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Die vorliegende Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit mindestens einem auf einer Lagerwelle verschwenkbar gelagerten Werkzeugelement, welche Lagerwelle mit einer Befestigungseinrichtung am Instrument festgelegt ist.
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Des Weiteren wird ein Verfahren beschrieben, und zwar zum Herstellen eines chirurgischen Instruments mit mindestens einem auf einer Lagerwelle verschwenkbar gelagerten Werkzeugelement, welche Lagerwelle mit einer Befestigungseinrichtung am Instrument festgelegt wird.
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Chirurgische Instrumente der eingangs beschriebenen Art sind bekannt, beispielsweise in Form von Instrumenten, die zwei aneinander gelagerte Branchen umfassen, die mittels einer Schlussschraube verbunden sind. Ein Beispiel hierfür sind handelsübliche Scheren und Fasszangen. Des Weiteren sind derartige Instrumente auch in Form endoskopischer Instrumente bekannt, die einen Schaft aufweisen, an welchem im Bereich eines distalen Endes ein oder mehrere Werkzeugelemente, beispielsweise verschwenkbar, gelagert sind. Insbesondere bei sehr kleinen Schaftdurchmessern und somit entsprechend filigranen Werkzeugelementen gestaltet sich die Montage des Instruments, vor allem der Werkzeugelemente, jedoch als schwierig.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein chirurgisches Instrument der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass das Instrument einfacher hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einem chirurgischen Instrument der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Befestigungseinrichtung ein Verbindungsglied, ein erstes Anlageelement und ein zweites Anlageelemente umfasst, welche Anlageelemente am Verbindungsglied gehalten und relativ zueinander von einer Anlegestellung, in welcher die Lagerwelle relativ zum Instrument axial bewegbar ist, in Richtung einer von ihr definierten Längsachse aufeinander zu verschiebbar sind in eine Befestigungsstellung, in welcher die Lagerwelle am Instrument axial unbeweglich gehalten ist.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Weiterbildung ermöglicht es auf einfache Weise, das mindestens eine Werkzeugselement am Instrument schnell, sicher und definiert festzulegen. So kann das Werkzeugelement mit einer Aufnahme für die Lagerwelle in die gewünschte Position gebracht und dann beispielsweise die Lagerwelle durch die Aufnahme des Werkzeugelements hindurchgeführt werden. Durch Bewegen der Anlageelemente aufeinander zu wird das Verbindungsglied und damit gleichzeitig die Lagerwelle in gewünschter Weise am Instrument fixiert. Die Befestigungseinrichtung lässt sich insbesondere einsetzen bei Instrumenten, die im Wesentlichen durch zwei aneinander verschwenkbar gelagerte Branchen gebildet werden, jedoch auch bei endoskopischen Instrumenten mit langgestreckten Schäften, an denen das mindestens eine Werkzeugelement verschwenkbar gelagert wird.
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Günstig ist es, wenn das Instrument einen Schaft umfasst und wenn das mindestens eine Werkzeugelement am Schaft verschwenkbar gelagert ist. So lassen sich auf einfache Weise endoskopische Instrumente, insbesondere mit langgestreckten geraden sowie einfach und mehrfach gebogenen Schäften ausbilden.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Lagerwelle an einem distalen Ende oder im Bereich eines distalen Endes des Instruments angeordnet ist. Dies ist insbesondere zur Ausbildung endoskopischer Instrumente zum Einsatz in der minimalinvasiven Chirurgie günstig.
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Die Befestigungseinrichtung lässt sich besonders einfach und kompakt ausbilden, wenn das Verbindungsglied einen Verbindungsgliedabschnitt umfasst, welcher die Lagerwelle bildet. Mit anderen Worten bildet die Lagerwelle einen Teil des Verbindungsglieds.
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Um die Zahl der erforderlichen Teile zur Ausbildung des Instruments zu reduzieren, ist es günstig, wenn das Verbindungsglied und die Lagerwelle einstückig ausgebildet sind. So kann zudem leicht verhindert werden, dass sich das Verbindungsglied und die Lagerwelle voneinander lösen.
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Vorzugsweise liegen die Anlageelemente in der Befestigungsstellung direkt oder indirekt an einer Außenseite des Schafts an. Auf diese Weise kann die Lagerwelle definiert am Schaft gehalten werden. Indirekt können die Anlageelemente insbesondere dann anliegen, wenn sie beispielsweise ein Isolierelement am Schaft halten, zum Beispiel eine Kunststoffabdeckung im Bereich einer Lageraufnahme für die Lagerwelle und das mindestens eine Werkzeugelement. Beispielsweise können unterschiedliche Temperaturausdehnungen des Schafts und einer diesen umgebenden Isolierschicht oder Beschichtung, insbesondere aufgrund einer Wärmeentwicklung bei für die Hochfrequenz-Chirurgie ausgebildeten Instrumenten infolge einer Beaufschlagung mit Strom, dazu führen, dass sich die Isolationsschicht im Bereich der Werkzeugelementaufnahme am Schaft löst, und zwar beispielsweise dadurch, dass sich der Kunststoff ausdehnt und auf diese Weise eine Haftung am Schaft verliert. Die Anlageelemente verhindern dann das Abheben der Isolationsschicht vom Schaft.
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Vorzugsweise sind die Anlageelemente in der Befestigungsstellung unter Vorspannung gegen eine Außenseite des Schafts gehalten. Dies kann zudem sicherstellen, dass sich beispielsweise im Bereich einer Lagerwellenaufnahme, die zwei voneinander beabstandete, im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Arme umfasst, diese Arme sich nicht in unerwünschter Weise voneinander weg bewegen können. Außerdem kann durch das vorspannende Halten der Anlageelemente eine Vorspannung der aneinander mit der Befestigungseinrichtung gehaltenen Teile aufgebracht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Vorspanneinrichtung zum Halten der Anlageelemente in der Befestigungsstellung unter Vorspannung gegen eine Außenseite des Schafts vorgesehen sein. Die Vorspanneinrichtung macht das unter Vorspannung Halten der Anlageelemente gegen den Schaft besonders einfach.
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Günstig ist es, wenn die Vorspanneinrichtung mindestens ein vorspannendes Element umfasst zum Halten der Anlageelemente in der Befestigungsstellung unter Vorspannung gegen eine Außenseite des Schafts. Durch das vorspannende Element kann ganz gezielt eine gewünschte und gegebenenfalls erforderliche Vorspannung aufgebracht werden.
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Besonders kompakt ausbilden lässt sich das Instrument, wenn das erste oder das zweite Anlageelement das mindestens eine vorspannende Element bilden. Denkbar wäre es auch, dass beide Anlageelemente ganz oder teilweise in Form eines vorspannenden Elements ausgebildet sind. Sie können so eine Doppelfunktion ausüben, nämlich das Halten des Verbindungsglieds unter gleichzeitiger Vorspannung.
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Vorzugsweise ist das mindestens eine vorspannende Element mindestens teilweise federelastisch ausgebildet. So kann auf einfache und definierte Weise eine vorspannende Kraft auf die Anlageelemente ausgeübt werden.
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Günstig ist es, wenn das mindestens eine vorspannende Element mindestens einen federelastischen Rückhalteabschnitt umfasst. So kann durch gezielte Ausbildung des Rückhalteabsschnitts die gewünschte vorspannende Kraft auf die Anlageelemente ausgeübt werden.
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Um nach Montage des Instruments einen besonders kompakten Aufbau zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn das erste und/oder das zweite Anlageelement eine Schaftanlagefläche aufweist, welche korrespondierend zu einer Außenseite des Schafts geformt ist. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Außendurchmesser des Schafts im Bereich der Anlageelemente nicht wesentlich durch diese vergrößert wird, wenn sie lediglich außen am Schaft anliegen und nicht in eine Ausnehmung desselben ganz oder teilweise eingreifen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schaftanlagefläche flächig oder im Wesentlichen flächig an der Außenseite des Schafts anliegt. Dies macht es möglich, dass lediglich der Schaft um die Dicke des Anlageelements zunimmt. Ferner können Anlagekräfte auch im Wesentlichen großflächig auf den Schaft eingeleitet werden, was dauerhaft eine hinreichende Stabilität des Instruments sicherstellen hilft.
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Insbesondere bei Schäften, die zylindrisch oder im Wesentlichen zylindrisch geformt sind, ist es günstig, wenn die Schaftanlagefläche in Richtung auf den Schaft hin weisend konkav gekrümmt ist. Vorzugsweise kann es sich bei der Schaftanlagefläche um einen hohlzylindrischen oder im Wesentlichen hohlzylindrischen Flächenabschnitt handeln.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Anlageelement relativ zum Verbindungsglied auf diesem mindestens in der Anlagestellung verschiebbar gelagert sind. Es können also das erste, das zweite oder auch beide Anlageelemente, je nach Ausgestaltung des Instruments, relativ zum Verbindungsglied verschiebbar sein. Zwei verschiebbare Anlageelemente vorzusehen, hat insbesondere den Vorteil, dass eine noch bessere Anpassung der Befestigungseinrichtung an das Instrument möglich ist.
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Günstig ist es, wenn das erste Anlageelement und das Verbindungsglied fest miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht es beispielsweise, das erste Anlageelement mit dem Verbindungsglied durch eine Aufnahme des Werkzeugelements und gegebenenfalls eines Schafts des Instruments durchzuführen, wobei das erste Anlageelement gleichzeitig einen Anschlag zur Positionierung der Lagerwelle bildet. Außerdem wird die Gefahr minimiert, dass sich das erste Anlageelement vom Verbindungsglied lösen kann.
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Vorteilhafterweise sind das erste Anlageelement und das Verbindungsglied einstückig ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich eine Stabilität des Instruments erhöhen und die Zahl der erforderlichen Teile zur Ausbildung der Befestigungseinrichtung minimieren.
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Um sicherzustellen, dass sich die Lagerwelle nicht unbeabsichtigter Weise vom Instrument lösen kann, ist es vorteilhaft, wenn die Befestigungseinrichtung einer Sicherungseinrichtung umfasst zum Verhindern einer Bewegung des ersten und des zweiten Anlageelements voneinander weg. Mit anderen Worten ist es so möglich, dass die ersten und zweiten Anlageelemente lediglich aufeinander zu bewegt werden können und dass durch die Sicherungseinrichtung verhindert wird, dass sich Anlageelemente wieder voneinander weg bewegen können und so sich dann im ungünstigsten Fall die Lagerwelle vom Instrument lösen kann.
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Vorzugsweise sind das erste und/oder das zweite Anlageelement relativ zum Verbindungsglied nur in einer Richtung auf das jeweils andere Anlageelement zu und nicht entgegen der Wirkung der Sicherungseinrichtung auf dem Verbindungsglied verschiebbar. Diese Ausgestaltung erleichtert die Montage des Instruments, denn sobald das erste und/oder das zweite Anlageelement mit dem Verbindungsglied in Eingriff stehen, dass die Sicherungseinrichtung wirkt, können das erste und/oder das zweite Anlageelement nicht mehr ohne weiteres vom Verbindungsglied gelöst werden. Dadurch lässt sich auf einfache Weise verhindern, dass eines oder beide Anlageelemente bei der Montage des Instruments verloren geht. Zudem kann so auch auf einfache Weise eine Vormontage erfolgen, das heißt die Teile des Instruments können miteinander verbunden werden, ohne dass sie jedoch in ihre abschließende Arbeitsstellung gebracht werden müssen.
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Besonders einfach wird der Aufbau des Instruments, wenn die Sicherungseinrichtung mindestens ein erstes Sicherungselement und mindestens ein zweites, mit dem mindestens einen ersten Sicherungselement in Eingriff bringbares Sicherungselement umfasst, wenn das Verbindungsglied das mindestens eine erste Sicherungselement und wenn das erste und/oder das zweite Anlageelement das mindestens eine zweite Sicherungselement umfasst.
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Grundsätzlich wäre es denkbar, mindestens eines der Sicherungselemente in Form einer strukturierten Oberfläche oder durch die Oberfläche des Verbindungsglieds oder der Anlageelemente strukturierendes Profil auszubilden. Vorzugsweise sind das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Sicherungselement in Form miteinander zusammenwirkender Rastelemente ausgebildet. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die beiden Sicherungselemente miteinander durch Verrasten in Eingriff bringbar sind, was jedoch nicht voraussetzt, dass beide Sicherungselemente beweglich angeordnet oder ausgebildet sein müssen. Insbesondere kann nur eines der beiden Rastelemente eine gewisse Beweglichkeit aufweisen.
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Der Aufbau der Sicherungseinrichtung lässt sich weiter vereinfachen, wenn das mindestens eine zweite Sicherungselement in Richtung oder im Wesentlichen in Richtung auf die Längsachse hin weisend ausgebildet ist. Dies gestattet es beispielsweise, mit entsprechenden Vorsprüngen beziehungsweise Ausnehmungen am Verbindungsglied zusammenzuwirken, die insbesondere erste Sicherungselemente definieren können.
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Auf besonders einfache Weise lassen sich die ersten und zweiten Sicherungsglieder miteinander in Eingriff bringen, wenn das mindestens eine zweite Sicherungselement oder zumindest ein freies Ende desselben in einer Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer vom Verbindungsglied definierten Längsachse federnd gelagert ist. Beispielsweise kann es mit einem federnden Abschnitt verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet sein, welcher eine Bewegung in der angegebenen Weise ermöglicht. Selbstverständlich wäre optional auch eine Bewegung der Sicherungselemente in einer Richtung senkrecht zur definierten Richtung denkbar und je nach Ausgestaltung des Instruments vorteilhaft.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Anlageelement in einer Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse mindestens ein elastisch federndes Rückhaltelement umfasst, welches ein zweites Sicherungselement trägt oder bildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht grundsätzlich eine Trennung der Funktionen von den miteinander in Eingriff stehenden Sicherungselementen und einem Rückhalteelement, welches das zweite Sicherungselement trägt oder bildet. So lassen sich also insbesondere die Funktionen Sichern und Rückhalten konstruktiv voneinander trennen.
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Eine besonders einfache Lagerung der Werkzeugelemente lässt sich dadurch erreichen, dass das erste und/oder das zweite Anlageelement eine Durchbrechung aufweist, die das Verbindungsglied in der Befestigungsstellung durchsetzt. So lassen sich das erste und/oder das zweite Anlageelement auf einfache Weise getrennt vom Verbindungsglied herstellen und durch Einführen des Verbindungsglieds in die jeweilige Durchbrechung mit dem Verbindungsglied in Eingriff bringen.
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Günstig ist es, wenn mindestens zwei Rückhalteelemente vorgesehen sind, die ein von der Durchbrechung ausgehender Einschnitt voneinander trennt. So können sich die beiden Rückhalteelemente unabhängig voneinander verformen, falls dies erforderlich und gewünscht ist.
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Besonders einfach herstellen lässt sich das Instrument, wenn sich der Einschnitt in radialer Richtung von der Durchbrechung weg erstreckt.
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Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn sich der Einschnitt mindestens abschnittsweise in Umfangsrichtung erstreckt. Auf diese Weise können insbesondere Temperaturschwankungen ausgeglichen werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass sich die Befestigungseinrichtung lösen kann. Temperaturschwankungen treten bei chirurgischen Instrumenten üblicherweise immer auf, wenn diese mehrfach verwendet werden. Sie müssen dann nach jedem Einsatz in der Regel einen Sterilisationsprozess durchlaufen, bei dem große Temperaturschwankungen auftreten.
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Eine beispielsweise gewünschte Federwirkung der Rückhalteelemente lässt sich verbessern, wenn der Einschnitt ein- oder mehrfach gekrümmt ausgebildet ist. Es kann sich dabei um Krümmungen handeln, die in einer Ebene liegen oder sich in einer gekrümmten Fläche erstrecken.
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Vorzugsweise sind mehrere erste, in Form von Zähnen ausgebildete Sicherungselemente vorgesehen, welche eine Sicherungsverzahnung ausbilden. Eine solche lässt sich beispielsweise auf einfache Weise an einem stabförmigen Verbindungsglied herstellen. Dieses kann grundsätzlich einen runden oder eckigen Querschnitt definieren.
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Vorteilhaft ist es, wenn jeder Zahn eine Rückhaltefläche und eine Aufgleitfläche umfasst, wenn die Rückhaltefläche im Wesentlichen in Richtung auf das Anlageelement hin weist, welches nicht mit der Sicherungsverzahnung in Eingriff steht, und wenn die Aufgleitfläche im Wesentlichen in entgegengesetzter Richtung weist. Diese Ausgestaltung der Zähne der Sicherungsverzahnung ermöglicht es, dass Anlageelemente auf dem Verbindungsglied nur in einer Richtung bewegt werden können, nämlich derart über den Zahn, dass sie zuerst mit der Aufgleitfläche in Kontakt stehen, über diese Aufgleiten und dann mit ihren zweiten Sicherungselementen an der Rückhaltefläche eines Zahns anschlagen und so an einer Bewegung in die Ausgangsstellung zurück gehindert werden.
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Günstig ist es, wenn die Zähne auf einer Außenseite des Verbindungsglieds mindestens eine sich parallel zur Längsachse erstreckende Zahnreihe definieren. Eine solche lässt sich auf einfache Weise herstellen. Außerdem können mit ihr Anlageelemente in genau definierte Positionen gebracht und so relativ zum Verbindungsglied festgelegt werden.
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Vorzugsweise sind zwei oder mehr Zahnreihen vorgesehen. Beispielsweise können vier Zahnreihen vorgesehen sein, die jeweils paarweise vom Verbindungsglied weg in entgegengesetzte Richtungen weisen.
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Die Herstellung des chirurgischen Instruments lässt sich insbesondere dadurch vereinfachen, wenn die Zähne jeder Zahnreihe äquidistant angeordnet sind.
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Günstigerweise sind die Zähne von in Umfangsrichtung benachbarten Zahnreihen gegeneinander axial versetzt angeordnet. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass so effektiv ein zwischen zwei Zähnen definierter Zahnabstand beispielsweise halbiert werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Zähne einer in Umfangsrichtung benachbarten Zahnreihe jeweils axial auf Höhe des Zwischenraums zweier Zähne der anderen Zahnreihe angeordnet werden. Sind beispielsweise Sicherungsglieder am Anlageelement identisch ausgebildet und/oder angeordnet, die mit der einen beziehungsweise mit der anderen Zahnreihe in Eingriff stehen, so lassen sich deren Rückhaltepositionen, in denen sie an Rückhalteflächen der Zähne anliegen, noch präziser einstellen. Mit anderen Worten lässt sich so die Zahl der möglichen Rastpositionen verdoppeln oder sogar noch weiter vervielfachen.
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Besonders einfach in der Herstellung wird das Instrument, wenn das Verbindungsglied spiegelsymmetrisch zur mindestens einen die Längsachse enthaltenden Spiegelebene ausgebildet ist. Es können auch zwei oder mehr derartige Spiegelebenen vorgesehen sein.
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Die Herstellung und die Montage des chirurgischen Instruments können weiter vereinfacht werden, wenn das erste und/oder das zweite Anlageelement kreisförmig, im Wesentlichen kreisförmig, oval, im Wesentlichen oval, vieleckig oder im Wesentlichen vieleckig ausgebildet sind. Bevorzugt sind insbesondere rechteckige oder quadratische Anlageelemente, welche abgerundete Ecken und Kanten aufweisen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Anlageelement Ausgleichselemente umfassen, welche elastisch in einer Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse verformbar sind. Die Ausgleichselemente können insbesondere dem Zweck dienen, aufgrund einer Rasterung vorgegebene minimale Rasterpositionen, welche beispielsweise durch eine der oben beschriebenen Sicherungsverzahnungen gebildet oder definiert werden, auf einfache Weise auszugleichen. Sie dienen somit insbesondere zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und ermöglichen eine einfache Anpassung standardisiert ausgebildeter Befestigungseinrichtungen an Instrumente und Schäfte derselben mit unterschiedlichen Abmessungen.
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Besonders einfach und wirkungsvoll lassen sich Fertigungstoleranzen und unterschiedliche Abmessung ausgleichen, wenn die Ausgleichselemente in Form von Ausgleichsfederelementen ausgebildet sind. Insbesondere können die Ausgleichsfederelemente federelastische Eigenschaften aufweisen.
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Günstig ist es, wenn benachbarte Ausgleichsfederelemente durch einen Schlitz voneinander getrennt sind, welcher sich ausgehend von einem das jeweilige Anlageelement begrenzenden Rand in radialer Richtung oder im Wesentlichen in radialer Richtung auf die Längsachse hin erstreckt. Die von zwei Schlitzen begrenzten Ausgleichsfederelemente können sich dann in der erforderlichen Weise bewegen, um Fertigungstoleranzen und vorgegebene Rasterungen beziehungsweise Rastpositionsabstände auszugleichen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Anlageelement aus einem wellenförmig profilierten Körper gebildet ist und das wellenförmige Profil die Ausgleichsfederelemente mindestens teilweise definiert oder bildet. Das wellenförmige Profil ermöglicht auf einfache Weise eine Verformung der Ausgleichsfederelemente. Ist der profilierte Körper aus einem federelastischen Material hergestellt, können die Ausgleichsfederelemente so auf einfache Weise auch federelastische Eigenschaften aufweisen.
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Besonders einfach und sicher lassen sich Werkzeugelemente verschwenkbar lagern, wenn die Lagerwelle in Form eines zylindrischen Stabes ausgebildet ist. Zur Verbesserung der Lagereigenschaften der Lagerwelle ist es vorteilhaft, wenn diese keine Sicherungselemente trägt. Mit anderen Worten kann sie eine makroskopisch glatte Außenfläche aufweisen, wie dies beispielsweise bei einem zylindrischen Lagerstift der Fall ist, wie er bei am Markt erhältlichen chirurgischen Instrumenten vorgesehen ist.
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Günstig ist es, wenn ein Außendurchmesser des Verbindungsglieds im Bereich der Lagerwelle gleich oder größer als ein Außendurchmesser im Bereich der zweiten Sicherungselemente ist. So kann sichergestellt werden, dass das mindestens eine Werkzeugelement möglichst spielfrei auf der Lagerwelle gelagert werden kann, auch wenn diese beispielsweise durch Aufnahmen oder Durchbrechungen am Schaft hindurch- oder eingeführt werden muss.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Lagerwelle eine Lagerwellenlängsachse definiert, wenn der Schaft eine Schaftachse definiert und wenn die Lagerwellenlängsachse quer, insbesondere senkrecht zur Schaftachse verläuft. Je nach Ausgestaltung des mindestens einen Werkzeugelements ist es so möglich, dass dieses beispielsweise in eine Stellung verschwenkt werden kann, in welcher es nicht über einen Schaft des Instruments hinausragt. Dies erleichtert das Einführen des Instruments insbesondere durch einen minimalinvasiven Zugang in den Körper eines Patienten.
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Ferner kann es günstig sein, wenn das Instrument eine am proximalen Ende des Instruments angeordnete, ausgebildete oder mit diesem verbindbare Betätigungseinrichtung zum Einleiten einer Betätigungskraft zum Bewegen des mindestens einen Werkzeugelements umfasst. Beispielsweise kann die Betätigungseinrichtung eine oder zwei relativ zueinander bewegbare Branchen umfassen. Die Betätigungseinrichtung kann insbesondere lösbar verbindbar mit einem Schaft des Instruments ausgebildet sein.
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Zum Übertragen einer Betätigungskraft auf das mindestens eine Werkzeugelement ist es vorteilhaft, wenn das Instrument ein Kraftübertragungsglied umfasst, welches einerseits mit dem mindestens einen verschwenkbaren Werkzeugelement und andererseits mit der Betätigungseinrichtung beweglich gekoppelt ist, zum Übertragen einer Betätigungskraft von der Betätigungseinrichtung auf das mindestens eine vierschwenkbare Werkzeugelement.
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Der Aufbau des chirurgischen Instruments wird besonders einfach, wenn das Kraftübertragungsglied am oder im Schaft verschiebbar und/oder rotierbar gelagert ist.
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Ferner ist es bei einem Verfahren zum Herstellen eines chirurgischen Instruments vorteilhaft, wenn die Befestigungseinrichtung ein Verbindungsglied, ein erstes Anlageelement und ein zweites Anlageelement umfasst und wenn die Anlageelemente am Verbindungsglied gehalten und relativ zueinander von einer Anlagestellung, in welcher die Lagerwelle relativ zum Instrument axial bewegbar ist, in Richtung einer von ihr definierten Längsachse aufeinander zu verschoben werden in eine Befestigungsstellung, in welcher die Lagerwelle am Instrument axial unbeweglich gehalten ist.
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Mit diesem Verfahren lassen sich chirurgische Instrumente auf einfache Weise schnell, sicher und dauerhaft zuverlässig montieren. Insbesondere kann so die Herstellung von Einweginstrumenten vereinfacht werden, was insbesondere Kosten bei der Herstellung spart sowie den hierfür erforderlichen Zeitbedarf minimiert.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1: eine schematische, perspektivische Gesamtansicht eines chirurgischen Instruments;
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2: eine teilweise durchbrochene, vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 1;
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3: eine perspektivische, schematische Darstellung des Instruments aus 1 im Bereich der Lagerung der seiner Werkzeugselemente;
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4: eine vergrößerte schematische Darstellung der in den 1 bis 3 dargestellten Befestigungseinrichtung;
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5: eine Ansicht änhlich 4 eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Befestigungseinrichtung; und
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6: eine Ansicht ähnlich 4 einer weiteren Ausführungsform einer Befestigungseinrichtung.
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In 1 ist schematisch ein chirurgisches Instrument 10 in Form eines endoskopischen Rohrschaftinstruments dargestellt. Es umfasst einen langgestreckten, rohrförmigen Schaft 12, in welchem ein Kraftübertragungsglied 14 parallel zu einer vom Schaft 12 definierten Schaftachse 16 verschiebbar gelagert ist. Das Kraftübertragungsglied ist einerseits beweglich gekoppelt mit einem an einem proximalen Ende des Schafts verschwenkbar gelagerten Betätigungsglied 18 einer ein weiteres, unbewegliches Betätigungsglied 20 umfassenden Betätigungseinrichtung 22 sowie andererseits mit zwei am Schaft 12 an dessen distalem Ende 24 beziehungsweise im Bereich von dessen distalem Ende 24 verschwenkbar gelagerten Werkzeugelementen 26 und 28. Es handelt sich dabei um beispielhaft dargestellte zusammenwirkende Schneidelemente zur Ausbildung einer endoskopischen Schere. Selbstverständlich sind auch andere Arten von Werkzeugelementen denkbar, beispielsweise Werkzeugelemente in Form von Klemmbacken oder anderen Halteelementen zur Ausbildung chirurgischer Instrumente in Form von Klemmen oder Fasszangen.
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Die Montage und Lagerung der Werkzeugelemente 26 und 28 am Schaft 12 wird nachfolgend näher erläutert.
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Am distalen Ende 24 weist der Schaft 12 einen sich in Richtung der Schaftachse erstreckenden Einschnitt 30 auf, welcher zwei Lagerarme 32 und 33 definiert, deren Innenflächen 34 und 36 parallel zueinander und zur Schaftachse 16 verlaufen. Die Lagerarme 32 sind von einer eine Längsachse 38 definierenden Querbohrung 40 etwas proximalseitig der freien Enden 42 und 44 der Lagerarme 32 durchsetzt. Die Querbohrung 40 dient zur Aufnahme einer Lagerwelle 46. Die Lagerwelle 46 ist stabförmig ausgebildet und weist eine zylindrische Form mit einer makroskopischen glatten Außenfläche auf. Ein Außendurchmesser der Lagerwelle 46 ist an einen Innendurchmesser einer die Werkzeugelemente 26 und 28 durchsetzenden Lagerbohrung 48 angepasst. Zwischen der Lagerbohrung 48 und der Lagerwelle 46 ist ein für chirurgische Instrumente übliches Spiel vorgesehen, welches nur so groß ist, dass es eine hinreichend definierte Verschwenkung der Werkzeugelemente 26 und 28 um die Längsachse 38 ermöglicht.
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Proximale Enden 50 der Werkzeugelemente 26 und 28 stehen mit einem Kupplungsstück 52 in Eingriff, welches ein distales Ende des Kraftübertragungsglieds 14 definiert beziehungsweise bildet. Das Kupplungsstück 52 weist mit abstehenden Kupplungselementen der Werkzeugelemente 26 und 28 zusammenwirkende Führungsschlitze 54 auf, welche eine Bewegung des Kraftübertragungsglieds 14 parallel zur Schaftachse in eine Schwenkbewegung der Werkzeugelemente 26 und 28 um die Längsachse 38 transformieren.
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Die Festlegung der Lagerwelle 46 erfolgt mittels einer Befestigungseinrichtung 56. Diese umfasst ein Verbindungsglied 58 sowie ein erstes und ein zweites Anlageelement 60, 62. Das erste Anlageelement 60 ist in Form eines im Wesentlichen rechteckigen, schwach gekrümmten Plättchens 64 ausgebildet, welches eine hohlzylindrische, an einen Außendurchmesser des Schafts 12 im Bereich des Lagerarms 33 angepasste Krümmung aufweist, so dass eine Schaftanlagefläche 66 des Plättchens 64 flächig außen am Lagerarm 33 in Anlage bringbar ist.
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Das erste Anlageelement 60 ist wahlweise fest mit dem Verbindungsglied 58 verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet. Es bildet ein erstes Ende des Verbindungsglieds 58 beziehungsweise ist an diesem angeordnet oder ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen quer zur Längsachse 38. Ein erster Verbindungsgliedabschnitt 68, welcher sich direkt an das erste Anlageelement 60 anschließt, definiert beziehungsweise bildet die Lagerwelle 46. An den ersten Verbindungsgliedabschnitt 68 schließt sich ein zweiter Verbindungsgliedabschnitt 70 an, welcher sich bis zu einem dem ersten Anlageelement 60 gegenüberliegenden Ende 72 des Verbindungsglieds 58 erstreckt.
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Der zweite Verbindungsgliedabschnitt 70 ist mit einer Vielzahl von Zähnen 74 versehen. Jeder Zahn 74 weist eine Rückhaltefläche 76 sowie eine Aufgleitfläche 78 auf. Die Rückhaltefläche 76 weist im Wesentlichen in Richtung auf das erste Anlageelement 60 hin. Die Aufgleitfläche 78 weist im Wesentlichen in entgegengesetzter Richtung, also im Wesentlichen in Richtung auf das Ende 72 hin. Über den Umfang verteilt sind am zweiten Verbindungsgliedabschnitt zwei Zahnreihen 80 sowie zwei Zahnreichen 82 ausgebildet. Zähne 74 einer Zahnreihe 80 beziehungsweise 82 erstrecken sich jeweils in einer Richtung parallel zur Längsachse 38. Die Zähne 74 jeder Zahnreihe 80 beziehungsweise 82 sind äquidistant zueinander angeordnet. Jede Zahnreihe 80 beziehungsweise 82 ist Teil einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 84 bezeichneten Sicherungsverzahnung.
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Die Zähne 74 der in Umfangsrichtung benachbarten Zahnreihen 80 und 82 sind gegeneinander axial versetzt angeordnet. Dies bedeutet, dass die Zähne 74 axial in einer Position in ihrer jeweiligen Zahnreihe 80 beziehungsweise 82 angeordnet sind, die zwischen den Zähnen 74 der benachbarten Zahnreihe 82 beziehungsweise 80 liegt. Somit beträgt der Abstand aufeinander folgender Zähne 74 von benachbarten Zahnreihen 80 und 82 nur den halben Abstand zwischen zwei Zähnen derselben Zahnreihe 80 beziehungsweise 82. Den Aufbau des zweiten Verbindungsgliedabschnitts kann man auch so beschreiben, dass er einen im Querschnitt quadratischen, stabförmigen Grundkörper umfasst, dessen jeweils von der Längsachse 38 weg weisende Seitenflächen jeweiss eine Zahnreihe 80 beziehungsweise 82 tragen. Dies wird insbesondere auch an der quadratischen Endfläche 86 des zweiten Verbindungsgliedabschnitts 70 deutlich, wie beispielsweise in 4 gut zu erkennen.
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Das zweite Anlageelement 62 ist in Form eines im Wesentlichen quadratischen Plättchens 88 ausgebildet, welches ebenfalls eine konkave Schaftanlagefläche 90 aufweist, welche an einen Außendurchmesser des Schafts 12 angepasst ist, um möglichst flächig an diesem in Anlage gebracht zu werden.
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Das zweite Anlageelement 62 weist eine mittig angeordnete Durchbrechung 92 auf, die zur Aufnahme des zweiten Verbindungsgliedabschnitts 70 vorgesehen ist. Ausgehend von der Durchbrechung 92 sind vier sich in radialer Richtung von der Durchbrechung 92 weg erstreckende Einschnitte 94 vorgesehen. Sie reichen nicht ganz bis zu Längsseiten des Plättchens 88. Zwischen benachbarten Einschnitten 94 werden Rückhalteelemente 98 definiert. Aufgrund ihrer Form sowie der Stärke des das Plättchen 88 ausbildenden Materials, sind sie im Wesentlichen elastisch federnd ausgebildet.
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In Richtung auf die Längsachse 38 hin weisende freie Enden 100 der Rückhalteelemente bilden zweite Sicherungselemente 102, die mit ersten Sicherungselementen 104 zusammenwirken und eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 106 bezeichnete Sicherungseinrichtung ausbilden. Die ersten Sicherungselemente 104 werden bei dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Befestigungseinrichtung durch die Zähne 74 beziehungsweise die zwischen zwei benachbarten Zähnen 74 ausgebildete Ausnehmungen definiert. Die Sicherungseinrichtung 106 dient zum Verhindern einer Bewegung des ersten und des zweiten Anlageelements 60, 62 relativ zueinander, und zwar voneinander weg. Konkret verhindert sie, dass das zweite Anlageelement 62 in eine Richtung vom ersten Anlageelement weg relativ zum Verbindungsglied 58 verschoben werden kann. Die besondere Ausgestaltung der Zähne 74 sowie der Sicherungseinrichtung 106 stellt sicher, dass das zweite Anlageelement 62 nur in Richtung auf das erste Anlageelement 60 hin und somit nicht entgegen der Wirkung der Sicherungseinrichtung 106 auf dem Verbindungsglied 58 verschiebbar ist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die ersten und zweiten Sicherungselemente 104, 102 in Form miteinander zusammenwirkender Rastelemente 108 und 110 ausgebildet sind.
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Die freien Enden der zweiten Sicherungselemente 102 sind aufgrund der Ausbildung der Rückhalteelemente 98 in einer Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse 38 federnd gelagert. Sie ermöglichen es nach dem Einführen des Endes 72 des Verbindungsglieds 58, dass die Rastelemente 110 an den Aufgleitflächen 78 der Zähne 74 aufgleiten und dann zwischen zwei benachbarten Zähnen 74 verrasten, wobei sie mit ihren vom ersten Anlageelement 60 weg weisenden Oberflächen 112 mit den Rückhalteflächen 76 in Kontakt treten. Diese sind so gestaltet, dass eine Rückverschiebung des zweiten Anlageelements 62 vom ersten Anlageelement 60 weg nicht möglich ist. Insbesondere sind sie günstigerweise senkrecht zur Längsachse 38 oder etwas nach vorne geneigt ausgebildet, so dass ein Hinterschnitt in Richtung auf das erste Anlageelement 60 gebildet wird.
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Insgesamt ist die Befestigungseinrichtung 56 somit derart ausgebildet, dass die Anlageelemente 60, 62 relativ zueinander von einer Anlegestellung, in welcher die Lagerwelle 46 relativ zum Schaft 12 des Instruments 10 axial bewegbar ist, in Richtung der Längsachse 38 aufeinander zu verschiebbar sind in eine Befestigungsstellung, in welcher die Lagerwelle 46 am Schaft 12 des Instruments 10 axial unbeweglich gehalten ist, das heißt insbesondere nicht mehr in Richtung der Längsachse 38 verschoben werden kann. Aufgrund der besonderen Ausgestaltung der Anlageelemente 60, 62, insbesondere aufgrund von deren konkav geformten Schaftanlageflächen 66, 90, wird in der Befestigungsstellung auch eine Rotation der Lagerwelle 46 um die Längsachse 38 im Wesentlichen verhindert. Dies ist jedoch für die Funktion des Instruments 10 nicht zwingend erforderlich.
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Die Anlageelemente 60, 62 liegen in der Befestigungsstellung direkt an einer Außenseite des Schafts 12 an, falls dieser Schaft 12 nicht mit einer Schutzschicht oder -hülle versehen ist. In diesem Fall lägen die Anlageelemente 60, 62 indirekt an der Außenseite des Schafts 12 an.
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Die Anlageelemente 60, 62 sind zudem in der Befestigungsstellung unter Vorspannung gegen die Außenseite des Schafts 12 gehalten. Dies bewirkt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 114 bezeichnete Vorspanneinrichtung zum Halten der Anlageelemente 60, 62 in der Befestigungsstellung unter Vorspannung gegen die Außenseite des Schafts 12. Die Vorspanneinrichtung 114 umfasst beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mindestens ein vorspannendes Element 116, nämlich das Anlageelement 62. Wie bereits oben beschrieben ist das vorspannende Element 116 mindestens teilweise federelastisch ausgebildet. So umfasst es insgesamt vier federelastische Rückhalteabschnitte 118, die durch die Rückhalteelemente 98 gebildet werden. Wird das zweite Anlageelement 62 in Richtung auf das erste Anlageelement 60 vorgeschoben, so stützen sich die Rückhalteabschnitte 118 an den Rückhalteflächen 76 ab und halten die Schaftanlagefläche 90 des zweiten Anlageelements 62 gegen die Außenseite des Schafts 12 unter Vorspannung.
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Bei nicht dargestellten Varianten insbesondere zweiter Anlageelemente 62 können die Einschnitte 94 sich mindestens abschnittsweise in Umfangsrichtung bezogen auf die Längsachse 38 erstrecken. Ferner können sie auch ein- oder mehrfach gekrümmt ausgebildet sein.
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Wie in den 1 bis 4 gut zu erkennen, trägt die Lagerwelle 46 selbst keine Sicherungselemente 104. Zudem ist ein Außendurchmesser des Verbindungsglieds 58 im Bereich der Lagerwelle 46 nicht kleiner als Außendurchmesser im Bereich der ersten Sicherungselemente 104.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Befestigungseinrichtung 56 schematisch dargestellt. Sie unterscheidet sich von der in den 1 bis 4 dargestellten und oben beschriebenen Befestigungseinrichtung 56 insbesondere dadurch, dass die Einschnitte 94 am zweiten Anlageelement 62 ausgehend von der Durchbrechung 92 in Richtung auf die Ecken des Plättchens 88 hin weisen.
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Ein weiterer Unterschied ist die Ausgestaltung des ersten Anlageelements 60, das fest verbunden oder wahlweise einstückig mit dem Verbindungsglied 58 ausgebildet ist. Das erste Anlageelement 60 ist in Form einer gewölbten kleinen Scheibe ausgebildet. Ausgehend von einem umlaufenden Rand des Anlageelements 60 sind mehrere Schlitze 124 in radialer Richtung auf die Längsachse 38 hin gerichtet ausgebildet, die zwischen sich Ausgleichsfederelemente 122 definieren, die aufgrund des federelastischen Materials, aus dem das erste Anlageelement 60 vorzugsweise hergestellt ist, elastisch in einer Richtung parallel oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse 38 verformbar sind. Sie dienen dazu, Fertigungstoleranzen sowie aufgrund der durch vorgegebene Abstände der Zähne 74 der Zahnreichen 80 und 82 vorgegebenen Rasterungen entstehende Toleranzen auszugleichen, wenn die Lagerwelle 46 am Schaft 12 festgelegt wird. Das erste Anlageelement 60 ist in Richtung auf das zweite Anlageelement 62 hin weisend konkav gekrümmt und kann aufgrund der federelastischen Eigenschaften der Ausgleichsfederelemente 122 ebenfalls im Wesentlichen flächig an der Außenseite des Schafts 12 anliegen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Befestigungseinrichtung 56 ist in 6 schematisch dargestellt. Das Verbindungsglied 58 entspricht in seinem Aufbau dem Verbindungsglied 58 der in den 1 bis 5 dargestellten und oben beschriebenen Ausführungsbeispiele von Befestigungseinrichtungen 56.
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Das erste Anlageelement 60 entspricht in seiner Grundform dem Anlageelement 60 des in 5 dargestellten Ausführungsbeispiels, jedoch weist dieses keine Schlitze 124 auf. Allerdings ist das erste Anlageelement 60 insgesamt etwas federelastisch ausgebildet, was durch dessen wellenförmig profilierte Form ermöglicht wird.
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Das zweite Anlageelement 62 entspricht in seiner Funktion den zweiten Anlageelementen 62 der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele. Das zweite Anlageelement 62 bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel Ist jedoch in Form einer schwach gewölbten Scheibe ausgebildet, die ausgehend. von der zentralen Durchbrechung 92 insgesamt sechs in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte, sich jeweils in radialer Richtung erstreckende Einschnitte aufweist, die zwischen sich somit insgesamt sechs zweite Sicherungselement 102 definieren. Deren Funktion entspricht der Funktion der Sicherungselemente 102 der oben in Verbindung mit 4 beschriebenen Befestigungseinrichtung 56.
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Die Ausgestaltung der ersten und zweiten Verbindungsgliedabschnitte 68 und 70 ist bei allen in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen identisch. Auf obige Beschreibung im Zusammenhang mit 4 wird verwiesen.
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Alle oben beschriebenen Befestigungseinrichtungen 56 können wahlweise ganz oder teilweise aus einem körperverträglichen Metall oder aus einem körperverträglichen Kunststoff ausgebildet sein. Die genannten Materialien können, je nachdem, ob es sich bei dem Instrument 10 um ein Einweg- oder wieder verwendbares Instrument handelt, auch dampfsterilisierbar sein oder nicht.
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Bei der Montage des Instruments wird zum Festlegen der Werkzeugelemente 26, 28 am Schaft 12 jeweils das mit dem ersten Anlageelement 60 verbundene Verbindungsglied 58 nach dem Positionieren der Werkzeugelemente 26, 28 im Einschnitt 30 und anschließender Ausrichtung der Lagerbohrungen 48 zur Querbohrung 40 mit dem Ende 72 voran durch die Querbohrung 40 des Lagerarms 33, die Lagerbohrungen 48 der beiden Werkzeugelemente 26, 28 sowie die Querbohrung 40 am Lagerarm 32 geschoben, und zwar bis die Schaftanlagefläche 66 am Schaft 12 anliegt. Anschließend wird das zweite Anlageelement 62 an das Ende 72 herangeführt und dieses durch die Durchbrechung 92 hindurch. Dabei oder danach wird das erste Anlageelement 60 in Position gehalten und das zweite Anlageelement 62 in Richtung auf das erste Anlageelement 60 so weit vorgeschoben, bis dieses ebenfalls am Schaft 12 anliegt. Die Lagerwelle 46 ist nun positioniert und unverlierbar am Schaft 12 gesichert. Der Teil des zweiten Verbindungsgliedabschnitts 70, der von der Schaftachse 16 weg weisend über das zweite Anlageelement 62 vorsteht, wird anschließend abgetrennt, beispielsweise mittels einer Zange, um die Gefahr von Verletzungen zu minimieren. Die Werkzeugelemente 26 und 28 sind nun in gewünschter Weise am Schaft 12 gelagert.
