DE19955026A1

DE19955026A1 - Electric hand drill for inserting fixing element for bone fracture has, drive shaft and drill wire chuck clamping fixing element rotated about parallel offset axes

Info

Publication number: DE19955026A1
Application number: DE1999155026
Authority: DE
Inventors: Marcus Braun; Steffen Plenzig; Juergen Hoffmann; Andreas Levermann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: DE19955026B4

Abstract

The hand drill has a drive shaft (3) driven by electric motor drive unit (2) within a sealed housing (1) and coupled to a drill wire chuck (9), rotating about an offset parallel axis, used for clamping an elongate bone fracture fixing element (7), e.g. a Kirschner wire, fed through the chuck from the rear.

Description

Technical field

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromotorisch betreibbare Handbohrmaschine zum Einbringen einer länglich ausgebildeten Fixierhilfe unter sterilen Bedingungen in einen Knochen oder in Knochenteile, mit einer motorisch in Rotation versetzbaren Antriebswelle, die kinematisch mit einem Bohrdrahtfutter verbunden ist, das derart offen ausgebildet ist, daß die Fixierhilfe in einer geöffneten Stellung des Bohrdrahtfutters durch dieses hindurch führbar ist und in einer geschlossenen Stellung drehfest mit dem Bohrdrahtfutter verbunden und mit diesem in Rotation versetzbar ist. The invention relates to an electric motor operated hand drill to insert an elongated fixation aid under sterile conditions in a bone or parts of bones with a motor that can be rotated Drive shaft that is kinematically connected to a drill chuck that so is open that the fixing aid in an open position of the Drill wire chuck can be guided through this and in a closed Position rotatably connected to the drill wire chuck and in rotation with it is relocatable.

State of the art

Handbohrmaschinen für den chirurgischen Einsatz zum medizinischen Bohren, Schrauben oder Fräsen von Gewebe- oder Knochenteilen müssen vollständig sterilisierbar sein. Als Standardverfahren zum sterilisieren von Gegenständen in Krankenhäusern wird das sogenannte fraktionierte Vakuumverfahren eingesetzt, bei dem die Instrumente Temperaturen bis zu 140°C und Drücken zwischen 0 und 3 bar ausgesetzt werden, um den Zustand der Sterilität zu erreichen. Zur vollständigen Keimabtötung werden die Instrumente ca. 30 Minuten derartigen Sterilitäts- Bedingungen ausgesetzt. Auch sind andere Heißdampfverfahren verbreitet, die ebenso wie das fraktionierte Vakuumverfahren für einzelne Bestandteil einer zu sterilisierenden Handbohrmaschine schädlich sein können, insbesondere gilt dies für die elektrischen Teile der Maschine.Hand drills for surgical use for medical drilling, Screwing or milling of tissue or bone parts must be complete be sterilizable. As the standard method for sterilizing objects in The so-called fractional vacuum method is used in hospitals the instruments temperatures up to 140 ° C and pressures between 0 and 3 bar exposed to achieve the state of sterility. For complete The instruments are sterilized for approx. 30 minutes of such sterility Conditions exposed. Other superheated steam processes are also common just like the fractional vacuum process for individual components sterilizing hand drill can be harmful, especially for the electrical parts of the machine.

So ist es aus Gründen leichter und vollständiger Sterilisierbarkeit gängige Praxis bekannte Bohrmaschinen derart auszugestalten, daß enge Gehäusezwischenspalte, auch im Bereich von Bedienelementen, beispielsweise am Ein/Ausschalter oder am Bedienelement zur Drehzahlregelung des Bohrers, möglichst vermieden werden. Hierzu geht aus der DE 196 07 123 C2 eine Bohrmaschine für chirurgische Zwecke hervor, die am Gehäusebereich weitgehend keine Zwischenspalte vorsieht, durch die ein Eindringen der während der Sterilisation herrschenden Sterilisationsatmosphäre in das Gehäuseinnere möglich wäre. Auf diese Weise lassen sich die im Inneren der Bohrmaschine befindlichen Komponenten vor den extremen Sterilisationsbedingungen schützen. Trotz dieser Zielsetzung weist die Bohrmaschine insbesondere am Bereich der Schalter Öffnungen im Gehäuse auf, die mittels Faltenbalg gasdicht verschlossen sind.So it is common practice for reasons of easier and complete sterilizability to design known drilling machines in such a way that narrow housing gaps, also in the area of controls, for example on the on / off switch or on Control element for speed control of the drill should be avoided if possible. For this purpose, a drilling machine for surgical purposes goes from DE 196 07 123 C2 , which largely does not provide any intermediate gaps on the housing area, through which penetration of the sterilization atmosphere prevailing during the sterilization into the housing interior would be possible. In this way, the inside of the Components located in front of the extreme Protect sterilization conditions. Despite this objective, the Drilling machine in particular at the area of the switch openings in the housing, which are sealed gas-tight by means of bellows.

Problematisch bleibt jedoch in dieser Hinsicht nach wie vor der Bereich der mechanischen Einspannvorrichtung der Bohrmaschine, die für eine Befestigung eines Bohr-, Fräs- oder Schneidkopfes vorgesehen ist.However, the area of mechanical jig of the drill, used for attachment a drilling, milling or cutting head is provided.

Insbesondere der medizinische Einsatz von Kirschnerdrähten zur gegenseitigen Fixierung von Knochenteilen erfordert speziell ausgebildete Handbohrschrauber, die auf Grund der großen Bohrdrahtlänge der Kirschnerdrähte, beispielsweise 30 cm und Bohrdrahtdurchmesser bis zu 3 mm, Befestigungsvorrichtungen vorsehen, die als Hohlwelle ausgebildet sind. In die Hohlwelle wird von der Rückseite der Handbohrmaschine der Kirschnerdraht eingeführt und mittels einer entsprechenden Fixiervorkehrung, dem sogenannten Bohrdrahffutter, koaxial zur Hohlwelle fixiert, die zugleich auch als Rotationswelle bzw. -achse dient. Um jedoch eine Abdichtung der rotierenden Hohlwelle gegenüber dem Gehäuse zu gewährleisten, sind wenigstens zwei Wellendichtringe vorgesehen, die jedoch einzeln Fügespalte aufweisen, durch die, die für das Innere der Handbohrmaschine schädlichen Atmosphärenbedingungen während des Sterilisationsprozesses eindringen können.In particular the medical use of Kirschner wires for each other Fixation of bone parts requires specially trained hand drills that due to the large drill wire length of the Kirschner wires, for example 30 cm and Drill wire diameter up to 3 mm, provide fasteners that as Hollow shaft are formed. In the hollow shaft is from the back of the Hand drill the Kirschner wire introduced and by means of an appropriate Fixing device, the so-called drill wire chuck, fixed coaxially to the hollow shaft also serves as a rotation shaft or axis. However, to seal the to ensure rotating hollow shaft relative to the housing are at least two shaft seals are provided, which, however, have individual gaps, by those that harm the inside of the hand drill Atmospheric conditions can penetrate during the sterilization process.

Ein derartiger Handbohrer geht aus der US 5,553,675 hervor. Den vorstehend genannten Handbohrmaschinen, deren Antriebswelle koaxial mit dem Bohrdrahtfutter, d. h. mit der Befestigungsvorrichtung für die Kirschnerdrähte zusammenfällt, haften jedoch die mit der Sterilisation verbundenen Nachteile an.Such a hand drill emerges from US 5,553,675. The above called hand drills, the drive shaft coaxial with the Drill wire chuck, d. H. with the fastening device for the Kirschner wires coincides, however, the disadvantages associated with sterilization are inherent.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromotorisch betreibbare Handbohrmaschine zum Einbringen einer länglich ausgebildeten Fixierhilfe in einen Knochen oder in Knochenteile unter Sterilbedingungen, mit einer motorisch in Rotation versetzbaren Antriebswelle, die kinematisch mit einem Bohrdrahtfutter verbunden ist, das derart offen ausgebildet ist, daß die Fixierhilfe in einer geöffneten Stellung des Bohrdrahtfutters durch dieses hindurchführbar ist und in einer geschlossenen Stellung drehfest mit dem Bohrdrahtfutter verbunden und mit diesem in Rotation versetzbar ist, derart weiterzubilden, daß konstruktionsbedingte Zwischenspalte innerhalb des Gehäuses, durch die schädliche Atmosphäreneinflüsse während des Sterilisationsvorganges in das Gehäuseinnere eindringen können, weitgehend vermieden werden. Zugleich soll jedoch die Zufuhr, Fixierung sowie der Drehantrieb eines beispielsweise als Meterware ausgebildeten Kirschnerdrahtes in die Handbohrmaschine möglich sein. The invention is based on the object of being operated by an electric motor Hand drill for introducing an elongated fixing aid into one Bones or in bone parts under sterile conditions, with a motor in Rotation-adjustable drive shaft that is kinematic with a drill chuck is connected, which is designed such that the fixing aid in an open Position of the drill wire chuck can be passed through this and in one closed position rotatably connected to the drill chuck and with this can be set in rotation in such a way that construction-related Intermediate column inside the housing, due to the harmful Atmospheric influences during the sterilization process in the interior of the housing can penetrate, largely avoided. At the same time, however, the supply, Fixation and the rotary drive of a trained for example by the meter Kirschner wire in the hand drill.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.The object underlying the invention is achieved in claim 1 specified. Features that further develop the inventive idea are advantageous Subject of the subclaims as well as the description and the drawings remove.

Erfindungsgemäß ist eine elektromotorisch betreibbare Handbohrmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weitergebildet, daß die Antriebswelle und das Bohrdrahtfutter räumlich getrennte Rotationsachsen einschließen.According to the invention, an electric motor-operated hand drill is in accordance with the preamble of claim 1 further developed such that the drive shaft and the drill chuck include spatially separate axes of rotation.

Im Gegensatz zu den bekannten Handbohrmaschinen, in denen zur sicheren Abdichtung der Hohlwelle zum Gehäuse hin wenigsten zwei Wellendichtringe vorgesehen sind, ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, nur einen einzigen Wellendichtring zum Drehantrieb des Bohrdrahtes zu verwenden.In contrast to the known hand drills, in which for safe Sealing the hollow shaft to the housing at least two shaft seals are provided, it is possible with the help of the arrangement according to the invention, only to use a single shaft sealing ring to drive the drilling wire.

So wird der Bohrdraht, nicht wie in den bekannten Handbohrmaschinen durch eine Hohlwelle geführt, sondern parallel zur Antriebseinheit durch einen zweiseitig offen ausgebildeten Hohlkanal der im Gehäuse der Handbohrmaschine integriert ist und getrennt vom Innenraum des Gehäuses verläuft. Koaxial zum Hohlkanal ist das Bohrdrahtfutter angeordnet, durch das in einer offenen Stellung der als Meterware ausgeführte Bohrdraht geführt werden kann. Das als Bohrdrahtfutter ausgebildete Bohrdrahtfutter kann durch entsprechende Betätigung, beispielsweise durch, am Bohrdrahtfutter angebrachte, manuelle zu bedienende Bedienelemente arretiert werden.So the drilling wire, not like in the known hand drills by a Hollow shaft guided, but parallel to the drive unit through a two-sided open trained hollow channel which is integrated in the housing of the hand drill and runs separately from the interior of the housing. That is coaxial to the hollow channel Drill wire chuck arranged in an open position by the meter executed drilling wire can be guided. The trained as a drill wire chuck Drill wire chuck can be actuated accordingly, for example by, on Drill wire chuck attached, manual controls operated locked become.

Zum Antrieb des koaxial, zum Hohlkanal angeordneten Bohrdrahtfutters ist ein Getriebemodul vorgesehen, das die Rotation der Antriebswelle auf das Bohrdrahtfutter überträgt. Im einfachsten Fall weist das Getriebemodul wenigstens zwei ineinander Zahnradelemente auf, von denen ein erstes Zahnrad auf der Antriebswelle sitzt, und ein zweites koaxial mit dem Bohrdrahtfutter verbunden ist, wobei beide Zahnräder entweder ineinandergreifen oder über ein Koppelelement, bspw. über einen Zahnriemen, miteinander kinematisch gekoppelt sind. To drive the coaxial drill wire chuck arranged to the hollow channel is a Gear module provided that the rotation of the drive shaft on the Transmits drill chuck. In the simplest case, the gear module has at least two interlocking gear elements, of which a first gear on the Drive shaft is seated, and a second is connected coaxially to the drill wire chuck, where both gears either mesh or via a coupling element, For example, via a toothed belt, are kinematically coupled to one another.

Die in der Handbohrmaschine vorgesehene Antriebswelle ist in an sich bekannter Weise mit einer Antriebseinheit verbunden, die innerhalb des geschlossenen Gehäuses vorgesehen ist. Zur sterilen Abdichtung des inneren Gehäuses der Handbohrmaschine gegenüber des Äußeren ist die Antriebswelle, die aus dem inneren des Gehäuses nach außen verläuft, mit nur einer einzigen Wellendichtung umschlossen. Für die Drehübertragung der Rotation der Antriebswelle auf das Bohrdrahtfutter sind keine weiteren Wellendichtungen nötig, so daß die erfindungsgemäße Konstruktion mit nur einer einzigen Wellendichtung auskommt, was aus Gründen der Sterilisierbarkeit die Sicherheit des Einsatzes der erfindungsgemäß ausgebildeten Handbohrmaschine erhöht. Durch die parallele Anordnung der Drahtführung in dem Hohlkanal in Bezug zur Antriebseinheit wird eine bessere Abdichtung des Gehäuses, durch Wegfall eines zweiten Wellendichtringes ermöglicht; überdies können Standardkomponenten anstelle von speziell angefertigten Antriebskomponenten verwendet werden.The drive shaft provided in the hand drill is known per se Way connected to a drive unit that is inside the closed Housing is provided. For sterile sealing of the inner housing of the Hand drill opposite the exterior is the drive shaft that comes from the inside of the housing runs outwards, with only a single shaft seal enclosed. For the rotation transmission of the rotation of the drive shaft to the No additional shaft seals are required for drill wire chucks, so that construction according to the invention manages with only a single shaft seal, which for reasons of sterilizability the safety of the use of the Hand drill designed according to the invention increased. Through the parallel Arrangement of the wire guide in the hollow channel in relation to the drive unit is a better sealing of the housing by eliminating a second shaft seal enables; moreover, standard components can be used instead of specifically manufactured drive components can be used.

Brief description of the invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigt:The invention is hereinafter described without limitation of the general The inventive concept based on an embodiment with reference to the Drawing described as an example. It shows:

Fig. 1 Schematisierter Längsquerschnitt durch eine Handbohrmaschine. Fig. 1 Schematic longitudinal cross section through a hand drill.

WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION, INDUSTRIAL APPLICABILITY

In Fig. 1 ist ein Längsquerschnitt durch eine Handbohrmaschine dargestellt, die ein nahezu vollständig hermetisch geschlossenes Gehäuse 1 aufweist. Im oberen Teil des Gehäuses 1 ist eine Antriebseinheit 2 für eine Antriebswelle 3 vorgesehen, die über einen Schnellverschluß 4 mit einem Getriebmodul 8 verbunden ist. Da die Antriebswelle 3 vom Inneren des Gehäuses 1 nach außen ragt, ist zur Abdichtung eine Wellendichtung 5 vorgesehen, die die Antriebswelle 3 paßschlüssig umgibt und eine Drehbewegung der Welle erlaubt. Parallel zur Achse A der Antriebswelle 3 verläuft ein, das Gehäuse 1 durchsetzender Hohlkanal 6, der beidseitig zum Gehäuse 1 offen ausgebildet ist. Vorzugsweise von der in der Fig. 1 dargestellten rechten Seite des Hohlkanals 6 ist ein langer Bohrdraht, beispielsweise ein Kirschnerdraht 7 einführbar, der den Hohlkanal 6 an seiner linken Seite überragt. Unmittelbar im Anschluß an die linke Öffnung des Hohlkanals 6 ist das Getriebemodul 8 vorgesehen, das im Innerem das Bohrdrahtfutter (9) enthält, durch das der Bohrdraht 7 hindurchläuft und von diesem lösbar fest fixiert werden kann. Mittels gängiger Getriebetechnik wird die Rotation der Antriebswelle 3 auf den im Bohrdrahtfutter (9) gefaßten Bohrdraht 7 übertragen. Dies erfolgt in einfachster Weise mit Hilfe zweier Zahnräder.In Fig. 1 a longitudinal cross section through a hand drill, which has an almost completely hermetically sealed housing 1. In the upper part of the housing 1 , a drive unit 2 is provided for a drive shaft 3 , which is connected to a transmission module 8 via a quick-release fastener 4 . Since the drive shaft 3 protrudes outwards from the inside of the housing 1 , a shaft seal 5 is provided for sealing, which surrounds the drive shaft 3 in a form- fitting manner and allows the shaft to rotate. A hollow channel 6 runs through the housing 1 parallel to the axis A of the drive shaft 3 and is open on both sides of the housing 1 . A long drilling wire, for example a Kirschner wire 7 , can be inserted preferably from the right side of the hollow channel 6 shown in FIG. 1, which extends beyond the hollow channel 6 on its left side. Immediately following the left opening of the hollow channel 6 , the gear module 8 is provided, which contains the drill wire chuck ( 9 ) inside, through which the drill wire 7 runs and can be detachably fixed by it. The rotation of the drive shaft 3 is transmitted to the drill wire 7 contained in the drill wire chuck ( 9 ) by means of common gear technology. This is done in the simplest way with the help of two gear wheels.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Handbohrmaschine weist nur eine einzige Wellendichtung 5 auf und ist somit besonders für chirurgischen Einsatz im Sterilbereich geeignet.The hand drill designed according to the invention has only a single shaft seal 5 and is therefore particularly suitable for surgical use in the sterile field.

Auf die weiteren im Griffteil dargestellten Komponenten soll an dieser Stelle nicht eingegangen werden, zumal sich der Schutzbereich lediglich auf die Befestigung und des Drehantriebes des Bohrdrahtes 7 erstreckt. The other components shown in the handle part should not be discussed at this point, especially since the protective area only extends to the fastening and the rotary drive of the drilling wire 7 .

Reference list

11

Gehäuse
casing

22nd

Antriebseinheit
Drive unit

33rd

Antriebswelle
drive shaft

44th

Schnellverschluß
Quick release

55

Wellendichtung
Shaft seal

66

Hohlkanal
Hollow channel

77

Bohrdraht
Drilling wire

88th

Getriebeeinheit
Gear unit

99

Bohrdrahtfutter
A Achse der Antriebswelle
Drill chuck
A axis of the drive shaft

Claims

1. Electromotively operated hand drill for introducing an elongated fixing aid ( 7 ) into a bone or into bone parts under sterile conditions, with a drive shaft ( 3 ) which can be rotated by motor and which is kinematically connected to a drill wire chuck ( 9 ) which is of an open design is that the fixing aid ( 7 ) in an open position of the drill chuck ( 9 ) can be guided through it and in a closed position is connected to the drill chuck in a rotationally fixed manner and can be set in rotation therewith, characterized in that the drive shaft ( 3 ) and the drill wire chuck ( 9 ) include spatially separate axes of rotation.

2. Hand drill according to claim 1, characterized in that the axis of rotation (A) of the drive shaft ( 3 ) and the axis of rotation of the drill chuck ( 9 ) run parallel to each other.

3. Hand drill according to claim 1 or 2, characterized in that the elongated fixing aid ( 7 ) is designed as a rigid wire which has an end which is pointed, preferably in the manner of a pyramid tip.

4. Hand drill according to one of claims 1 to 3, characterized in that the elongated fixing aid ( 7 ) is a Kirschner wire.

5. Hand drill according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive shaft ( 3 ) is connected to a drive unit ( 2 ) which is provided within a closed housing ( 1 ), the drive shaft ( 3 ) through a single shaft seal ( 5 ) is enclosed and extends from the inside of the housing ( 1 ) to the outside.

6. Hand drill according to claim 5, characterized in that the housing except the site of the only The shaft seal, which is fluid-tight against the housing, is completely hermetic is completed and formed in one piece.

7. Hand drill according to one of claims 1 to 6, characterized in that the drill wire chuck ( 9 ) via a gear module ( 8 ) with the drive shaft ( 3 ) is kinematically coupled.

8. Hand drill according to claim 7, characterized in that the gear module ( 8 ) has at least three intermeshing gear elements, a first of which sits on the drive shaft, a second is connected coaxially to the drill wire chuck ( 9 ) and a third to the first and the Second is engaged.

9. Hand drill according to claim 7, characterized in that the transmission module at least two Provides gear elements that either mesh directly or over at least one coupling element, for example via a toothed belt are kinematically coupled.

10. Hand drill according to one of claims 1 to 9, characterized in that the drill wire chuck ( 9 ) is integrated in a double-sided open hollow channel ( 6 ) through which the elongated fixing aid can be passed as yard goods.

11. Hand drill according to claim 10, characterized in that the hollow channel ( 6 ) is integrated in the housing of the hand drill and runs separately from the interior of the housing ( 1 ).

12. Hand drill according to one of claims 1 to 11, characterized in that the drill wire chuck ( 9 ) with a manually operable control element or can be locked and released automatically, so that the fixing aid is axially movable relative to the drill wire chuck ( 9 ).

13. Hand drill according to one of claims 7 to 10, characterized in that the gear module ( 8 ) is detachably fixed to the drive shaft ( 3 ).