DE102022116380A1

DE102022116380A1 - Überlastschutzvorrichtung für ein modulares chirurgisches Instrument und modulares Instrumentensystem

Info

Publication number: DE102022116380A1
Application number: DE102022116380.6A
Authority: DE
Inventors: Janosz Schneider; Daniel Kärcher; Robin Merz; Sven Schneider; Dominik Längle; Tobias Unger; Judith Pönisch
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-01-04
Also published as: WO2024003219A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Überlastschutzvorrichtung (1) für ein modulares chirurgisches Instrumentensystem (100), ein modulares chirurgisches Instrumentensystem (100) und ein modulares chirurgisches Instrument (10) mit der Überlastschutzvorrichtung (1) bereit. Die Überlastschutzvorrichtung (1) weist Griffe (101, 101', 101''), Schäfte (102, 102', 102'') mit proximalen Endstücken (20, 20', 20'') und Werkzeugspitzen (103, 103', 103''), für die unterschiedliche Grenzkräfte vorbestimmt sind, zum Zusammenbau eines modularen chirurgischen Instruments (10) auf. Die Überlastschutzvorrichtung (1) ist zur Anordnung in dem Griff (101, 101', 101'') ausgebildet und weist zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) auf, die zur Begrenzung einer Betätigungskraft auf zumindest zwei der für die Werkzeugspitzen (103, 103') vorbestimmten Grenzkräfte ausgebildet sind. Jeder Werkzeugspitze (103, 103') ist jeweils eines der proximalen Endstücke (20, 20') zugeordnet, die Querschnittprofile aufweisen, die sich hinsichtlich ihrer Form und/oder ihrer Abmessungen unterscheiden. Dabei ist jede Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1, K2) zum selektiven Eingriff mit jeweils einem der proximalen Endstücke (20, 20') korrespondierend zu deren sich unterscheidenden Querschnittsprofilen ausgebildet, sodass die jeweilige Werkzeugspitze (103, 103') durch das zugeordnete proximale Endstück (20, 20') mit derjenigen der Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) in Wirkverbindung bringbar ist, die zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die für die jeweilige Werkzeugspitze (103, 103') vorbestimmte Grenzkraft ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastschutzvorrichtung zum Begrenzen der Kraftübertragung in einem modularen chirurgischen Instrument. Die Erfindung betrifft ferner ein modulares chirurgisches Instrument und ein modulares chirurgisches Instrumentensystem, die eine derartige Überlastschutzvorrichtung aufweisen.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass chirurgische Instrumente mit Greif- und Präparierzangen, Scheren oder sonstigen Werkzeugen ausgerüstet sein können, bei denen durch Handkraft ein Werkzeugteil, meist Maulteile der genannten Zangen und Scheren, über ein hin- und herbewegbares Betätigungselement bewegt werden können. Die chirurgischen Instrumente weisen dabei einen langerstreckten zylindrischen Schaft auf, an dessen distalem Ende das Werkzeug mit den Maulteilen und an dessen proximalem Ende ein Griff angeordnet sind. Zur Betätigung der Maulteile wird häufig ein stabförmiges Betätigungselement eingesetzt, das sich durch den Schaft erstreckt und am distalen Ende mit dem Werkzeug verbunden ist. Am proximalen Ende steht das Betätigungselement mit dem Griff in Wirkverbindung, sodass ein Bewegen eines beweglichen Griffteiles relativ zu einem feststehenden Griffteil ein axiales hin- und herbewegen des Betätigungselementes im Schaft und dadurch ein Öffnen und Schließen der Maulteile bewirkt.
Grundsätzlich gilt bei allen chirurgischen Instrumenten, dass das Material durch die Betätigung per Handkraft nicht über seine Belastungsgrenze belastet werden sollte. Bei der für die minimal-invasive Chirurgie notwendigen Miniaturisierung der Maulteile sinkt entsprechend deren Belastungsgrenze, die zur Vermeidung von Materialermüdung bis hin zum Materialbruch nicht überschritten werden sollte. Um zu vermeiden, dass im praktischen Einsatz vom Operateur eine Schließkraft aufgewandt wird, die über die Belastungsgrenze der Maulteile hinausgeht, können chirurgische Instrumente einen Kraftbegrenzer bzw. Überlastschutz aufweisen, der eine die Belastungsgrenze übersteigende Betätigungskraft auf eine Gehäusekomponente ableitet. Auf diese Weise können Materialermüdung im Maulteilbereich bis hin zu Brüchen der Maulteile verhindert werden, die während der Operation wegen möglicher Beschädigungen des Gewebes und der Organe im Operationsbereich dringend zu vermeiden sind.
Aus WO 1999/004703 A1 ist eine Vorrichtung zum Begrenzen der Kraftübertragung von einem bewegbaren Betätigungselement auf die dadurch betätigten Maulteile eines chirurgischen Instrumentes bekannt. Dabei ist dem Betätigungselement eine quer zu dessen Bewegungsrichtung ansteigende Keilfläche mit einem Gehäuse zugeordnet, das durch die Keilfläche gespreizt wird, wenn die Keilfläche mit dem Betätigungselement bewegt wird. Das Gehäuse ist dabei im Spreizbereich umfänglich von einem elastisch spreizbaren Ring umschlossen, sodass die Kombination aus dem spreizbaren Gehäuse und dem elastischen Ring die Kraft bestimmt, die notwendig ist, um überhaupt eine Spreizung zu erzielen. Die zur Spreizung erforderliche Kraft wird durch Auslegung so eingestellt, dass sie der Kraft entspricht, mit der die Maulteile maximal beaufschlagt werden sollen.
Der Kraftbegrenzer bzw. Überlastschutz wird dabei über den Handgriff realisiert und konstruktiv spezifisch an das jeweilige Instrument angepasst, wobei nicht nur die für das jeweilige Werkzeug spezifische Belastungsgrenze, sondern auch die im Griff vorhandenen Hebelverhältnisse berücksichtigt werden.
Daher ist bislang der Einsatz eines spezifischen Kraftbegrenzers bzw. Überlastschutzes bei einem modularen chirurgischen Instrumentensystem nicht möglich, da dort keine definierten Griff-Werkzeug-Kombinationen vorhanden sind, die eine an ein spezifisches Werkzeug angepasste Auslegung eines Kraftbegrenzers im Griff gestatten.
Ein modulares chirurgisches Instrumentensystem ermöglicht es dem Anwender, das von ihm gewünschte chirurgische Instrument jederzeit individuell neu zusammenzustellen. Ein modulares System für chirurgische Instrumente kann zwei oder drei Modulkomponenten wie beispielsweise Handgriffe, Außenschäfte und separate Werkzeugspitzen sowie Außenschäfte mit verbundenen Werkzeugspitzen aufweisen, aus denen sich zwei- oder dreiteilige Instrumente zusammenbauen lassen. Die im modularen System auswählbaren Handgriffe, Außenschäfte und Werkzeugspitzen können sich in ihren Anwendungsgebieten und/oder Größen unterscheiden.
Ein solches modulares chirurgisches Instrumentensystem ist z. B. unter dem Namen Clickline ® Instruments aus dem Katalog „Highlights, Clickline ® Instruments, Laparoscopic Hand Instruments, 01/2020“ der Karl Storz SE & Co. KG, Tuttlingen, Deutschland, bekannt. Das dort offenbarte System ermöglicht es, eine Vielzahl unterschiedlicher chirurgischer Instrumente aus der Kombination unterschiedlicher Griffe, Schäfte und Werkzeugspitzen zu gestalten. Die Handgriffe weisen eine Mechanik auf, um den Handgriff per Knopfdruck vom Schaft trennen zu können. Ferner können die Handgriffe unterschiedliche Griffteildesigns aufweisen und beispielsweise mit Rasten, Spülanschlüssen und Betätigungselementen zur Schaftrotation ausgerüstet sein. Für elektrische Hochfrequenzanwendungen (Erzeugung von Wärme durch hochfrequenten Wechselstrom zur Entfernung oder zum Schneiden von Gewebe bzw. Blutungsstillung durch Gefäßverschluss) umfasst das System isolierte Versionen von Handgriffen und Schäften, die Handgriffe weisen dabei zudem einen Anschluss für ein Hochfrequenz-Kabel auf. Die wiederverwendbare zwei- oder dreiteilige Bauweise ermöglicht auch individuell zusammengestellte chirurgische Instrumente mit unterschiedlichen Schaftlängen und Schaftdurchmesser. Bei Beschädigung muss nur das defekte Teil ausgetauscht werden, wobei wiederverwendbare Komponenten autoklavierbar sind.
Der bislang für ein solches modulares Instrumentensystem verfügbare Überlastschutz, der üblicherweise in den Handgriffen vorgesehen ist, ist für alle Instrumenteneinsätze auf den gleichen Belastungswert festgelegt. Dieser Wert ist für empfindliche Werkzeugspitzen zu hoch, deren Grenzkraft, die auf die empfindliche Werkzeugspitze einwirken darf, unterhalb des festgelegten Belastungswertes liegt. Folglich können Betätigungskräfte, die zwar unterhalb des festgelegten Belastungswerts liegen, aber die Grenzkraft der empfindlichen Werkzeugspitze übersteigen, den Überlastschutz nicht auslösen und somit eine Beschädigung der empfindlichen Werkzeugspitze verursachen. Umgekehrt gibt es robustere Werkzeugspitzen, deren Grenzkraft oberhalb des festgelegten Belastungswertes liegt, sodass dort eine erhöhte Betätigungskraft in unnötiger oder unerwünschter Weise durch den Überlastschutz auf den festgelegten Belastungswert begrenzt wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Kraftbegrenzung, mit anderen Worten eine Überlastschutzvorrichtung oder eine Überlastsicherung für ein modulares chirurgisches Instrument bereitzustellen, die an die für die unterschiedlichen Werkzeugspitzen vorbestimmten Grenzkräfte anpassbar ist, um auch sicher eine Beschädigung empfindlicher Werkzeugspitzen bei grenzkraftübersteigenden Betätigungskräften zu verhindern, und um eine unnötige Kraftbegrenzung bei robusteren Werkzeugspitzen zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch eine Überlastschutzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die weitere Aufgabe, ein modulares chirurgisches Instrumentensystem mit einem an die unterschiedlichen Werkzeugspitzentypen anpassbaren Überlastschutz bereitzustellen, wird durch das modulare chirurgische Instrumentensystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11 gelöst.
Die weitere Aufgabe, ein modular aufgebautes chirurgisches Instrument mit einem an die ausgewählte Werkzeugspitze angepassten Überlastungsschutz bereitzustellen, wird durch das modulare chirurgische Instrument mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 14 gelöst.
Weiterbildungen/bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung ist zum Einsatz in modularen chirurgischen Instrumenten vorgesehen, die jeweils modular aus einem Griff, einem Schaft, der eine Längsachse A definiert, und einer Werkzeugspitze zusammengesetzt sind, die aus einem modularen chirurgischen Instrumentensystem ausgewählt werden können, das unterschiedliche Griffe, unterschiedliche Schäfte mit unterschiedlichen proximalen Endstücken und unterschiedliche Werkzeugspitzen aufweist. Gegebenenfalls kann das modulare chirurgische Instrumentensystem alternativ oder zusätzlich vormontierte Werkzeugspitzen-Schaft-Kombinationen der unterschiedlichen Werkzeugspitzen- und Schafttypen mit den unterschiedlichen proximalen Endstücken aufweisen, sodass ein modulares chirurgisches Instrument dreiteilig oder zweiteilig zusammengesetzt ist. In beiden Fälle ist die ausgewählte Werkzeugspitze an einem distalen Ende des Schafts angeordnet und kann über ein längsaxial im Schaft bewegbares Betätigungselement betätigt werden, das mit dem Griff, der an einem proximalen Ende des Schafts angeordnet wird, in Wirkverbindung gebracht werden kann. Erfindungsgemäß ist die Überlastschutzvorrichtung zur Anordnung in dem Griff ausgebildet und weist zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen auf, die zur Begrenzung einer Betätigungskraft auf zumindest zwei der für die Werkzeugspitzen vorbestimmten Grenzkräfte ausgebildet sind.
Mit anderen Worten ist die Überlastschutzvorrichtung dazu ausgebildet, eine von dem Betätigungselement auf die Werkzeugspitze übertragbare Betätigungskraft auf eine für die jeweilige Werkzeugspitze vorbestimmte Grenzkraft zu begrenzen. Dabei ist zumindest für eine erste Werkzeugspitze des Instrumentensystems eine erste Grenzkraft vorbestimmt, und für eine zweite Werkzeugspitze eine zweite Grenzkraft, die sich von der ersten Grenzkraft unterscheidet. Entsprechend können für weitere Werkzeugspitzen des Instrumentensystems weitere Grenzkräfte vorbestimmt sein, die sich voneinander und von den ersten beiden Grenzkräften unterscheiden. Die Überlastschutzvorrichtung weist entsprechend zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen auf, wobei eine erste Kraftbegrenzungsvorrichtung zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die erste Grenzkraft ausgebildet ist und die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die zweite Grenzkraft ausgebildet ist. Analog kann die Überlastschutzvorrichtung weitere Kraftbegrenzungsvorrichtungen aufweisen, die zur Begrenzung der Betätigungskraft auf weitere vorbestimmte Grenzkräfte ausgebildet sind. Damit ist eine vom Typ der Werkzeugspitze abhängige Überlastsicherung in einem modularen Instrumentensystem geschaffen, wobei in jedem modular zusammengesetzten Instrument die für die ausgewählte Werkzeugspitze passende Überlastsicherung aktiviert wird.
Zu diesem Zweck stellt die erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung eine eindeutige Zuordnung jeder Kraftbegrenzungsvorrichtung zu der jeweiligen Werkzeugspitze bereit, indem jeder Werkzeugspitze jeweils eines der proximalen Endstücke zugeordnet ist, die Querschnittprofile aufweisen, die sich hinsichtlich ihrer Form und/oder zumindest einer Abmessung unterscheiden. D. h., die Querschnittprofile weisen unterschiedliche Formen oder unterschiedliche Abmessungen oder sowohl unterschiedliche Formen als auch unterschiedliche Abmessungen auf. Dabei ist jede Kraftbegrenzungsvorrichtung zum selektiven Eingriff mit jeweils einem der proximalen Endstücke korrespondierend zu deren unterschiedlichen Querschnittsprofilen ausgebildet. Das proximale Endstück kann hierbei ein proximaler Endabschnitt des Schafts, oder ein am proximalen Ende des Schafts angeordnetes Zwischenstück oder Kupplungselement sein. Auf diese Weise kann die jeweilige Werkzeugspitze durch das zugeordnete proximale Endstück mit derjenigen der Kraftbegrenzungsvorrichtungen in Wirkverbindung gebracht werden, die zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die für die jeweilige Werkzeugspitze vorbestimmte Grenzkraft ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung unterscheiden sich die Querschnittsprofile der proximalen Endstücke zumindest hinsichtlich ihres Durchmessers. Die auf Grund der unterschiedlichen Durchmesser unterscheidbaren proximalen Endstücke stellen quasi eine den unterschiedlichen Werkzeugspitzen zugeordnete Codierung bereit, die einen selektiven Eingriff, d. h. Auswahl und Verbindung mit der passenden Kraftbegrenzungsvorrichtung ermöglicht, die die zur Werkzeugspitze passende Überlastsicherung darstellt.
Falls mit dem modularen Instrumentensystem, für das die Überlastschutzvorrichtung vorgesehen ist, chirurgische Instrumente mit elektrischen Hochfrequenzanwendungen zusammenbaubar sind, können die Komponenten der Überlastschutzvorrichtung, wo erforderlich, aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, mit einer elektrisch isolierenden Hülle oder Schicht versehen oder durch ein elektrisch isolierendes Zwischenstück getrennt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung weist diese einen kraftbegrenzungslosen Eingriff für eine andersartige Werkzeugspitze auf, die keine Begrenzung der Betätigungskraft erfordert. Dazu können die zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen durch ein zusätzliches proximales Endstück, das der andersartigen, kraftbegrenzungslosen Werkzeugspitze zugeordnet ist, umgangen bzw. der Eingriff mit jeder der beiden Kraftbegrenzungsvorrichtungen vermieden werden. Dazu unterscheidet sich das Querschnittprofil des zusätzlichen proximalen Endstücks ebenfalls hinsichtlich seiner Form oder hinsichtlich zumindest einer seiner Abmessungen oder hinsichtlich seiner Form und zumindest einer seiner Abmessungen von den Querschnittprofilen der proximalen Endstücke, die zum selektiven Eingriff mit den Kraftbegrenzungsvorrichtungen ausgebildet sind. Auch bei dem zusätzlichen proximalen Endstück kann es sich um einen proximalen Endabschnitt des Schafts, oder ein am proximalen Ende des Schafts angeordnetes Zwischenstück oder Kupplungselement handeln. Bevorzugt kann sich das zusätzliche proximale Endstück ebenfalls zumindest hinsichtlich des Durchmessers von den proximalen Endstücken unterscheiden, die zum selektiven Eingriff mit den Kraftbegrenzungsvorrichtungen ausgebildet sind, sodass die Codierung durch das zusätzliche Endstück die Umgehung der Kraftbegrenzungsvorrichtungen erlaubt und den kraftbegrenzungslosen Eingriff für Werkzeugspitzen erlaubt, deren Werkzeugspitzentyp keine Begrenzung der Betätigungskraft erfordern, wenn z. B. die vorbestimmte Grenzkraft über den erwartbaren maximalen Betätigungskräften durchschnittlicher Anwender liegt.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung sind als Kraftspeicher der Kraftbegrenzungsvorrichtungen Federelemente vorgesehen, bei denen es sich um pneumatische, hydraulische oder vorzugsweise einfach um Schraubenfederelemente handeln kann. Jedes Federelement kann eine oder mehrere Federn aufweisen, um eine zur Begrenzung auf die jeweilige Grenzkraft abgestimmte Federkraft bereitzustellen. Dabei weist jede Kraftbegrenzungsvorrichtung einen Anschlagsring, ein Federelement und eine Führungshülse auf, die distalseitig einen Flanschabschnitt und proximalseitig einen ringförmigen Innenanschlag um eine Durchtrittöffnung für die proximalen Endstücke aufweist, die nicht der Kraftbegrenzungsvorrichtung mit der jeweiligen Führungshülse zugeordnet sind. Dabei ist der Querschnitt der Durchtrittöffnung in der Führungshülse kleiner als das Querschnittsprofil des zugeordneten proximalen Endstücks, sodass das jeweils zugeordnete proximale Endstück an dem ringförmigen Innenanschlag zur Anlage kommt und nicht durch die Durchtrittöffnung durchtreten kann. Das Federelement ist um die Führungshülse an dem Flanschabschnitt angeordnet, der in einer Normlast-Betriebsstellung, in der die Betätigungskraft kleiner oder gleich der entsprechenden Grenzkraft ist, an dem jeweiligen Anschlagsring anliegt. In einer Überlast-Betriebsstellung, in der die Betätigungskraft größer als die jeweilige Grenzkraft ist, ist der Flanschabschnitt unter Einwirkung des jeweiligen proximalen Endstücks auf den ringförmigen Innenanschlag von dem Anschlagsring beabstandet.
Im Detail weist eine erste Kraftbegrenzungsvorrichtung somit ein erstes Federelement als Kraftspeicher und ferner einen ersten Anschlagsring, der beispielsweise durch eine Ringscheibe bereitgestellt wird und den Durchtritt sämtlicher proximaler Endstücke gestattet, und eine erste Führungshülse auf. Die erste Führungshülse weist einenends an ihrem Zylinderabschnitt - distalseitig angeordnet - einen radial nach außen kragenden ersten Flanschabschnitt und anderenends an ihrem Zylinderabschnitt - proximalseitig angeordnet - einen radial nach innen kragenden ersten ringförmigen Innenanschlag um eine zur Längsachse A koaxiale erste Durchtrittöffnung auf. Diese erste Durchtrittöffnung hat einen Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser des ersten proximalen Endstücks und größer als der Durchmesser des zweiten proximalen Endstücks ist, sodass jedes erste proximale Endstück an dem ersten ringförmigen Innenanschlag der ersten Führungshülse um die erste Durchtrittöffnung anliegt.
Entsprechendes gilt für Querschnitte bzw. Querschnittsabmessungen von proximalen Endstücken mit nicht-kreisförmigem Querschnitt. Das erste Federelement ist um die erste Führungshülse bzw. deren Zylinderabschnitt angeordnet, um gegen den ersten Flanschabschnitt der ersten Führungshülse zu drücken. Auf diese Weise kommt der erste Flanschabschnitt in einer Normlast-Betriebsstellung der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung, d. h. solange die Betätigungskraft kleiner oder gleich der ersten Grenzkraft ist, an dem ersten Anschlagsring zur Anlage, der distal in Bezug auf die erste Führungshülse angeordnet ist. In einer ersten Überlast-Betriebsstellung der Überlastschutzvorrichtung, in der die Betätigungskraft größer als die erste Grenzkraft ist, wird der erste Flanschabschnitt unter Einwirkung des ersten proximalen Endstücks auf den ersten ringförmigen Innenanschlag von dem ersten Anschlagsring beabstandet und damit das erste Federelement entgegen seiner Federkraft zusammengedrückt, entsprechend einem die erste Grenzkraft übersteigenden Kraftbetrag.
Die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung ist analog dazu aufgebaut und weist entsprechend ein zweites Federelement als Kraftspeicher, einen zweiten Anschlagsring und eine zweite Führungshülse auf. Zum Eingriff mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung ist das zweite proximale Endstück vorgesehen, dessen Durchmesser nicht nur kleiner ist als der Durchmesser des ersten proximalen Endstücks, sondern auch kleiner als der Durchmesser der ersten Durchtrittöffnung in der ersten Führungshülse, sodass das zweite proximale Endstück nicht mit der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung in Eingriff treten kann, sondern sich durch die erste Durchtrittöffnung in der ersten Führungshülse erstrecken kann. Dabei weist die zweite Führungshülse einenends an ihrem Zylinderabschnitt - distalseitig angeordnet - einen radial nach außen kragenden zweiten Flanschabschnitt und anderenends an ihrem Zylinderabschnitt - proximalseitig angeordnet - einen radial nach innen kragenden zweiten ringförmigen Innenanschlag um eine zur Längsachse A koaxiale zweite Durchtrittöffnung auf. Diese zweite Durchtrittöffnung hat nun einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des zweiten proximalen Endstücks, sodass das zweite proximale Endstück an dem zweiten ringförmigen Innenanschlag der zweiten Führungshülse anliegt. Ferner ist das zweite Federelement um die zweite Führungshülse angeordnet und drückt gegen den zweiten Flanschabschnitt der zweiten Führungshülse, sodass der zweite Flanschabschnitt in einer Normlast-Betriebsstellung der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung, d. h. solange die Betätigungskraft kleiner oder gleich der zweiten Grenzkraft ist, an dem zweiten Anschlagsring anliegt, der distal in Bezug auf die zweite Führungshülse angeordnet ist. In einer zweiten Überlast-Betriebsstellung der Überlastschutzvorrichtung, d. h. wenn die Betätigungskraft größer als die zweite Grenzkraft ist, wird der zweite Flanschabschnitt unter Einwirkung des zweiten proximalen Endstücks auf den zweiten ringförmigen Innenanschlag von dem zweiten Anschlagsring beabstandet und damit das zweite Federelement entgegen seiner Federkraft zusammengedrückt, entsprechend einem die zweite Grenzkraft übersteigenden Kraftbetrag. Auch hier gilt bezüglich der Durchmesser entsprechendes für Querschnitte bzw. Querschnittsabmessungen von proximalen Endstücken mit nicht-kreisförmigem Querschnitt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung können die Anschlagsringe an einer Innenseite einer Gehäusekomponente befestigt sein, die mit den zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen in Wirkverbindung steht und in dem Griff angeordnet werden kann, bzw. Teil des Griffgehäuses ist. Dabei wird durch eine axiale Position der Anschlagsringe eine Vorspannung des jeweiligen Federelements in der Normlast-Betriebsstellung bestimmt, in der das jeweilige Federelement den jeweiligen Flanschabschnitt gegen den jeweiligen Anschlagsring drückt. Die Anpassung der Kraftbegrenzungsvorrichtungen an die jeweiligen Grenzkräfte ist damit nicht auf die Wahl der Federelemente in Abhängigkeit der Federkonstanten beschränkt, sondern kann durch geeignete Vorspannung mittels der Anschläge angepasst eingestellt werden. Die Gehäusekomponente, die mit den zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen zur Ableitung der Kraft direkt oder indirekt in Wirkverbindung steht, kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet und in bestimmten oder in allen Griffen des modularen chirurgischen Instrumentensystems angeordnet sein. Bei einer direkten Wirkverbindung stützt sich die Kraftbegrenzungsvorrichtung direkt an der Gehäusekomponente ab, während sich bei einer indirekten Wirkverbindung eine Kraftbegrenzungsvorrichtung an einer anderen Kraftbegrenzungsvorrichtung abstützt, die sich an der Gehäusekomponente abstützt. Die Gehäusekomponente kann separat von Griffgehäuseteilen gefertigt und fest damit verbunden sein, alternativ kann zumindest ein Abschnitt oder können alle Abschnitte der Gehäusekomponente durch Teile des Griffgehäuses gebildet sein, sodass die Gehäusekomponente in dem Griff integriert vorliegt.
Für den kraftbegrenzungslosen Eingriff zur Umgehung der Kraftbegrenzungsvorrichtungen bei Einsatz einer andersartigen Werkzeugspitze, für die eine Grenzkraft vorbestimmt ist, die keine Begrenzung einer manuellen Betätigungskraft erfordert, ist in einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung vorgesehen, dass die Gehäusekomponente einen weiteren ringförmigen Innenanschlag um eine zur Längsachse A koaxiale weitere Durchtrittöffnung aufweist, die zum Durchtritt des Betätigungselements vorgesehen ist und einen Querschnitt hat, der kleiner ist als das Querschnittprofil des zusätzlichen proximalen Endstücks, das somit an dem weiteren ringförmigen Innenanschlag an der Gehäusekomponente anstoßen kann. Da das zusätzliche proximale Endstück einen Querschnitt aufweist, der nicht nur kleiner ist als die Querschnittsprofile der proximalen Endstücke, die den Kraftbegrenzungsvorrichtungen zugeordnet sind, sondern auch kleiner als der Querschnitt der Durchtrittöffnungen in den Führungshülsen, kann das zusätzliche proximale Endstück mit den beiden Kraftbegrenzungsvorrichtungen nicht in Eingriff treten, sondern durchtritt die Durchtrittöffnungen in den Führungshülsen, um an der Gehäusekomponente an dem dritten Innenanschlag kraftbegrenzungslos zur Anlage zu kommen.
Als Anordnungsvarianten der zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen wird gemäß noch weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen längsaxial sequenziell, d. h. hintereinander, bzw. aufeinander folgend, oder kaskadiert, d. h. stufenweise ineinander verschachtelt, angeordnet sind. In beiden Fällen können die zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen bevorzugt koaxial um das Betätigungselement angeordnet sein.
Sind die zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung kaskadiert angeordnet, wobei eine zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung eine erste Kraftbegrenzungsvorrichtung teilweise umgibt, sind ein Innendurchmesser des Anschlagsrings der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung und ein Innendurchmesser der Führungshülse der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung zur Aufnahme des Federelements der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung angepasst ausgebildet. Dabei erstreckt sich das Federelement der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung durch den Anschlagsring der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung und in die Führungshülse der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung. Dabei stützt sich das Federelement der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung an dem Innenanschlag der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung ab, wobei sich das Federelement der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung an dem weiteren Innenanschlag an der Gehäusekomponente abstützt.
Mit anderen Worten können nach dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung mit der kaskadierten, d. h ineinander verschachtelten Anordnung beispielsweise zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen axial überlappend angeordnet sein, sodass die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung teilweise umgibt. Dabei weist der zweite Anschlagsring eine Durchtrittöffnung mit einem an einen Außendurchmesser des ersten Federelements angepassten Durchmesser auf. So kann sich das erste Federelement, das gegen den ersten Flanschabschnitt der ersten Führungshülse drückt, durch die Durchtrittöffnung des zweiten Anschlagsrings und in die zweite Führungshülse erstrecken, die dazu einen entsprechenden an den Außendurchmesser des ersten Federelements angepassten Durchmesser aufweist. Das erste Federelement stützt sich proximalseitig an dem zweiten Innenanschlag der zweiten Führungshülse ab, während sich das zweite Federelement, das gegen den zweiten Flanschabschnitt drückt, an dem weiteren Innenanschlag an der Gehäusekomponente abstützt. Die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung ist somit indirekt über die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung mit dem Gehäuseelement wirkverbunden. In dieser Ausführungsform ist die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung in einer Weise gekoppelt, dass die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung vor Überlast schützt. Dabei kann sogar die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung durch die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung aktiviert werden, wenn das erste Federelement so weit zusammengedrückt wird, dass die erste Führungshülse an dem ringförmigen Innenanschlag der zweiten Führungshülse zur Anlage kommt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung, die alternativ zu der vorstehenden ist, in der die zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen längsaxial sequenziell angeordnet sind, stützt sich das Federelement der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung an dem Anschlagsring der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung ab, und das Federelement der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung stützt sich an dem weiteren Innenanschlag an der Gehäusekomponente ab.
Mit anderen Worten können nach dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung beispielsweise zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen längsaxial sequentiell, d. h. hintereinander angeordnet sein. Dabei kann sich das erste Federelement, das distalseitig gegen den ersten Flanschabschnitt der ersten Führungshülse drückt, proximalseitig an dem zweiten Anschlagsring abstützen, während das zweite Federelement, das gegen den zweiten Flanschabschnitt drückt, sich an dem weiteren Innenanschlag an der Gehäusekomponente abstützt. Da der zweite Anschlagsring zu der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung gehört, ist auch hier die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung indirekt über die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung mit der Gehäusekomponente verbunden, allerdings ohne dass eine Kopplung der beiden Kraftbegrenzungsvorrichtungen vorliegt, bei der die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung zum Schutz der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung vor Überlastung aktiviert werden kann.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung kann die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung, die zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die erste Grenzkraft ausgebildet ist, distalseitig angeordnet sein. Die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung, die zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die zweite Grenzkraft ausgebildet ist, die größer ist als die erste Grenzkraft, kann dann proximalseitig angeordnet sein. Diese Anordnungsvariante ist insbesondere für die kaskadiert angeordneten Kraftbegrenzungsvorrichtungen vorgesehen, um die erste für die kleinere Grenzkraft ausgebildete Kraftbegrenzungsvorrichtung vor Überlast zu schützen. Selbstverständlich kann diese Anordnungsvariante auch bei längsaxial hintereinander angeordneten Kraftbegrenzungsvorrichtungen realisiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung, in der die Überlastschutzvorrichtung zumindest drei Kraftbegrenzungsvorrichtungen aufweist, können die kaskadierte und längsaxial sequenzielle Anordnung wie oben beschrieben kombiniert sein. Beispielsweise kann die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung mit einer dritten Kraftbegrenzungsvorrichtung kaskadiert und die dritte Kraftbegrenzungsvorrichtung mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung längsaxial hintereinander angeordnet sein, oder umgekehrt, die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung kann mit der dritten Kraftbegrenzungsvorrichtung längsaxial hintereinander und die dritte Kraftbegrenzungsvorrichtung mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung kaskadiert angeordnet sein. Bei mehr als drei Kraftbegrenzungsvorrichtungen können die Anordnungsvarianten entsprechend kombiniert werden.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Gegenstand ist ein modulares chirurgisches Instrumentensystem, das unterschiedliche Griffe, unterschiedliche Schäfte mit unterschiedlichen proximalen Endstücken und unterschiedliche Werkzeugspitzen aufweist. Die unterschiedlichen Griffe, Schäfte und Werkzeugspitzen können miteinander zu einem gewünschten modularen chirurgischen Instrument kombiniert werden, bei dem die Werkzeugspitze an einem distalen Ende des Schafts angeordnet ist und über ein längsaxial im Schaft bewegbares Betätigungselement betätigbar ist, das mit dem Griff, der an einem proximalen Ende des Schafts angeordnet ist, in Wirkverbindung steht. In einer ersten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße modulare chirurgische Instrumentensystem eine erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung auf, sodass für jedes aus dem modularen chirurgischen Instrumentensystem zusammengesetzte chirurgische Instrument eine an den jeweiligen Werkzeugspitzentyp angepasste Überlastsicherung bereitgestellt wird.
In weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen modularen chirurgischen Instrumentensystems werden die unterschiedlichen Schäfte mit den unterschiedlichen proximalen Endstücken bereitgestellt, die jeweils einer der Werkzeugspitzen zugeordnet sind, die sich im Hinblick auf die jeweilige vorbestimmte Grenzkraft unterscheiden. Dabei kann die Überlastschutzvorrichtung in dem zumindest einem der Griffe, insbesondere in mehreren Griffen und bevorzugt in allen Griffen des modularen chirurgischen Instrumentensystems angeordnet sein. Ferner können einige der Werkzeugspitzen mit dem jeweiligen Betätigungselement, sowie Schäfte und Griffe des modularen chirurgischen Instrumentensystem für HF-Anwendungen ausgelegt sein, weshalb die Überlastschutzvorrichtung so mit elektrisch isolierenden Komponenten gestaltet sein kann, dass die Überlastschutzvorrichtung gleichermaßen zum Einsatz in stromlosen als auch stromführenden modularen chirurgischen Instrumenten geeignet ist.
Ein erfindungsgemäßes modulares chirurgisches Instrument weist entsprechend in einer ersten Ausführungsform einen Griff, einen Schaft und eine Werkzeugspitze auf, die aus einem erfindungsgemäßen modularen chirurgischen Instrumentensystem ausgewählt sind, das unterschiedliche Griffe, unterschiedliche Schäfte mit unterschiedlichen proximalen Endstücken und unterschiedliche Werkzeugspitzen aufweist. Dabei ist die Werkzeugspitze an einem distalen Ende des Schafts angeordnet und kann über ein längsaxial im Schaft bewegbares Betätigungselement betätigt werden, das mit dem Griff, der an einem proximalen Ende des Schafts angeordnet ist, in Wirkverbindung steht. Erfindungsgemäß ist das modulare chirurgische Instrumentensystem, aus dem das modulare chirurgische Instrument zusammengesetzt ist, ein erfindungsgemäßes modulares chirurgisches Instrumentensystem, das eine erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung aufweist, wobei der für das modulare chirurgische Instrument ausgewählte Schaft ein der ausgewählten Werkzeugspitze zugeordnetes proximales Endstück aufweist, um eine an die vorbestimmte Grenzkraft der Werkzeugspitze angepasste Wirkverbindung mit der Überlastschutzvorrichtung bereitzustellen.
Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
Dabei zeigen:

1 eine schematische teilgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen modularen chirurgischen Instruments mit den Modulen Griff, Schaft mit proximalem Endstück und Werkzeugspitze,
2 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen modularen chirurgischen Instrumentensystems,
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen modularen chirurgischen Instrumentensystems mit einem Beispiel für ein damit zusammenbaubares erfindungsgemäßes modulares chirurgisches Instrument,
4 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Überlastschutzvorrichtung in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
5 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Überlastschutzvorrichtung in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform,
6 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 4 in Normallast-Betriebsstellung in Wirkverbindung mit einem ersten proximalen Schaftendstück,
7 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 6 in der ersten Überlast-Betriebsstellung in Wirkverbindung mit dem ersten proximalen Schaftendstück,
8 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 4 in Normallast-Betriebsstellung in Wirkverbindung mit einem zweiten proximalen Schaftendstück,
9 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 8 in der zweiten Überlast-Betriebsstellung in Wirkverbindung mit dem zweiten proximalen Schaftendstück,
10 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 4 in Normallast-Betriebsstellung ohne Kraftbegrenzung in Wirkverbindung mit einem dritten proximalen Schaftendstück,
11 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 5 in Normallast-Betriebsstellung ohne Kraftbegrenzung in Wirkverbindung mit einem dritten proximalen Schaftendstück,
12 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 5 in Normallast-Betriebsstellung in Wirkverbindung mit einem ersten proximalen Schaftendstück,
13 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 11 in der ersten Überlast-Betriebsstellung in Wirkverbindung mit dem ersten proximalen Schaftendstück,
14 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 5 in Normallast-Betriebsstellung in Wirkverbindung mit einem zweiten proximalen Schaftendstück,
15 eine schematische Längsschnittansicht der Überlastschutzvorrichtung aus 13 in der zweiten Überlast-Betriebsstellung in Wirkverbindung mit dem zweiten proximalen Schaftendstück.

Die Erfindung betrifft eine Überlastschutzvorrichtung 1 für ein modulares chirurgisches Instrument 10, das aus einem modularen chirurgischen Instrumentensystem 100 zusammengebaut wird.
In 4 bis 15 wird eine erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung 1 in unterschiedlichen Betriebsstellungen dargestellt. Ein aus einem wie in 2 und 3 angedeuteten modularen chirurgischen Instrumentensystem 100 zusammengebautes modulares chirurgisches Instrument 10 ist in 1 und 3 zu sehen.
Mit der Überlastschutzvorrichtung 1 soll die Beschädigung an (distal gelegenen) Teilen der Werkzeugspitze 103 eines chirurgischen Instrumentes 10, das aus einem chirurgischen Instrumentensystem 100 zusammengebaut wird, verhindert werden. Die durch die Überlastschutzvorrichtung 1 bereitgestellte Überlastsicherung wird beispielsweise aktiviert, wenn der Anwender das Instrument 10 bedient und die Werkzeugspitze 103 bzw. deren Maulteile durch Greifen/Schneiden blockiert werden und bei einer weiteren Betätigung durch den Anwender zu viel (Hand-)Kraft in das Instrument 10 geleitet wird: Die Überlastschutzvorrichtung 1 nimmt den Kraftanteil, der eine für die Werkzeugspitze 103 vorbestimmte Grenzkraft übersteigt, bzw. eine daraus resultierende (Werkstoff-) Dehnung des Instrumentes 10 auf und verhindert so ein Versagen des Instrumentes 10, etwa durch Beschädigung oder Bruch der Werkzeugspitze 103.
Anders als im Stand der Technik, bei dem die im Handgriff untergebrachte Kraftbegrenzung bzw. Überlastsicherung im herkömmlichen modularen chirurgischen Instrumentensystem für alle Werkzeugspitzen auf den gleichen (mittleren) Belastungswert festgelegt ist, der für mäßig empfindliche Werkzeugspitzen geeignet ist, ermöglicht die erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung 1 nicht nur die Absicherung der mäßig empfindlichen Werkzeugspitzen, sondern auch die Absicherung empfindlicherer Werkzeugspitzen, deren tolerierbare Grenzkraft niedriger ist als der mittlere Belastungswert, sowie die Umgehung der Überlastsicherung bei robusteren Werkzeugspitzen, deren tolerierbare Grenzkraft den mittleren Belastungswert deutlich übersteigt.
In einem modularen chirurgischen Instrumentensystem aus dem Stand der Technik wäre für jeden Lastfall eine zusätzliche Handgriffvariante jedes Handgrifftyps erforderlich, wobei zur Vermeidung sicherheitskritischer Kombinationen entsprechende Schutzvorrichtungen eingesetzt werden müssten. Ein solches modulares chirurgisches Instrumentensystem wäre aufgrund der deutlich erhöhten Anzahl der erforderlichen Handgriffvarianten übermäßig kompliziert, was dem Anwender die Auswahl der Module für das gewünschte Instrument erschweren würde.
Die erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung 1 ist als mehrstufiges Kraftbegrenzersystem ausgebildet, das Kraftbegrenzungsvorrichtungen mit unterschiedlichen Schwellniveaus aufweist, die an die für die jeweiligen Werkzeugspitzen vorbestimmten Grenzkräfte angepasst sind bzw. sich anpassen lassen, indem z. B. Federelemente als Kraftspeicher auf einen definierten Schwellwert vorgespannt werden.
Wie in 1 bis 3 schematisch angedeutet, kann die erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung 1 in dem jedem Handgriff 101, 101', 101'' angeordnet sein, der mit einem Schaft 102, 102', 102'' und einer Werkzeugspitze 103, 103', 103'' zu einem modularen chirurgischen Instrument 10 zusammengesetzt werden kann. Dazu wird die Werkzeugspitze 103, 103', 103'', die hier mit dem Betätigungselement 21 vormontiert bereitgestellt ist, an einem distalen Ende des Schafts 102, 102', 102'' angeordnet, der eine Längsachse A des chirurgischen Instruments 10 definiert. Die Werkzeugspitze 103, 103', 103'' kann über das längsaxial im Schaft 102, 102', 102'' bewegbare Betätigungselement 21 betätigt werden, das mit dem Griff 101, 101', 101'', der an einem proximalen Ende des Schafts 102, 102', 102'' angeordnet ist, in Wirkverbindung gebracht wird. Im dargestellten Beispiel kann z. B. die Bewegung der scherenartigen Handgriffteile des Handgriffs 101, 101 ', 101'' ein Vor- und Zurückschieben des Betätigungselements 21 im Schaft 102, 102', 102'' bewirken, was mittels einer distalen Mechanik der Werkzeugspitze 103 zu einem Öffnen und Schließen der Maulteile der Werkzeugspitze 103, 103', 103'' umgesetzt wird. Übersteigt nun eine durch das Betätigungselement 21 übertragene Betätigungskraft die beispielsweise zum Schließen der Maulteile vorbestimmte Grenzkraft, wenn z. B. die Maulteile bereits geschlossen oder anderweitig blockiert sind, wird der die Grenzkraft übersteigende Kraftanteil über die distale Mechanik auf den Schaft 102, 102', 102'' übertragen, der an einem proximalen Endstück 20, 20', 20'' mit der Überlastschutzvorrichtung 1 im Handgriff 101, 101', 101'' in Wirkverbindung steht.
Das modulare Instrument 10 wird aus einem modularen chirurgischen Instrumentensystem 100 zusammengebaut, wie in 2 und 3 gezeigt ist. Das dort schematisch vereinfacht dargestellte modulare chirurgische Instrumentensystem 100 weist drei Modulbaukästen für die unterschiedlichen Griffe 101, 101', 101'' mit Betätigungselement 21, die unterschiedlichen Schäfte 102, 102', 102'' mit den unterschiedlichen proximalen Endstücken 20, 20', 20'' und die unterschiedlichen Werkzeugspitzen 103, 103', 103'' auf. Anders als in 2 dargestellt, können die unterschiedlichen Schäfte 102, 102', 102'' beliebig mit den unterschiedlichen proximalen Endstücken 20, 20', 20'' kombiniert vorliegen. D. h., dass sich die auswählbaren Schäfte 102, 102', 102'' nicht nur hinsichtlich ihres Schafttyps, sondern auch hinsichtlich des jeweiligen proximalen Endstücks 20, 20', 20'' unterscheiden können. Die unterschiedlichen Griffe 101, 101', 101'' sind jeweils mit einer erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung 1 ausgestattet.
Die Unterscheidung der Werkzeugspitzen 103, 103', 103'' basiert hierbei im vorliegenden Kontext auf der von der jeweiligen Werkzeugspitze 103, 103', 103'' tolerierbaren Grenzkraft, d. h. dass für die ersten Werkzeugspitzen 103 eine erste Grenzkraft, für die zweite Werkzeugspitze 103' eine zweite Grenzkraft und für die dritte Werkzeugspitze 103'' eine dritte Grenzkraft vorbestimmt ist. Dennoch können sich die ersten Werkzeugspitzen 103 eines modularen Instrumentensystems 100 - abgesehen von der Grenzkraft - durchaus in Aufgabe, Material und Konstruktion unterscheiden. Entsprechendes gilt für die zweiten und dritten Werkzeugspitzen 103', 103''. Daher kann in einem modularen chirurgischen Instrumentensystem 100 die Anzahl der Werkzeugspitzenvarianten, die sich in Aufgabe, Material und Konstruktion unterscheiden können, von der Anzahl der im Hinblick auf die Grenzkraft definierten Werkzeugspitzentypen abweichen und diese auch deutlich übersteigen.
Dabei gestatten die unterschiedlichen proximalen Endstücke 20, 20', 20'' eine Zuordnung zu einer bestimmten Werkzeugspitze 103, 103', 103'' und ermöglichen bei der Montage des Schafts 102, 102', 102'' am Griff 101, 101', 101'' eine Wirkverbindung mit der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung 1 durch selektiven Eingriff mit einer an die vorbestimmte Grenzkraft des ausgewählten Werkzeugspitzentyps angepassten Kraftbegrenzungsvorrichtung (für empfindliche und mäßig empfindliche Werkzeugspitzentypen) bzw. durch Umgehung dieser Kraftbegrenzungsvorrichtungen (für robuste Werkzeugspitzentypen). Da die unterschiedlichen proximalen Endstücke 20, 20', 20'' mit den unterschiedlichen Werkzeugspitzen 103, 103', 103'' korrelieren, wird jede Werkzeugspitze 103, 103', 103'' in Abhängigkeit ihrer vorbestimmten tolerierbaren Grenzkraft über das zugeordnete proximale Endstück 20, 20', 20'' mit der Überlastschutzvorrichtung 1 derart angepasst in Wirkverbindung gebracht, dass entweder die Betätigungskraft die für die empfindliche oder mäßig empfindliche Werkzeugspitze 103, 103' vorbestimmte Grenzkraft nicht überschreitet oder die Betätigungskraft die für die robuste Werkzeugspitze 103'' nicht beschränkt wird.
Der Unterscheidungsparameter der proximalen Endstücke 20, 20', 20'' kann beispielsweise eine Querschnittsabmessung wie der Durchmesser bei kreisförmigem Querschnittsprofil des proximalen Endstücks 20, 20', 20'' sein - ansonsten können sich die proximalen Endstücke 20, 20', 20'' desselben Durchmessers durchaus in Material und Konstruktion unterscheiden. Bei nicht kreisförmigem Querschnittsprofil kann der Unterscheidungsparameter der proximalen Endstücke 20, 20', 20'' zumindest eine geeignete Querschnittabmessung wie beispielsweise eine Halbachse bei elliptischem Querschnitt, eine Seitenlänge oder Diagonale bei einem polygonalen Querschnitt sein. Ferner kann der Unterscheidungsparameter eine Form des Querschnittsprofils (kreisrund, elliptisch, polygonal etc.) sein. Ferner können die proximalen Endstücke 20, 20', 20'' sowohl unterschiedliche Querschnittsprofile als auch unterschiedliche Querschnittabmessungen als kombinierten Unterscheidungsparameter aufweisen. Das proximale Endstück 20, 20', 20'' kann einfach der proximale Endabschnitt des Schafts 102, 102', 102'' sein, oder als Zwischenstück oder Kupplungselement ausgebildet sein, das sich an das proximale Ende des Schafts 102, 102', 102'' anschließt.
In 3 ist beispielhaft die Zusammenstellung eines modularen chirurgischen Instruments 10 aus einer ersten Werkzeugspitze 103, einem zweiten Schaft 102' mit einem ersten proximalen Endstück 20, das der ersten Werkzeugspitze 103 zugeordnet ist, und einem dritten Griff 101'' mit der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung 1 dargestellt, die durch die gestrichelten Umrandungen angedeutet die Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 aufweist. Das erste proximale Endstück 20 ist hier beispielsweise zum Eingriff mit der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 ausgebildet, um die Betätigungskraft auf die für die erste Werkzeugspitze 103 vorbestimmte Grenzkraft zu begrenzen. Dazu ist die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 zum selektiven Eingriff mit dem proximalen Endstück 20 korrespondierend zu dessen Querschnittsprofil ausgebildet, das sich von den Querschnittprofilen der proximalen Endstücke 20', 20'' hinsichtlich Form und/oder Abmessungen unterscheidet. Die Querschnittprofile der in diesem Beispiel nicht zum Zusammenbau des chirurgischen Instruments 10 verwendeten proximalen Endstücke 20', 20'' sind z. B. zum selektiven Eingriff mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2, die die Betätigungskraft auf die für die zweite Werkzeugspitze 103' vorbestimmte Grenzkraft begrenzt, oder zur Umgehung der beiden Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 ausgebildet, wenn für eine andersartige Werkzeugspitze 103'' keine Begrenzung der Grenzkraft erforderlich ist.
Alternativ zu einem Instrumentensystem 100 für ein solches dreiteiliges Instrument 10 kann ein zweiteiliges Instrument (nicht dargestellt) aus einem alternativen modularen chirurgischen Instrumentensystem zusammengebaut werden, das zwei Baukästen aufweist: Der erste Baukasten umfasst die unterschiedlichen Griffe 101 mit der erfindungsgemä-ßen Überlastschutzvorrichtung 1, während der zweite Baukasten unterschiedlich kombinierte Module aus den unterschiedlichen Werkzeugspitzen 103, 103', 103'' und den unterschiedlichen Schäften 102, 102', 102'' mit den der jeweiligen Werkzeugspitze 103, 103', 103'' zugeordneten proximalen Endstücken 20, 20', 20'' bereitstellt. Ferner kann ein erfindungsgemäßes modulares chirurgisches Instrumentensystem 100 auch die zweiteilige und dreiteilige Variante kombinieren und vier Baukästen aufweisen: Unterschiedliche Griffe mit Überlastschutzvorrichtung, unterschiedliche Schäfte mit unterschiedlichen proximalen Endstücken, unterschiedliche Werkzeugspitzen und die unterschiedlich kombinierten Module aus Werkzeugspitzen und Schäften mit den passend zugeordneten proximalem Endstücken.
Selbstverständlich ist ein erfindungsgemäßes modulares chirurgisches Instrumentensystem 100 nicht auf drei Typen pro Baukasten beschränkt, die einzelnen Baukästen für Griffe, Schäfte mit proximalen Endstücken und Werkzeugspitzen können auch mehr oder weniger als jeweils drei Typen aufweisen, wobei die Variantenanzahl der proximalen Endstücke aufgrund der Zuordnung zu den unterschiedlichen Werkzeugspitzen mit der Variantenanzahl der Werkzeugspitzen korrespondiert, die entsprechend den unterschiedlichen tolerierbaren Grenzkräften festgelegt sind. Außerdem muss die Variantenanzahl der Typen in den jeweiligen Baukästen nicht gleich groß sein: Beispielsweise kann die Anzahl der unterschiedlichen Griffe deutlich größer sein als die Anzahl der unterschiedlichen Schäfte, etc.
Die erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung 1 ist in einer ersten Ausführungsform mit kaskadiert angeordneten Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 in 4 sowie in 6 bis 10 in unterschiedlichen Einsatzvarianten und Betriebsstellungen dargestellt. Eine dazu alternative Ausführungsform mit längsaxial hintereinander angeordneten Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 ist in 5 sowie in 11 bis 15 in unterschiedlichen Einsatzvarianten und Betriebsstellungen zu sehen. Zur Vereinfachung ist in den Figuren das proximale Endstück 20, 20', 20'' in einem durchgehend einheitlichen Durchmesser ausgeführt, wohingegen in der Umsetzung nur ein zum Eingriff erforderlicher Bereich entsprechend angepasst werden muss. Der Schaft 102, 102', 102'' mit dem Endstück 20, 20', 20'' kann daher auch mit Abstufungen gestaltet sein.
Die Überlastschutzvorrichtung 1 in beiden Ausführungsformen ist dazu ausgebildet, eine von dem Betätigungselement 21 (dargestellt in 4) auf die jeweilige Werkzeugspitze 103, 103', 103'' übertragbare Betätigungskraft wahlweise auf die für die jeweiligen Werkzeugspitzen 103, 103', 103'' vorbestimmte Grenzkraft zu begrenzen oder zuzulassen. In den in 4 bis 15 dargestellten Beispielen weist die Überlastschutzvorrichtung 1 zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 auf. Selbstverständlich können erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtungen 1 auch mehr als zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 aufweisen, wobei sich die Anordnung, der Aufbau und die Funktionsweise einer dritten bzw. jeder weiteren Kraftbegrenzungsvorrichtung ohne weiteres aus der Anordnung, dem Aufbau und der Funktionsweise der beschriebenen ersten und zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 ergeben. Von diesen beiden ist die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 zur Begrenzung der Betätigungskraft auf eine erste Grenzkraft ausgebildet, die für eine erste Werkzeugspitze 103 vorbestimmt ist, und die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 ist zur Begrenzung der Betätigungskraft auf eine zweite Grenzkraft ausgebildet, die für eine zweite Werkzeugspitze 103' vorbestimmt ist. Ferner stellt die Überlastschutzvorrichtung 1 einen kraftbegrenzungslosen Eingriff für eine dritte Werkzeugspitze 103'' bereit, deren tolerierbare Grenzkraft größer als eine durch den Anwender aufbringbare Betätigungskraft ist, sodass dafür eine Kraftbegrenzung nicht erforderlich und ggf. sogar unerwünscht ist.
Die eindeutige Zuordnung der beiden Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 zu der jeweiligen ersten und zweiten Werkzeugspitze 103, 103' erfolgt hierbei über die unterscheidbaren proximalen Endstücke 20, 20' eines Werkzeugschafts 102, 102', 102'', an dessen distalen Ende die jeweilige Werkzeugspitze 103, 103' angeordnet wird. Dazu ist das erste proximale Endstück 20 zum Eingriff mit der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 ausgebildet, und entsprechend ist das zweite proximale Endstück 20' zum Eingriff mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 ausgebildet. Die Zuordnung der dritten Werkzeugspitze 103'' zu dem kraftbegrenzungslosen Eingriff der Überlastschutzvorrichtung 1, wobei die beiden Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 umgangen werden, wird entsprechend durch ein drittes proximales Endstück 20'' bereitgestellt, das sich von den ersten und zweiten proximalen Endstücken 20, 20' unterscheidet. Beispielweise können sich die ersten, zweiten und dritten proximalen Endstücke 20, 20', 20'' in Bezug auf den Durchmesser d1, d2, d3 unterscheiden.
In den dargestellten Beispielen ist ein erster proximaler Endabschnitt 20 mit einem größten Durchmesser d1 zum Eingriff mit der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 vorgesehen, um eine Betätigungskraft, die über das Betätigungselement 21 auf eine erste Werkzeugspitze 103 aufgebracht wird, auf eine für diese vorbestimmte erste Grenzkraft zu begrenzen. Ein zweiter proximaler Endabschnitt 20' mit einem mittleren Durchmesser d2 ist zum Eingriff mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 vorgesehen, um eine Betätigungskraft, die über das Betätigungselement 21 auf eine zweite Werkzeugspitze 103 aufgebracht wird, auf eine für diese vorbestimmte zweite Grenzkraft zu begrenzen. Die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die erste Grenzkraft ist in den dargestellten Beispielen distal in Bezug auf die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 angeordnet, die die Betätigungskraft auf die zweite Grenzkraft begrenzt, die hierbei größer ist als die erste Grenzkraft. Der dritte proximale Endabschnitt 20'' mit einem kleinsten Durchmesser d3 ist zur Umgehung der beiden Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 vorgesehen, um die Betätigungskraft, die über das Betätigungselement 21 auf eine dritte Werkzeugspitze 103 aufgebracht wird, nicht zu begrenzen. Der dritte proximale Endabschnitt 20'' mit dem kleinsten Durchmesser d3 kann sich dabei an einer Gehäusekomponente 8 der Überlastschutzvorrichtung 1 abstützen, die in dem Griff 101 anordenbar ist oder integraler Teil eines Griffgehäuses ist. Diese Gehäusekomponente 8 steht ferner mit den Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 in Wirkverbindung, indem sich die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 an der Gehäusekomponente 8 abstützt, während die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 von der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 abgestützt wird.
Hierbei weist die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 als Kraftspeicher ein erstes Federelement 4, beispielsweise eine hydraulische, pneumatische oder Schrauben-Druckfeder auf. Schraubenfederelementen können auf Grund der einfachen und wirtschaftlichen Umsetzung bevorzugt sein. Eine erfindungsgemäße Überlastsicherung kann jedoch auch pneumatische oder hydraulische Federelemente als Kraftspeicher aufweisen, die jeweils durch eine oder mehrere Luft- bzw. Fluidkammer(n) gebildet werden.
Ferner weist die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 eine erste Führungshülse 3 mit einem Zylinderabschnitt 3.0 auf, der einen an den (Außen-) Durchmesser d1 des ersten proximalen Endstücks 20 angepassten (Innen-) Durchmesser aufweist, sodass das jeweilige erste proximale Endstück 20 in der ersten Führungshülse 3 Aufnahme findet. An einem distalseitigen Ende des Zylinderabschnitts 3.0 weist die erste Führungshülse 3 einen ersten, radial nach außen kragenden Flanschabschnitt 3.2 auf. An dem anderen, proximalseitigen Ende ihres Zylinderabschnitts 3.0 hat die erste Führungshülse 3 einen ersten ringförmigen Innenanschlag S1. Dieser ist radial nach innen kragendend um eine zur Längsachse A koaxiale erste Durchtrittöffnung 3.1 ausgebildet, die einen Durchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser d1, aber größer als der Durchmesser d2 eines zweiten proximalen Endstücks 20 ist. Daher kann ein zweites proximales Endstück 20' durch die erste Durchtrittöffnung 3.1 der ersten Führungshülse 3 durchtreten, während ein erstes proximales Endstück 20 an dem ersten ringförmigen Innenanschlag S1 zur Anlage kommt. Durch Anlage des ersten proximalen Endstücks 20 (mit Durchmesser d1) an dem ersten ringförmigen Innenanschlag S1 der ersten Führungshülse 3 wird die Wirkverbindung mit der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 hergestellt, die die angepasste Begrenzung der Betätigungskraft auf die erste Grenzkraft bereitstellt. Dazu ist das erste Federelement 4 um den Zylinderabschnitt 3.0 der ersten Führungshülse 3 angeordnet und drückt distalseitig gegen den ersten Flanschabschnitt 3.2 der ersten Führungshülse 3.
Ohne äußere Krafteinwirkung über einen Schaft 102, 102', 102'' bzw. das erste proximale Endstück 20 liegt der ersten Flanschabschnitt 3.2 aufgrund der Einwirkung des ersten Federelements 3 an einem ersten Anschlagsring 2 an, der als weiterer Teil der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 in der Gehäusekomponente 8 befestigt ist und proximalseitig um eine zur Längsachse A koaxiale Durchtrittöffnung 2.1 die Anschlagsringsfläche für den ersten Flanschabschnitt 3.2 bereitstellt. Die Durchtrittöffnung 2.1 hat einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser d1 des ersten proximalen Endstücks 20, aber kleiner als ein Außendurchmesser des Flanschabschnitts 3.2 der ersten Führungshülse 3.
Die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 ist analog dazu aufgebaut und weist als Kraftspeicher ein zweites Federelement 7, beispielsweise ebenfalls eine hydraulische, pneumatische oder vorzugsweise Schrauben-Druckfeder, und eine zweite Führungshülse 6 mit einem Zylinderabschnitt 6.0 auf, dessen (Innen-) Durchmesser größer ist als der (Außen-) Durchmesser d2 eines zweiten proximalen Endstücks 20', sodass ein zweites proximales Endstück 20 in der zweiten Führungshülse 6 Aufnahme findet. An einem distalseitigen Ende des Zylinderabschnitts 6.0 weist die zweite Führungshülse 6 einen zweiten, radial nach außen kragenden Flanschabschnitt 6.2 auf. An dem anderen, proximalseitigen Ende ihres Zylinderabschnitts 6.0 hat die zweite Führungshülse 6 einen zweiten ringförmigen Innenanschlag S2. Dieser ist radial nach innen kragendend um eine zur Längsachse A koaxiale zweite Durchtrittöffnung 6.1 ausgebildet, die einen Durchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser d2, aber größer als der Durchmesser d3 eines dritten proximalen Endstücks 20'' ist. Daher kann ein drittes proximales Endstück 20'' durch die zweite Durchtrittöffnung 6.1 der zweiten Führungshülse 6 durchtreten, während ein zweites proximales Endstück 20' an dem zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 zur Anlage kommt. Durch Anlage des zweiten proximalen Endstücks 20' (mit Durchmesser d2) an dem zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 der zweiten Führungshülse 6 wird die Wirkverbindung mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 hergestellt, die die angepasste Begrenzung der Betätigungskraft auf die zweite Grenzkraft bereitstellt. Dazu ist das zweite Federelement 7 um den Zylinderabschnitt 6.0 der zweiten Führungshülse 6 angeordnet und drückt distalseitig gegen den zweiten Flanschabschnitt 6.2 der zweiten Führungshülse 6.
Ohne äußere Krafteinwirkung über den Schaft 102, 102', 102'' bzw. das zweite proximale Endstück 20' liegt der zweite Flanschabschnitt 6.2 aufgrund der Einwirkung des zweiten Federelements 7 an einem zweiten Anschlagsring 5 an, der als weiterer Teil der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 in der Gehäusekomponente 8 befestigt ist und proximalseitig eine Anschlagsringsfläche um eine zur Längsachse A koaxiale Durchtrittöffnung 5.1 für den zweiten Flanschabschnitt 6.2 bereitstellt. Die Durchtrittöffnung 5.1 hat einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser d2 des zweiten proximalen Endstücks 20, aber kleiner als ein Außendurchmesser des Flanschabschnitts 6.2 der zweiten Führungshülse 6.
Neben der Wahl der Federkonstante des jeweiligen Federelements 4, 7 können die Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 an die jeweilig vorbestimmten Grenzkräfte der ersten und zweiten Werkzeugspitze 103, 103' angepasst werden, indem die Vorspannung des jeweiligen Federelements 4, 7 in der Normlast-Betriebsstellung ohne Krafteinwirkung über den Schaft 102, 102', 102'' eingestellt wird. Dies kann durch die jeweilige axiale Positionierung des jeweiligen Anschlagsrings 2, 5, gegen den das jeweilige Federelement 4, 7 über den jeweiligen Flanschabschnitt 3.2, 6.2 drückt, an der Innenseite der Gehäusekomponente 8 erfolgen. Dazu kann die Gehäusekomponente 8 beispielsweise in einem zylindrischen Abschnitt ein Innengewinde 8.2 aufweisen und die beiden hier ringförmigen Anschläge 2, 5 ein korrespondierendes Außengewinde, sodass die Anschläge 2, 5 durch Einschrauben axial positioniert und in axialer Richtung fixiert werden können. Die so über den jeweiligen distalen Anschlagsring vorgespannten Federelemente 4, 7 werden ab der eingestellten Vorspannkraft aktiviert. Liegt die Betätigungskraft unterhalb der durch die Vorspannung eingestellten Federkraft, bleibt die Überlastbegrenzung wirkungslos.
Zur Bereitstellung des kraftbegrenzungslosen Eingriffs ist der Einsatz von dritten proximalen Endstücken 20'' vorgesehen, die einen Durchmesser d3 aufweisen, der kleiner ist als die Durchmesser d1, d2 der ersten und zweiten proximalen Endabschnitte 20, 20', sodass ein drittes proximales Endstück 20'' mit keiner der beiden Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 in Eingriff tritt. Für ein drittes proximales Endstück 20'' weist die Überlastschutzvorrichtung 1 einen dritten ringförmigen Innenanschlag S3 auf, der an der Gehäusekomponente 8 um eine zur Längsachse A koaxiale dritte Durchtrittöffnung 8.1 vorliegt. Die dritte Durchtrittöffnung 8.1, die zum Durchtritt des Betätigungselements 21 vorgesehen ist, hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser d3 eines dritten proximalen Endstücks 20'', das folglich an dem dritten ringförmigen Innenanschlag S3 der Gehäusekomponente 8 zur Anlage kommt.
An dem dritten Innenanschlag S3 der Gehäusekomponente 8 stützt sich ferner das zweite Federelement 7 der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 ab, das gegen den zweiten Flanschabschnitt 6.2 drückt. Dabei erstreckt sich das erste Federelement 7 axial über das proximale Ende der zweiten Führungshülse 6 mit dem zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 hinaus, sodass das proximale Ende der zweiten Führungshülse 6 mit dem zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 von dem dritten ringförmigen Innenanschlag S3 an der Gehäusekomponente 8 beabstandet ist. Dieser Abstand steht der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 als Federweg b2 (vgl. 6, 12) zur Verfügung und wird an vorbestimmbare Parameter angepasst ausgelegt. Die Parameter sind beispielsweise die zweite Grenzkraft, die Federkonstante des zweiten Federelements 7 und dessen Vorspannung.
Bei den in den Figuren gezeigten Beispielen ist die Gehäusekomponente 8 einteilig als zylindrische Hülse dargestellt, die an einem Ende durch den radial nach innen kragenden ringförmigen Innenanschlag S3 begrenzt ist. Anders als dargestellt, kann eine Gehäusekomponente einer erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung 1 auch mehrteilig sein und verschiedene Gehäuseabschnitte aufweisen, die beispielsweise auch Abschnitte des Griffes 101, 101', 101'' umfassen können, die mit den verschiedenen Komponenten der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung 1 (Anschläge 2, 5, zweites Federelement 7, ggf. drittes proximales Endstück 20'') in Eingriff kommen können.
Die Unterschiede der in 4 und 5 dargestellten alternativen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung 1 liegen in der Anordnung der Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 in Bezug zueinander. In der kaskadierten Anordnung aus 4 (sowie 6 bis 10) sind die zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 ineinander verschachtelt, axial überlappend angeordnet, sodass die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 teilweise umgibt. Dazu ist der Durchmesser der Durchtrittöffnung 5.1 des zweiten Anschlagsrings 5 ebenso wie der Durchmesser des Zylinderabschnitts 6.0 der zweiten Führungshülse 6 an einen Außendurchmesser des ersten Federelements 4 angepasst, das sich durch die Durchtrittöffnung 5.1 des zweiten Anschlagsrings 5 und in die zweite Führungshülse 6 erstreckt. Somit findet nicht nur das zweite proximale Endstück 20' mit mittlerem Durchmesser d2 in der zweiten Führungshülse 6 Aufnahme, sondern auch das erste Federelement 3, das um den Zylinderabschnitt 3.0 der ersten Führungshülse 3 angeordnet ist. Dabei erstreckt sich das erste Federelement 3 axial über das Ende der ersten Führungshülse 3 mit dem ringförmigen Innenanschlag S1 hinaus und stützt sich an dem ringförmigen Innenanschlag S2 der zweiten Führungshülse 6 ab, sodass das proximale Ende der ersten Führungshülse 3 mit dem ringförmigen Innenanschlag S1 von dem zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 beabstandet ist.
Bei der längsaxial aufeinander folgenden Anordnung in 5 (sowie 11 bis 15) sind die Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 axial hintereinander angeordnet, wobei sich nun das erste Federelement 4, das distalseitig gegen den ersten Flanschabschnitt 3.2 der ersten Führungshülse 3 drückt, an dem zweiten Anschlagsring 5 abstützt, der in der Gehäusekomponente 8 befestigt ist. Auch hier erstreckt sich das erste Federelement 4 axial über das Ende der ersten Führungshülse 3 mit dem ringförmigen Innenanschlag S1 hinaus, sodass das proximale Ende der ersten Führungshülse 3 mit dem ringförmigen Innenanschlag S1 von dem zweiten Anschlagsring 5 beabstandet ist.
Dieser Abstand zwischen dem proximale Ende der ersten Führungshülse 3 mit dem ringförmigen Innenanschlag S1 und dem zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 (bei der kaskadierten Anordnung) bzw. dem zweiten Anschlagsring 5 (bei der längsaxial aufeinander folgenden Anordnung) steht der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 als Federweg b1 (vgl. 6, 12) zur Verfügung und wird an vorbestimmbare Parameter angepasst ausgelegt. Die Parameter sind beispielsweise die erste Grenzkraft, die Federkonstante des ersten Federelements 4 und dessen Vorspannung.
Bei der konstruktiven Auslegung der Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 mit den Federelementen 4, 7 kann in Bezug auf die Federwege b1, b2 der gesamte Arbeitsbereich der verwendeten Werkzeugspitzen berücksichtigt werden. Hat die erste Führungshülse 3 in der ersten Überlast-Betriebsstellung (7 bzw. 13) den Federweg b1 zurückgelegt, stößt sie gegen den zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 der zweiten Führungshülse 6 bzw. gegen den zweiten distalen Anschlagsring 5. Dies bildet den mechanischen Überlastanschlag für die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 und vermeidet so eine Komprimierung des ersten Federelements 4 in einem ungewollten/undefinierten Bereich bzw. stellt so einen definierten Endpunkt für diese Überlaststufe sicher. Bei der kaskadierten Anordnung (7) kann ab dem Zeitpunkt des Anstoßens der ersten Führungshülse 3 an dem zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 der zweiten Führungshülse 6 die nächste Überlaststufe, also die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 aktiviert werden, wenn die Abstufung der Federkräfte passend gewählt/eingestellt ist. In der axial aufeinander folgenden Anordnung (13), in der das erste Federelement 4 am zweiten Anschlagsring gegen das Gehäuseelement 8 gelagert ist, besteht keine Auswirkung auf die nachfolgende Stufe bzw. Kraftbegrenzungsvorrichtung K2, die nur durch Verwendung eines zweiten proximalen Endstücks 20' aktiviert wird.
Da bei der kaskadierten Anordnung das erste Federelement 3 sich an dem zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 der zweiten Führungshülse 6 abstützt, die über ihrem Flanschabschnitt 6.2, an dem das zweite Federelement 7 anliegt, federgelagert ist, muss das zweite Federelement 7 eine höhere Federkonstante aufweisen als das erste Federelement 4, da ansonsten die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 nicht unabhängig von der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 wirken kann. Dabei wird durch die entsprechenden Zuordnungen von ersten und zweiten Werkzeugspitzen 103, 103', ersten und zweiten proximalen Endabschnitten 20, 20' und ersten und zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 sichergestellt, dass die zweite Grenzkraft, auf die die Betätigungskraft mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 begrenzt wird, größer ist als die erste Grenzkraft, auf die die Betätigungskraft mit der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 begrenzt wird. Bei der längsaxial aufeinander folgenden Anordnung hingegen können die Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 unabhängig wirken, sodass anders als bei der kaskadierten Anordnung das zweite Federelement 7 nicht zwingend eine höhere Federkonstante aufweisen muss als das erste Federelement 4. Zwar kann auch hierbei bevorzugt sein, dass durch die entsprechenden Zuordnungen von ersten und zweiten Werkzeugspitzen 103, 103', ersten und zweiten proximalen Endabschnitten 20, 20' und ersten und zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 die zweite Grenzkraft, auf die die Betätigungskraft mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 begrenzt wird, größer ist als die erste Grenzkraft, auf die die Betätigungskraft mit der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 begrenzt wird. Allerdings ist es im Falle der längsaxial aufeinander folgenden Anordnung auch möglich, dass umgekehrt, durch eine entsprechend alternative Zuordnungen von ersten und zweiten Werkzeugspitzen 103, 103', ersten und zweiten proximalen Endabschnitten 20, 20' und ersten und zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2, die zweite Grenzkraft, auf die die Betätigungskraft mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 begrenzt wird, kleiner ist als die erste Grenzkraft, auf die die Betätigungskraft mit der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 begrenzt wird.
Je nach Ausführung der Begrenzung können folglich die verschiedenen Federelemente bzw. Kraftbegrenzungsvorrichtungen in der kaskadierten Anordnung quasi in Reihe gekoppelt werden oder auch jedes Federelement bzw. Kraftspeicheranordnung als Paket für sich angeordnet werden. Die Federelemente sind jeweils auf einen definierten Schwellwert vorgespannt, sodass beim Einsetzen einer filigranen Werkzeugspitze mit niedriger Grenzlast eine Kopplung mit einem schwachen Federelement erfolgt, das ein niedriges Schwellniveau der Überlastschutzvorrichtung realisiert. Wird hingegen eine Werkzeugspitze eingesetzt, die ein höheres Schwellniveau erfordert, erfolgt eine Kopplung mit einem stärkeren Federelement der Überlastschutzvorrichtung. Ein stärkeres Federelement für eine höhere Betätigungskraft kann bei Bedarf durch mehrere parallel angeordnete Federn gebildet werden. Das schwächere Federelement der Überlastschutzvorrichtung wird nicht belastet und bleibt damit wirkungslos, wobei das schwächere Federelement immer so anzuordnen ist, dass es durch die höhere Belastung nicht zerstört werden kann. Dies wird bei der kaskadierten Anordnung erreicht, indem das schwächere Federelement vor das stärkere Federelement gesetzt wird bzw. sich daran abstützt und unabhängig davon mit dem mechanischen Anschlagsring versehen wird, der außerhalb des vorgesehenen Arbeitsbereichs das Federelement vor einer bleibenden (plastischen) Änderung schützt.
Durch die alternativen Anordnungsvarianten der Kraftbegrenzungsvorrichtungen ergibt sich hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung ein gewisser Freiraum. Die Überlastschutzvorrichtung kann durch wahlweise Gestaltung mit den Federelementen axial hintereinander oder ineinander kaskadiert eine kompakte oder bei Bedarf auch spezifisch an den vorhandenen Bauraum im Griff angepasste Bauweise aufweisen. Weist die Überlastschutzvorrichtung mehr als zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen auf, sind auch Kombinationen beider Anordnungsvarianten denkbar. Bei drei Kraftbegrenzungsvorrichtungen können die erste und eine dritte Kraftbegrenzungsvorrichtung wie oben beschrieben kaskadiert angeordnet sein, wobei sich das Federelement der dritten Kraftbegrenzungsvorrichtung nicht am Gehäuseelement, sondern am Anschlagsring der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung abstützt, sodass die dritte und zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung eine axial sequentielle Anordnung wie oben beschrieben bilden. Umgekehrt ist es auch denkbar, dass die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung mit der dritten Kraftbegrenzungsvorrichtung längsaxial hintereinander angeordnet ist, wobei sich das Federelement der dritten Kraftbegrenzungsvorrichtung nicht am Gehäuseelement, sondern an dem ringförmigen Innenanschlag der Führungshülse der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung abstützt, wenn die dritte und zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung kaskadiert angeordnet sind. Die dritte Kraftbegrenzungsvorrichtung ist somit Teil beider Anordnungsvarianten.
Nicht dargestellt sind Modifikationen der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung zum Einsatz bei elektrischen Hochfrequenzanwendungen (HF-Anwendungen). Die Komponenten der Überlastschutzvorrichtung 1 können, wo erforderlich, aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, mit einer elektrisch isolierenden Hülle oder Schicht versehen oder durch ein elektrisch isolierendes Zwischenstück getrennt werden. Erfolgt die Stromübertragung zur Werkzeugspitze beispielsweise durch das Betätigungselement, das sich durch den Schaft und das proximale Endstück erstreckt, können Schaft und dessen proximales Endstück sowie die Gehäusekomponente an der Durchtrittöffnung für das Betätigungselement entsprechend elektrisch isolierend ausgebildet sein. Dabei kann die Isolation vorteilhaft mit vergleichbar geringem technischem Aufwand z. B. durch eine Isolationshülse realisiert werden.
Unterschiedliche Einsatzvarianten und Betriebsstellungen der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung 1 werden anhand der 6 bis 10 für die erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung 1 aus 4 mit kaskadiert angeordneten Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 und anhand der 11 bis 15 für die erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung 1 aus 5 mit längsaxial hintereinander angeordneten Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 erläutert.
6, 7 und 12, 13 zeigen jeweils den Einsatz der jeweiligen Überlastschutzvorrichtung 1 mit einem ersten proximalen Endstück 20 mit dem größten Durchmesser d1, der den ersten Werkzeugspitzen 103 mit einer hier niedrigsten tolerierbaren Grenzkraft zugeordnet ist. Die erste Werkzeugspitze 103 wird über den ersten proximalen Endabschnitt 20 mit der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 in Wirkverbindung gebracht, indem das erste proximale Endstück 20 sich in die erste Führungshülse 3 erstreckt und an dem ersten ringfömigen Innenanschlag S1 der ersten Führungshülse 3 zur Anlage kommt. In der in 6 und 12 gezeigten Normlast-Betriebsstellung, in der die Betätigungskraft kleiner oder gleich der ersten Grenzkraft ist, liegt der erste Flanschabschnitt 3.2 an dem ersten Anschlagsring 2 an. 7 und 13 zeigen die erste Überlast-Betriebsstellung der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung 1, in der die Betätigungskraft größer als die für die ersten Werkzeugspitzen vorbestimmte Grenzkraft ist. Dabei wird die Betätigungskraft über den jeweiligen Schaft 102, 102', 102'' mit dem ersten proximalen Endabschnitt 20 auf den ersten ringförmigen Innenanschlag S1 der ersten Führungshülse 3 übertragen. Und über den ersten Flanschabschnitt 3.2 der ersten Führungshülse 3 wird die Kraft in das erste Federelement 4 eingeleitet, das axial zusammengedrückt wird, sodass die Führungshülse 3 axial in proximale Richtung bewegt wird und der erste Flanschabschnitt 3.2 von dem ersten Anschlagsring 2 um einen ersten Verschiebeweg x1 beabstandet wird. Die Länge des ersten Verschiebewegs x1 ist von der aufgebrachten Betätigungskraft abhängig und bei geeigneter Auslegung der Kraftbegrenzungsvorrichtung K1 kleiner als der erste Federweg b1.
Analog sind in 8, 9 und 14, 15 Normallast-Betriebsstellung und zweite Überlast-Betriebsstellung der jeweiligen Überlastschutzvorrichtung 1 mit einem zweiten proximalen Endstück 20 mit dem mittleren Durchmesser d2 gezeigt, der den zweiten Werkzeugspitzen 103' mit einer hier mittleren tolerierbaren Grenzkraft zugeordnet ist. Dabei wird eine zweite Werkzeugspitze 103' über den zweiten proximalen Endabschnitt 20' eines Schafts 102, 102', 102'' mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 in Wirkverbindung gebracht. Dazu erstreckt sich das zweite proximale Endstück 20' mit dem mittleren Durchmesser d2 durch die erste Führungshülse 3 und deren Durchtrittöffnung 3.1 in die zweite Führungshülse 6. Dort kommt das zweite proximale Endstück 20 an dem zweiten ringfömigen Innenanschlag S2 der zweiten Führungshülse 6 zur Anlage.
In der in 8 und 14 gezeigten Normlast-Betriebsstellung, in der die Betätigungskraft kleiner oder gleich der tolerierbaren Grenzkraft der zweiten Werkzeugspitzen 103' ist, liegt der zweite Flanschabschnitt 6.2 an dem zweiten Anschlagsring 5 an. 9 und 15 zeigen die zweite Überlast-Betriebsstellung der erfindungsgemäßen Überlastschutzvorrichtung 1, in der die Betätigungskraft größer als die für die zweiten Werkzeugspitzen 103' vorbestimmte Grenzkraft ist. Dabei wird die Betätigungskraft über den Schaft 102, 102', 102'' mit dem zweiten proximalen Endstück 20' auf den zweiten ringförmigen Innenanschlag S2 der zweiten Führungshülse 6 übertragen. Und über den zweiten Flanschabschnitt 6.2 der zweiten Führungshülse 6 wird die Kraft in das zweite Federelement 7 eingeleitet, das axial zusammengedrückt wird, sodass die zweite Führungshülse 6 axial in proximale Richtung bewegt wird und der zweite Flanschabschnitt 6.2 von dem zweiten Anschlagsring 2 um einen zweiten Verschiebeweg x2 beabstandet wird. Die Länge des zweiten Verschiebewegs x2 ist von der aufgebrachten Betätigungskraft abhängig und bei geeigneter Auslegung der Kraftbegrenzungsvorrichtung K2 kleiner als der zweite Federweg b2.
10 und 11 zeigen die jeweilige erfindungsgemäße Überlastschutzvorrichtung 1 im Einsatz ohne Kraftbegrenzung, wobei die beiden Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 umgangen bzw. deaktiviert sind. Dies wird durch ein drittes proximales Endstück 20'' mit dem kleinsten Durchmesser d3 erreicht, der den Werkzeugspitzen 103'' mit einer tolerierbaren Grenzkraft zugeordnet ist, die durch aufbringbare Betätigungskräfte eines durchschnittlichen Anwenders nicht überschritten wird. Dabei erstreckt sich das dritte proximale Endstück 20'' mit dem kleinsten Durchmesser d3 durch die erste Führungshülse 3 und deren Durchtrittöffnung 3.1 sowie durch die zweite Führungshülse 6 und deren Durchtrittöffnung 6.1 bis zu dem dritten ringförmigen Innenanschlag S3 an der Gehäusekomponente 8. Eine Begrenzung der Betätigungskraft durch die Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 findet nicht statt.
Die Zuordnung der hinsichtlich der tolerierbaren Grenzkraft unterschiedlichen Werkzeugspitzen zu den unterschiedlichen proximalen Endstücken der Schäfte, die den selektiven Eingriff mit der passenden Kraftbegrenzungsvorrichtung oder mit dem Gehäuse bereitstellen, stellt eine Art der Codierung dar, über die sich sicherheitskritische Kombinationen vorsehen und einem bestimmten Schwellniveau zuweisen lassen. Im praktischen Einsatz bedeutet dies für den Anwender einen Komfortgewinn. Indem das modulare System keine ungeeigneten oder kritischen Kombinationen bereitstellt, erfordert die Modulauswahl vom Anwender keine zusätzliche Aufmerksamkeit, da der korrekte Überlastschutz automatisch über die Codierung der Schnittstelle, d. h. Zuordnung der Werkzeugspitze zur passenden Kraftbegrenzungsvorrichtung bzw. deren Umgehung über das proximale Endstück, gewählt wird.
Als Unterscheidungsparameter, der die passende Zuordnung von Werkzeugspitze und Kraftbegrenzungsvorrichtung bereitstellt, wird in den vorliegenden Beispielen der Durchmesser der proximalen Endstücke 20, 20', 20'' verwendet, wodurch eine einfache koaxiale Anordnung der Kraftbegrenzungsvorrichtungen K1, K2 gestattet wird. Unter Durchmesser soll hierbei allerdings auch eine Profilabmessung eines proximalen Endstücks mit einer von der Kreisform abweichenden Querschnittsgeometrie verstanden werden. Denn um die Unterscheidbarkeit der proximalen Endstücke zu vergrößern, können die proximalen Endstücke - neben unterschiedlichen Farben etwa - beispielsweise auch unterschiedliche Querschnittsprofile aufweisen. In diesem Fall können die jeweiligen Führungshülsen mit einem entsprechend angepassten Innenprofil ausgebildet sein.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Überlastschutzvorrichtung
2: Erster Anschlagsring
2.1: Durchtrittöffnung
3: Erste Führungshülse
3.0: Zylinderabschnitt
3.1: Durchtrittöffnung
3.2: Flanschabschnitt
4: Erstes Federelement
5: Zweiter Anschlagsring
5.1: Durchtrittöffnung
6: Zweite Führungshülse
6.0: Zylinderabschnitt
6.1: Durchtrittöffnung
6.2: Flanschabschnitt
7: Zweites Federelement
8: Gehäusekomponente
8.1: Durchtrittöffnung
8.2: Gewinde
20, 20', 20'': Proximales Endstück
21: Betätigungselement
10: Chirurgisches Instrument
100: Modulares chirurgisches Instrumentensystem
101, 101', 101'': Griff
102, 102', 102'': Schaft
103, 103', 103'': Werkzeugspitze
A: Instrumentenlängsachse
K1, K2: Erste, zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung
S1, S2, S3: Erster, zweiter, dritter Innenanschlag
b1, b2: Erster, zweiter Federweg
d1, d2, d3: Durchmesser proximales Endstück (20) des ersten, zweiten, dritten Endtyps
x1, x2: Erster, zweiter Verschiebeweg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 1999004703 A1 [0004]

Claims

Überlastschutzvorrichtung (1) für ein modulares chirurgisches Instrumentensystem (100), das unterschiedliche Griffe (101, 101', 101''), unterschiedliche Schäfte (102, 102', 102'') mit unterschiedlichen proximalen Endstücken (20, 20', 20'') und unterschiedliche Werkzeugspitzen (103, 103', 103''), für die unterschiedliche Grenzkräfte vorbestimmt sind, aufweist, woraus ein modulares chirurgisches Instrument (10) zusammensetzbar ist, bei dem die Werkzeugspitze (103, 103', 103'') an einem distalen Ende des Schafts (102, 102', 102''), der eine Längsachse (A) definiert, angeordnet und mit einem längsaxial im Schaft (102, 102', 102'') bewegbaren Betätigungselement (21) verbunden ist, das mit dem Griff (101, 101 `, 101''), der an einem proximalen Ende des Schafts (102, 102', 102'') angeordnet ist, in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastschutzvorrichtung (1) zur Anordnung in dem Griff (101, 101 `, 101'') ausgebildet ist und zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) aufweist, die zur Begrenzung einer Betätigungskraft auf zumindest zwei der für die Werkzeugspitzen (103, 103') vorbestimmten Grenzkräfte ausgebildet sind, wobei jeder Werkzeugspitze (103, 103') jeweils eines der proximalen Endstücke (20, 20') zugeordnet ist, die Querschnittprofile aufweisen, die sich hinsichtlich ihrer Form oder hinsichtlich zumindest einer ihrer Abmessungen oder hinsichtlich ihrer Form und zumindest einer ihrer Abmessungen unterscheiden, und wobei jede Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1, K2) zum selektiven Eingriff mit jeweils einem der proximalen Endstücke (20, 20') korrespondierend zu deren sich unterscheidenden Querschnittsprofilen ausgebildet ist, sodass die jeweilige Werkzeugspitze (103, 103') durch das zugeordnete proximale Endstück (20, 20') mit derjenigen der Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) in Wirkverbindung bringbar ist, die zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die für die jeweilige Werkzeugspitze (103, 103') vorbestimmte Grenzkraft ausgebildet ist.
Überlastschutzvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Querschnittsprofile der proximalen Endstücke (20, 20') hinsichtlich ihrer Durchmesser (d1, d2) unterscheiden.
Überlastschutzvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastschutzvorrichtung (1) einen kraftbegrenzungslosen Eingriff für eine andersartige Werkzeugspitze (103'') bereitstellt, für die keine Grenzkraft vorbestimmt ist, wobei die zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) durch ein zusätzliches proximales Endstück (20'') umgehbar sind, dessen Querschnittprofil sich hinsichtlich seiner Form oder hinsichtlich zumindest einer seiner Abmessungen oder hinsichtlich seiner Form und zumindest einer seiner Abmessungen von den Querschnittprofilen der proximalen Endstücke (20, 20') unterscheidet, die zum selektiven Eingriff mit den Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) ausgebildet sind, wobei sich das zusätzliche proximale Endstück (20'') vorzugsweise zumindest hinsichtlich des Durchmessers (d3) von den proximalen Endstücken (20, 20') unterscheidet, die zum selektiven Eingriff mit den Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) ausgebildet sind.
Überlastschutzvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1, K2) einen Anschlagsring (2, 5), ein Federelement (4, 7) und eine Führungshülse (3, 6) aufweist, die distalseitig einen Flanschabschnitt (3.2, 6.2) und proximalseitig einen ringförmigen Innenanschlag (S1, S2) um eine Durchtrittöffnung (3.1, 6.1) aufweist, deren Querschnitt kleiner als das Querschnittsprofil des zugeordneten proximalen Endstücks (20, 20') ist, sodass das jeweilige proximale Endstück (20, 20') an dem ringförmigen Innenanschlag (S1, S2) zur Anlage bringbar ist, und wobei das Federelement (4, 7) um die Führungshülse (3, 6) an dem Flanschabschnitt (3.2, 6.2) angeordnet ist, der in einer Normlast-Betriebsstellung, in der die Betätigungskraft kleiner oder gleich der entsprechenden Grenzkraft ist, an dem jeweiligen Anschlagsring (2, 5) anliegt und in einer Überlast-Betriebsstellung, in der die Betätigungskraft größer als die jeweilige Grenzkraft ist, unter Einwirkung des jeweiligen proximalen Endstücks (20, 20') auf den ringförmigen Innenanschlag (S1, S2) von dem Anschlagsring (2, 5) beabstandbar ist.
Überlastschutzvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Anschlagsring (2, 5) an einer Innenseite einer Gehäusekomponente (8) befestigt ist, die mit den zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) in Wirkverbindung steht und in dem Griff (101, 101', 101'') anordenbar ist, wobei eine Vorspannung des jeweiligen Federelements (4, 7) in der Normlast-Betriebsstellung durch eine axiale Positionierung des jeweiligen Anschlagsrings (2, 5) bestimmbar ist.
Überlastschutzvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusekomponente (8) einen weiteren ringförmigen Innenanschlag (S3) um eine für das Betätigungselement (21) vorgesehene weitere Durchtrittöffnung (8.1) bereitstellt, deren Querschnitt kleiner ist als das Querschnittprofil des zusätzlichen proximalen Endstücks (20''), das der andersartigen Werkzeugspitze (103'') zugeordnet ist, sodass das zusätzliche proximale Endstück (20'') an dem weiteren ringförmigen Innenanschlag (S3) der Gehäusekomponente (8) zur Anlage bringbar ist.
Überlastschutzvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) kaskadiert angeordnet sind, wobei eine erste Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1) eine zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2) teilweise umgibt, und ein Innendurchmesser des Anschlagsrings (5) und der Führungshülse (6) der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2) zur Aufnahme des Federelements (4) der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1) angepasst ausgebildet ist, wobei das Federelement (4) der ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1) sich durch den Anschlagsring (5) und in die Führungshülse (6) der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2) erstreckt und an dem Innenanschlag (S2) der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2) abstützt, und wobei sich das Federelement (7) der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2) an dem weiteren Innenanschlag (S3) der Gehäusekomponente (8) abstützt.
Überlastschutzvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) längsaxial sequenziell angeordnet sind, wobei das Federelement (4) einer ersten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1) sich an dem Anschlagsring (5) einer zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2) abstützt, und wobei sich das Federelement (7) der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2) an dem weiteren Innenanschlag (S3) der Gehäusekomponente (8) abstützt.
Überlastschutzvorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1), die zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die erste Grenzkraft ausgebildet ist, distalseitig und die zweite Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2), die zur Begrenzung der Betätigungskraft auf die zweite Grenzkraft, die größer ist als die erste Grenzkraft, proximalseitig angeordnet sind.
Überlastschutzvorrichtung (1) nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastschutzvorrichtung (1) zumindest drei Kraftbegrenzungsvorrichtungen (K1, K2) in einer kombinierten kaskadierten und einer längsaxial sequenziellen Anordnung aufweist, wobei die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1) mit einer dritten Kraftbegrenzungsvorrichtung kaskadiert und die dritte Kraftbegrenzungsvorrichtung mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2) längsaxial sequenziell angeordnet sind, oder umgekehrt wobei die erste Kraftbegrenzungsvorrichtung (K1) mit der dritten Kraftbegrenzungsvorrichtung längsaxial sequenziell und die dritte Kraftbegrenzungsvorrichtung mit der zweiten Kraftbegrenzungsvorrichtung (K2) kaskadiert angeordnet sind.
Modulares chirurgisches Instrumentensystem (100), das unterschiedliche Griffe (101, 101', 101''), unterschiedliche Schäfte (102, 102', 102'') mit unterschiedlichen proximalen Endstücken (20, 20', 20'') und unterschiedliche Werkzeugspitzen (103, 103', 103'') aufweist, wobei die unterschiedlichen Griffe (101, 101', 101''), die unterschiedlichen Schäfte (102, 102', 102'') und die unterschiedlichen Werkzeugspitzen (103, 103', 103'') zu einem modularen chirurgischen Instrument (10) kombinierbar sind, bei dem die Werkzeugspitze (103, 103', 103'') an einem distalen Ende des Schafts (102, 102', 102'') angeordnet ist und über ein längsaxial im Schaft (102, 102', 102'') bewegbares Betätigungselement (21) betätigbar ist, das mit dem Griff (101, 101, 101''), der an einem proximalen Ende des Schafts (102, 102', 102'') angeordnet ist, in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das modulare chirurgische Instrumentensystem eine Überlastschutzvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
Modulares chirurgisches Instrumentensystem (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jedes proximale Endstück (20, 20', 20'') jeweils einer der Werkzeugspitzen (103, 103', 103'') zugeordnet ist, die sich im Hinblick auf die vorbestimmte Grenzkraft unterscheiden.
Modulares chirurgisches Instrumentensystem (100) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlastschutzvorrichtung (1) in den Griffen (101, 101', 101'') angeordnet ist.
Modulares chirurgisches Instrument (10), das einen Griff (101, 101', 101''), einen Schaft (102, 102', 102'') und eine Werkzeugspitze (103, 103', 103'') aufweist, die aus einem modularen chirurgischen Instrumentensystem (100) ausgewählt sind, das unterschiedliche Griffe (101, 101', 101''), unterschiedliche Schäfte (102, 102', 102'') mit unterschiedlichen proximalen Endstücken (20, 20', 20'') und unterschiedliche Werkzeugspitzen (103, 103', 103'') aufweist, wobei die Werkzeugspitze (103, 103', 103'') an einem distalen Ende des Schafts (102, 102', 102'') angeordnet ist und über ein längsaxial im Schaft (102, 102', 102'') bewegbares Betätigungselement (21) betätigbar ist, das mit dem Griff (101, 101', 101'''), der an einem proximalen Ende (20, 20', 20'') des Schafts (102, 102', 102'') angeordnet ist, in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das modulare chirurgische Instrumentensystem (100) ein modulares chirurgisches Instrumentensystem (100) nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 13 ist, das eine Überlastschutzvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, wobei das proximale Endstück (20, 20', 20'') des ausgewählten Schafts (102, 102', 102'') der ausgewählten Werkzeugspitze (103, 103', 103'') zugeordnet ist und eine an deren vorbestimmte Grenzkraft angepasste Wirkverbindung mit der Überlastschutzvorrichtung (1) bereitstellt.