sehen, dass das Zahnrad 48 am Betätigungshebel 42 angebracht ist und mit einem Zahnstangenabschnitt 50 am Riegelelement 38 in Eingriff steht. Weiterhin ist in 9 und 10 erkennbar, dass ein Ende des Riegelelements 38 eine flache Anlagefläche 52 aufweist, welche im verriegelten Zustand an einer entsprechenden Wandfläche 40 einer Ausnehmung in einer Aufnahmeöffnung des jeweils anderen Moduls anliegt. Eine derartige ebene Anlagefläche 52 ist unempfindlicher gegenüber Verformungen im Vergleich zu kugelförmigen Körpern.
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11 bis 13 zeigen eine Ausführungsform des Betätigungshebels als Rasthebel, welcher in einer seiner Endlagen, hier in der Verriegelungsstellung des Riegelelements 38, sicher einrastet. Dadurch ist der Betätigungshebel 38 gegen eine unbeabsichtigte Betätigung geschützt, da ein Benutzer den Betätigungshebel 38 zunächst freigeben muss, bevor dieser in einer Freigabestellung bewegt werden kann.
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Wie in 11 gezeigt, liegt in der Raststellung eine Rastnase 54 des Betätigungshebels 42 an einer Anlagefläche 56, welche fest mit dem Steckbolzen 32 verbunden ist, an. In der gezeigten Ausführungsform ist die Anlagefläche 56 integral mit einem Grundkörper 58 der Verriegelungsvorrichtung 30 ausgebildet. Der Grundkörper 58 kann dabei an einem Modul eines Operationstisches befestigt werden. In der Raststellung ist keine Drehung des Betätigungshebels 38 um die Achse A3 welche vorzugsweise orthogonal zu den Achsen A1 der Steckbolzens 32 und A2 des Riegelelements 38 möglich, und das Riegelelement 38 ist somit sicher in seiner Verriegelungsstellung fixiert.
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Zum Betätigen des Betätigungshebels 42 in eine Freigabestellung der Verriegelungsvorrichtung 30 muss der Benutzer, wie in 12 gezeigt, den Betätigungshebel 42 zunächst mindestens um den Betrag der Höhe der Rastnase in Richtung des Pfeiles P1 drücken, so dass die Rastnase 54 an der Anlagefläche 56 vorbei geschoben wird. Dann kann, wie in 13 gezeigt, der Betätigungshebel 42 in Richtung des Pfeiles P2 um eine Achse A3 gedreht werden und das Riegelelement 38 in seine Freigabestellung bewegen.
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14 und 15 zeigen eine mögliche Ausführung des in 11 bis 13 gezeigten Betätigungshebels 42 als ein zweiteiliges Hebelelement, umfassend eine Hebelhülse 60, und einem Hebelhülsenlager 62. Das erste Hebelelement umfasst dabei die Rastnase 54, die Griffmulde 44, und ist gleitbar gegenüber dem zweiten Hebelelement gelagert, welches das Zahnrad bzw. Zahnradsegment 48 umfasst. In der Bohrung 64 der Hebelhülse 60 kann dabei eine Zylinderfeder vorgesehen sein, um den Betätigungshebel 42 in die Raststellung vorzuspannen.
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16 und 17 zeigen eine weitere Ausführungsform der Verriegelungsvorrichtung 30, wobei eine unten liegende Fingerhebelauslösung mit obenliegendem Zahnsegment und zusätzlicher Sicherungstaste 66 vorgesehen ist. Diese Ausführungsform bietet eine sehr platzsparende Lösung, da in unmittelbarer Nähe der Schnittstelle beispielsweise ein Gelenk mit einer Schwenkachse A4 realisiert werden kann, wie in 16 dargestellt. 17 zeigt zur Übersicht die ineinandergreifenden Bauteile ohne den Steckbolzen 32.
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Erst wenn die oben liegende Freigabetaste 66 vorzugsweise mit dem Daumen gedrückt wird, kann der unten liegende Fingerhebel 68 vorzugsweise mit dem Zeigefinger um seine Schwenkachse A3 rotiert werden. Wird der Fingerhebel 68 losgelassen, so wird er beispielsweise durch eine Feder 70, welche das Riegelelement 38 in seine Verriegelungsstellung vorspannt, über das Zahnsegment 48 in eine erste Hebelposition rotiert. Sobald diese erreicht wird, wird die Freigabetaste durch beispielsweise eine Zylinderfeder 72 unter der Tastenkappe in ihre Endstellung gedrückt und blockiert automatisch den Fingerhebel 68. Eine Freigabe des Riegelelements 38 ist somit bei dieser Ausführungsform nur dann möglich, wenn sowohl die Freigabetaste 66 als auch der Fingerhebel 68 gedrückt sind. Ein Loslassen des Fingerhebels 68 führt zu einer automatischen Bewegung des Riegelelements 38 unter Einwirkung der Feder 70 in seine Verriegelungsstellung. Durch die starre Kopplung des Riegelelements 38 und des Fingerhebels 68 ist es für den Benutzer sicht- und spürbar, in welcher Position sich das Riegelelement 38 gerade befindet, und ob das Riegelelement 38 in seiner Verriegelungsposition sicher arretiert ist. Das Einschnappen des Riegelelements 38 und des Fingerhebels 68 in der Verriegelungsstellung bieten dem Benutzer auch eine akustische Rückkopplung, ob das Riegelelement 38 sicher eingerastet ist.
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18 und 19 illustrieren einen weiteren Vorteil der Verriegelungsvorrichtung 30 gemäß den in 2 bis 17 gezeigten Ausführungsformen. Bei einem herkömmlichen Steckbolzen S, bei dem beispielsweise eine Kugel als ein Riegelelement dient, werden üblicherweise zwei Bohrungen B1 und B2 entlang der Längsachse des Steckbolzens S und senkrecht dazu vorgesehen, wie in 18 gezeigt. Damit kann die Rastkugel senkrecht zur Längsachse des Steckbolzens S verschoben werden, wobei ein Betätigungselement parallel zur Längsachse des Steckbolzens S bewegt wird.
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Alle voranstehend beschriebenen Ausführungsformen des Betätigungshebels mit oder ohne separater Freigabetaste ermöglichen es, dass der Bediener das zu entkoppelnde Modul umfasst und mit einem bzw. zwei Fingern die Bedienelemente zur Entriegelung betätigt, ohne dafür umgreifen oder das Modul loslassen zu müssen. Falls am Betätigungshebel 42 lediglich passive Sicherheitsmaßnahmen, wie beispielsweise Abweiserrippen 46, vorgesehen sind, ist das Ankoppeln besonders einfach möglich, da der Benutzer das anzukoppelnde Modul nur in die gewünschte Schnittstelle einschieben muss. Falls eine separate Freigabetaste 66 vorgesehen ist, muss während des Ankoppelns nur diese Freigabetaste gedrückt werden, da der Fingerhebel 68 automatisch in seine Verriegelungsstellung rotiert wird.
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Bei allen voranstehend beschriebenen Ausführungsformen des Betätigungshebels kann ein ungewolltes Öffnen der Verriegelungsvorrichtung 30 sicher verhindert werden, da der Hebel versteckt angeordnet werden kann und/oder dieser mittels eines Freigabetasters in der Bewegung eingeschränkt werden kann. Gleichzeitig können alle Bedienelemente im Blickfeld des Benutzers angeordnet sein, so dass es keine versteckten Tasten gibt und somit die Bedienung der Verriegelungsvorrichtung für den Benutzer einfach verständlich ist.
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19 zeigt den Steckbolzen 32 mit der unter einem spitzen Winkel relativ zur Längsachse des Steckbolzens 32 angeordneten Durchgangsöffnung 36. Hierbei ist ersichtlich, dass die Durchgangsöffnung 36 den Steckbolzen 32 wesentlich weniger schwächt als die beiden in 18 gezeigten Bohrungen. Insbesondere für Module von Patientenlagerflächen, welche hohe Lasten abstützen müssen, wie beispielsweise das Gewicht eines Patienten zusammen mit weiteren chirurgischen Instrumenten oder Zubehör, ist es vorteilhaft, wenn der Steckbolzen 32 möglichst belastbar ausgelegt ist und nicht durch unnötige Bohrungen geschwächt wird.
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20 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer Aufnahmeöffnung 34 einer weiblichen Schnittstelle zur Kopplung mit der voranstehend beschriebenen Verriegelungsvorrichtung 30. Wie bereits in Zusammenhang mit 2 erläutert, dient eine Aussparung 41 zur Aufnahme des Riegelelements 38 in seiner Verriegelungsstellung, in der es über die Mantelfläche des in die Aufnahmeöffnung 34 eingeführten Steckbolzens 32 hinausragt. Die Anlagefläche 52 des Riegelelements 38 ist dann in formschlüssigem Eingriff mit der abgeschrägten Wandfläche 40 der Aussparung 41. Dadurch kann eine besonders sichere Verriegelung des Steckbolzens 32 in der Aufnahmeöffnung 34 erreicht werden, denn Kräfte, welche in Richtung der Längsachse A1 des Steckbolzens 32 auf die Verriegelungsvorrichtung 30 einwirken, führen nicht dazu, dass das Riegelelement 38 aus seiner Verriegelungsstellung geschoben wird.
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Eine Öffnung 74 dient zur Aufnahme des Führungszapfens bzw. Torsionsbolzens 43 der Verriegelungsvorrichtung 30, welcher eine Drehung der Verriegelungsvorrichtung 30 um die Längsachse A1 des Steckbolzens 32 verhindert und eine definierte Ausrichtung der beiden zu koppelnden Module zueinander garantiert.
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Dadurch erzielt die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 30 eine hohe Belastbarkeit bis zum Abscheren der Riegelelemente bzw. Verformung des Steckzapfens 32, und ist kostengünstig in der Herstellung, da wenig Bearbeitung am Steckzapfen 32 erforderlich ist.
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Zusammenfassend sind daher bei der voranstehend beschriebenen Verriegelungsvorrichtung wirksame Sicherungsmechanismen vorgesehen, so dass die Schnittstelle nur gezielt und bewusst bedient werden kann.
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Weiterhin sind bei der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung, um dem Problem der hohen Flächenpressungen im Bereich der Kontaktflächen des Riegelelements Herr zu werden, die Kontaktflächen vergrößert und an die gegebene Kontur der Nut in der weiblichen Schnittstelle angepasst.
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Um eine Kompatibilität der Verriegelungsvorrichtung mit bestehenden weiblichen Adaptern an Modulen von Operationstischen, Betten, Liegen und dergleichen sicherzustellen, ergibt sich, dass die Bedienelemente zum Betätigen der Schnittstelle vorzugsweise nur modulseitig angebracht werden, da eine Veränderung der bestehenden Zapfenschnittstellenaufnahme nicht gewünscht ist.
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Ein weiterer Aspekt ist dass die Bedienung der Betätigungselemente derart ausgeführt werden kann, dass man gleichzeitig das Bedienelement betätigen kann während man das Modul so umfassen kann, dass es anschließend ohne eine Änderung der Griffposition das Modul aus der Schnittstelle entkoppeln kann und relativ zur Grundlagerfläche im Raum bewegen kann. Dadurch kann die Sicherheit eines Patienten, der auf dem Operationstisch liegt, auch während des Austauschs einzelner Module gewährleistet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rumpflagerfläche
- 12
- Patientenlagerfläche
- 14, 16, 18, 20
- Module
- 22
- Steckzapfenschnittstelle
- 30
- Verriegelungsvorrichtung
- 32
- Steckbolzen
- 34
- Aufnahmeöffnung
- 36
- Durchgangsöffnung im Steckbolzen
- 38
- Riegelelement
- 40
- Wandfläche einer Aussparung
- 41
- Aussparung der Aufnahmeöffnung
- 42
- Betätigungselement
- 43
- Führungszapfen (Torsionsbolzen)
- 44
- Griffmulde
- 46
- Abweiserrippen
- N3
- Ausnehmung der Abweiserrippen
- 48
- Zahnrad / Zahnradsegment /verzahnte / Teilverzahnte Welle
- 50
- Zahnstangenabschnitt
- 52
- flache Anlagefläche
- 54
- Rastnase
- 56
- Anlagefläche für Betätigungselement 42
- 58
- Grundkörper
- 60
- Hebelhülse
- 62
- Hebelhülsenlager
- 64
- Bohrung
- 66
- Sicherungstaste / Freigabetaste
- 68
- Fingerhebel
- 70
- Feder (Federelement 1)
- 72
- Zylinderfeder (Federelement 2)
- P1
- Richtungspfeil Bewegungsrichtung 1
- P2
- Richtungspfeil Bewegungsrichtung 2
- A1
- Zentrale (Richtungs-) Achse des Steckbolzens 32
- A2
- Zentrale (Richtungs-) Achse des Riegelelements 38 / Aufnahmeöffnung 36
- A3
- Zentrale Achse der verzahnten Welle / Schwenkachse
- A4
- Schwenkachse eines Gelenks
- B1
- Bohrung
- B2
- Bohrung
- S
- Steckkloben
