DE19501882C2 - Medizinisches Instrument - Google Patents
Medizinisches InstrumentInfo
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Description
Es ist mitunter notwendig, Teile von medizinischen Instrumenten oder ein
medizinisches Instrument mit einem Griff oder Halte- oder Antriebsteil
fest zu verbinden. Die dafür verwendete Kupplung soll einfach und sicher
zu schließen sein, damit sie auch während des Operationsgeschehens betä
tigt werden kann. Sie muß ferner robust sein, um hohe Kräfte aufnehmen zu
können. Ein Beispiel dafür ist die Verbindung einer Knochenraspel, die für
die Formung eines Hohlraums im Oberschenkelknochen zur Aufnahme einer
Hüftprothese bestimmt ist, mit einem Griff. Bei einer bekannten Kupplung
dieser Art (US-A-4,921,493) ragt von der griffseitigen Stirnfläche der
Knochenraspel ein Kupplungsvorsprung vor, der mit parallel zu der Stirn
fläche verlaufenden Rippen und Nuten versehen ist. In der entsprechenden
Stirnfläche des Griffs ist eine Vertiefung vorgesehen, deren Wände komple
mentär zu den Rippen und Nuten des Vorsprungs geformt sind und die zu
einer Seite hin offen ist. Schiebt man den Griff bei aufeinanderliegenden
Stirnflächen der beiden Teile mit der Öffnung der Ausnehmung voran auf den
Vorsprung der Raspel, so kommen die Rippen und Nuten des Vorsprungs bzw.
der Ausnehmung miteinander in Eingriff, der nur durch entsprechend
entgegengesetzte Rückbewegung gelöst werden kann. Um ungewollte Rückbewe
gung zu verhindern, ist ein federbelasteter Riegel im Griff vorgesehen,
der in eine Bohrung in der Stirnfläche der Raspel eingreift. Die bekannte
Kupplung hat den Nachteil, daß der Kupplungsvorgang besonderer Aufmerksam
keit und Geschicklichkeit bedarf, die im Operationsgeschehen für Wichtige
res benötigt werden. Insbesondere müssen die beiden Teile zu Beginn der
Kupplungsbewegung genau miteinander fluchtend gehalten werden, wobei die
beiden Stirnflächen aneinander anliegen müssen. Die Rippen und Nuten der
Kupplungsteile müssen parallel zueinander sein; anderenfalls kommt der
Kupplungszustand nicht oder falsch zustande.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung für ein medizini
sches Instrument zu schaffen, die diesen Nachteile nicht aufweist. Die
Lösung besteht in den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie vorzugsweise denen
der Unteransprüche.
Danach weist die Kupplung einerseits einen Zapfen und andererseits eine
den Zapfen aufnehmende Hülse auf. Damit die Hülse nicht vom Zapfen gleiten
kann, sind Längsverriegelungsmittel vorgesehen. Diese sollen durch gegen
seitige Verdrehung der durch die Kupplung verbundenen Teile um die gemein
same Längsachse des Zapfens und der Hülse in Eingriff gebracht werden. In
einer Drehstellung, in welcher die Längsverriegelungsmittel nicht in
Eingriff sind, können der Zapfen und die Hülse zusammengeschoben bzw.
voneinander gelöst werden. In einer anderen Drehstellung treffen die
Längsverriegelungsmittel axial aufeinander und halten dadurch die gekup
pelten Teile in ihrer Stellung fest. Da sie durch gegenseitige Verdrehung
in Eingriff gebracht werden, können die Verriegelungsmittel als solche
starr sein, was für die Kraftübertragung vorteilhaft ist. Um die zu ver
bindenden Teile in derjenigen Drehstellung festzuhalten, in der die Längs
verriegelungsmittel in Eingriff sind, sind Drehverriegelungsmittel vorge
sehen. Die Längsverriegelungsmittel umfassen wenigstens einen radialen
Vorsprung am Zapfen und/oder der Hülse sowie zu jedem Vorsprung eine
zugeordnete Längsnut in der Oberfläche des jeweils anderen Teils, also in
der Oberfläche der Hülse, wenn der Vorsprung am Zapfen angeordnet ist, und
umgekehrt. Die Längsnut führt zu einer quer verlaufenden, mit dem Vor
sprung längs verriegelnd zusammenwirkenden Riegelfläche, die von einer in
Umfangsrichtung verlaufenden Nut, einer Freidrehung oder einfach von eine r
Stirnfläche der Hülse oder des Zapfens gebildet sein kann.
Die erfindungsgemäße Kupplung kann wesentlich leichter geschlossen werden
als die bekannte, weil keinerlei Aufmerksamkeit für das Einstecken des
Kupplungszapfens des einen Teils in die Kupplungsbohrung des anderen Teils
notwendig ist. Dabei kommt es zunächst auf die Drehstellung der beiden
Teile zueinander nicht an, weil der Benutzer ohne weiteres fühlt bzw.
durch geringfügiges Drehen herausfinden kann, in welcher Drehstellung der
Vorsprung an dem einen Teil mit der Längsnut am anderen Teil überein
stimmt. Sind die beiden Teile vollständig zusammengeschoben, so bedarf es
lediglich einer Drehung, um sie gegeneinander auszurichten, wobei das
Längsverriegelungsmittel, das als federbelasteter Riegel ausgebildet ist,
selbsttätig einschnappt.
Zwar ist ein Gartengerät bekannt (DE 89 06 844##), das mit einer ähnlichen
Kupplung ausgerüstet ist; jedoch erscheint die Übertragung von einem
Gartengerät auf ein medizinisches Instrument nicht naheliegend.
Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher der wenigstens
eine Vorsprung in der Hülse und die zugeordnete Nut nahe dem freien Ende
des Zapfens vorgesehen ist, wobei die Riegelfläche von der Flanke einer
Umfangsnut des Zapfens gebildet ist. Dadurch, daß die Verriegelungsmittel
am freien Ende des Zapfens angeordnet sind, kann der Zapfen schon weit in
die Hülse eingeführt werden, bevor die Verriegelungsdrehung erfolgt.
Während dieser Drehung sind die Teile daher schon gut gegenseitig geführt
und können sich nicht verklemmen. Auch bleibt dann derjenige Teil des
Zapfens, der bei Drehmomentbelastung einer Biegung am stärksten ausgesetzt
ist, von etwaigen Querschnittsschwächungen frei, die mit der Bildung der
Verriegelungsmittel verbunden sein mögen. Es ist nur erforderlich, die
Teile soweit ineinanderzuschieben, bis die Verriegelungsmittel aufeinander
stoßen, und sie dann ein wenig zu drehen, bis man fühlt, daß der Vorsprung
oder die Vorsprünge jeweils in eine zugeordnete Längsnut eingerastet sind.
In dieser Durchgangsstellung können die Teile nun noch ein wenig weiter
zusammengeschoben werden, bis sie die gewünschte, zweckmäßigerweise durch
einen Anschlag festgelegte Längs-Endstellung erreicht haben. Sie werden
dann gegeneinander in die gewünschte Kupplungsstellung verdreht, die auch
die Verriegelungsstellung ist. In dieser Stellung rasten dann die Drehver
riegelungsmittel ein. Will man die Teile wieder voneinander lösen, löst
man die Drehverriegelungsmittel, dreht die Teile ein wenig gegeneinander,
bis man fühlt, daß der Vorsprung die zugehörige Längsnut erreicht, und
zieht sie wieder auseinander.
Dieser Vorgang ist um so einfacher, je näher die Durchgangsstellung, bei
welcher Vorsprung und zugeordnete Längsnut übereinstimmen, der vorgesehe
nen Kupplungsstellung nahe benachbart ist. Dies ist dann der Fall, wenn
sie nicht mehr als eine Vierteldrehung auseinanderliegen. Man kann be
nachbart der gewünschten Kupplungsstellung in jeder Richtung je eine oder
mehrere Durchgangsstellungen vorsehen, damit der Benutzer bei Drehung in
jeder der beiden möglichen Richtungen eine Durchgangsstellung findet.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der nicht nur ein
radialer Vorsprung vorgesehen ist, sondern deren mehrere, die sternförmig
angeordnet sind, entsprechend einer gleichfalls sternförmigen Anordnung
von zugeordneten Längsnuten, die zweckmäßigerweise rotationssymmetrisch
angeordnet sind, so daß eine Vielzahl von Durchgangsstellungen geschaffen
wird, wodurch das Kuppeln und Entkuppeln erleichtert wird.
Die Drehverriegelungsmittel umfassen zweckmäßigerweise einen an dem einen
Teil gelagerten, durch Federkraft in die Verriegelungsstellung gedrängten
Drehriegel. Am anderen Teil ist eine außerhalb der gemeinsamen Drehachse
des Zapfens und der Hülse befindliche Riegelöffnung vorgesehen, in die der
Drehriegel in der Verriegelungsstellung eingreift. Er ist zweckmäßigerwei
se so angeordnet, daß er durch das Einschieben des Zapfens in die Hülse
zunächst aus seiner Verriegelungsstellung verdrängt wird, um dann, wenn
ihm die Riegelöffnung gegenüberliegt, einzuschnappen. Dies ist beispiels
weise dann der Fall, wenn der Drehriegel parallel zur Drehachse des Zap
fens und der Hülse gelagert ist und die den Zapfenfuß und die Hülsenboh
rung umgebenden Anschlagflächen den Drehriegel einerseits bzw. die Riegel
öffnung andererseits enthalten. Jedoch kann der Drehriegel auch an anderer
Stelle angeordnet sein. Beispielsweise kann er in der Verriegelungsstel
lung in den Zwischenraum zwischen zwei am Zapfen gebildeten Vorsprüngen
und ggf. gleichzeitig in eine damit fluchtende Längsnut der Hülse eingrei
fen.
Die erfindungsgemäße Kupplung ist in der Lage, Kräfte in sämtlichen denk
baren Richtungen zu übertragen, insbesondere Kräfte in beiden Längsrich
tungen und Drehmomente. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die
Längskräfte, die in Zugrichtung am Zapfen angreifen, symmetrisch zu dessen
Mittelachse auftreten und ihn daher nicht auf Biegung beanspruchen.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Darin zeigen:
Fig. 1 eine Knochenraspel mit angekuppeltem Griff,
Fig. 2 den Kupplungsbereich in teilweise geschnittener, perspektivi
scher Darstellung im gelösten Zustand
Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Kupplungsbereichs im geschlossenen
Zustand,
Fig. 4 übereinander die Stirnansicht der Kupplungseinrichtung des einen
Teils und eine Schnittansicht der entsprechenden Kupplungsein
richtung des anderen Teils in der dem geschlossenen Zustand
entsprechenden relativen Drehstellung und
Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechenden Darstellung mit einer dem Ein-
und Auskuppeln entsprechenden Drehstellung der Teile.
Die Knochenraspel 1 dient zum Formen des Hohlraums im Oberschenkelknochen
zum Einsetzen einer Hüftprothese. Da während dieses Vorgangs beträchtliche
Kräfte auf das Instrument ausgeübt werden müssen und die Verbindung abso
lut sicher sein muß, muß der zugehörige Griffteil 2 über eine kräftige
Kupplung 3 mit der Raspel verbunden werden. Diese Kupplung soll leicht zu
lösen und zu schließen sein, damit der Griff 2 nach dem vollständigen
Einführen der Raspel in den Knochenhohlraum zur Vornahme weiterer Bearbei
tungen im Operationsfeld entfernt und anschließend wieder angesetzt werden
kann.
Von der der Resektionsfläche des Knochens entsprechenden Stirnfläche 4 der
Raspel 1 erhebt sich ein zylindrischer Zapfen 5, der bei abgenommenem
Griff 2 als Lagerzapfen zum paßgenauen Fräsen der Resektionsfläche des
Knochens dient. Er ist gleichzeitig Kupplungsorgan zur Verbindung mit dem
Griff 2, der zur Aufnahme des Zapfens 4 in seinem unteren Teil als Hülse 6
mit Bohrung 7 ausgebildet ist, die den Zapfen 5 aufnimmt. Die Stirnfläche
8 des Griffs 2 bildet eine mit der Stirnfläche 4 der Raspel 1 zusammenwir
kende Anschlagfläche, über die ein großer Teil der die Raspel in den
Knochen eintreibenden Kräfte übertragen wird. In der gekuppelten Stellung
sollen diese Flächen ohne wesentliches Spiel aneinanderliegen.
Der Zapfen 5 weist in Abstand von seinem freien Ende 9 eine Umfangsnut 10
auf. Der zwischen der Nut 10 und dem Ende 9 des Zapfens 5 liegende Bund
enthält sechs gleichmäßig über den Umfang verteilte, achsparallele, bis
zum Grund der Nut 10 reichende Längsnuten 11, die etwa gleiche Umfangsab
messungen haben wie die dazwischen stehenbleibenden Zähne 12.
In der Bohrung 7 des Griffs 2 befindet sich an einer Stelle, deren Abstand
von der Stirnfläche 8 dem Abstand der Nut 10 von der Stirnfläche 4 der
Raspel 1 entspricht, ein Kranz von radialen Vorsprüngen 13, deren axiale
Länge ein wenig geringer ist als die Axialabmessung der Nut 10. Im einge
kuppelten Zustand (Fig. 3) befinden sich die Vorsprünge 13 daher in der
Nut 10, wobei die Enden der Vorsprünge 13 geringen Abstand von der Stirn
fläche 19 der Nut 10 aufweisen. Die Anzahl und Winkelverteilung der Vor
sprünge 13 in bezug auf den Griff 2 entspricht genau der Anzahl und Win
kelverteilung der Zähne 12 des Zapfens 5 in bezug auf die Raspel 1. Das
bedeutet, daß im eingekuppelten Zustand (Fig. 3) jeder Vorsprung 13 der
Hülse 6 axial mit einem Zahn 12 des Zapfens 5 fluchtet. Die der Stirnflä
che 4 zugewendeten Enden der Zähne 12 bilden somit Riegelflächen 19, die
im Kupplungszustand mit den Vorsprüngen 13 der Hülse 6 längsverriegelnd
zusammenwirken. Dadurch ist der Zapfen 5 in der Bohrung 7 in Längsrichtung
verriegelt, solange die betreffende Winkelstellung der Raspel 1 zu dem
Griff 2 beibehalten wird. Zur weiteren Illustration dieses Zustands sind
die entsprechenden Kupplungseinrichtungen der beiden Teile in Fig. 4
übereinander dargestellt.
Dreht man nun die beiden Teile gegeneinander, wie in Fig. 5 dargestellt,
um den halben Teilungswinkel, der im dargestellten Beispiel 30° beträgt,
so fluchten die Vorsprünge 13 der Hülse 6 mit den Nuten 11 des Zapfens 5.
Die Querschnittsgröße der Vorsprünge 13 ist ein wenig geringer als dieje
nige der Nuten 11. In diesem Zustand kann der Zapfen 5 aus der Hülse 6
herausgezogen werden; die beiden Teile können voneinander gelöst bzw.
zusammengefügt werden.
Zum Verriegeln der beiden Teile in der Kupplungsstellung ist am Griff 2
parallel zur Achse der Bohrung 7 ein Drehriegel 15 längsverschieblich
gelagert, dessen freies Ende über die Stirnfläche 8 hinausragt und gegen
Federkraft 16 gänzlich zurückgeschoben werden kann. Mittels eines Schiebe
knopfs 17 kann der Drehriegel 15 zurückgezogen werden. In der Kupplungs
stellung ragt sein freies Ende passend in eine Riegelöffnung 18, die in
der Stirnfläche 4 der Raspel 1 vorgesehen ist. Zieht man ihn aus der in
Fig. 3 gezeigten Stellung zurück, so können die Teile 1 und 2 gegeneinan
der um den Winkel α verdreht und voneinander gelöst werden. Es ist leicht,
diejenigen Drehstellung zu finden, in der die Vorsprünge 13 mit den Nuten
12 des Zapfens fluchten, wenn man während der Drehung einen geringfügigen
Zug auf die Teile ausübt; die Vorsprünge 13 rasten dann ohne weiteres in
die zugehörigen Nuten 12 ein, sobald der entsprechende Drehwinkel α er
reicht ist.
Umgekehrt verfährt man beim Schließen der Kupplung. Der Zapfen 5 wird in
die Bohrung 7 eingeführt. Die beiden Teile werden unter leichtem Druck
gegeneinander gegenüber der gewünschten Kupplungsstellung ein wenig ver
dreht, bis bei dem entsprechenden Winkel α die Vorsprünge 13 mit den Nuten
12 fluchten und die beiden Teile bis zum Anschlag ihrer Stirnflächen 4 und
8 aneinander zusammengeschoben werden können. Dabei wird der an der Stirn
fläche 4 der Raspel anschlagende Drehriegel 15 selbsttätig eingeschoben.
Werden danach die beiden Teile in Richtung der gewünschten Kupplungsstel
lung gegeneinander gedreht, so rastet der Drehriegel 15 in die Riegelöff
nung 18 ein, sobald die gewünschte Stellung erreicht ist.
Die Stirnfläche 4 ist zweckmäßigerweise so groß ausgebildet, daß ihre
Breite außerhalb des Zapfens 5 überall größer ist als der Abstand des
Zapfens 5 von der Riegelbohrung 18, damit beim Zusammenfügen der beiden
Teile 1 und 2 der Drehriegel 15 bei jeder beliebigen Drehstellung der
Teile 1 und 2 zueinander auf die Stirnfläche 4 trifft, wie dies für ver
schiedene Stellungen strichpunktiert in Fig. 5 oben angedeutet ist. Da
durch wird sichergestellt, daß der Drehriegel 15 jedenfalls hinter die
Stirnfläche 8 zurückgedrückt wird und also die beiden Teile 1 und 2 ohne
Hindernis in die gewünschte Kupplungsstellung gedreht werden können.
Weder beim Schließen nach beim Lösen der Kupplung sind somit irgendwelche
Tätigkeiten erforderlich, die besondere Aufmerksamkeit erfordern. Die
Kupplung ist sehr robust, da die wesentlichen Kräfte über starre Teile
(Zapfen 5, Hülse 6, Vorsprünge 13, Zähne 12) übertragen werden. Lediglich
die Drehsicherung der beiden Teile zueinander erfolgt über ein bewegliches
Teil, nämlich den Drehriegel 15, der aber gleichfalls sehr robust ausge
führt werden kann. Da sämtliche Teile sehr einfach sind, sind funktionelle
Probleme nicht zu erwarten.
Claims (9)
1. Medizinisches, insbesondere chirurgisches Instrument mit einer Kupp
lungsanordnung zum Verbinden von Teilen des Instruments miteinander
oder mit einem Halte- oder Betätigungsteil, wobei die Kupplungsein
richtung (3) einen Kupplungszapfen (5) an dem einen der zu verbinden
den Teile (1) und eine den Kupplungszapfen aufnehmende Kupplungshülse
(6) an dem anderen (2) der zu verbindenden Teile aufweist, die mit
durch gegenseitige Verdrehung um die gemeinsame Längsachse in und
außer Eingriff bringbaren Längsverriegelungsmitteln (12, 13) ausgerü
stet sind, die wenigstens einen radialen Vorsprung am Zapfen (5)
und/oder der Hülse (6) sowie zu jedem Vorsprung eine zugeordnete
Längsnut (11) in der Oberfläche der Hülse (6) bzw. des Zapfens (5)
umfaßt, die zu einer quer verlaufenden, mit dem Vorsprung (13) längs
verriegelnd zusammenwirkenden Riegelfläche führt, wobei ein Drehver
riegelungsmittel (15, 18) zum lösbaren Sichern der beiden Teile (1, 2)
in der Verriegelungsstellung der Längsverriegelungsmittel vorgesehen
ist.
2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens
eine Vorsprung (13) in der Hülse (6) und die zugeordnete Nut (11) nahe
dem freien Ende (9) des Zapfens (5) vorgesehen ist, wobei die Riegel
fläche (19) von der Flanke einer Umfangsnut (10) gebildet ist.
3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der
vorgesehenen Kupplungsstellung (Fig. 3) der zu verbindenden Teile (1,
2) der wenigstens eine Vorsprung (13) der zugeordneten Längsnut (11)
nahe, nämlich innerhalb eines Drehwinkels (α) von nicht mehr als einer
Vierteldrehung benachbart ist.
4. Instrument nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Vor
sprung (13) zwei in entgegengesetzter Drehrichtung gelegene Längsnuten
(11) nahe benachbart sind bzw. jeder Längsnut zwei in entgegengesetz
ter Drehrichtung gelegene Vorsprünge nahe benachbart sind.
5. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von sternförmig angeordneten,
radialen Vorsprüngen (13) einer entsprechend sternförmigen Anordnung
von Längsnuten (11) zugeordnet sind.
6. Instrument nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die miteinander zu verbindenden Teile (1, 2) ein Paar von An
schlagflächen (4, 8) bilden, die in einer Anschlagrichtung zusammen
wirken, die derjenigen der Riegelfläche (19) entgegengesetzt ist.
7. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehverriegelungsmittel einen an dem einen Teil (2) gelager
ten, durch Federkraft (16) in die Verriegelungsstellung (Fig. 3)
gedrängten Drehriegel (15) umfassen, in der dieser in eine an dem
anderen Teil (1) gebildete, außerhalb der gemeinsamen Drehachse des
Zapfens und der Hülse gelegene Riegelöffnung (18) eingreift.
8. Instrument nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Drehriegel (15) parallel zur Drehachse des Zapfens (5) und der Hülse
(6) verschiebbar gelagert ist.
9. Instrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den
Zapfenfuß und die Hülsenbohrung (7) umgebenden Anschlagflächen (4, 8)
den Drehriegel (15) bzw. die Riegelöffnung (18) enthalten.
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