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Die Erfindung betrifft ein medizinisches Instrument mit einem hohlen Schaft, dessen proximales Ende mit einer Bedieneinheit verbindbar ist und mit einer am distalen Ende des Schaftes angeordneten Werkzeugspitze mit einem am distalen Ende der Werkzeugspitze angeordneten Werkzeug, wobei das Werkzeug zwei Maulteile aufweist, die relativ zueinander verschwenkbar sind und wobei das Verschwenken der Maulteile über axial verschiebbar im Schaft gelagerte Betätigungselemente erfolgt, die proximalseitig über die Bedieneinheit ansteuerbar sind und wobei die Werkzeugspitze über einen Gelenkmechanismus relativ zur Längsachse des Schaftes verschwenkbar ist, wobei die verschwenkbaren Maulteile jeweils über ein gelenkiges Antriebselement mit dem distalen Ende eines axial verschiebbar im Schaft gelagerten Betätigungselements so gekoppelt sind, dass das gelenkige Antriebselement den Bereich des Gelenkmechanismus zwischen dem distalen Ende des Schaftes und dem proximalen Ende der Werkzeugspitze überbrückt.
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Medizinische Instrumente für die endoskopische Chirurgie weisen in der Regel einem hohlen Schaft auf, an dessen proximalem Ende eine Handhabe oder Bedieneinheit und an dessen distalem Ende ein Werkzeug aus zwei relativ zueinander bewegbaren Maulteilen angeordnet ist. Bei robotischer Chirurgie kann sich die Bedieneinheit auch außerhalb des OPs befinden. Um bei den häufig beengten Arbeitsverhältnissen mit dem Werkzeug einen möglichst großen Wirkungsbereich abdecken zu können, sind viele endoskopische Instrumente so ausgebildet, dass zusätzlich zur reinen Betätigung des Werkzeugs eine das Werkzeug tragende Werkzeugspitze gegenüber der Längsachse des Schaftes abwinkelbar ausgebildet ist. In der Praxis kommen derartige medizinische Instrumente als handgeführte Instrumente und auch als Instrumente für einen medizinischen Telemanipulationsroboter zum Einsatz.
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Ein gattungsgemäßes medizinisches Instrument ist aus der
DE 10 2012 212 094 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Instrument sind die zum Verschwenken der Maulteile dienenden Zug-/ Druckstangen im Verschwenkbereich des Gelenkes zwischen dem distalen Ende des Schaftes und dem proximalen Ende des Instrumentenkopfes gelenkig an einem Planetenträger bzw. Hohlrad gelagert.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2012 105 082 A1 eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer Kraft und eines Drehmoments in einem medizinischen Instrument bekannt, bei der die verschwenkbaren Maulteile über einen flexiblen Abschnitt mit dem distalen Ende einer axial verschiebbar im Schaft gelagerten Übertragungseinrichtung so gekoppelt sind, dass der flexible Abschnitt den Bereich des Gelenkmechanismus zwischen dem distalen Ende des Schaftes und dem proximalen Ende der Werkzeugspitze überbrückt.
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Aus der
WO 97/43942 A1 ist ein weiteres medizinisches Instrument bekannt. Um die Maulteile auch bei abgewinkelter Werkzeugspitze jederzeit betätigen zu können, erfolgt die Kraftübertragung zu den Maulteilen bei diesem bekannten medizinischen Instrument über Seillitzen. Die Verwendung der Seillitzen hat zwar den Vorteil, dass der Verschwenkbereich zwischen dem starren proximalen Schaft und der verschwenkbaren distalen Werkzeugspitze mit Seillitzen gut zu überbrücken ist, jedoch sind die Seillitzen in ihrer Zugfestigkeit begrenzt und aufgrund der im Verschwenkbereich auftretenden Zug- und Biegekräfte in ihrer Lebensdauer begrenzt. Weiterhin lassen sich über Seillitzen so gut wie keine Druckkräfte übertragen und auch die Reinigung von Seillitzen ist in der Praxis sehr schwierig.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Instrument der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch über den Verschwenkbereich zur Werkzeugspitze eine gleichmäßige Übertragung von Zug- und Druckkräften hin zu den Maulteilen gewährleistet.
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Die Lösung dieser Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine gelenkige Antriebselement als aus mehreren Kettengliedern bestehende Rollenkette ausgebildet ist und jede Rollenkette im Bereich der Werkzeugspitze distalseitig gelenkig an einer als Bolzenkette ausgebildeten Gliederkette gelagert ist, die ihrerseits mit ihrem freien Ende an einem der Maulteile des Werkzeugs gelagert ist.
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Durch die Ausbildung des Antriebs für die zu verschwenkenden Maulteile als gelenkiges Antriebselement ist es einerseits problemlos möglich, der Abwinklung der Werkzeugspitze zu folgen und andererseits aber auch Zug- und Druckkräfte über den Verschwenkbereich der Werkzeugspitze hinweg zu übertragen.
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Die Verwendung einer Rollenkette zur Kraftübertragung hat den Vorteil, dass es sich bei einer Rollenkette um ein wartungsarmes und langlebiges Bauteil handelt, das bei ausreichender Gelenkigkeit im Verschwenkbereich zur Werkzeugspitze die Übertragung auch hoher Zug- und Druckkräfte ermöglicht.
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Zum Verschwenken der Maulteile erfolgt erfindungsgemäß die Kopplung der Rollenkette mit der Bolzenkette vorzugsweise über ein zwischengeschaltetes Kopplungselement.
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Die endseitig an den Maulteilen gelagerten Bolzenketten sind erfindungsgemäß so aufgebaut, dass jede Bolzenkette aus über Bolzen gelenkig miteinander verbundenen Laschen besteht, wobei alle Bolzen zumindest auf der der Innenseite der Werkzeugspitze gegenüberliegenden Seite einen nach außen über die Laschen hervorstehenden Überstand aufweisen.
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Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass an den Maulteilen proximalseitig Aufnahmen für die der Innenseite der Werkzeugspitze gegenüberliegenden Überstände der Bolzen ausgebildet sind. Das Zusammenspiel der Aufnahmen an den Maulteilen zusammen mit den in die Aufnahmen eingreifenden Überstände der Bolzen wirkt in der Art von ineinandergreifenden Zahnrädern, wodurch eine gute Kraftübertragung von den Bolzenketten auf die Maulteile gewährleistet wird.
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Um einen formschlüssigen Eingriff der Überstände der Bolzen in die Aufnahme der Maulteile zu gewährleisten und so eine bestmögliche Kraftübertragung auf die Maulteile zu erzielen, wird mit der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, dass die Aufnahmen in den Maulteilen in Richtung auf eine Greiffläche des jeweiligen Maulteils hin sichelförmig gebogen ausgebildet sind.
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Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung weisen einerseits alle Bolzen beidseitig einen nach außen über die Laschen hervorstehenden Überstand auf und sind andererseits auf der Innenseite der Werkzeugspitze Führungsbahnen zur führenden Aufnahme der in Richtung der Innenseite der Werkzeugspitze über die Laschen hervorstehenden Überstände der Bolzen ausgebildet, so dass die Bolzenketten bei Zug- und Druckbelastung eine sichere und verkantungsfreie Kraftübertragung von den Rollenketten hin zu den Maulteilen gewährleisten.
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Die Kettenglieder der Rollenketten sind erfindungsgemäß so aufgebaut, dass jedes Kettenglied der Rollenkette aus zwei von einander beabstandeten Außenlaschen, zwei die Außenlaschen miteinander verbindenden Zapfen sowie jeweils einer auf jedem der beiden Zapfen gelagerten und zwischen den beiden Außenlaschen angeordneten Zwischenlasche besteht, wobei alle Zapfen zumindest einseitig einen Überstand bildend in die gleiche Richtung nach außen über eine der Außenlaschen hervorstehen und alle Zapfen auf der gleichen Seite zwischen der Zwischenlasche und der Innenseite einer Außenlasche eine den Durchmesser vergrö-ßernde Verdickung aufweisen, über die die Zwischenlasche von der Außenlasche beabstandet ist.
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Um die Kettenglieder der Rollenketten auch distalseitig nach dem Verlassen der Kettenräder weiter stabil führen zu können, wird mit der Erfindung schließlich vorgeschlagen, dass alle Zapfen beidseitig einen Überstand bildend, nach außen über die Außenlaschen hervorstehen und auf der Innenseite des proximalen Endes der Werkzeugspitze Führungsbahnen zur führenden Aufnahme der der Innenseite der Werkzeugspitze zugewandten, über die Außenlaschen hervorstehenden Überstände der Zapfen ausgebildet sind.
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Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass eine durch das Verschwenken der Werkzeugspitze relativ zur Längsachse des Schaftes aufgespannte Verschwenkebene und eine durch das Verschwenken der Maulteile relativ zueinander aufgespannte Verschwenkebene um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, um dem erfindungsgemäßen medizinischen Instrument möglichst viele Freiheitsgrade einzuräumen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der zugehörigen Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen medizinischen Instruments nur beispielhaft dargestellt ist, ohne die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel zu beschränken. In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen medizinischen Instruments;
- 2 eine vergrößerte Ansicht des Details II gemäß 1;
- 3 eine teilweise als Explosionszeichnung ausgebildete Ansicht der Abbildung gemäß 2;
- 4 eine vergrößerte und gedrehte Ansicht der Abbildung gemäß 3;
- 5 eine perspektivische Draufsicht auf ein Kettenglied einer erfindungsgemäßen Rollenkette;
- 6 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bolzenkette;
- 7 eine weitere, teilweise als Explosionszeichnung ausgebildete Ansicht der Abbildung gemäß 2 und
- 8 einen Querschnitt durch das distale Ende des Schaftes.
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Die Abbildung 1 zeigt ein medizinisches Instrument 1 mit einem hohlen Schaft 2, dessen proximales Ende 3 mit einer nicht dargestellten Bedieneinheit verbindbar ist und mit einer am distalen Ende 4 des Schaftes 2 angeordneten Werkzeugspitze 5. Bei der Bedieneinheit kann es sich um eine handbetätigte Handhabe oder aber auch die Steuereinheit eines medizinischen Telemanipulationsroboters handeln.
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Am distalen Ende 6 der Werkzeugspitze 5 ist ein Werkzeug 7 angeordnet, das bei der dargestellten Ausführungsform zwei relativ zueinander verschwenkbare Maulteile 8 und 9 aufweist, wobei das Verschwenken der Maulteile 8 und 9 über mindestens ein axial verschiebbar im Schaft 2 gelagertes Betätigungselement 10 erfolgt, das proximalseitig über die Bedieneinheit ansteuerbar ist. Um die Maulteile 8 und 9 unabhängig voneinander antreiben zu können, ist vorzugsweise für jedes Maulteil 8 und 9 jeweils ein separates Betätigungselement 10 vorgesehen.
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Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform des Werkzeugs 7 mit zwei relativ zueinander verschwenkbaren Maulteilen 8 und 9 ist es selbstverständlich auch möglich das Werkzeug 7 so auszugestalten, dass ein Maulteil starr ausgebildet ist und nur ein Maulteil relativ zu dem starren Maulteil verschwenkbar ausgebildet ist.
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Zur Erhöhung der Freiheitsgrade zum Bedienen des Werkzeugs 7 ist die das Werkzeug 7 tragende Werkzeugspitze 5 über einen Gelenkmechanismus 11 relativ zur Längsachse 12 des Schaftes 2 um bis zu 90° nach oben und unten verschwenkbar.
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Das Verschwenken der Werkzeugspitze 5 relativ zur Längsachse 12 des Schaftes 2 und das Verschwenken der Maulteile 8 und 9 zueinander ist so ausgelegt, dass eine durch das Verschwenken der Werkzeugspitze 5 relativ zur Längsachse 12 des Schaftes 2 aufgespannte Verschwenkebene VE1 und eine durch das Verschwenken der Maulteile 8 und 9 relativ zueinander aufgespannte Verschwenkebene VE2 um 90° versetzt zueinander angeordnet sind.
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Dieser räumliche Versatz der beiden Verschwenkebenen VE1 und VE2 zueinander ermöglicht auch schon ohne ein Verdrehen des medizinischen Instruments 1 um die Längsachse 12 des Schaftes 2 einen Einsatzbereich mit vielen Freiheitsgraden.
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Die das Werkzeug 7 tragende Werkzeugspitze 5 ist, wie insbesondere aus 2 ersichtlich, gabelförmig ausgebildet und besteht aus zwei Teilelementen 13, die am proximalen Ende 14 der Werkzeugspitze 5 aneinander anliegen und am distalen Ende 6 der Werkzeugspitze 5 voneinander beabstandet sind, um das gegenseitige Verschwenken der Maulteile 8 und 9 zueinander nicht zu behindern.
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Die Werkzeugspitze 5 ist über den Gelenkmechanismus 11 um bis zu 90° nach oben und unten relativ zur Längsachse 12 des Schaftes 2 um den Drehpunkt 15 (3) verschwenkbar. Das Verschwenken der Werkzeugspitze 5 erfolgt über zwei axial verschiebbar im Schaft 2 gelagerte Betätigungselemente 16, die proximalseitig über die Bedieneinheit ansteuerbar sind. Mit der Werkzeugspitze 5 sind die distalen Enden der beiden Betätigungselemente 16 über jeweils eine aus mehreren Kettengliedern bestehende Rollenkette 17 verbunden, die jeweils einerseits am distalen Ende des zugehörigen Betätigungselements 16 gelagert sind und andererseits am proximalen Ende 14 der Werkzeugspitze 5 gelagert sind.
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Zur führenden Aufnahme und Lagerung der beiden Rollenketten 17 des Gelenkmechanismus 11 zum Verschwenken der Werkzeugspitze 5 im Bereich des Schaftes 2 sind in der Mantelfläche18 des distalen Endes 4 des Schaftes 2 um 180° zueinander versetzte, nach außen offene Nuten 19 zur führenden Aufnahme der Rollenketten 17 ausgebildet, wie dies insbesondere der Abbildung 7 zu entnehmen ist. Die Verwendung der Rollenketten 17 als Antriebselemente zum Verschwenken der Werkzeugspitze 5 ist gerade im Übergangsbereich vom distalen Ende 4 des Schaftes 2 hin zum proximalen Ende 14 der Werkzeugspitze 5 vorteilhaft, da die einzelnen Kettenglieder der einzelnen Rollenketten 17 aufgrund ihrer gegenseitigen gelenkigen Lagerung aneinander eine gleichmäßige Bewegung garantieren und die Übertragen von sowohl Druckkräften als auch Zugkräften gewährleisten.
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Das Verschwenken der Werkzeugspitze 5 des dargestellten medizinischen Instruments 1 geschieht wie folgt:
- Zum Verschwenken der Werkzeugspitze 5 wird eines der axialverschiebbar im Schaft 2 gelagerten Betätigungselemente 16 über die Bedieneinheit nach proximal gezogen. Diese Zugbewegung des Betätigungselements 16 wird auf die am distalen Endes dieses Betätigungselements 16 angelenkte Rollenkette 17 übertragen, die mit ihren anderen Ende am proximalen Ende 14 der Werkzeugspitze 5 gelagert ist. Aufgrund der exzentrischen Lagerung der Rollenkette 17 am proximalen Ende 14 der Werkzeugspitze 5 bewirkt die Zugbewegung des Betätigungselements 16 sowie der zugehörigen Rollenkette 17 nach proximal ein Verschwenken der Werkzeugspitze 5 um den Drehpunkt 15.
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Gleichzeitig wird durch das Verschwenken der Werkzeugspitze die andere Rollenkette 17 zusammen mit dem zugehörigen Betätigungselement 16 nach distal gezogen.
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Alternativ zur Verwendung von Rollenketten 17 als Antrieb zum Verschwenken der Werkzeugspitze 5 ist auch möglich, für diesen Antrieb Seile zu verwenden, da in erster Linie Zugkräfte erforderlich sind, um über das axiale Verschieben der beiden Betätigungselemente 16 die Werkzeugspitze 5 relativ zur Längsachse 12 des Schaftes 2 zu verschwenken.
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Um zu gewährleisten, dass die Maulteile 8 und 9 in jeder Winkellage der Werkzeugspitze 5 zur Längsachse 12 des Schaftes 2 spielfrei und mit gleichmäßiger Kraftübertragung zwischen einer geschlossenen Stellung und jeder beliebigen geöffneten Stellung verschwenkt werden können, ist der Antrieb für die Maulteile 8 und 9 im den Gelenkmechanismus 11 zwischen dem distalen Ende 4 des Schaftes 2 und dem proximalen Ende 14 der Werkzeugspitze 5 überbrückenden Bereich als gelenkiges Antriebselement 20 ausgebildet. Die Gelenkigkeit des Antriebselements 20 gewährleistet dabei den problemlosen Übergang bei beliebiger Abwinklung der Werkzeugspitze, ohne die Gefahr eines Abknickens, wie dies bei Seilen der Fall sein kann.
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Bei der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsform des medizinischen Instruments 1 ist das gelenkige Antriebselement 20 als aus mehreren Kettengliedern 21 bestehende Rollenkette 22 ausgebildet, wobei pro Maulteil 8 und 9 jeweils eine Rollenkette 22 vorgesehen ist.
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Wie aus 5 ersichtlich, besteht jedes Kettenglied 21 der Rollenkette 22 aus zwei voneinander beabstandeten Außenlaschen 23, zwei die Außenlaschen 23 miteinander verbindenden Zapfen 24 sowie jeweils einer auf jedem der beiden Zapfen 24 gelagerten und zwischen den beiden Außenlaschen 23 angeordneten Zwischenlasche 25. Weiterhin stehen alle Zapfen 24 eines Kettenglieds 21 zumindest einseitig in die gleiche Richtung einen Überstand 26 bildend nach außen über eine der Außenlaschen 23 hervor und weisen alle Zapfen 24 eines Kettenglieds 21 auf der gleichen Seite zwischen der Zwischenlasche 25 und der Innenseite einer Au-ßenlasche 23 eine den Durchmesser vergrößernde Verdickung 27 auf, über die die Zwischenlasche 25 von der Außenlasche 23 beabstandet ist.
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Im Bereich des Gelenkmechanismus 11 zwischen dem distalen Ende 5 des Schaftes 2 und dem proximalen Ende 14 der Werkzeugspitze 5 sind die beiden Rollenketten 22 über jeweils ein aus zwei Kettenrädern 28 und 29 bestehendes Kettenräderpaar führend gelagert, wobei die Kettenräder 28 und 29 eines jeden Kettenräderpaares so zueinander angeordnet sind, dass ein Kettenrad 28 von oben und ein Kettenrad 29 von unten am selben Kettenglied 21 der jeweiligen Rollenkette 22 angreift. Durch die Anordnung der beiden Kettenräder 28 und 29 eines jeden Kettenräderpaares in unterschiedlichen Ebenen relativ zur Rollenkette 22 ist es möglich, die Rollenkette 22 im Bereich des Gelenkmechanismus 11 zu führen und zu stützen.
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Das Zusammenspiel der Kettenräder 28 und 29 mit den einzelnen Kettengliedern 21 der Rollenketten 22 erfolgt derart, dass ein Kettenrad 28 eines jeden Kettenradpaares an dem Überstand 26 der Zapfen 24 über die Außenseite der Außenlaschen 23 angreift und das andere Kettenrad 29 desselben Kettenradpaares an der Verdickung 27 der Zapfen 24 angreift.
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Da die Kettenräder 28 und 29 an unterschiedlichen Durchmessern der Zapfen 24 angreifen, besitzen die Kettenräder 28 und 29 eines jeden Kettenräderpaares unterschiedliche Zahngrößen. Dies hat den Vorteil, dass die beiden am selben Kettenglied 21 angreifenden Kettenräder 28 und 29 nur an den räumlich voneinander getrennten Stellen, nämlich entweder am Überstand 26 oder an der Verdickung 27, eines jeden Kettengliedes 21 angreifen können und so eine gegenseitige Behinderung der Kettenräder 28 und 29 ausgeschlossen ist.
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Die beiden Rollenketten 22 des Antriebs zum Verschwenken der Maulteile 8 und 9 sind im Bereich des Schaftes 2 über in der Mantelfläche 18 des distalen Endes 4 des Schaftes 2 um 180° zueinander versetzte, nach außen offene Nuten 30 führend gelagert, wie dies insbesondere der Abbildung 7 zu entnehmen ist.
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Die Abbildung 8 zeigt weiterhin, dass die Nuten 19 zur führenden Aufnahme der Rollenketten 17 zum Verschwenken der Werkzeugspitze 5 und die Nuten 30 zur führenden Aufnahme der Rollenketten 22 zum Verschwenken der Maulteile 8 und 9 um 90° versetzt zueinander in der Mantelfläche 18 des distalen Endes 4 des Schaftes 2 angeordnet sind.
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Um die Kettenglieder 21 der Rollenketten 22 auch distalseitig nach dem Verlassen der Kettenräder 28 und 29 weiter stabil führen zu können, weisen einerseits alle Zapfen 24 einen beidseitig nach außen über die Außenlaschen 23 hervorstehen Überstand 26 auf und sind andererseits auf der Innenseite der Werkzeugspitze 5 Führungsbahnen 31 zur führenden Aufnahme der auf der der Innenseite der Werkzeugspitze 5 zugewandten, über die Außenlaschen 23 hervorstehenden Überstände 26 der Zapfen 24 ausgebildet.
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Zum Verschwenken der Maulteile 8 und 9 über die Rollenketten 22 ist jede Rollenkette 22 im Bereich der Werkzeugspitze 5 distalseitig gelenkig an einer als Bolzenkette 32 ausgebildeten Gliederkette gelagert, die ihrerseits mit ihrem freien Ende an einem der Maulteile 8 oder 9 des Werkzeugs 7 gelagert ist.
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Da die als Antrieb für das Verschwenken der Maulteile 8 und 9 dienenden Rollenketten 22 im Übergangsbereich zwischen dem distalen Ende 4 des Schaftes 2 und dem proximalen Ende 14 der Werkzeugspitze 5 angeordnet sind, um dem Verschwenken der Werkzeugspitze 5 relativ zur Längsachse 12 des Schaftes 2 folgen zu können, liegt auch die Ebene, um die die Kettenglieder 21 der Rollenketten 22 relativ zueinander gelenkig verschwenkbar sind, in der Verschwenkebene VE1 der Werkzeugspitze 5.
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Um den gewünschten 90°-Versatz der Verschwenkebene VE1 der Werkzeugspitze 5 und der Verschwenkebene VE2 der Maulteile 8 und 9 zueinander verwirklichen zu können, sind, wie aus 3 ersichtlich, die Ebenen, um die die Kettenglieder 21 der Rollenketten 22 und die Kettenglieder der Bolzenketten 32 relativ zueinander gelenkig verschwenkbar sind, um 90° versetzt zueinander ausgebildet.
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Die Verbindung der Rollenketten 22 und der Bolzenketten 32 erfolgt über jeweils ein Kopplungselement 33. An dem einen kardanischen Aufbau aufweisenden Kopplungselement 33 sind eine Rollenkette 22 und eine Bolzenkette 32 an um 90° versetzt zueinander angeordneten Schwenkachsen 33a gelenkig so lagerbar, dass die Axialbewegung der Rollenkette 22 spielfrei auf die am selben Kopplungselement 33 um 90° versetzt gelagerte Bolzenkette 32 übertragen wird.
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Die Bolzenketten 32 sind, wie aus 6 ersichtlich, so aufgebaut, dass jede Bolzenkette 32 aus über Bolzen 34 gelenkig miteinander verbundenen Laschen 35 besteht, wobei alle Bolzen 34 einen Überstand 36 bildend, zumindest auf der der Innenseite der Werkzeugspitze 5 zugewandten Seite nach außen über die Laschen 35 hervorstehen.
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Zur führenden Aufnahme der auf der der Innenseite der Werkzeugspitze 5 zugewandten Seite nach außen über die Laschen 35 hervorstehen Überstände 36 der Bolzenketten 32 sind auf der Innenseite der Werkzeugspitze 5 Führungsbahnen 37 ausgebildet, so dass die Bolzenketten 32 eine sichere und verkantungsfreie Kraftübertragung von den Rollenketten 22 hin zu den Maulteilen 8 und 9 gewährleisten.
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Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform der Bolzenkette 32 weisen alle Bolzen 34 beidseitig einen nach außen über die Laschen 35 hervorstehenden Überstand 36 auf.
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An den Maulteilen 8 und 9 sind proximalseitig Aufnahmen 38 für die der Innenseite der Werkzeugspitze 5 gegenüberliegenden Überstände 36 der Bolzen 34 ausgebildet. Das Zusammenspiel der Aufnahmen 38 an den Maulteilen 8 und 9 zusammen mit den in die Aufnahmen 38 eingreifenden Überstände 36 der Bolzen 34, ist insbesondere aus der Abbildung 7 ersichtlich.
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Der Abbildung 7 ist weiterhin zu entnehmen, dass das proximale Ende eines jeden Maulteils 8 und 9 teilkreisförmig ausgebildet ist, wobei die Maulteile 8 und 9 um einen gemeinsamen zentralen Drehpunkt 39 gegeneinander verschwenkbar sind und die Bolzenketten 32 an exzentrisch zum Drehpunkt 39 angeordneten Anlenkpunkten 40 an den proximalen Enden der jeweiligen Maulteilen 8 und 9 befestigt sind. Die Aufnahmen 38 für die Überstände 36 der Bolzen 34 sind nach radial außen offen ausgebildet, um den Eintritt der Überstände 36 der Bolzen 34 in die Aufnahme 38 zu erleichtern.
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Um einen formschlüssigen Eingriff der Überstände 36 der Bolzen 34 in die Aufnahmen 38 der Maulteile 8 und 9 zu gewährleisten und so eine bestmögliche Kraftübertragung auf die Maulteile 8 und 9 zu erzielen, sind die Aufnahmen 38 in den Maulteilen 8 und 9 in Richtung auf eine Greiffläche 41 des jeweiligen Maulteils 8 oder 9 hin sichelförmig gebogen ausgebildet. Die Überstände 36 und die Aufnahmen 38 wirken in der Art von ineinandergreifenden Zahnrädern aufeinander, wodurch eine gute Kraftübertragung von den Bolzenketten 32 auf die Maulteile 8 und 9 gewährleistet wird.
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Die sichelförmig gebogene Ausgestaltung der Aufnahmen 38 am teilkreisförmigen proximalen Ende der Maulteile 8 und 9 ermöglicht es, dass gleichzeitig immer mindestens zwei Überstände 36 der Bolzenkette 32 formschlüssig in die Aufnahmen 38 der Maulteile 8 und 9 eingreifen und so eine gleichmäßige und spielfreie Krafteinleitung der Zug- oder Druckkraft der Bolzenketten 32 auf die Maulteile 8 und 9 erfolgt.
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Die Führungsbahnen 37 zur Aufnahme der auf der der Innenseite der Werkzeugspitze 5 zugewandten Seite nach außen über die Laschen 35 hervorstehen Überstände 36 der Bolzenketten 32 sind distalseitig sichelförmig gebogen ausgebildet, wie dies insbesondere der Abbildung 4 zu entnehmen ist, um die Bolzenketten 32 über den gesamten Verschwenkbereich der Maulteile 8 und 9 verkantungsfrei führen zu können.
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Zusammen mit dem gabelförmigen Aufbau des distalen Endes 6 der Werkzeugspitze 5 ermöglicht der zuvor beschriebene Aufbau des Antriebs zum Verschwenken der Maulteile 8 und 9 über die Bolzenketten 32 ein Verschwenken der einzelnen Maulteile 8 und 9 um bis zu 270° bei gegenüber der Längsachse 12 des Schaftes 2 abgewinkelter Werkzeugspitze 5.
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Alternativ zur sichelförmig gebogenen Ausbildung der Aufnahmen 38 ist es auch möglich, die Aufnahmen 38 dreieckig auszubilden.
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Das Verschwenken der Maulteile 8 und 9 des dargestellten medizinischen Instruments 1 geschieht wie folgt:
- Zum Verschwenken der Maulteile 8 oder 9 wird eines der axialverschiebbar im Schaft 2 gelagerten Betätigungselemente 10 über die Bedieneinheit nach proximal gezogen oder nach distal gedrückt. Diese Zugbewegung des Betätigungselements 10 wird auf die am distalen Endes dieses Betätigungselements 10 angelenkte Rollenkette 22 übertragen, die ihrerseits distalseitig mit der am proximalen Ende des zu betätigenden Maulteils 8 oder 9 gelagerten Bolzenkette 32 gekoppelt ist. Über die im Verschwenkbereich der Werkzeugspitze 5 angeordneten Kettenräder 28 und 29 wird die Bewegung der Rollenkette 22 in jeder Abwinklungsposition der Werkzeugspitze 5 spielfrei und gleichmäßig nach distal weiter geleitet. Die zusätzliche Führung der Rollenkette 22 in der Führungsbahn 31 am proximalen Ende 14 der Werkzeugspitze 5 sowie der Bolzenkette 32 in der am distalen Ende 6 der Werkzeugspitze 5 ausgebildeten Führungsbahn 37 gewährleistet entlang der gesamten Länge der Werkzeugspitze 5 eine verkantungsfreie und gleichmäßige Kraftübertragung hin zu dem jeweiligen zu betätigenden Maulteil 8 oder 9.
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Am distalen Ende 6 der Werkzeugspitze 5 greifen die Überstände 36 der Bolzen 34 der Bolzenkette 32 in die korrespondierenden Aufnahmen 38 des zu betätigenden Maulteils 8 oder 9 ein und bewirken ein Verschwenken des angesteuerten Maulteils 8 oder 9 relativ zu dem anderen Maulteil 9 oder 8.
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Ein wie zuvor beschrieben ausgebildetes medizinisches Instrument 1 zeichnet sich dadurch aus, dass unabhängig von der Winkelstellung der Werkzeugspitze 5 relativ zur Längsachse 12 des Schaftes über den Verschwenkbereich zur Werkzeugspitze 5 jederzeit eine gleichmäßige Übertragung von Zug- und Druckkräften gewährleistet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- medizinisches Instrument
- 2
- Schaft
- 3
- proximales Ende (Schaft)
- 4
- distales Ende (Schaft)
- 5
- Werkzeugspitze
- 6
- distales Ende (Werkzeugspitze)
- 7
- Werkzeug
- 8
- Maulteil
- 9
- Maulteil
- 10
- Betätigungselement
- 11
- Gelenkmechanismus
- 12
- Längsachse (Schaft)
- 13
- Teilelement (Werkzeugspitze)
- 14
- proximales Ende (Werkzeugspitze)
- 15
- Drehpunkt
- 16
- Betätigungselement
- 17
- Rollenkette
- 18
- Mantelfläche (Schaft)
- 19
- Nut
- 20
- gelenkiges Antriebselement
- 21
- Kettenglied
- 22
- Rollenkette
- 23
- Außenlasche
- 24
- Zapfen
- 25
- Zwischenlasche
- 26
- Überstand
- 27
- Verdickung
- 28
- Kettenrad
- 29
- Kettenrad
- 30
- Nut
- 31
- Führungsbahn
- 32
- Bolzenkette
- 33
- Kopplungselement
- 33a
- Schwenkachse
- 34
- Bolzen
- 35
- Lasche
- 36
- Überstand
- 37
- Führungsbahn
- 38
- Aufnahme
- 39
- Drehpunkt
- 40
- Anlenkpunkt
- 41
- Greiffläche
- VE1
- Verschwenkebene (Werkzeugspitze)
- VE2
- Verschwenkebene (Maulteile)
