DE2617453A1 - Einrichtung zur anzeige der mittels eines werkzeugs aufgebrachten kraft - Google Patents

Einrichtung zur anzeige der mittels eines werkzeugs aufgebrachten kraft

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DE2617453A1
DE2617453A1 DE19762617453 DE2617453A DE2617453A1 DE 2617453 A1 DE2617453 A1 DE 2617453A1 DE 19762617453 DE19762617453 DE 19762617453 DE 2617453 A DE2617453 A DE 2617453A DE 2617453 A1 DE2617453 A1 DE 2617453A1
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jaws
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Withdrawn
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DE19762617453
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English (en)
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Mircea Arcan
Gordon Robin
Ariel Simkin
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Ramot at Tel Aviv University Ltd
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Ramot at Tel Aviv University Ltd
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1107—Measuring contraction of parts of the body, e.g. organ, muscle
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Description

DIPL.-ING. HORST ROSE DlPL-ING. PETER KOSEL
PATENTANWÄLTE
3353 Bad Gandershelm, 20. April 1976 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382) 2842 RAMOT University Authority for Telegramm-Adresse: SiedpatentBadgandershelm
Applied Research & Industrial
Development Ltd. UnsereAkten-Nr. 2825/2
Patentgesuch vom 20. April 1976
RAMOT University Authority for Applied Research
& Industrial Development Ltd. Tel Aviv University
Tel Aviv, Israel
Einrichtung zur Anzeige der.mittels eines Werkzeugs aufgebrachten Kraft
Die Erfindung "bezieht sich auf eine Einrichtung zur Anzeige der mittels eines Werkzeugs aufgebrachten Kraft.
Derartige Einrichtungen werden insbesondere bei medizinischen Spreizgeräten zur-Aufbringung einer kraft auf einen Teil des menschlichen körpers und zur .anzeige der aufgebrachten Kraft benutzt.
Viele Operationsmethoden oder andere medizinische i3ehandlungen, insbesondere in der Orthopädie, erfordern die Benutzung einer Kraft. Beispielsweise wird Skoliosis, eine seitliche Verkrümmung der Wirbelsäule, durch eine äußere Verspannung oder Stützung (Milwaukee Brace) oder chirurgisch ("Harrington Rod Procedure") korrigiert bzw. behandelt. Bei der ersten Methode wird zwischen Kopf und Becken eine Längskraft zusammen mit seitlichem Druck aufgebracht. Bei der letzteren Methode, die bei ernsten Fällen angewandt wird;, werden Zugkräfte direkt auf das Rückgrat aufgebracht. In beiden Fällen ist die Größe der aufgebrachten Kraft von besonderer Wichtigkeit für den Erfolg der Behandlung. Zu geringe Kraft erzeugt nicht den gewünschten Effekt, während zu große Kraft Schäden hervorruft, wie z.B. eine Fraktur der hinteren Elemente der Wirbel oder der Paraplegiae, welche wie eine Folge einer Gefäßverletzung erscheint.
609845/0763
Bankkonto: Norddeutsche Landesbeste, Filiale Bad GandersEioIm, Kto.-Nr. 22.118.973 · Postscheckkonto: Hannover 65715
-2-ORIGINAL INSPEOfED
Die "Harrington Rod Procedure", heute die häufiger angewandte der "beiden oben beschriebenen Behandlungsmethoden, benutzt zwei Haken und eine Stange mit einer Reihe von umlaufende! Ausnehmungen oder Nuten. Ein Haken legt sich gegen eine Schulter an einem .rinde der Stange, während der andere Haken entlang der Stange gleiten kann. Die beiden Haken sind in die hinteren Elemente des Rückgrates bzw. der Wirbel an den beiden Enden der Verkrümmung eingesetzt. Dann wird ein Spreizgerät benutzt, um den einen Haken entlang der Stange zu bewegen und das Rückgrat auseinander zu ziehen. Während dieser Behandlung kann eine erhebliche Kraft auf die Wirbelsäule ausgeübt werden. Um jede Verletzung zu vermeiden, empfiehlt es sich, eine obere Grenze von 3o - 4o kg Axialkraft nicht zu überschreiten.
Es sind zwei Einrichtungen zur Anzeige der Kraft vorgeschlagen worden. Die eine besitzt eine mechanische Anzeige, die dadurch gebildet wird, daß man einen Handgriff abschneidet und ihn hinten mit einer J31attfeder verbindet bzw. ihn durch diese ersetzt, wobei die Auslenkung der Feder als ein Maß für die Kraft benutzt wird. Die Flexibilität der Feder jedoch erhöht die Flexibilität des Handgriffes; dies ist nicht immer für den Chirurgen erwünscht. Die andere Einrichtung besitzt Dehnungsmeßstreifen, welche auf dem Spreizgerät befestigt sind. Diese ftießmethode erfordert ein aufwendiges Meßsystem und eine unzweckmäßige Verdrahtung, und darüber hinaus ist das direkte Ablesen der kraft durch den Chirurgen äußerst schwierig, da sich die Kraftanzeige in einer gewissen Entfernung von dem Behandlungsort befindet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermieden sind. Insbesondere soll ein manuell betätigbares Spreizwerkzeug mit einer kraft-
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anzeige geschaffen werden, welches einen einfachen,preiswerten und leicht zu sterilisierenden Aufbau "besitzt und "bei welchem die Kraft-anzeige während der Benutzung leicht ablesbar ist, wobei das Spreizgerät insbesondere als ein chirurgisches Spreizgerät benutzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine von der aufgebrachten Kraft verformte Stange, ein Paar von räumlich entfernt voneinander liegenden, von der Stange gehaltenen Anschlägen, durch einen beide Anschläge umfassenden Rahmen, v/elcher mit einem Ende mit einer Seite des einen Anschlages in Eingriff steht und sich mit seinem anderen, entgegengesetzten Ende bis über den anderen Anschlag hinaus erstreckt, um zwischen dem anderen Anschlag und dem entgegengesetzten Ende des Rahmens einen Raum zu bilden, und durch ein Kraftmeßelement, welches in dem Raum angeordnet ist, wodurch eine Zugkraft oder Biegespannung auf der Stange von den beiden Anschlägen und dem Rahmen in eine Druckkraft auf das Kraftmeßelement umgesetzt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Kraftmeßglied ein photoelastisches Element, welches seine optischen Eigenschaften bei Aufbringung einer Kraft bzw. einer Spannung ändert, so daß hierdurch eine optische Anzeige der Größe der von dem Spreizgerät aufgebrachten Kraft geliefert wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Einrichtung als medizinisches Spreizgerät benutzt werden, in welchem die Klauen dazu bestimmt sind, Zugkräfte auf das Rückgrat zur medizinischen Behandlung von Skoliosis aufzubringen, wobei das photoelastische Element in der Hähe der Klauen angeordnet ist, um das Ablesen des photoelastischen Gliedes zu dem Zeitpunkt, an dem der Chirurg die von den Klauen während der Benutzung der Einrichtung behandelte Körperfläche betrachtet, zu erleichtern.
-4-609845/0763
An Hand der Zeichnung sollen weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht des chirurgischen·
Spreizgerätes zur Benutzung bei der Harrington Kod Procedure zur Behandlung von Skoliosis mit einem Kraftanzeiger gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Aufsicht auf das Spreizgerät ge
mäß der Fig. 1,
Fig. 3 eine Teilansicht entsprechend der
Fig. 2, aber in vergrößerter .Darstellung, um die Hauptelemente der Anzeige darzustellen,
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie
IV-IV der Fig. 3 und
Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der
Linie V-V der Fig. 3. .
Das chirurgische Spreizgerät, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, ist ein Handwerkzeug, welches ein Paar drehbare Handgriffe 2, 4 aufweist, welche um einen Zapfen 6 drehbar sind und welche ein Paar Backen 8, 1o tragen, die zur Aufbringung einer Zugkraft zum Auseinanderziehen des Kückgrates nach dem Harrinton Rod Verfahren zur Behandlung von Skoliosis dienen. Eine an dem Handgriff 4 befestigte und gegen den Handgriff 2 anliegende Feder 12 hält normalerweise das Spreizwerkzeug oder Spreizgerät in seiner geschlossenen Stellung, wie es.in der Fig. 1 dargestellt ist.
Gemäß der Erfindung sind ein Paar Zapfen 14 und 16 mit dem Handgriff 2 verbunden, wobei die Zapfen entlang der längsachse des Handgriffes räumlich voneinander entfernt angeordnet sind. In der dargestellten Ausführung ist der Zapfen
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auf einer Seite der Achse 6 und der zv/eite Zapfen 16 auf der anderen Seite der Achse 6 "befestigt. Beide Zapfen 14 und 16 sind vorzugsweise aus Stahl und jeder kann dadurch "befestigt werden, daß man je ein Loch in den Handgriff bohrt und die Zapfen mit Preßsitz in die Löcher einsetzt.
Das Unterteil des Zapfens 14 ist mit einem vergrößerten zylinderförmigen Anschlag 14' und das Unterteil des Zapfens 16 mit einem rechteckigen Anschlag 16' gebildet; beide sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.- Von den vergrößerten Anschlägen 141 und 16' der beiden Zapfen 14 und 16 ist ein Rahmen 18 aus Stahl gehalten. Dieser Rahmen 1ö ist im Profil im wesentlichen rechteckig, wobei er zwei parallele Wände 18a und 18b aufweist; die vordere Wand 1öc besitzt eine V-Form, während seine hintere Wand 1öd im wesentlichen gerade ist. Die vordere Wand 18c des Rahmens 1ö ist mit einer Seite des Zapfens 14 in Eingriff, wobei sich die hintere Wand 18d bis hinter den anderen Zapfen erstreckt und dabei einen* Raum zur Aufnahme einer photoelastischen Einheit 22 bildet.
Die photoelastische Einheit 22 ist in bekannter Weise aufgebaut. Sie umfaßt ein photoelastisches Element 22a (Fig. 4), welches reflektierend beschichtet ist, und besitzt einen Zirkularpolarisator 22b auf seiner oberen Seite. Wenn die photoelastische Einheit 22 Spannungen unterworfen ist, dann ändert sie ihre optischen Eigenschaften, wobei sich Isochromaten bilden, deren Zahl, Farbe und Lage ein Maß für die aufgebrachte Kraft liefern. Die Elemente der photoelastischen Einheit 22 können ohne weiteres an ihrem Platz von einer Querleiste 24 gehalten v/erden, die sich über die Einheit erstreckt und an ihren entgegengesetzten Enden am Rahmen 18 befestigt ist. Auf Wunsch kann die Einheit von einem transparenten oder durchsichtigen Fenster aus Kunststoff (nicht dargestellt) abgedeckt sein.
Innerhalb einer Bohrung 27 (Fig. 5) im Zapfen 16 ist ein Gewinäeelement 26 eingeschraubt. Dieses Gewindeelement 26
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besitzt einen Kopf 26c, welcher sich gegen die photoelastische Einheit 22 legt, wobei das Gewindeelement ein mit Gewinde versehener Bolzen ist, der in die Bohrung im Zapfen 16 eingeschraubt ist, und wobei dessen Ende 26a mit Öffnungen oder Ausnehmungen zur Aufnahme eines Werkzeuges zur Verdrehung des Gewindeelementes 26 versehen ist, so daß hiermit der Kopf 26c gegen die photoelastische Einheit 22 oder von der photoelastischen Einheit 22 weg bewegt werden kann. Man kann sehen, daß der Zapfen 14 auf dem Handgriff 2 des Spreizgerätes einen ersten Anschlag und der Kopf 26c, welcher in die Bohrung 27 im Zapfen eingeschraubt ist, einen zweiten Anschlag bildet, welche in Längsrichtung des Handgriffes voneinander räumlich entfernt angeordnet sind.
Wenn der Handgriff aufgrund der Spannung entsprechend der durch die Backen 8 und io aufgebrachten Kraft verbogen wird, dann setzt der Rahmen 18 aus Stahl die Zug-bzw. Biegekraft auf dem Handgriff in eine .Druckkraft um, welch letztere auf die photoelastische Einheit mittels der hinteren Wand 18d des Rahmens 18, welcher mit dem ortsfesten Zapfen 14 verschoben wird, und mittels des Kopfes 26c des Elementes 26, welches mit dem Zapfen 16 verschoben wird, aufgebracht wird. Die oben beschriebene optische Veränderung, die von der auf die photoelastische Einheit 22 aufgebrachten Druckkraft herrührt, sorgt für eine optische Anzeige der Größe der aufgebrachten Kraft. Auf diese Veise sorgt das in der Zeichnung dargestellte Spreizgerät für eine leicht ablesbare Anzeige der während der Benutzung des Spreizgeräts aufgebrachten Kraft. Zusätzlich erhält man durch das Vorsehen des Gewindeelementes 26, welches innerhalb der in dem Zapfen 16 gebildeten Bohrung 27 eingestellt werden kann, eine einfache Anordnung zur Kompensierung won Temperaturschwänkungen und auch zur Einjustierung der Kullage. Bevor das Spreizgerät benutzt werden soll, kann der Benutzer das Gewindeelement 26 solange verstellen, bis sein Kopf 26c leicht gegen die photoelastisehe Einheit 22 drückt, wobei diese Verstellung leicht aus
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der optischen Veränderung der photoelastischen Einheit 22 ersichtlich ist.
Auf Wunsch kann die photoelast.ische Einheit 22 eine Skala entlang ihrer Achse aufweisen, um direkt eine Einteilung der Krafteinheiten zu erhalten. Man hat jedoch festgestellt, daß der Benutzer schnell lernt, die kraft, die er aufbringt, in Beziehung mit der Anzeige zu setzen, welche er auf der photoelastischen Einheit sieht, zumindest mit einer für die Benutzung in der oben dargestellten Behandlungs- oder Operationstechnik ausreichenden Genauigkeit. Große Genauigkeit ist in dieser Technik nicht erforderlich; es ist ausreichend, daß der Benutzer annähernd die Größe' der aufgebrachten Kraft erkennt, damit er sicher ist, daß er innerhalb der sicheren Grenzen liegt.
P-tontanwälte
Diel.-inn. Horst Rosa Dipl.-ing. Peter Kose!
809845/0763

Claims (6)

  1. DlPL-ING. HORST ROSE Dl PL-ING. PETER KOSEL
    PATENTANWÄLTE
    3353 Bad Gandershelm, 20. April 1976 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382) 2842
    Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm
    Unsere Akten-Nr. 282 5/2
    RAMOT University Authority for Applied Research
    & Industrial Development Ltd. Po+on+goRUfih vom 20. April 1976 Patentansprüche
    /i . J Einrichtung zur Anzeige der mittels eines \verkzeugs aufgebrachten Kraft, gekennzeichnet durch eine von der aufgebrachten Kraft verformte Stange (2), ein Paar von räumlich entfernt voneinander liegenden, von der Stange gehaltenen Anschlägen, durch einen beide Anschläge umfassenden Rahmen (iö), weleher mit einem Ende mit einer Seite des einen Anschlages in Eingriff steht und sich mit seinem anderen, entgegengesetzten jSnde bis über den anderen Anschlag hinaus erstreckt , um zwischen dem anderen Anschlag und dem entgegengesetzten Ende des Rahmens einen Raum zu bilden, und durch ein Kraftmeßelement (22), welches in dem Raum angeordnet ist, wodurch eine Zugkraft oder Biegespannung auf der Stange von den beiden Anschlägen und dem Rahmen in eine Druckkraft auf das Kraftmeßelement umgesetzt wird.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß der eine Anschlag ein erster Zapfen (14) ist, der an einem Punkt der Stange (2) befestigt ist, und daß der andere Anschlag ein Justierelement (26) ist, welches in einem zweiten, an einem zweiten Punkt der Stange befestigten Zapfen (16) gehalten ist,
    809845/0763 _2_
    Bankkonto: Norddeutsche Landesbank, Filiale Bad Gandershelm, Kto.-Nr. 22.118.970 - Postscheckkonto: Hannover 66715
    ir
    wobei das Justierelement bezogen auf das Kraftmeßelement (22) verschiebbar ist, um die Nullstellung einzujustieren und eine Temperaturkompensation zu ermöglichen.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Justierelement (26) einen mit dem Kraftmeßelement (22) in Eingriff bringbaren Kopf (26c) und einen mit Gewinde versehenen, in eine Querbohrung in dem zweiten Zapfen (16) eingeschraubten Bolzen aufweist,
  4. 4. Einrichtung nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßelement (22) ein photoelastisches Element ist, welches seine optischen Eigenschaften unter Einwirkung einer Spannung verändert, so daß eine optische Anzeige der Größe der mit der Einrichtung aufgebrachten Kraft erhalten wird.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie an einem handbetätigten Werkzeug angebracht ist, welches ein Paar drehbarer, von dem Benutzer umfaßbarer Handgriffe und ein Paar Backen (ö,1ü) zur Aufbringung der Kraft aufweist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug als chirurgisches Spreizgerät ausgebildet ist, bei welchem die Backen (8, 10) dazu
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    ■bestimmt sind, Zugkräfte auf das Rückgrat zur !Behandlung von Skoliosis aufzubringen, wobei das photoelastische .Element zur Erleichterung seiner Ablesung zu der Zeit, wenn der Benutzer die während der Benutzung von den .Backen bearbeitete Körperfläche "beobachtet, in der Nähe der Backen angeordnet ist.
    P c t c r. t a π ν.· ä I i e D-pl.-in-. :;3rst Rose DlpL-h-.rr. f-3ter Kose!
    80984S/0763
DE19762617453 1975-04-24 1976-04-21 Einrichtung zur anzeige der mittels eines werkzeugs aufgebrachten kraft Withdrawn DE2617453A1 (de)

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