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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine medizinische Schneidevorrichtung gemäss dem Anspruch 1 und 8. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine medizinische Schneidevorrichtung mit einem viereckförmigen pyramidenförmigen Klingenbereich, und im speziellen auf eine medizinische Schneidevorrichtung, die ein exzellentes Schneideverhalten beim Schneiden von lebendem Körpergewebe aufweist, welche billig herzustellen ist, und welche eine lange Lebensdauer besitzt.
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Medizinische Schneidevorrichtungen haben die Aufgabe, einen ersten Schnitt in lebendes Körpergewebe zu machen, wobei hierfür eine scharfe Spitze einer medizinischen Schneidevorrichtung oder eine scharfe Klinge der medizinischen Schneidevorrichtung verwendet wird. Ebenso haben medizinische Schneidevorrichtungen die Aufgabe, bereits bestehende Schnitte in lebendem Körpergewebe zu vertiefen, wobei hierfür eine Klinge der medizinischen Schneidevorrichtung verwendet wird. Das Schneideverhalten der medizinischen Schneidevorrichtung wird bestimmt durch die Gegenkraft, welche beim Erstellen des Schnittes auftritt, sowie die Gegenkraft, die beim weiteren Schneiden des lebenden Körpergewebes auftritt.
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Im besonderen sind medizinische Schneidevorrichtungen mit einem Klingenbereich, der an einer Spitze davon einen viereckförmigen, beispielsweise rhombusförmigen Querschnitt aufweist, zum Einstechen, Schneiden oder Abschneiden von stark unterschiedlich befallenen Flächen geeignet. Hierfür ist ein sehr grosses Fingerspitzengefühl des behandelnden Arztes notwendig. Solche medizinischen Schneidevorrichtungen weisen zudem einen scharfen Spitzenbereich auf, wobei die den viereckförmigen Querschnitt bildenden Seiten zu einer Spitze zusammenlaufen. Im Anwendungsfall sticht der scharfe Spitzenbereich in lebendes Körpergewebe ein und eine Klinge, die sich vom Spitzenbereich aus erstreckt, dient der Aufweitung des bereits bestehenden Schnittes im lebenden Körpergewebe, oder dazu, einen Teil des lebenden Körpergewebes abzuschneiden.
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Beispiele für medizinische Schneidevorrichtungen sind medizinische Messer, wie sie in der Gehirnchirurgie verwendet werden, medizinische Messer, welche bei Augenoperationen verwendet werden, wobei in diesem Fall ein Schnitt in die Hornhaut getätigt wird oder ein Schnitt zwischen der Hornhaut und der Sklera gemacht wird, oder chirurgische Nadeln zum Nähen eines Einschnitts. Ein gutes Schneideverhalten ist gekennzeichnet durch geringe Gegenkräfte beim Einstechen in das lebende Körpergewebe und beim weiteren Vertiefen des Schnittes, sowie durch einen möglichst hohen Grad an Steifheit (Starrheit), der es dem behandelnden Arzt ermöglicht, sehr präzise Operationen am lebenden Körpergewebe durchzuführen; weitere erwünschte Eigenschaften sind eine lange Lebensdauer trotz häufigen Gebrauchs und geringe Herstellungskosten.
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Medizinische Messer oder chirurgische Nadeln, wie sie beispielsweise in der Augenchirurgie verwendet werden, haben einen schmal bzw. scharf geschliffenen Spitzenbereich, um das Einstechverhalten zu verbessern. Ein schmal geschliffener Spitzenbereich verringert jedoch die Lebensdauer, da die Steifheit (Starrheit) des Spitzenbereichs durch den schmalen Schliff des Spitzenbereichs verringert wird. Des weiteren kann es vorkommen, abhängig vom lebenden Körpergewebe, dass der Spitzenbereich nicht einstechen kann, falls der Spitzenbereich zu schmal geschliffen ist. Solche Probleme behindern einen Arzt in der gewünschten Ausführung eines Schnittes, verursachen beim Arzt enormen Stress und können die Operation negativ beeinflussen.
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Falls der in der Nähe der Spitze befindliche Klingenbereich eine viereckförmige Querschnittfläche aufweist, ist eine scharfe Spitze mit vier an der Spitze zusammenlaufenden Rückenlinien, die die Klingen und den Rücken bilden, notwendig, um das Schneideverfahren zu verbessern. Das Zusammenführen der vier Seiten zu einem einzigen Punkt erhöht jedoch die Herstellungskosten, da ein solcher Prozess sehr genau kontrolliert werden muss. Deshalb wird der Spitzenbereich in der Praxis, nachdem der sich vom Spitzenbereich aus erstreckende Klingenbereich und der Klingenbereich hergestellt wurden, in Handarbeit korrigiert.
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Eine Reihe unterschiedlicher Formgebungen für die Spitzen chirurgischer Messer bzw. Nadeln offenbart die
US 5 713 915 A , die
US 5 683 416 A und die
EP 0 107 961 A1 . Der vorliegende Anmelder hat bereits eine Technologie entwickelt, die sich auf eine chirurgische Nadel bezieht, bei der die oben genannten Probleme nicht auftreten und hat für diese ein US-Patent (
US 5178628 ) und ein japanisches Patent erhalten (Nr.
JP 1850827 ). Diese Technologie bezieht sich auf eine klingenförmige chirurgische Nadel mit einem dreiflächigen Spitzenbereich, wobei eine viereckförmige pyramidenförmige klingenförmige chirurgische Nadel einen dreiflächigen Spitzenbereich aufweist, der aus zwei angrenzenden Flächen und einer Fläche, die durch Abschleifen oder Polieren der zwei verbleibenden Flächen der viereckförmigen pyramidenförmigen klingenförmigen chirurgischen Nadel entsteht, besteht. Indem der dreiflächige Spitzenbereich geformt wird, kann die chirurgische Nadel eine dreieckförmige Querschnittsfläche aufweisen, wobei die das Dreieck bildenden drei Flächen exakt zu einer Spitze zusammenlaufen und dadurch ein exzellentes Einstechverhalten garantieren.
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Beim Herstellungsprozess der chirurgischen Nadel werden zwei Flächen des viereckförmigen pyramidenförmigen Bereichs in Richtung der zwei verbleibenden Seiten des viereckförmigen pyramidenförmigen Bereichs abgeschliffen oder poliert, so dass eine Spitze gebildet wird, zu der jede Seite zusammenläuft. Diese Methode ist sehr einfach verglichen mit der Methode, alle vier Seiten abzuschleifen oder zu polieren, so dass die vier Seiten zu einer Spitze zusammenlaufen. Dementsprechend vergrössern sich die Herstellungskosten nicht und es kann eine chirurgische Nadel mit einem exzellenten Einstechverhalten geschaffen werden.
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Beim Versuch, dieselbe Technologie der chirurgischen Nadel auf den Herstellungsprozess einer medizinischen Schneidevorrichtung anzuwenden (einschliesslich eines medizinischen Messers), treten einige Probleme auf. Eine medizinische. Schneidevorrichtung, welche mit einer derartigen Technologie ausgestattet ist, ist in der Handhabung relativ problematisch, was auf den dreiflächig ausgebildeten Spitzenbereich zurückzuführen ist. In einigen Fällen jedoch weist die medizinische Schneidevorrichtung eine exzellente Handhabung und ein exzellentes Schneideverhalten auf, sowie eine grosse Starrheit, wobei die medizinische Schneidevorrichtung in anderen Fällen kein zufriedenstellendes Schneideverhalten aufweist, und in wieder anderen Fällen trotz eines zufriedenstellenden Schneideverhaltens eine niedrige Starrheit aufweist. Die medizinische Schneidevorrichtung weist somit ein Ungleichgewicht zwischen der Eigenschaft der Starrheit und dem Schneideverhalten auf, sowie mangelnde gleichbleibende Leistungsfähigkeit, was eine längere Handhabung der medizinischen Schneidevorrichtung schwierig macht.
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Das Einstechverhalten der medizinischen Schneidevorrichtung verschlechtert sich beispielsweise und führt zu einem allgemein schlechten Schneideverhalten (einschliesslich eines schlechten Einstechverhaltens), wenn der Winkel, der durch zwei Klingen der drei Flächen des Spitzenbereichs (Klingenbereich) gebildet ist, um einiges grösser ist als der Winkel der Klingen des viereckförmigen pyramidenförmigen Bereichs oder wenn der dreiseitige Bereich des Spitzenbereichs einen grossen Teil des viereckförmigen pyramidenförmigen Bereichs ausmacht.
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Umgekehrt nimmt die Starrheit ab und führt zu einer ungünstigen Handhabung der medizinischen Schneidevorrichtung, wenn der Winkel, der durch die Klingen des Spitzenbereichs gebildet ist, zu klein wird.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine medizinische Schneidevorrichtung zu schaffen, welche ein besseres Schneideverhalten und eine bessere Handhabung beim Schneiden von lebendem Körpergewebe aufweist, und welche eine längere Lebensdauer besitzt ohne dass dadurch die Herstellungskosten erhöht werden.
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Die Aufgabe wird durch eine medizinische Schneidevorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und 8 gelöst.
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Um die oben genannten Probleme zu lösen, hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Experiment durchgeführt, bei dem die Technologie der chirurgischen Nadel auf die medizinische Schneidevorrichtung (inklusive ein medizinisches Messer, eine chirurgische Nadel) angewandt wird. In diesem Experiment wurden verschiedene Probestücke von medizinischen Messern präpariert, auf der Suche nach einem besseren Schneideverhalten.
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Das Schneideverhalten von medizinischen Schneidevorrichtungen kann qualitativ über die beim Einstechen in das lebende Körpergewebe vom behandelnden Arzt empfundene Gegenkraft bestimmt werden, sowie durch die Gegenkraft, die beim Aufweiten des primären Schnittes vom behandelnden Arzt empfunden wird. Ein weiteres wichtiges das Schneideverhalten bestimmendes Merkmal ist die Starrheit basierend auf der Flexibilität der medizinischen Schneidevorrichtung beim Schneiden von lebendem Körpergewebe, vor allem dann, wenn die medizinische Schneidevorrichtung dafür eingesetzt wird, lebendes Körpergewebe zu schneiden. Dieses Merkmal wird jedoch häufig durch die persönlichen Vorlieben des Arztes bestimmt.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat in Zusammenarbeit mit verschiedenen Ärzten das Schneideverhalten der medizinischen Schneidevorrichtung untersucht und hat herausgefunden, dass trotz leichter vom Arzt abhängiger Abweichung, die medizinische Schneidevorrichtung als ein „schlechtes Schneideverhalten” aufweisend beurteilt wird, wenn die Einstechgegenkraft und die Schneidegegenkraft 190 mN bis 200 mN übersteigt. An dieser Stelle muss erwähnt werden, dass das „Schneideverhalten” sehr stark mit der Kontrollierbarkeit (Handhabbarkeit) der medizinischen Schneidevorrichtung verbunden ist. Des weiteren ist die Handhabbarkeit der medizinischen Schneidevorrichtung ein sehr wichtiges Element, da die Erholungsphase sehr stark von dem Zustand des Einschnitts abhängt, insbesondere dann, wenn die medizinische Schneidevorrichtung der vorliegenden Erfindung dafür verwendet wird, einen Schnitt am Augapfel, z. B. an der Hornhaut oder der Sklera vorzunehmen.
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Eine Polyurethanplatte (eingetragene Marke: PORVAIR) mit einer Dicke von 0,45 mm, die häufig als Einstechmaterial in der Augenheilkunde verwendet wird, wurde auch in diesem Experiment verwendet, wobei das Einstechmaterial in einer Umgebung mit konstant gehaltener Temperatur befeuchtet wurde; das Schneideverhalten der Schneidevorrichtung wurde in diesem Experiment quantitativ anhand der Maximalkraft, die beim Andrücken eines an einer Montagevorrichtung befestigten Teststückes an das Einstechmaterial auftrat bestimmt, wobei eine Spitze des Teststückes durch das Einstechmaterial hindurch stach, und der Einstechvorgang so lange aufrechterhalten wurde bis der das Teststück durchstossende Klingenbereich in etwa der Grösse des Schaftes entsprach. Das Schneideverhalten wurde somit anhand der maximalem Gegenkraft, die beim Einstechen und weiteren Durchstechen des Teststückes auftrat, bestimmt.
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Es wurde der Augapfel eines Schweins verwendet, um einen ähnlichen Zustand wie bei einer Augenoperation herzustellen, wobei der Augapfel vom gleichen Arzt gestochen und geschnitten wurde, so dass die Starrheit während dieses Prozesses vom Arzt beurteilt werden konnte. Dementsprechend ist die Starrheit qualitativ beurteilt worden.
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Die Teststücke in diesem Experiment wurden durch das Kombinieren folgender Winkel hergestellt: Ein Winkel (Spitzenwinkel) ist durch zwei Klingen auf beiden Seiten der langen Seiten des spitzen Bereichs des Klingenbereichs mit einem dreieckförmigen Querschnitt gebildet. Dieser Winkel wurde ausgehend von 30° bis 110° mit einer Schrittweite von 10° variiert. Der andere Winkel (Klingenwinkel), der durch zwei Klingen gebildet ist, welche sich an der Schaftseite des Klingenbereichs mit einem viereckförmigen Querschnitt befinden, wurde in einem Bereich von 20° bis 30° mit einer Schrittweite von 5° variiert.
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Die Resultate des Experiments sind in der Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 zeigt, dass das Schneideverhalten umso grösser ist, je kleiner der Klingenwinkel und der Spitzenwinkel ist. Umgekehrt ist das Schneideverhalten umso schlechter, je grösser der Klingenwinkel und der Spitzenwinkel ist. Das heisst, dass der maximale Wert der Einstechgegenkraft und der Schneidegegenkraft umso grösser und das Schneideverhalten umso besser wird, je kleiner die beiden Winkel sind, und dass der maximale Wert der Einstechgegenkraft und der Schneidegegenkraft umso kleiner und das Schneideverhalten umso schlechter wird, je grösser die beiden Winkel sind.
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Da die Spitze schmaler und schärfer wird, wenn der Klingenwinkel und der Spitzenwinkel kleiner werden, wird die Spitze dementsprechend nachgiebiger und die Starrheit nimmt ab. Tabelle 1
| | Spitzenwinkel (°) | Klingenwinkel (°) | Differenz (°) | Schneideverhalten (mN) | Starrheit |
| 1 | 30 | 20 | 10 | 72 | x |
| 2 | 40 | 20 | 79 | Δ |
| 3 | 50 | 30 | 111 | O |
| 4 | 60 | 40 | 127 | O |
| 5 | 70 | 50 | 126 | O |
| 6 | 80 | 60 | 144 | O |
| 7 | 90 | 70 | 165 | O |
| 8 | 100 | 80 | 192 | O |
| 9 | 30 | 25 | 5 | 78 | x |
| 10 | 40 | 15 | 89 | x |
| 11 | 50 | 25 | 90 | O |
| 12 | 60 | 35 | 121 | O |
| 13 | 70 | 45 | 138 | O |
| 14 | 80 | 55 | 150 | x |
| 15 | 90 | 65 | 166 | O |
| 16 | 100 | 75 | 191 | O |
| 17 | 110 | 85 | 221 | O |
| 18 | 40 | 21 | 10 | 81 | x |
| 19 | 50 | 20 | 103 | Δ |
| 20 | 60 | 30 | 134 | O |
| 21 | 70 | 40 | 148 | O |
| 22 | 80 | 50 | 151 | O |
| 23 | 90 | | 60 | 171 | O |
| 24 | 100 | 70 | 173 | O |
| 25 | 110 | 80 | 234 | O |
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Aus dem Experiment wurde eine spezielle Beziehung zwischen dem Spitzenwinkel und dem Klingenwinkel gefunden, um ein zufriedenstellendes Schneideverhalten (inklusive Einstechverhalten bei lebendem Körpergewebe) zu demonstrieren, sowie eine grosse Starrheit für eine ausdauernde Handhabung während einer Operation. Somit ist die Starrheit trotz eines zufriedenstellenden Schneideverhaltens niedrig, wenn die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel und dem Klingenwinkel kleiner als 20° ist. Dies würde zu einer unsicheren Handhabung der Schneidevorrichtung während einer Operation führen und dadurch ein grosses Risiko erzeugen, wenn die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel und dem Klingenwinkel kleiner als 20° ist. Deshalb sollte die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel und dem Klingenwinkel vorzugsweise 20° oder mehr sein.
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Tabelle 1 zeigt, dass das Schneideverhalten 180 Millinewton oder mehr wird, wenn die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel und dem Klingenwinkel nicht kleiner als 75° oder nicht kleiner als 80° ist. Dementsprechend sollte unter Berücksichtigung der Vorlieben des Arztes die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel und dem Klingenwinkel vorzugsweise nicht grösser als 70° sein, wenn es als eine medizinische Schneidevorrichtung verwendet wird.
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Die oben beschriebene medizinische Schneidevorrichtung weist ein zufriedenstellendes Schneideverhalten und eine zufriedenstellende Starrheit auf, sowie eine exzellente Handhabbarkeit. Im speziellen ist die Starrheit mit der Flexibilität verbunden, wenn lebendes Körpergewebe eingestochen oder aufgestochen wird. Das heisst, eine niedrige Starrheit bedeutet gleichzeitig, dass der Klingenbereich nachgiebig ist, und eine hohe Starrheit bedeutet, dass der Klingenbereich sehr unnachgiebig ist. Somit steht die Stärke der medizinischen Schneidevorrichtung in Zusammenhang mit der Starrheit. Die medizinische Schneidevorrichtung kann eine zufriedenstellende Dauerhaftigkeit für häufigen Gebrauch aufweisen, wenn eine Starrheit von einem mittleren Grad vorliegt. Eine zufriedenstellende Handhabbarkeit kann erreicht werden, indem ein Gleichgewicht zwischen dem Schneideverhalten und der Starrheit geschaffen wird.
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Die oben genannten und andere Ziele und Merkmale der Erfindung gehen für den Fachmann in offensichtlicher Weise aus den folgenden bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung hervor, wenn diese in Zusammenhang mit den Zeichnungen betrachtet werden. In diesen zeigen rein schematisch
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1 eine Frontansicht einer Schneidevorrichtung, um deren Struktur zu erklären;
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2 eine Ansicht von vier verschiedenen Seiten, um die Form eines wesentlichen Bereichs einer Schneidevorrichtung zu erklären;
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3 eine vergrösserte Darstellung eines Klingenbereichs;
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4 eine Ansicht, um eine Form des Querschnitts eines Klingenbereichs zu erklären unter Bezugnahme auf die Querschnitte für IVa, IVb und IVc, wie sie in 3 dargestellt sind;
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5 eine Ansicht, um einen Spitzenwinkel und einen Klingenwinkel eines Klingenbereichs zu erklären; und
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6 eine Draufsicht auf eine Rückseite einer medizinischen Schneidevorrichtung.
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Eine erste bevorzugte Ausführung eines medizinischen Messers (Schneidevorrichtung), welche als Schneidevorrichtung wie oben beschrieben und in der Augenchirurgie verwendet wird, wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine Frontansicht der medizinischen Schneidevorrichtung, um deren Struktur zu erklären. 2 ist eine Ansicht von vier verschiedenen Seiten, um die Form eines wesentlichen Bereichs einer medizinischen Schneidevorrichtung zu erklären. 3 ist eine vergrösserte Ansicht eines Klingenbereichs. 4 ist eine Ansicht, um eine Form des Querschnitts eines Klingenbereichs anhand der Querschnitte für IVa, IVb und IVc, wie sie in 3 gezeigt sind, zu erklären. 5 ist eine Ansicht, um einen Spitzenwinkel und einen Klingenwinkel eines Klingenbereichs zu erklären.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein medizinisches Messer und hat die Funktion in einem befallenen Bereich, wie z. B. einen Augapfel, einzustechen, einen ersten Schnitt vorzunehmen, im lebenden Körpergewebe ausgehend vom ersten Schnitt weiterzuschneiden, sowie die Funktion, den betroffenen Bereich aufzuweiten, wobei die medizinische Schneidevorrichtung vorzugsweise ein medizinisches Messer sein kann, welches beispielsweise in der Augenchirurgie verwendet wird, um den Bereich zwischen der Hornhaut und der Sklera einzuschneiden oder um direkt auf der Hornhaut Schnitte vorzunehmen, oder eine chirurgische Nadel sein kann, wie sie in der Augenchirurgie verwendet wird, um die geschnittene Hornhaut zu nähen. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur auf die oben genannten Anwendungen, sondern kann auch vorzugsweise auf ein medizinisches Messer angewendet werden, um einzustechen, zu schneiden, abzuschneiden, oder kann auf eine chirurgische Nadel angewendet werden, um einen sehr ungleichmässig betroffenen Bereich zu nähen, wenn hierfür eine grosse Geschicklichkeit in der Handhabung notwendig ist.
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In den Zeichnungen weist die Schneidevorrichtung A eine scharfe Spitze 1, einen Klingenbereich 2, welcher von der scharfen Spitze 1 ausgeht, einen Schaftbereich 3, welcher als Griff dient und ausgehend vom Klingenbereich 2 geformt ist, auf. Der Klingenbereich 2 ist in einen spitzenseitigen Klingenbereich 4, der ausgehend von der Spitze 1 geformt ist, und einen schaftseitigen Klingenbereich 5 unterteilt, welcher in der Nähe des Schaftes 3 geformt ist, in dem ein Übergangsklingenbereich 6 zwischen den Klingenbereichen 4 und 5 geformt ist. Ein Verbindungsbereich 7 hat keine Aufschneidefunktion und ist zwischen dem Klingenbereich 2 und dem Schaftbereich 3 geformt.
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Der Schaftbereich 3 ist ein Bereich, den der Arzt während der Behandlung greift, und ist in einer optimalen Form und Struktur entsprechend der Funktion der medizinischen Schneidevorrichtung ausgebildet. Das heisst, der Schaftbereich 3 ist ein Bereich, der dazu bestimmt ist, in einen Griff (nicht gezeigt) eingeführt und fixiert zu werden, wobei der behandelnde Arzt diesen Griff greift, sofern die Schneidevorrichtung A dieser Ausführung als eine medizinische Schneidevorrichtung verwendet wird. In so einem Fall ist der Schaft 3 als runder oder rechteckförmiger Stab ausgebildet und ist beispielsweise in einen aus synthetischem Harz bestehenden Griff eingesteckt und fixiert, oder mit dem Griff durch Einfügepressen verbunden. Falls die medizinische Schneidevorrichtung eine chirurgische Nadel ist, weist der Schaftbereich 3 ein Mittel auf, um einen Nadelfaden festzumachen, wobei der Nadelfaden an einem Endbereich der chirurgischen Nadel festgemacht wird. In diesem Fall ist der Schaftbereich 3 rund und stabförmig ausgebildet, sowie in einer vorgeschriebenen Art und Weise gekrümmt.
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Der Verbindungsbereich 7 dient dazu, den Klingenbereich 2, der eine viereckförmige (einschliesslich rhombusförmige) Querschnittsfläche aufweist, mit dem Schaftbereich 3, der eine runde oder rechteckförmige Querschnittsfläche aufweist, zu verbinden, wobei die Querschnittsform des Klingenbereichs 2 in eine optimale Form in Bezug auf die betroffene Stelle die geschnitten werden soll, aufweist, wobei der Klingenbereich 2 und der Schaftbereich 3 miteinander in einer glatten, stetigen Weise miteinander verbunden sind, so dass eine vom behandelnden Arzt ausgeübte Kraft oder eine während des Schneidens auftretende Gegenkraft so übertragen werden kann, dass Spannungsspitzen vermieden werden.
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Dementsprechend ist die Querschnittsform und die Länge des Verbindungsbereichs 7 durch die Querschnittsform des Klingenbereichs 2 und die Querschnittsform des Schaftbereichs 3 bestimmt, und kann nicht standardmässig als eine bestimmte Querschnittsform oder Länge vorbestimmt werden.
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Die Rückenlinien der drei Flächen 4a bis 4c des Spitzenbereichs des Klingenbereichs 4 sind ein Rücken 4d und ein Klingenpaar 4e, 4f, welche sich miteinander schneiden und dadurch die Spitze 1 bilden. Dadurch, dass die Spitze 1 durch Schneiden des Rückens 4d mit dem Klingenpaar 4e, 4f gebildet ist, kann die Spitze 1 zu einem scharfen Ende geformt werden, in welches drei Rückenlinien exakt hineinlaufen. Dies hat auch den Vorteil, dass beim Einstechen und während des Schneidens von lebendem Körpergewebe die auftretenden Gegenkräfte reduziert werden. An dieser Stelle soll erwähnt werden, dass die Fläche 4c als eine fünfte Fläche dient, welche zu einer ersten Fläche 5a über eine vierte Fläche 5d (wird später beschrieben) weiter verläuft.
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Der spitzenseitige Klingenbereich 4 wird mit einer vorgeschriebenen Länge ausgehend von der Spitze 1 geformt und hat einen dreieckförmigen Querschnitt. Der dreieckförmige Querschnitt umfasst zwei aneinander angrenzende Flächen 4a, 4b mit dem Rücken 4d, welcher zwischen den beiden angeordnet ist, und die Fläche 4c, in der die Fläche die lange Seite des Dreiecks bildet und zusammen mit den Flächen 4a, 4b die zwei Klingen 4e, 4f bildet.
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Der Rücken 4d, welcher durch die Flächen 4b und 4a gebildet ist, hat keine Schneidefunktion, dient aber dazu, einen bereits durch die Klingen 4e und 4f bestehenden Schnitt im lebenden Körpergewebe zu erweitern. Deshalb muss der Rücken 4d nicht als scharfe Kante ausgebildet sein.
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Die Klinge 4e, welche durch die Flächen 4b und 4c gebildet wird, und die Klinge 4f, welche durch die Flächen 4c und 4a gebildet wird, haben die Funktion, das lebende Körpergewebe aufzuschneiden und einen Schnitt zu machen, und weisen deshalb einen optimalen Winkel zum Aufschneiden von lebendem Körpergewebe auf. Der Winkel der Klingen 4e und 4f ist jedoch nicht auf einen speziellen Winkel beschränkt und kann unter Bezugnahme auf das lebende Körpergewebe, welches geschnitten werden soll, abgestimmt werden. Der optimale Winkel der Klingen 4e, 4f (sekundärer Klingenwinkel) ist beispielsweise 50 bis 65°, wenn ein Augapfel, beispielsweise die Hornhaut (Messer für Hornhautschnitte) geschnitten werden soll.
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Die zwei Klingen 4e, 4f des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 weisen die Spitze 1 auf und schneiden sich, um so einen Winkel β zu bilden, wobei der Winkel β als Spitzenwinkel dient. Der Winkel β ist ein Projektionswinkel in Bezug auf eine Fläche, welche durch eine zentrale Achse der Schneidevorrichtung A geht. Da im speziellen die Fläche 4c des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 leicht in Bezug auf die zentrale Achse geneigt ist, ändert sich der exakte Winkel der Klingen 4e, 4f dem geneigten Winkel entsprechend leicht. Dennoch ist eine solche Änderung sehr geringfügig und der Winkel der zwei Klingen 4e, 4f des spitzenseitigen Klingenbereichs 4, mit anderen Worten der Spitzenwinkel, kann als Winkel β definiert werden.
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Beim Formen des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 dieser Ausführung wird ein vorgeformter schaftseitiger Klingenbereich 5 in Bezug auf die Fläche 4c abgeschliffen. Dementsprechend kann der Spitzenwinkel β eingestellt werden, indem man den geneigten Winkel der Fläche 4c in Bezug auf die zentrale Achse der Schneidevorrichtung A ändert. Das heisst, dass der Spitzenwinkel β dadurch gewählt wird, dass ein Klingenwinkel α definiert wird, welcher durch ein primäres Klingenpaar 5g, 5h des schaftseitigen Klingenbereichs 5 gebildet wird, und dadurch, dass der geneigte Winkel der Fläche 4c in Bezug auf die Fläche, die durch die zentrale Achse der Schneidevorrichtung A hindurchgeht, definiert ist und die primären Klingen 5g, 5h beinhaltet.
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Der Spitzenwinkel β, der durch die zwei Klingen 4e und 4f des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 gebildet ist, hat einen grossen Einfluss auf die beim Einstechvorgang auftretenden Gegenkräfte und auf die Gegenkräfte, die beim Vornehmen eines primären Schnitts im lebenden Körpergewebe auftreten. Wie im vorangegangenen Experiment gezeigt, sollte der Spitzenwinkel β möglichst klein sein, wenn nur das Einsteckverhalten betrachtet wird. Jedoch muss der Spitzenwinkel β im Zusammenhang mit dem Klingenwinkel α (wird später beschrieben) betrachtet werden, da die beim nach dem Vornehmen des primären Schnitts weiteren Schneiden auftretenden Gegenkräfte und die Starrheit während des Schnittvorgangs auch massgebend für das Schneideverhalten der Schneidevorrichtung A sind.
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Der schaftseitige Klingenbereich 5 ist näher am Schaftbereich 3 angeordnet als der spitzenseitige Klingenbereich 4, bei dem die Querschnittsfläche eine viereckförmige Form mit vier Flächen 5a bis 5d aufweist, und vier Rückenlinien eines Rückens 5e beinhaltet, welcher zwischen den aneinander angrenzenden Flächen 5a (erste Fläche 5a), 5b (zweite Fläche 5b) auf einer Rückenfläche 2B des Klingenbereichs 5 geformt ist. Ein Rücken 5f ist zwischen den aneinander angrenzenden Flächen 5c (dritte Fläche 5c) und 5d (vierte Fläche 5d) auf einer Frontseite 2A geformt. Ein primäres Klingenpaar 5g, 5h wird zwischen den aneinander angrenzenden Flächen 5b, 5c sowie 5d, 5a gebildet.
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Die Flächen 5a und 5b des schaftseitigen Klingenbereichs 5 sind kontinuierlich zu den Flächen 4a und 4b des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 geformt, und der Rücken 5e, welcher zwischen den Flächen 5a und 5b gebildet ist, ist auch als Rückenlinie ausgebildet, welche zum Rücken 4d weiterverläuft. Das heisst, dass die Fläche 5a und die Fläche 4a, sowie die Fläche 5b und die Fläche 4b, und der Rücken 5e und der Rücken 4e des schaftseitigen Klingenbereichs 5 und der spitzenseitige Klingenbereich 4 als kontinuierliche Flächen und Rücken ausgeformt sind, und nicht separat ausgebildet sind.
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Jede der Rückenlinien 5e bis 5h des schaftseitigen Klingenbereichs 5 sind auf den zwei sich senkrecht schneidenden Ebenen, welche durch die zentrale Achse der Schneidevorrichtung A verlaufen, geformt. Die Rücken 5e und 5f, welche die Rückenlinien bilden, haben nicht die Funktion lebendes Körpergewebe aufzuschneiden, haben aber die Funktion das lebende Körpergewebe, welches bereits durch die Klingen 5g und 5h aufgeschnitten worden ist, aufzuweiten. Deshalb ist es nicht notwendig, dass die Rücken 5e und 5f als scharfe Kanten ausgebildet sind.
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Die Klinge 5g, welche durch die Flächen 5b und 5c gebildet ist, und die Klinge 5h, welche durch die Flächen 5d und 5a gebildet ist, haben die Aufgabe, das lebende Körpergewebe auf zuschneiden und einen Schnitt zu machen, und weisen deshalb einen optimalen Winkel um lebendes Körpergewebe aufzuschneiden, auf. Der Winkel für jede der Klingen 5g, 5h ist nicht auf einen bestimmten Winkel beschränkt, und wird entsprechend dem lebenden Körpergewebe, welches aufgeschnitten werden soll, gewählt. Der Winkel für jede der Klingen 5g, 5h ist jedoch nicht derselbe wie der Winkel der Klingen 4e, 4f des spitzenseitigen Klingenbereichs 4.
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Jede der Klingen 5g und 5h des schaftseitigen Klingenbereichs 5 ist kontinuierlich zu den Klingen 4e und 4f des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 geformt, wobei die Klingen 5g, 4e, 5h, 4f des Klingenbereichs 4 und 5 ausgehend von der Spitze 1 geformt sind und über die gesamte Länge des Klingenbereichs 2 weiterverlaufen, um so ein zufriedenstellendes Schnittverhalten zu ermöglichen.
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Die zwei Klingen 5g und 5h des schaftseitigen Klingenbereichs 5 bilden einen Winkel, in dem die zwei Klingen 5g und 5h angeordnet sind, so dass sie sich in Richtung der Spitze hin immer weiter annähern. Das heisst, dass die zwei Klingen 5g und 5h so angeordnet sind, dass sie sich in einem Winkel α (Klingenwinkel) in einem imaginären Schnittpunkt X schneiden. Dieser Schnittpunkt X erstreckt sich weiter als die Spitze 1 der Schneidevorrichtung A, wie es in 5 gezeigt ist.
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Die fünfte Fläche 4c, die so geformt ist, dass der Klingenbereich 3 in diagonaler Richtung von einer Frontfläche 2B aus zu einer Rückfläche 2A hin schneiden kann, ist als viereckförmige Fläche ausgebildet und verbindet die Schnittpunkte A, B, C und D, wobei die Spitze 1 (A) der Schnittpunkt in Bezug auf die Rückenlinie 5e der Rückfläche 2A ist, B und C die Schnittpunkte in Bezug auf das primäre Klingenpaar 5g, 5h sind und D der Schnittpunkt in Bezug auf die Rückenlinie 5f der Frontfläche 2B ist. Der Winkel, der durch die sekundären Klingen 4e, 4f (sekundärer Klingenwinkel BAC: α) gebildet wird, wird grösser gewählt als der Winkel, der durch die primären Klingen 5a, 5g (primärer Klingenwinkel BXC: β) gebildet wird.
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Wie im vorangegangenen Experiment gezeigt, hat der Klingenwinkel α der zwei Klingen 5g und 5h des schaftseitigen Klingenbereichs 5 einen grossen Einfluss auf die beim Schneidevorgang auftretenden Gegenkräfte, nachdem der primäre Schnitt mit dem spitzenseitigen Klingenbereich 4 geformt worden ist. Somit sind die beim Schneidevorgang auftretenden Gegenkräfte umso kleiner je kleiner der Schnittwinkel α ist, und umso grösser je grösser der Schnittwinkel α ist. Jedoch ist die Wahrscheinlichkeit gross, dass die Starrheit abnimmt, je kleiner der Klingenwinkel α ist.
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In Anbetracht dieser Tatsache sollte die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel β der Schneidevorrichtung A und dem Klingenwinkel α sich in einem Bereich zwischen 20° und 70° befinden. Jedoch ist der Wert des Klingenwinkels α nicht auf den Bereich zwischen 20° und 30° beschränkt wie es im vorangegangenen Experiment gemacht wurde, sondern kann auch so gewählt werden, dass die zwei Klingen 5g und 5h nahezu parallel sind. Sogar wenn der Klingenwinkel α, der durch die zwei Klingen 5g und 5h des schaftseitigen Klingenbereichs 5 gebildet ist, so gewählt wird, dass die zwei Klingen 5g und 5h nahezu parallel sind, kann die Spitze 1, welche drei Rückenlinien der Klingen 4e und 4f und des Rückens 4d umfasst, durch Bilden der fünften Fläche 4c des spitzenseitigen Klingenbereichs geformt werden unter der Voraussetzung, dass der Querschnitt des schaftseitigen Klingenbereichs 5 eine viereckförmige Form hat.
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Falls der Klingenwinkel α jedoch kleiner als 15° ist, kann eine niedrige Starrheit die Handhabung der Schneidevorrichtung A beim Einstechen und Schneiden von lebendem Körpergewebe negativ beeinflussen.
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Der Übergangsklingenbereich 6 ist ein Bereich, in dem die Fläche 4c des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 mit den zwei Klingen 5g, 5h und dem Rücken 5f des schaftseitigen Klingenbereichs 5 zum Schnitt kommt. Im schaftseitigen Klingenbereich 5 weist der Übergangsklingenbereich 6 einen fünfeckförmigen Querschnitt auf, welcher die Flächen 5a bis 5d des schaftseitigen Klingenbereichs 5 und die Fläche 4c des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 umfasst, wie dies in 4(b) gezeigt ist. Die Klingen 5g und 5h behalten ihre Funktion als Schneideklingen bei und sind mit den Klingen 4e und 4f des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 verbunden.
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Beim Herstellen der oben beschriebenen Schneidevorrichtung A wird ein runder Stab gepresst und eine grobe Form des Schaftbereiches 3, des schaftseitigen Klingenbereichs 5, und des Verbindungsbereichs 7 geformt. Die grobe Form des schaftseitigen Klingenbereichs wird so geformt, dass ein sich auf die zwei Klingen 5g, 5h beziehender Bereich mit einem vorbestimmten Klingenwinkel α gebildet wird. Somit wird ein Rohling der Schneidevorrichtung A geformt, wobei ein scharfer Spitzenbereich den imaginären Schnittpunkt X erreicht. Die Flächen 5a bis 5d des schaftseitigen Klingenbereichs 5 werden durch Abschleifen oder Polieren des Rohlings geformt, und die zwei Rücken 6e, 5f und die zwei Klingen 5g, 5h werden in Verbindung mit dem Bilden der Flächen 5a bis 5d geformt. Der Rohling kann in eine die Klingen 5g, 5h schneidende Richtung poliert oder abgeschliffen werden, im speziellen kann er senkrecht schneidend zu den Klingen 5g, 5h, oder in axialer Richtung der Schneidevorrichtung A poliert oder abgeschliffen werden.
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Nachdem die Bereiche, die sich auf den schaftseitigen Klingenbereich 5 beziehen, geformt sind, werden die Flächen 5c und 5d des schaftseitigen Klingenbereichs 5 inklusive des Rückens 5f abgeschliffen, wobei die Fläche 4c des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 aus einer solchen abgeschliffenen Fläche geformt wird. Des weiteren wird in Verbindung mit dem Abschleifen der Fläche 4c die Klinge 4e zwischen der Fläche 4c und der Fläche 4b geformt, und die Klinge 4f zwischen der Fläche 4c und der Fläche 4a geformt. Dabei laufen die drei Rückenlinien, welche aus den zwei Klingen 4e, 4f und dem Rücken 4d bestehen, zu einer Spitze 1 zusammen.
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Wenn der in Bezug auf die zentrale Achse der Schneidevorrichtung A geneigte Winkel der Fläche 4c während des Bildens der Fläche 4c und der spitzenseitigen Klinge 4 definiert wird, kann der Spitzenwinkel β, welcher durch die zwei Klingen 4e und 4f gebildet wird, selektiv gewählt werden.
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Ein runder Stab wird nicht zwangsläufig benötigt, um daraus die Schneidevorrichtung A zu formen, sondern es kann auch eine Brettform durch Pressen geschnitten oder gestanzt werden um so ein Material zum Abschleifen zu schaffen. In diesem Fall sollte die Härte des Materials vorzugsweise durch einen Erhitzungsprozess erhöht werden, noch bevor. die Klingen durch Abschleifen oder Polieren geformt werden.
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Ein rostfreier Hartstahl ist beispielsweise das bevorzugte Material, wenn die Schneidevorrichtung durch Pressformen aus einem runden Stab hergestellt werden soll. Bei der Verwendung eines solchen Materials kann man davon ausgehen, dass während des Pressformprozesses das Material härtet und die Härte des Materials kontinuierlich erhöht werden kann, ohne das hierfür ein Erhitzungsprozess benötigt wird. Ein martensitischer rostfreier Stahl ist dann das bevorzugte Material, wenn die Schneidevorrichtung aus einem Brettmaterial hergestellt wird, wobei die Härte des Materials durch einen Erhitzungsprozess erhöht wird.
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An dieser Stelle ist zu erwähnen, dass das Material der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben genannten Beispiele beschränkt ist, und das jeder der oben genannten rostfreien Stahle oder beispielsweise Titan, welche eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit einem lebenden Körper aufweisen, verwendet werden können.
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Falls die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel β und dem Klingenwinkel α in einem Bereich zwischen 20° und 70° liegt, wie dies in der vorliegenden Erfindung der Fall ist, ist das Schneideverhalten und die Ausdauer zufriedenstellend, und die Schneidevorrichtung A kann mit irgendeiner dieser Winkelkombination innerhalb dieses Bereichs gebildet werden. Die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel β und dem Klingenwinkel α sollte sich vorzugsweise innerhalb des zuvor erwähnten Bereichs befinden. Die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel β und dem Klingenwinkel α kann jedoch den Umständen entsprechend angepasst werden, falls beispielsweise ein anderes Material für die Schneidevorrichtung A verwendet wird oder je nach Gebrauch der medizinischen Schneidevorrichtung (beispielsweise als Messer oder als chirurgische Nadel) angepasst werden.
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Den Entdeckungen der vorliegenden Erfindung entsprechend, kann das Schneideverhalten und die Ausdauer auf einem hohen Niveau gehalten werden, so dass zufriedenstellende Resultate erreicht werden, egal ob die medizinische Schneidevorrichtung ein Messer oder eine chirurgische Nadel ist, falls die Differenz zwischen dem Spitzenwinkel β und dem Klingenwinkel α sich in einem Bereich zwischen 30° und 60° befindet.
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Eine zweite Ausführung dieser Erfindung wird im folgenden anhand der 6 beschrieben. 6 ist eine Draufsicht auf eine Rückflächenseite einer medizinischen Schneidevorrichtung der zweiten Ausführung dieser Erfindung entsprechend.
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Wie in 6 gezeigt, dient eine Schneidevorrichtung B dazu, nach dem Einschneiden der Oberfläche des Augapfels diesen bestehenden Schnitt zu erweitern. Dieser Schnitt wird so weit erweitert, dass eine gefaltete Augenlinse in das Auge eingebracht werden kann. Die Schneidevorrichtung B in 6 weist einen Klingenbereich 4 auf, der ähnlich geformt ist wie der Klingenbereich 4 der Schneidevorrichtung A der ersten Ausführung, in der der Klingenbereich 4 an einem Ende des Schaftbereiches 3 angeordnet ist und als Griff dient.
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Der Klingenbereich 4 hat eine scharfe rhombusförmige Spitze, wobei die Spitze auf beiden Seiten ein primäres Klingenpaar 15g, 15h aufweist, die durch Abschleifen der Frontfläche und der Rückfläche, und durch Abschleifen der ersten Fläche (nicht gezeigt), der zweiten Fläche (nicht gezeigt), der dritten Fläche 15c und einer vierten Fläche 15d entlang der zwei Seiten geformt werden. Die erste bis vierte Fläche sind in zwei Ebenen abgeschliffen, um so verschiedene Winkel einzuschliessen, so dass die gekrümmten Bereiche 15i, 15j angrenzend an die primären Klingenbereiche 15g, 15h geformt sind.
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Obwohl eine fünfte Fläche 14c eine kleinere Fläche bezüglich der entsprechenden Fläche der ersten Ausführung der Schneidevorrichtung A aufweist, weist die fünfte Fläche 14c eine spitz zulaufende Spitze 1 auf und ist im Spitzenbereich geschliffen und geformt. Beim Bilden der fünften Fläche 14c weisen zwei in der Nähe des Spitzenbereichs der rhombusförmigen fünften Fläche 4c angeordnete Seiten ein sekundäres Klingenpaar 14e, 14f auf. In Anbetracht der Beziehung zwischen dem Schneideverhalten und der Starrheit wird der primäre Klingenwinkel, welcher durch das primäre Klingenpaar 15g, 15h und einen imaginären Schnittpunkt (nicht gezeigt) gebildet ist, in einem Bereich zwischen 40° und 55° gewählt, und der sekundäre Klingenwinkel, der durch das sekundäre Klingenpaar 14e, 14f und die Spitze 1 gebildet ist, in einem Bereich zwischen 90° und 100° gewählt.
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Wie in der ersten Ausführungsform kann die Schneidevorrichtung ein gewünschtes Schneideverhalten und Starrheit aufweisen, in dem die Beziehung zwischen dem primären Klingenwinkel und dem sekundären Klingenwinkel für die Klinge B auf den zuvor genannten Bereich abgestimmt wird.
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Faktoren wie der Kontaktwinkel eines Schleifsteins bezüglich einer zu schleifenden Fläche, die auf den Schleifstein aufgebrachte Presskraft oder die Zeit sollten vorzugsweise den Umständen entsprechend kontrolliert werden, wenn beim Formen des spitzenseitigen Klingenbereichs 4 und des schaftseitigen Klingenbereichs 5 jede der Flächen abgeschliffen wird. Im speziellen sollte die Körnigkeit des Schleifsteins auf das Material abgestimmt sein.
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Die Schneidevorrichtung A sollte vorzugsweise sauber und glatt sein, um so das Schneideverhalten zu verbessern. Auf die Schneidevorrichtung A kann vorzugsweise ein elektrolytisches Polierverfahren oder ein chemisches Polierverfahren angewandt werden, oder es kann ein Siliziumüberzug auf eine Fläche der Schneidevorrichtung A aufgebracht werden. Falls die Schneidevorrichtung A bei einer Operation eingesetzt wird, bei der die befallene Fläche unter einem Mikroskop begutachtet wird, ist die Schneidevorrichtung A vorzugsweise mit einer Anti-Glanzschicht ausgestattet. Im speziellen sollte eine Anti-Glanzschicht vorzugsweise wenigstens auf die fünfte Fläche 4c, 14c aufgebracht werden, da die fünfte Fläche 4c, 14c mit einem Winkel geformt ist, welcher von den Flächen verschieden ist. Die Anti-Glanzschicht wird im speziellen durch Sandstrahlen aufgebracht, so dass die Oberfläche aufgerauht wird und so einen lackähnlichen Überzug aufweist. Eine solche Behandlung der Oberfläche der Schneidevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht die einzige und kann je nach Notwendigkeit eingesetzt werden.
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Bei der vorliegenden Erfindung, welche sich auf eine medizinische Schneidevorrichtung bezieht, weist ein Klingenbereich eine Spitzenseite desselbigen mit einem dreieckförmigen Querschnitt und eine Schaftseite desselbigen mit einem viereckförmigen Querschnitt auf, wobei die Differenz zwischen einem Spitzenwinkel, welcher durch zwei Klingen der Spitzenseite gebildet ist, und einem Klingenwinkel, welcher durch zwei Klingen der Schaftseite gebildet ist, in einem Bereich zwischen 20° und 70° zu liegen kommt, so dass die Seiten exakt zu einer einzigen Spitze zusammenlaufen und so das Einstechverhalten, das Schneideverhalten und das Abschneideverhalten verbessern. Des weiteren kann die Starrheit während eines Schneidevorgang erhöht werden, was zu einer Verbesserung der Stärke des Klingenbereichs, der Handhabung und der Ausdauer führt.
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Die Herstellungskosten können beschränkt werden und eine Schneidevorrichtung kann hergestellt werden, bei der der Klingenbereich der Spitzenseite durch Abschleifen oder Polieren einer einzigen Fläche des Klingenbereichs der Schaftseite geformt ist.
