DE2506471B2

DE2506471B2 - Klemmenanordnung zum einfuehren in eine koerperhoehle

Info

Publication number: DE2506471B2
Application number: DE19752506471
Authority: DE
Inventors: Osamu Hachioji Tokio Komiya (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1974-02-08
Filing date: 1975-02-07
Publication date: 1977-06-16
Also published as: DE2506471A1; US4038987A; JPS552966Y2; JPS50106986U

Description

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Die Erfindung betrifft eine Klemmenanordnung zürn nführen in eine Körperhöhle durch ein Endoskop, mit ner äußeren Hüllröhre, einer am vorderen Ende der üllröhre befestigten Klemmenhalterung, zwei an der alterung zwischen ihrem Arbeitsende und ihrem ickwärtigen Ende schwenkbar gelagerten Klemmenicken und zwei mit deren rückwärtigen Enden :rbundenen Gelenkhebeln, deren rückwärtige Enden rerseits gelenkig mit einem Draht gekuppelt sind, der f>s jrch die Hüllröhre m einer Betätigungsvorrichtung erläuft, mittels der die Klemmenbacken über den iraht zu öffnen und zu schließen sind.

Bei bekannten Anordnungen dieser Art werden einander kreuzende Klemmenbacken verwendet, so daß in der Schließstellung die Greifkraft, die an den vorderen Enden der Backen ausgeübt werden kann, unter der Voraussetzung konstanter Zugkraft wesentlich kleiner ist als in der öffnungsstellung, in der eine hohe Greifkraft nicht unbedingt benötigt wird. Dies bedeutet, daß über den Betätigungsdraht erhebliche Zugkräfte übertragen werden müssen, und die Bemessung des Drahtes muß auf diese hohen Zugkräfte ausgerichtet sein (DT-Gbm 18 80 384, US-PS 20 34 785).

Bei derartigen, für chirurgische Zwecke verwendeten Klemmenanordnungen ist es jedoch sehr wichtig, daß der Operations- bzw. Greifvorgang absolut zuverlässig mit einer kleinen Zugkraft durchgeführt werden kann. Eine hohe Zugkraft erschwert in jedem Falle die Operation. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, daß derartige Klemmenanordnungen durch ein Endoskop eingeführt werden, so daß eine äußerst schlanke Ausführung erforderlich ist. Die benötigte Schlankheit kann aber nur dann erreicht werden, wenn der Draht so dünn wie möglich bemessen werden kann. Ein dünner Draht ist aber wiederum bei hohen Zugkräften der Gefahr eines Bruches ausgesetzt, durch den der Patient in eine lebensgefährdende Lage gebracht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabt zugrunde, eine Klemi:ienanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich durch geringe Abmessungen auszeichnet, und bei der die Zugkraft zur Betätigung der Greifvorrichtung mit einem erhöhten Wirkungsgrad umgesetzt wird.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Klemmenhacken beiderseits der Achse des Drahtes ungekreuzt gelagert sind und daß der gelenkige Kupplungspunkt mit dem Draht bei der Schließbewegung der vorderen Enden der Klemmenbacken mit den angelenkten Gelenkhebeln in Richtung auf eine Gerade bewegt wird.

Die erfindungsgemäße Maßnahme führt dazu, daß nahe der Schließstellung der Klemmenbacken eine maximale Greifkraft bei minimal aufzuwendender Zugkraft erzielt werden kann. Für die medizinische Operationstechnik bedeutet dies einen außerordentlichen Fortschritt, denn derartige Klemmenanordnungen, die in der medizinischen Fachsprache gelegentlich auch als »Forceps-Anordnung« bezeichnet werden, sind sehr klein und erfordern eine hohe Präzision und stellen somit einen empfindlichen Mechanismus dar, bei dem zur Erhaltung der Präzision hohe Kräfte höchst unerwünscht sind.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine bekannte Klemmenanordnung,

F i g. 2 — 5 zur Veranschaulichung des vorderen Endes einer Klemmenanordnung gemäß der Erfindung in den verschiedenen Arbeitsstellungen der Klemmenanordnung,

Fig.6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 in F i g. 2,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Betätigungsabschnitt für die erfindungsgemäße Klemmenanordnung,

F i g. 8 einen Längsschnitt einer modifizierten Anordnung des Endabschnittes der erfindungsgemäßen Klemmenanordnung,

F i g. 9 einen Längsschnitt durch eine modifizierte Ausbildung des vorderen Teiles der Klemmenhebel und

Fig 10 einen Längsschnitt durch eine modifizierte Ausbildung der Klemmen-Anordnung.

pig i zeigt eine bekannte Klemmen-Anordnung, die aus zwei Klemmenbacken 1, 2 besteht, deren vordere Enden becherförmig ausgebildet sind, und liie in ihrem 5 mittleren Bereich gemeinsam an einer Halterung 3 drehbar gelagert sind. Die Basisender. der Klemmenh-cken 1, 2 sind über zwei Gelenkhebel 4,5 mit einer Drahtkupplung 6 verbunden. An die Drahikupplung 6 ist das Ende eines Betätigungsdrahtes 7 angeschlossen. io Durch die Klemmenbacken 1,2 und die Gelenkhebel 4, wird ein Parallelogramm-Mechanismus gebildet, und wenn die Drahtkupplung 6 nach hinten gezogen wird, drehen sich die Klemrnenbacken 1 und 2 so, daß sie Beschlossen werden und eine Greiffunktion ausüben. 15

Bei der Klemmen-Anordnung dieses Aufbaus kann die Beziehung zwischen der Zugkraft 2F der Drahtkupplung 6 und der Greifkraft 2 Wder Klemmenbacken 2 durch die Gleichung ausgedrückt werde.i:

/■' — sin (-)
m

1 - f -'■ \ sin² H

cos <-)

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worin r den Abstand zwischen dem gemeinsamen Drehpunkt der Klemmenbacken 1,2 und einem anderen Drehpunkt für jeweils einen der Klemmenbacken 1, 2 und einen der Gelenkhebel 4, 5 darstellt. In der Gleichung bedeutet m den Abstand zwischen dem 30 eemeinsamen Drehpunkt und dem vorderen Ende der Klemmenbacken, während θ die Hälfte des zwischen den Gelenkhebeln 4 und 5 gebildeten Winkels darstellt. Bei einer praktischen Ausführungsform der Klemmen-Anordnung gilt die Beziehung / # r. Demzufolge kann die obige Gleichung wie folgt ausgedrückt werden.

H = 2 — sin (■> in

Wenn man daher annimmt, daß die Zugkraft konstant gehalten wird, ist die durch die beiden vorderen Enden der Klemmenbacken 1,2 ausgeübte Greifkraft maximal, wenn θ = 90° ist, und die Greifkraft wird kleiner, wenn θ kleiner wird.

In der Praxis ist es jedoch erforderlich, daß in der Schließstellung der Klemmenbacken 1,2, d. h. wenn der Winkel Θ sein Minimum erreicht, die Greifkraft am vorderen Ende der Klemmenbacken 1, 2 ein Maximum erreichen sollte. Wenn daher bei dieser bekannten Klemmen-Anordnung eine Zugkraft auf den Betätigungsdraht 7 ausgeübt wird, kann diese Zugkraft nicht mit hohem Wirkungsgrad in eine Greifkraft umgesetzt werden, so daß große Verluste auftreten. Demzufolge müssen zur Ausübung der erwünschten Greifoperation erhebliche Zugkräfte aufgewendet werden. Daher muß bei der bekannten Anordnung der Betätigungsdraht so dick bemessen werden, daß er diesen Zugkräften standhalten kann, und dadurch werden die zugehörigen Teile verhältnismäßig voluminös. ho

Dieser Nachteil wird bei der Erfindung vermieden. Bei den anhand der Fig. 2 bis 7 beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung besteht die Klemmen-Anordnung aus eine«n Endabschnitt 10, der sich durch eine öffnung in einem Endoskop erstreckt, um f>5 einen erwünschten Abtrennvorgang durchzuführen. Zur Betätigung der Klemmen-Anordnung dient ein Abcnhniit 11 der außerhalb des menschlichen Körpers bedient wird, wobei eine längliche, flexible Außenröhre 12 eine Verbindung zwischen dem Endabschnitt 10 und dem Betätigungsabschnitt 11 herstellt In Fig.2 ist ersichtlich, daß der Endabschnitt 10 einen zylindrischen Klemmenhalter 13 aufweist, der koaxial am vorderen Ende der Außenröhre 12 angebracht ist, wobei das vordere Ende des Klemmenhalters 13 zwei parallele Lagerplatten 13a bildet, die einen vorgegebenen Abstand voneinander aufweisen. Zwischen den Lagerplatten 13 sind zwei Klemmenbacksn 14 so angeordnet, daß sie einander gegenüberliegen, und daß sie in ihrem mittleren Bereich jeweils durch Stifte 15 an den Lagerplatten 13 gelagert sind. Die äußeren Seitenflächen der Klemmenbacken 14 sind eben ausgebildet und liegen parallel zueinander, wenn sich die Klemmenbakken in der in Fig.2 dargestellten Öffnungslage befinden. Die vorderen Enden der Klemmenbacken 14 erstrecken sich über die Vorderseiten der Lagerplatten 13a nach vorn, und die inneren Seitenflächen, d. h. die einander gegenüberliegenden Wände der vorderen Arbeitsabschnitte sind mit Längsrillen 16 versehen. Die Klemmenbacken 14 sind so bemessen, daß ihre vorderen Enden eine Klammer 17 zwischen sich einschließen und diese in den Körperhohlraum zur Abtrennung eines erkrankten Körperteils befördern können. Die Befestigung der Klammer 17 an den Klemmenbacken 14 wird dadurch bewirkt, daß die parallelen Schenkel der Klammer 17 in die in den Hebeln 14 vorgesehenen Längsrillen 16 eingefügt werden, was in F i g. 2 dargestellt ist. Die Klammer 17 ist eine in der Fachwelt bekannte »Hemoklammer« die aus Metall besteht, V-förmig ist und plastisch verformbar ist. Am hinteren Ende der Klemmenbacken 14 sind mittels Stiften 21 die Enden von zwei Gelenkhebeln 18 gelagert, und deren andere Enden sind mittels eines Stiftes 20 koaxial drehbar am vorderen Ende einer Kupplung 19 gelagert. Die Länge der Gelenkhebel 18 ist so bemessen, daß sich der Stift 20 bei der in F i g. 2 dargestellten geöffneten Lage der Klemrnenbacken außerhalb der die Stifte 21 verbindenden Geraden befindet, während sich in der in Fig.3 dargestellten geschlossenen Lage der Klemmenbacken der Stift 20 in oder in der Nähe dieser Geraden befindet.

Am rückwärtigen Ende der Drahtkupplung 19 ist das vordere Ende eines Zugdrahtes 22 befestigt, dessen hinteres Ende durch die Außenröhre 12 zum Betätigungsabschnitt 11 (F i g. 7) verläuft. Außen auf der Röhre 12 ist in Längsrichtung gleitbar eine Führungsröhre 23 angeordnet, bei der nur der vordere Endabschnitt steif ausgebildet ist um nicht deformiert werden zu können, während der übrige Teil flexibel ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Führungsröhre 23 aus einer flexiblen Kunststoffröhre und einer am vorderen l.nde der Röhre innen angebrachten Metallröhre.

Wenn sich die Klemmenbacken 14 in ihrer geöffneten Lage befinden, erstreckt sich das vordere steife Ende der Führungsröhre 23 bis in die Nähe der vorderen Enden der Klemmenbacken und bedeckt deren Außenflächen, wobei zugleich dafür gesorgt v;ird, daß r^ie Klemmenbacken 14 eine Parallellage einnehmen. Wenn sich die Klemmenbacken 14 dagegen in ihrer Schließstellung befinden, ist die Führungsröhre 23 nach hinten verschoben, so daß sich das vordere steife Ende hinter den Klemmenbacken 14 befindet und diese eine Schwenkbewegung ausführen können. Die Gleitbewegung der Führungsröhre 23 und die Zugbewegung des Zugdrahtes 22 wird außerhalb des Körpers durch den

Betätigungsabschnitt (Fig. 7) bewirkt, der sich bei der Steuereinheit des Endoskops befindet.

Der Betätigungsabschnitt 11 der Klemmen-Anordnung besteht aus einem säulenförmigen Basiskörper 24, der an seinem rückwärtigen Ende einen Ringteil 24 zum Einführen eines Fingers der Bedienungsperson besitzt. Das vordere Ende des Basiskörpers 24 ist mit dem rückwärtigen Ende der Außenröhre 12 verbunden. Ferner ist der Basiskörper 24 mit zwei Gleitkörpern 25 und 26 versehen, die in Längsrichtung des Basiskörpers 24 verschiebbar sind. Mit dem ersten Gleitkörper 25 ist das rückwärtige Ende des Zugdrahtes 22 verbunden. Mit dem zweiten Gleitkörper 26 ist das rückwärtige Ende der Führungsröhre 23 verbunden. Wenn somit der erste Gleitkörper 25 relativ zum Basiskörper 24 verschoben wird, bewegt sich der Zugdraht 22 in Längsrichtung innerhalb der Außenröhre 12, während bei einer Verschiebung des zweiten Gleitkörpers 26 in bezug auf den Basiskörper 24 die Führungsröhre 23 in Längsrichtung auf der Außenröhre 12 bewegt wird.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Klemmen-Anordnung in Verbindung mit einem üblichen Endoskop beschrieben, um eine erkrankte Stelle des menschlichen Körpers abzutrennen.

Durch eine Gleitbewegung des ersten Gleitkörpers in einer Richtung, in der sich dieser Körper von dem Ringteil 24a entfernt, werden die Klemmenbacken 14 in die in F i g. 2 dargestellte geöffnete Lage gebracht, in der sie die Klammer 17 aufnehmen. Ebenfalls ist der zweite Gleitkörper 26 nach vorn bewegt, so daß das vordere Ende der Führngsröhre 23 die Klemmenbacken 14 umschließt. In diesem Zustand wird die Klemmen-Anordnung in das Endoskop eingeführt, dessen distales Ende zuvor bis in die Nähe des erkrankten Teils in den Körperhohlraum eingeführt worden ist, und dann wird der vordere Endabschnitt der Klemmen-Anordnung bis zu dem erkrankten Teil 27 bewegt, bis dieses zwischen die Klemmbacken 14 gelangt. Dadurch kommt der erkrankte Teil 27 auch zwischen die einander gegenüberliegenden Schenkel der durch die Klemmenbacken 14 in ihrer Lage gehaltenen Klammer 17. Anschließend wird der Gleitkörper 26 zum Ringteil 24a bewegt, damit das vordere Ende der Führungsröhre 23 in bezug auf die Klemmenbacken 14 nach hinten bewegt wird, und zugleich wird auch der erste Gleitkörper 25 nach hinten gezogen, damit die Klemmenbacken 14 eine Schwenkbewegung ausführen können, durch die sich deren beiden vorderen Enden einander nähern. Dadurch werden die Klemmenbacken 14 in ihre Schließlage bewegt Durch die Schwenkbewegung der Klemmenbacken in eine Richtung, in der sich ihre vorderen Enden einander annähern, wird die Klammer 17 zusammenge drückt und klemmt den erkrankten Teil 27 ein. Die Schwenkbewegung der Klemmenbacken in dieser Richtung wird wie folgt bewirkt Durch Zug am ersten Gleitkörper 25 wird die Drahtkupplung 19 durch den Zugdraht 22 nach hinten gezogea Dadurch werden die beiden Gelenkhebel 18 in eine Richtung bewegt, die die Längsrichtung der Drahtkupplung 19 etwa im rechten Winkel schneidet, nämlich in eine Richtung, in der der gemeinsame Stift 20 sich der Geraden annähert, die die beiden Stifte 21 verbindet Als Folge davon werden die rückwärtigen Enden der Klemmenbacken 14 nach außen geschwenkt Nachdem die Klemmenbacken 14 in ihre geschlossene Lege bewegt worden sind, d.h. wenn die vorderen Enden der Klemmenbacken 14 sich auf ihren minimalen Abstand genähert haben, befinden sich die beiden Hebel in einer Lage, in der sie die Längsrichtung der Drahtkupplung 19 etwa im rechten Winkel schneiden. Hierbei üben die beiden Klemmenbacken 14 die größte Greifkraft aus. Die Klemmenbakken 14, die Gelenkhebel 18 und die Drahtkupplung 19 bilden nämlich eine Kniehebelverbindung. Hierdurch ergibt sich, daß die Klemmenbacken 14 eine Greifkraft

ίο entwickeln, die erheblich größer ist als die Zugkraft des Drahtes 22.

Da die erwähnte Klammer 17 plastisch deformierbar ist, klemmt sie den betroffenen Teil 27 auch dann noch ein, wenn die Klemmenbacken 14 wieder in ihre Öffnungslage zurückgebracht werden. Wenn die Klemmenbacken 14 in die offene Lage zurückgebracht werden sollen, brauchen nur die Gleitkörper 25 und 26 in ihre Ausgangslage zurückbewegt zu werden.
Wenn die Gelenkhebel 18 und die Klemmenbacken 14 so bemessen sind, daß sich in der geschlossenen Lage der Klemmenbacken 14 der gemeinsame Stift 20 auf der die Stifte 21 verbindenden Geraden befindet, können die Klemmenbacken 14 in die offene Lage gebracht werden, wenn der Zugdraht 22 weiter nach hinten gezogen wird und die Gelenkhebel 18 nach vorn geneigt sind. Da in diesem Falle die Klemmenbacken 14 durch eine Gleitbewegung des ersten Gleitkörpers 25 in nur eine Richtung sequentiell geöffnet und geschlossen werden können, wird die Betätigung der Klemmen-An-Ordnung erleichtert.

In bekannter Weise kann der betroffene Organteil 27 im eingeklemmten Zustand so lange verbleiben, bis er abstirbt und dann zusammen mit der Klammer 17 abfällt so daß er mit dieser aus dem Körper entfernt werden kann.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die beiden Klemmenbacken 14 getrennt an verschiedenen Stellen der Lagerplatten 13a durch die Stifte 15 gelagert. Die Klemmenbacken 14 können jedoch auch auf der Lagerplatte 13a mittels eines gemeinsamen Stiftes 15 gelagert werden. In diesem Falle sind die Klemmenbakken 14 um einen gemeinsamen Scheitelpunkt schwenkbar.

Die bei der beschriebenen Klemmen-Anordnung verwendete Klammer 17 braucht nicht die in F i g. 2 bis 4 dargestellte Form aufzuweisen. Statt dessen kann auch eine Klammer gemäß F i g. 10 verwendet werden. Diese Klammer 17 besteht aus zwei linearen Klammerteilen 30, zwei dreieckförmigen Basisteilen 13, an denen die Basisenden der linearen Klammerteile 30 jeweils befestigt sind, einer Achse 32 zur drehbaren Lagerung der Basisteile 31 und aus einer Feder 33 zur Erzeugung einer Vorspannung der Klammerteile 30, die bestrebt ist, die Klammerteile in ihre Klemmrichtung zu

SS schwenken.

Nach Einführung in den Körperhohlraum hält die Klemmen-Anordnung die Klammer 17 in ihrer offenen Stellung, von der aus die Basisteile 31 gegen die Vorspannung der Federn 33 geschwenkt werden können.

Für die Klemmen-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung sind auch Klemmenbacken verwendbar, die entsprechend dem in F i g. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel becherförmig ausgebildet sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Klemmenanordnung zum Einführen in eine Körperhöhle durch ein Endoskop, mit einer äußeren Hüllröhre, einer am vordere». Ende der Hüllröhre befestigten Klemmenhalterung, zwei an der Halterung zwischen ihrem Arbeitsende und ihrem rückwärtigen Ende schwenkbar gelagerten Klemmenbacken und zwei mit deren rückwärtigen Enden verbundenen Gelenkhebeln, deren rückwärtige Enden ihrerseits gelenkig mit einem Draht gekuppelt sind, der durch die Hüllröhre zu einer Betätigungsvorrichtung verläuft, mittels der die Klemmenbacken über den Draht zu öffnen und zu schließen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmenbacken (14) beiderseits der Achse des Drahtes (22) ungekreuzt gelagert sind und daß der gelenkige Kupplungspunkt (20) mit dem Draht bei der Schließbewegung der vorderen Enden der Klemmenbacken (14) mit den angelenkten Gelenkhebeln (18) in Richtung auf eine Gerade bewegt wird.

2. Klemmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelsystem so ausgebildet ist, daß dann, wenn der Kupplungspunkt (20) zwischen den Gelenkhebeln (18) und der Kupplung (19) für den Draht (22) die Gerade erreicht, die vorderen Enden der Klemmenbacken ihre maximale Annäherung erreichen.

3. Klemmenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den einander gegenüberliegenden Seiten der vorderen Enden der Klemmenbacken (14) Rillen (16) zur Aufnahm* einer Klammer (17) vorgesehen sind.

4. Klemmenanordnung nach Anspruch 2, dadurci gekennzeichnet, daß die vorderen Enden der Klemmenbacken (14) becherförmig ausgebildet sine.

5. Klemmenanordnung nach Anspruch 2, dadurcn gekennzeichnet, daß eine Führungsröhre (23) vorgesehen ist, die auf der Hüllröhre (12) gleitbar ist und so relativ zu dieser verschiebbar ist, daß mit ihrem vorderen Ende wahlweise die Außenflächen der Klemmenbacken (14) abdeckbar sind.

6. Klemmenbacken nach Anspruch 2, dadurci gekennzeichnet, daß die Klemmenbacken (14) mittels einer gemeinsamen Drehachse an der Klemmenhalterung (13) gelagert sind.

7. Klemmenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmenbacken (14) mittels jeweils einer getrennten Achse an der Klemmenhalterung (13) gelagert sind.