ДЕРЖАТЕЛЬ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ МЕДИЦИНСКОГО ИНСТРУМЕНТА К ШАРНИРНОМУ РУКАВУ
TOOL HOLDER FOR FIXING THE MEDICAL APPLIANCES TO THE HINGED ARM

Настоящее изобретение касается держателя инструмента для крепления медицинского инструмента, в частности эндоскопа, к шарнирному рукаву, включающего в себя корпус, выполненное на корпусе крепление для удерживания медицинского инструмента и выполненное на корпусе соединительное устройство для установки корпуса на шарнирном рукаве.
Для хирургических целей сегодня все больше используются ассистирующие системы, включающие в себя шарнирный рукав, который, например, может устанавливаться на шине скольжения операционного стола. К свободному концу свободно движущемуся шарнирному рукаву присоединяется медицинский инструмент. Например, в лапароскопии оснащенный оптикой жесткий эндоскоп монтируется на шарнирном рукаве и ориентируется так, чтобы подлежащая обследованию или хирургическому лечению определенная область могла просматриваться хирургом.
Чтобы можно было выборочно соединять с шарнирным рукавом различные инструменты, такие ассистирующие системы часто включают в себя держатель инструмента в качестве места механического сопряжения между инструментом и шарнирным рукавом. Такой держатель инструмента имеет, во-первых, соединительное устройство, которое устанавливается на свободном конце шарнирного рычага, а также крепление для медицинского инструмента. Крепление выполнено, например, в виде винтового зажима и должно обслуживаться хирургом или ассистентом двумя руками, чтобы устанавливать медицинский инструмент на держателе инструмента.
Задачей изобретения является предложить держатель инструмента, который имеет простую конструкцию и легок в обслуживании.
Изобретение решает эту задачу с помощью держателя инструмента с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с изобретением крепление имеет крепежный паз, адаптированный к части медицинского инструмента, в который может помещаться эта часть инструмента, и упругую растягивающуюся планку, которая может устанавливаться на корпусе таким образом, что для удерживания инструмента она обтягивает крепежный паз вместе с расположенной в крепежном пазу частью инструмента.
Применение упругой растягивающейся планки, которая зажимает инструмент в крепежном пазу, по сравнению с обычно применяющимися винтовыми зажимами имеет то преимущество, что можно в определенных пределах дополнительно юстировать установленный на держателе инструмента инструмент без необходимости отсоединения инструмента от держателя инструмента. Например, можно вращать инструмент вокруг его продольной оси, не открывая растягивающуюся планку. Так предлагаемый изобретением держатель инструмента, наряду с требуемой устойчивостью, с которой должен удерживаться инструмент, позволяет также получить определенную гибкость движения инструмента и, таким образом, значительно упрощает обращение.
Корпус держателя инструмента, на котором выполнены, во-первых, крепление для медицинского инструмента, а во-вторых, соединительное устройство для установки держателя инструмента на шарнирном рукаве, может экономично изготавливаться, например, в виде пластмассовой детали, полученной литьем под давлением, с оптимальными затратами. При этом можно разработать предлагаемый изобретением держатель инструмента в виде стерильного одноразового изделия.
Чтобы устанавливать медицинский инструмент на соединенном с шарнирным рукавом держателе инструмента, пользователь должен только расположить инструмент в крепежном пазу, затем натянуть растягивающуюся планку, используя ее упругость, на крепежный паз и надлежащим образом закрепить на корпусе держателя инструмента. Для этого ему нужна только одна рука. Соответствующее относится к отсоединению инструмента от держателя инструмента. Так изобретение обеспечивает возможность особенно простого обслуживания держателя инструмента одной рукой.
Предпочтительно растягивающаяся планка имеет первый участок планки, который установлен с одной стороны крепежного паза, и второй участок планки, который может крепиться с другой стороны крепежного паза к корпусу при упругом растяжении растягивающейся планки, благодаря чему лежащий между первым и вторым участком планки третий участок планки в упруго растянутом состоянии обтягивает крепежный паз. В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления растягивающаяся планка обтягивает при этом крепежный паз поперек его продольной протяженности, при этом первый участок планки зафиксирован с одной стороны, а второй участок планки с другой стороны крепежного паза. Часть инструмента, которая посажена в крепежный паз, таким образом фиксируется особенно надежно.
Второй участок планки предпочтительно может крепиться к корпусу с помощью соединения штифт/отверстие. Благодаря этому можно особенно просто натягивать растягивающуюся планку на крепежный паз и зажимать на корпусе держателя инструмента. Первый участок растягивающейся планки также может крепиться к корпусу с помощью соответствующего соединения штифт/отверстие.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления второй участок планки имеет крепежное отверстие, а корпус - вставляющийся в крепежное отверстие крепежный выступ, который на своем свободном конце имеет фиксирующий носик, указывающий от крепежного паза. Фиксирующий носик указывает соответственно в направлении, которое противоположно направлению растяжения, создаваемого упругой деформацией растягивающейся планки. Благодаря этому обеспечивается, что второй участок растягивающейся планки не соскальзывает с крепежного выступа.
Соответствующий вариант осуществления предпочтителен также для установки первого участка планки на другой стороне крепежного паза. В этом случае растягивающаяся планка целиком может отсоединяться от корпуса. Альтернативно можно также установить первый участок планки на корпусе неподвижно, так чтобы второй участок планки представлял собой свободный конец неподвижно установленной на корпусе растягивающейся планки.
Предпочтительно первый, второй и третий участки планки в ненатянутом состоянии растягивающейся планки образуют прямой продолговатый элемент. При этом ширина продолговатого элемента предпочтительно равна длине крепежного паза, по которой распространяется растягивающаяся планка для удерживания медицинского инструмента.
В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления растягивающаяся планка имеет примыкающий к третьему участку планки четвертый участок планки, который в ненатянутом состоянии растягивающейся планки выступает от прямого элемента под углом, предпочтительно под прямым углом. Этот четвертый участок планки образует захватную часть, за которую пользователь захватывает растягивающуюся планку, чтобы натянуть последнюю на крепежный паз. Предпочтительно поверхность четвертого участка планки снабжена рифлением или обработана иным способом для предотвращения соскальзывания пальца пользователя с растягивающейся планки.
Растягивающаяся планка предпочтительно выполнена из эластомера, например из резины или силикона. Для растягивающейся планки могут применяться любые материалы, если обеспечено, что последняя будет обладать желаемой упругостью. При этом упругость растягивающейся планки лежит, например, в пределах твердости по Шору от 20 до 100, предпочтительно в пределах твердости по Шору от 30 до 90 и особенно предпочтительно в пределах твердости по Шору от 45 до 75. Толщина материала растягивающейся планки лежит, например, в пределах от 1 до 12 мм, предпочтительно в пределах от 2 до 10 мм и особенно предпочтительно в пределах от 3 до 7 мм. Решающим для выбора параметров упругости растягивающейся планки является то, чтобы растягивающаяся планка могла натягиваться усилием одной руки.
Крепежный паз в поперечном сечении является предпочтительно трапецеидальным. Такая трапецеидальная форма особенно хорошо пригодна для удерживания медицинского инструмента, так как она действует, осуществляя самоцентрирование и компенсируя допуски. Однако, крепежный паз, разумеется, не ограничен трапецеидальным поперечным сечением. Возможны многие различные формы для крепежного паза. Предпочтительно, когда зажатый в крепежном пазу инструмент прижимается к двум стенкам, сходящимся в направлении дна паза. При реализованном таким образом заклинивании можно с небольшим зажимным усилием достигать большого зажимного действия. Это возможно также, например, при треугольном поперечном сечении или полуэллиптическом поперечном сечении.
В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления крепежный паз выполнен в крепежном элементе, который сидит в посадочном отверстии, выполненном в корпусе. Посадочное отверстие предоставляет возможность устанавливать в качестве держателя инструмента различные крепежные элементы для различных медицинских инструментов, которые, например, по форме своего поперечного сечения, в частности, своему диаметру, отличаются друг от друга. Так держатель инструмента может использоваться для различных инструментов.
Поскольку как крепежный элемент, так и растягивающаяся планка выполнены упругими, это обеспечивает возможность определенной гибкости при ориентации установленного на держателе инструмента медицинского инструмента, без необходимости двигать сам шарнирный рукав. При этом упругость крепежного элемента лежит в пределах твердости по Шору от 20 до 100, предпочтительно в пределах твердости по Шору от 30 до 90 и особенно предпочтительно в пределах твердости по Шору от 50 до 75. Чем мягче крепежный элемент, тем скорее от крепежного элемента может быть получен определенный «эффект склеивания», который способствует фиксации инструмента в крепежном пазу.
Предпочтительно крепежный элемент и посадочное отверстие вставляются друг в друга в виде соединения типа ласточкина хвоста. Соединение типа ласточкина хвоста обеспечивает возможность особенно надежной установки крепежного элемента в посадочном отверстии.
В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления корпус держателя инструмента может вращаться относительно соединительного устройства вокруг оси вращения. Это обеспечивает возможность вращения инструмента, установленного на держателе инструмента, без необходимости перестановки шарнирного рукава.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления соединительное устройство включает в себя стопорную пластину, имеющую первую систему зубьев, которая находится в стопорящем зацеплении со второй системой зубьев, выполненной на корпусе, при этом вторая система зубьев может отсоединяться от первой системы зубьев против усилия предварительного натяга, создаваемого элементом для предварительного натяга, вдоль оси вращения, чтобы вращать корпус относительно стопорной пластины вокруг оси вращения. Обе системы зубьев могут быть, например, выполнены так, чтобы корпус мог вращаться относительно стопорной пластины в определенных угловых интервалах.
Предпочтительно держатель инструмента выполнен таким образом, что он может стерилизоваться. В этом случае держатель инструмента предпочтительно представляет собой одноразовое изделие. Однако можно также выполнить держатель инструмента с возможностью многоразового использования, в частности с возможностью многоразовой стерилизации.
По другому аспекту изобретения предусмотрена вспомогательная система, которая включает в себя шарнирный рукав, медицинский инструмент и держатель инструмента описанного выше рода для крепления медицинского инструмента к шарнирному рукаву. Медицинский инструмент представляет собой, например, эндоскоп, который применятся в лапароскопии, чтобы дать хирургу возможность просматривать подлежащую лечению определенную область.
Изобретение поясняется подробнее ниже с помощью чертежей. На них показано:
фиг. 1 - шарнирный рукав, который является частью предлагаемой изобретением вспомогательной системы;
фиг. 2 - предлагаемый изобретением держатель инструмента, который может устанавливаться на шарнирном рукаве в соответствии с фиг. 1;
фиг. 3 - покомпонентный вид держателя инструмента;
фиг. 4 - вид в перспективе корпуса держателя инструмента;
фиг. 5 - другой вид в перспективе корпуса держателя инструмента;
фиг. 6 - вид корпуса в сборе;
фиг. 7 - вид корпуса в сборе, снабженного другим крепежным элементом;
фиг. 8 - изображение, которое показывает, как корпус держателя инструмента вращается относительно стопорной пластины;
фиг. 9 - изображение, которое показывает, как растягивающаяся планка укладывается вокруг эндоскопа; и
фиг. 10 - изображение, которое показывает, как эндоскоп удерживается растягивающейся планкой с возможностью вращения.
На фиг. 1 показан шарнирный рукав 10, который является частью предлагаемой изобретением вспомогательной системы.
Шарнирный рукав 10 имеет несколько удерживающих звеньев 12, 14, 16, 20 и 22, которые соединены друг с другом посредством шарниров 24, 26, 28, 30 и 32. На одном конце шарнирного рукава 10 расположено крепежное устройство 34, которое служит для того, чтобы устанавливать шарнирный рукав 10 на не показанной шине скольжения операционного стола. На другом конце шарнирного рукава 10 находится ручка 36, которая может приводиться в действие пользователем вручную для разблокировки с шарнирного рукава 10.
Когда на ручку 36 не действует приводящее в действие усилие, то удерживающие звенья 12, 14, 16, 20 и 22 шарнирного рукава 10 жестко соединены друг с другом посредством шарниров 24, 26, 28, 30 и 32. В этом состоянии шарнирный рукав образует жесткий узел.
Когда пользователь нажимает на ручку 36, то соединенные друг с другом посредством шарниров 24, 26, 28, 30 и 32 удерживающие звенья 12, 14, 16, 20 и 22 через механизм деблокировки, который не является частью настоящего изобретения и поэтому здесь более подробно не описывается, приводятся в движение относительно друг друга, так что пользователь может ориентировать шарнирный рукав 10 в пространстве по желанию. Когда пользователь затем снова отпускает ручку 36, то шарниры 24-32 блокируются, и шарнирный рукав 10 фиксируется в своей измененной ориентации.
На фиг. 2 показан держатель 50 инструмента, который является частью предлагаемой изобретением вспомогательной системы. Для соединения держателя 50 инструмента с шарнирным рукавом 10 предусмотрена быстродействующая муфта 42, которая одним концом надевается на блокировочный штырь 40, который расположен на ручке 36 (сравни фиг. 1). Быстродействующая муфта 42 имеет две деблокировочные кнопки 44 и 46, которые нажимаются для отсоединения быстродействующей муфты от шарнирного рукава 10.
Держатель 50 инструмента адаптирован к быстродействующей муфте. Для этого он имеет соединительное устройство 52, снабженное другим блокировочным штырем 54, который может вставляться в быстродействующую муфту 42.
Держатель 50 инструмента на фиг. 3 показан на покомпонентном виде.
Держатель 50 инструмента в качестве основных компонентов имеет изготовленный в виде цельной пластмассовой детали, полученной литьем под давлением, корпус 56, который изображен на фиг. 4 и 5 в различных перспективах.
Как показано на покомпонентном виде в соответствии с фиг. 3, при сборке держателя 50 инструмента соединительное устройство 52 устанавливается на корпусе 56. Соединительное устройство 52 образовано из круглой стопорной пластины, которая на своей обращенной к корпусу 56 стороне имеет первую, расположенную по периметру систему 58 зубьев. Внутри системы 58 зубьев находится резьбовой стержень 60, который вставляется в выполненное в корпусе 56 монтажное отверстие 62 (сравни фиг. 4). Когда резьбовой стержень 60 вставлен в монтажное отверстие 62, то на резьбовой стержень поочередно надеваются винтовая пружина 64 сжатия и подкладная шайба 66. Затем в резьбовой стержень 60 ввертывается винт 68, вследствие чего стопорная пластина 52 притягивается к корпусу 56 против силы упругости, создаваемой винтовой пружиной 64 сжатия.
Как показано на фиг. 5, корпус 56 имеет вторую систему 70 зубьев, которая окружает монтажное отверстие 62. Вторая система 70 зубьев корпуса 56 находится в зацеплении с первой системой 58 зубьев, выполненной на стопорной пластине 52. Против силы упругости, создаваемой винтовой пружиной 64 сжатия, стопорная пластина 52 может отрываться от корпуса 56 настолько, чтобы первая система 58 зубьев, выполненная на стопорной пластине 52, отсоединялась от первой системы 70 зубьев, выполненной на корпусе 56. В этом состоянии корпус 56 может вращаться вокруг оси R вращения (сравни фиг. 3), которая совпадает с центральной осью резьбового стержня 60, относительно стопорной пластины 52. Таким образом, держатель 50 инструмента может вращаться относительно быстродействующей муфты 42 и вместе с тем относительно шарнирной консоли 10. Крышка 72 закрывает корпус 56.
Корпус 56 имеет на своем обращенном от стопорной пластины 52 конце посадочное отверстие 76, в которое вставлен упругий крепежный элемент 78. Крепежный элемент 78 изготовлен, например, из резины или силикона и сидит в посадочном отверстии 76 с геометрическим замыканием. Как лучше всего можно видеть на изображении фиг. 6, крепежный элемент 78 и посадочное отверстие 76 с геометрическим замыканием вставляются друг в друга в виде соединения типа ласточкина хвоста.
Крепежный элемент 78 на своей обращенной от посадочного отверстия 76 стороне имеет продолговатый, трапецеидальный в поперечном сечении крепежный паз 80, который служит для того, чтобы принимать часть медицинского инструмента, который должен удерживаться держателем 50 инструмента. Соответственно этому форма и размер крепежного паза 80 адаптированы к этой части инструмента.
Как можно видеть на изображениях фиг. 6 и 7, могут предусматриваться различные упругие крепежные элементы 78, 78', крепежный паз 80, 80' каждого из которых адаптирован к медицинскому инструменту, применяемому в данный момент. Для этого те части крепежных элементов 78, 78', которые адаптированы к посадочному отверстию 76 и образуют с ним соединение типа ласточкина хвоста, выполнены идентично. Только крепежные пазы 80, 80' различны.
Держатель 50 инструмента включает в себя также упругую растягивающуюся планку 82, которая служит для того, чтобы зажимать в крепежном пазу 80 часть инструмента, вставленную в крепежный паз 80 крепежного элемента 78. Растягивающаяся планка 82, которая, например, изготовлена из резины или силикона, имеет первый участок 84 планки, в котором выполнено крепежное отверстие 86. Первый участок 84 планки своим крепежным отверстием 86 надевается на крепежный выступ 88, так чтобы первый участок 84 планки был зафиксирован на наружной стенке 90 корпуса 56. Для этого крепежный выступ 88 имеет такую ширину, чтобы крепежное отверстие 86, когда оно надето на крепежный выступ 88, упруго деформировалось, вследствие чего первый участок 84 планки фиксируется на крепежном выступе 88. В этом зафиксированном состоянии концевая поверхность первого участка 84 планки прилегает к контактному выступу 92, который перпендикулярно выступает от стенки 90 корпуса 56.
Растягивающаяся планка 82 имеет второй участок 94 планки и третий участок 96 планки, который расположен между первым участком 84 планки и вторым участком 94 планки. Во втором участке 94 планки выполнено второе крепежное отверстие 98, которое надевается на второй крепежный выступ 100 (сравни фиг. 4 и 5). Второй крепежный выступ 100 имеет стопорный носик 101, направленный в сторону от крепежного паза 80. Он находится на стенке корпуса, которая обращена от стенки 90 корпуса, на которой выполнен первый крепежный выступ 88. Два крепежных выступа 88 и 100 находятся, таким образом, на разных сторонах крепежного паза 80.
Второй участок 94 планки своим крепежным отверстием 98 надевается на крепежный выступ 100, чтобы установить растягивающуюся планку 82 на корпусе 56 так, чтобы она своим третьим участком 96 планки обтягивала выполненный в крепежном элементе 78 крепежный паз 80 вместе с удерживаемой в нем частью инструмента и при этом упруго растягивалась в своем продольном направлении. Благодаря упругой деформации растягивающейся планки 82 третий участок 96 планки, обтягивающий крепежный паз 80, вдавливает часть инструмента в крепежный паз 80.
Растягивающаяся планка 82 имеет также четвертый участок 99 планки, который под прямым углом примыкает ко второму участку 94 планки. Четвертый участок 99 планки имеет рифленую поверхность и образует захватную часть, за которую пользователь может захватывать растягивающуюся планку 82.
Как упомянуто выше, два крепежных выступа 88 и 100 находятся по разным сторонам посадочного отверстия 76 и вместе с тем крепежного паза 80, выполненного в крепежном элементе 78. Дистанция, на которую распространяется растягивающаяся планка 82, начинаясь от первого крепежного выступа 88 через крепежный паз 80 до второго крепежного выступа 100, короче, чем то расстояние, на котором находятся друг от друга два крепежных отверстия 86 и 98 в ненатянутом состоянии растягивающейся планки 82. Тем самым обеспечивается, что растягивающаяся планка 82 в натянутом состоянии, в котором первый крепежный выступ 88 вставляется в первое крепежное отверстие 86, а второй крепежный выступ 100 вставляется во второе крепежное отверстие 98, достаточно растянута, чтобы вследствие своей упругости вдавливать часть инструмента с достаточно большим удерживающим усилием в крепежный паз 80.
Ниже поясняется принцип действия держателя 5 инструмента со ссылкой на фиг. 2, 8, 9 и 10.
Для установки держателя 50 инструмента на быстродействующей муфте 40, соединенной с шарнирным рукавом 10, блокировочный штырь 54, который выполнен на стопорной пластине 52, вставляется в быстродействующую муфту 42 в направлении A стрелки (сравни фиг. 2). Если затем держатель 50 инструмента вращается в направлении B стрелки, то он слышимо стопорится и блокируется с быстродействующей муфтой 42.
На фиг. 8 показано, как заблокированный держатель 50 инструмента может вращаться относительно быстродействующей муфты 42 для установки держателя 50 инструмента, например, на уже ориентированном эндоскопе. Для этого корпус 56 в направлении A стрелки против силы упругости, создаваемой винтовой пружиной 64 сжатия, несколько отрывается от стопорной пластины 52, так что две системы 58 и 70 зубьев разъединяются друг с другом. В этом разъединенном состоянии корпус 56 может вращаться относительно стопорной пластины 52, как обозначено стрелкой B на фиг. 8. Для пояснения этого процесса держатель 50 инструмента на фиг. 8 показан в двух положениях вращения.
На фиг. 9 изображено, как эндоскоп 102 устанавливается на держателе 50 инструмента. Для этого участок 104 трубы эндоскопа 102 вставляется в крепежный паз 80 крепежного элемента 78. Затем оператор захватывает рифленую захватную часть 99 растягивающейся планки 82 и перекидывает растягивающуюся планку 82, как обозначено стрелкой на фиг. 9.
После этого пользователь зажимает участок 104 трубы эндоскопа 102 в крепежном пазу 80, при этом он зацепляет крепежный выступ 100 за крепежное отверстие 98 растягивающейся планки 82, как показано на фиг. 10. На изображении фиг. 10 видно также, что эндоскоп 102 может вращаться вокруг своей продольной оси, несмотря на то, что он удерживается в крепежном пазу 80 растягивающейся планкой 82. Следовательно, растягивающаяся планка 82 обеспечивает возможность заторможенного вращательного движения расположенного в крепежном пазу 80 эндоскопа 102 без необходимости отсоединения растягивающейся планки 82. В статическом режиме, когда на эндоскоп не действует наружное усилие, последний надежно удерживается таким образом растягивающейся планкой 82 в крепежном пазу 80. В динамическом режиме, когда пользователь действует на эндоскоп 102 с усилием вращения, растягивающаяся планка 82, наоборот, допускает вращательное движение эндоскопа 102 вокруг его продольной оси. Последнее предпочтительно, в частности, при применении угловой оптики. Следовательно, активное ослабление крепления эндоскопа, как это предусмотрено, например при традиционных винтовых зажимах, не требуется.