Magnetische Kupplung für ein in gefluteter Umgebung arbeitendes chirurgisches

Instrumentenset

Beschreibung

Technisches Gebiet

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein chirurgisches Werkzeug, ein chirurgisches Handinstrument für ein solches chirurgisches Werkzeug sowie ein chirurgisches Instrumentenset aufweisend mindestens ein chirurgisches Werkzeug und ein chirurgisches Handinstrument. Das Werkzeug, das Handinstrument bzw. das sich daraus ergebende Instrumentenset dienen der Aufnahme und des Antriebes eines vorzugsweise austauschbaren chirurgischen Effektors im weitesten Sinne, insbesondere eines drehbaren chirurgischen Effektors, wie beispielsweise eines Fräsers, Bohrers, Schleifkopfs oder ähnlichen Werkzeugs.

Hintergrund der Erfindung

In der modernen minimalinvasiven Chirurgie werden derartige Werkzeuge/Instrumente und dazugehörige Instrumentenhandstücke/Handinstrumente beispielsweise zur Bearbeitung von Knochen, Knorpeln bei arthroskopischen Eingriffen, in der Wirbelsäulenchirurgie und dergleichen orthopädischen/chirurgischen Behandlungen sowie zur Bearbeitung von organischem Material in der Neurochirurgie verwendet. Die Werkzeuge/Instrumente weisen einen Griffabschnitt und ggf. austauschbare Effektoren, wie beispielsweise Fräser, Drehmesser, einen Polierkopf oder Ähnliches auf. Der Effektor ist in einem Schaft des Werkzeugs/Instruments an dessen distalem Ende gelagert, ggf. drehbar angetrieben gelagert. Als Werkzeugantrieb ist je nach Verwendungszweck und beabsichtigter Werkzeugdrehzahl ein hydraulischer, pneumatischer, oder elektromotorischer Antrieb vorgesehen, der über einen Drehmoment-Übertragungszug innerhalb des Werkzeugs und/ oder des Handinstruments mit dem Werkzeugkopf (Effektor) wirkverbunden ist. Die Antriebe 2 können dabei im Werkzeug und/oder im Handinstrument integriert oder als externe Antriebseinheiten ausgebildet sein, die über Energieversorgungsleitungen oder Drehmoment-Übertragungsstränge mit dem Werkzeug oder dem Handinstrument gekuppelt sind.

Stand der Technik

Aus der DE 102013 111 194 A1 ist ein solches chirurgisches Instrument mit einem Handinstrument/Handstück und einem darin aufgenommenen drehbar angetrieben Werkzeug bekannt. Das Werkzeug (welches mit dem Handinstrument gekoppelt werden soll) weist an seinem proximalen, patientenkörperabgewandten Ende einen hülsenförmigen Griffabschnitt mit einem daran anschließenden Instrumenten- /Werkzeugschaft auf, an dessen distalem, patientenkörperzugewandten Ende sich ein Effektor befindet, der im Instrumenten-A/Verkzeugschaft drehbar gelagert und über eine Motor-Abtriebswelle angetrieben wird. Das Werkzeug kann über den hülsenförmigen Griffabschnitt beispielsweise mittels Form - oder Kraftschluss an das Handinstrument angeschlossen werden, in dem sich der Antrieb für das Werkzeug befindet. Am proximalen Ende des Handinstruments befindet sich der Anschluss, der den Antrieb mit Energie versorgt.

Im Zuge neuer Operationstechniken in der Wirbelsäulenchirurgie, wie sie vor allem in Japan immer häufiger Anwendung finden, wird das Operationsfeld vollständig geflutet. Der Operateur setzt für die Operation ein Endoskop mit Arbeitskanal,

Spülkanal und Absaugkanal ein. Das Operationsfeld wird vollständig mit Kochsalzlösung geflutet ähnlich wie bei arthroskopischen Eingriffen am Knie. Das Fräsen mit dem Handstück findet über den Arbeitskanal des Endoskops statt. Die Arbeitsweise hat große Vorteile bei der Sicht, der Wärmeverteilung, insbesondere der schnellen Ableitung der Wärme vom Knochen und der kontinuierlichen Entfernung der Knochenspäne.

Bisherige chirurgische Handinstrumente nach der Bauart, des aus dem Stand der Technik DE 102013 111 194 A1 bekannten Handinstruments sind aufgrund ihres Aufbaus nicht geeignet, um unter Wasser beziehungsweise unter Fluideinwirkung zu arbeiten oder sind zumindest nach dem OP-Einsatz aufgrund von Kontaminierungen 3 nicht wiederverwendbar. Durch einen im Operationsfeld vorherrschend Überdruck wird Flüssigkeit am Effektor beispielsweise einem Fräser vorbei durch den Instrumenten- A/Verkzeugschaft und durch den Motor hindurch geleitet und tritt an der Werkzeugentriegelung (Kupplungsstelle zwischen Werkzeug und Handinstrument) und am Anschluss zum Motorkabel wieder aus. Dabei treten auch kontaminierte Flüssigkeit, sowie abgetragene Gewebepartikel aus. Durch die Partikel ist es möglich, dass die innenliegenden Bauteile wie z.B. Kugellager, Werkzeugkupplung, etc. beschädigt werden und das Handstück nicht seine vorgesehene Lebensdauer erreicht.

Der Stand der Technik hat somit den Nachteil, dass die Funktion des Werkzeugs in einem vollständig gefluteten OP-Arbeitsumfeld nicht sichergestellt ist. Zudem kann bei chirurgischen Operationen häufig eingesetzte Kochsalzlösung sehr korrosiv wirken und kann bei längerer Liegezeit nach der OP mechanische Komponenten wie beispielsweise Kugellager und Werkzeugkupplungen massiv schädigen. Bei weiteren Einsätzen ist in Folge der Kontaminierung jederzeit ein Ausfall des Handstücks möglich. Ebenso ist es nicht erwünscht, dass der außenliegende Bereich um das OP-Feld durchnässt und kontaminiert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik und dessen Nachteilen liegt der Offenbarung die Aufgabe zugrunde, ein chirurgisches Werkzeug mit einem Effektor, insbesondere einem drehbar angetriebenen Effektor, sowie ein chirurgisches Handinstrument zur Aufnahme, insbesondere drehbar angetriebenen Aufnahme, eines chirurgischen Werkzeugs bereitzustellen, die im Verbund als Instrumentenset in einem vollständig gefluteten und mit Überdruck versetzten OP- Arbeitsumfeld zuverlässig und ausnahmslos mit vollem Funktionsumfang schadenfrei betrieben werden können. Auch soll die zu erwartende Lebensdauer der einzelnen Komponenten des Instrumentensets klar definierbar und mindestens das chirurgisches Handinstrument für eine Mehrfachverwendung geeignet sein, um Anschaffungs- und Bereithaltungskosten senken zu können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein kuppelbares, separates chirurgisches Werkzeug gemäß Anspruch 1 , ein mit dem Werkzeug kuppelbares, separates 4 chirurgisches Handinstrument gemäß Anspruch 8 und ein chirurgisches Instrumentenset nach Anspruch 16. Vorteilhafte Weiterbildungen sind dabei Gegenstand der Unteransprüche.

Der Grundgedanke der vorliegenden Offenbarung besteht darin, die Drehmomentübertragung zwischen einem Handinstrument-internen Drehmomentzug oder Antrieb und einem daran ankoppelbaren externen Werkzeugschaft vorzugsweise im Bereich der Koppelstelle/Kupplung berührungslos magnetisch (ausschließlich mittels eines oder mehrerer Magnetfelder und nicht infolge der Magnethaftung) zu bewirken, um in dem dadurch verbleibenden Spalt zwischen Werkzeugschaft und Drehmomentzug eine Fluidbarriere zu integrieren, d.h. im Konkreteren ein separates, kuppelbares chirurgisches Handinstrument, in welchem der gesamte Antrieb oder zumindest ein Teil des Antriebs vorzugsweise der Spulenträger und die daran angeschlossene Energieversorgung gekapselt und mittels einer Fluidbarriere versiegelt sind, mit einem Werkzeug lösbar zu verbinden, wobei die Verbindungsstelle fluiddicht und lösbar kuppelbar ist und die Kraftübertragung vom Antrieb des Handinstruments auf den drehbar gelagerten Werkzeugschaft des chirurgischen Werkzeugs über die Fluidbarriere hinweg mittels einer magnetischen Kupplung berührungslos stattfindet, wobei das Werkzeug im Einsatz geflutet werden kann ohne, dass dabei die fluidempfindlichen Komponenten des Antriebs durch Flüssigkeiten aus dem OP-Umfeld durchnässt und kontaminiert werden und so die Funktionsweise des Instrumentenset beeinträchtigt wird.

Gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung ist das chirurgische Werkzeug für ein oder eines motorisch angetriebenen chirurgischen Handinstruments versehen/ausgebildet mit einem Werkzeugschaft, an dessen distalem Endabschnitt ein Effektor vorzugsweise in Form einer Fräse, Feile oder Bohrer angeordnet oder ausgebildet ist und an dessen proximalem Endabschnitt ein vorzugsweise ring- oder zylinderförmiger, werkzeugseitiger Magnetträger vorgesehen oder angeordnet ist, in oder an welchem eine Mehrzahl von Permanentmagneten in vorzugsweise gleichmäßigem Umfangsabstand zueinander sowie in jeweils gegenpoliger Ausrichtung zum jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Magneten fixiert sind. In anderen Worten ausgedrückt, sind die in Umfangsrichtung des chirurgischen Werkzeugs beabstandet angeordneten Permanentmagnete vorzugsweise in (in Umfangsrichtung nachbarweiser) 5 wechselnder Nord-Süd Polung ausgerichtet. Dadurch bilden sich jeweils Magnetfelder in ebenfalls wechselnder Nord-Süd Polung aus, die quasi wie eine Art magnetischer Eingriffszähne wirken, wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird.

Die Permanentmagnete können dabei als quaderförmige Flachmagnete oder als zylinderförmige Magnete mit einer Nord-Süd-Polung ausgestaltet sein und in beliebiger Anzahl und Anordnung, vorzugsweise jedoch als acht Flachmagnete oder als sechs zylinderförmige Magnete am Magnetträger angebracht werden. Dies hat den Vorteil, dass durch die unterschiedlichen Magnetgeometrien auf unterschiedliche konstruktive Gegebenheiten reagiert werden und ein gleichmäßiges Magnetfeld an bevorzugten Bereichen des Magnetträgers erzeugt werden kann.

Ferner ist es gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung vorgesehen, dass das chirurgische Werkzeug einen vorzugsweise lösbar vom und montierbar am Handinstrument ausgebildeten Instrumentenschaft haben kann, in welchem der Werkzeugschaft drehgelagert ist, derart, dass der Magnetträger an einem proximalen Ende des Instrumentenschafts aus diesem axial herausragt oder axial vom proximalen Ende des Instrumentenschafts beabstandet ist.

Die Lösbarkeit des chirurgischen Werkzeugs hat den Vorteil, dass der Instrumentenschaft vorzugsweise als Single-Use-Schaft ausgeführt sein kann, wodurch sich auch bei starker Verunreinigung keine negativen Einflüsse auf die Lebensdauer der Schaftkom ponente wie beispielweise Kugellager ergeben. Des Weiteren muss dadurch der Single Use Schaft nicht innen reinigbar sein und durch das integrierte Werkzeug ist keine aufwendige Effektorkupplung wie z.B. eine Fräserkupplung erforderlich, was die Herstellung des Schaftes konstruktiv deutlich einfacher und günstiger macht.

Das axiale Herausragen des Magnetträgers oder die axiale Beabstandung des Magnetträgers vom proximalen Ende des Instrumentenschafts hat den Vorteil, dass eine Kupplung eines Kraftübertragungszuges im Anschlussbereich zwischen Werkzeug und Handinstrument oder sogar vollständig im Handinstrument stattfinden kann.

Vorzugsweise kann das chirurgische Werkzeug eine Montage-Griffhülse aufweisen, welche vorzugsweise fest am proximalen Endabschnitt des 6

Instrumentenschafts an diesem gehalten ist, derart, dass die Montage-Griffhülse den Magnetträger umfangsseitig umgibt sowie axial in Richtung proximal über den Magnetträger vorragt, um in einem dadurch gebildeten vorragenden Abschnitt eine mechanische Kupplung für ein Ankuppeln des Instrumentenschafts an einen distalen Endabschnitt des chirurgischen Handinstruments zu bilden.

Gemäß einem weiteren/anderen Aspekt kann das chirurgisches Werkzeug zwischen dem Magnetträger und der Montage-Griffhülse einen Ringspalt ausbilden.

Das chirurgisches Werkzeug umfasst/hat weiterhin bevorzugt solche Permanentmagnete, die an der Stirnfläche und/oder der Mantelfläche des Magnetträgers platziert sein können. Diese Anordnung der Permanentmagnete an der Stirn und/oder Mantelfläche des Magnetträger kann dabei unterschiedliche Varianten von magnetischen Kupplungsarten, vorzugsweise eine radiale, magnetische Kupplung und/oder eine stirnseitig/ axial magnetische Kupplung ermöglichen.

Ferner ist es gemäß einem weiteren/anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung vorgesehen, dass das chirurgische Werkzeug so eingerichtet sein kann, dass die Permanentmagnete jeweils mit Nord-Süd-Polung auf und/oder in dem werkzeugseitigen Magnetträger angeordnet sein können und jeweils zu dem auf dem Magnetträger radial umlaufend direkt benachbarten Permanentmagneten abwechselnd gegenpolig angeordnet sind. Sofern auf der Instrumentenseite eine vergleichbare Anordnung von Permanentmagneten vorgesehen ist, lässt sich dadurch der Vorteil erzielen, dass die beiden Magnetanordnungen sich quasi ineinander verzahnen (wie dies vorstehend kurz angedeutet wurde), wodurch die Hemmung gegen ein Durchdrehen und die Übertragung eines höheren Drehmoments durch die Anziehung zu gegenüberliegenden, gegenpoligen Magnetfeldern und durch die gleichzeitige Abstoßung zu versetzt-gegenüberliegenden, gleichpoligen Magnetfeldern, erhöht wird.

Entsprechend einem weiteren Aspekt kann das chirurgische Werkzeug eine Montage-Griffhülse aufweisen, welche vorzugsweise fest am proximalen Endabschnitt des Instrumentenschafts an diesem gehalten ist, wobei der Magnetträger axial in Richtung proximal von der Montage-Griffhülse beabstandet ist und einen Rotor eines elektrischen Motors bildet. Die axial-proximale Beabstandung des Magnetträgers, vorzugsweise eines Rotors eines elektrischen Motors, von der Montage-Griffhülse, 7 ermöglicht eine leichtere manuelle Zugänglichkeit, da der Magnetträger nicht durch überstehende Bauteile wie beispielsweise der Montage-Griffhülse verdeckt wird. Aufgrund der vorteilhaften Zugänglichkeit kann der Magnetträger, vorzugsweise Rotor, auch lösbar am Instrumentenschaft befestigt sein, wodurch der Rotor auch im Falle eines Defekt oder einer Beschädigung leicht ausgetauscht werden kann.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt des chirurgischen Instruments können die Permanentmagnete in radialen Abstand zur Mittelachse des Magnetträgers auf einer Kreisbahn satellitenartig angeordnet sein.

In einem weiteren Aspekt der Offenbarung weist ein motorisch angetriebenes chirurgisches Handinstrument einen zentralen Griffabschnitt, einen proximalen Anschlussabschnitt zum Anschließen zumindest von elektrischen Leitungen oder einer autarken Stromquelle wie Batterie, einem Spulenträger, auf oder an welchem eine Anzahl elektrischer Spulen gelagert sind, welche mit den elektrischen Leitungen oder der Stromquelle verbindbar sind und einen Teil eines elektrischen Motors bilden und einem distalen Kupplungsabschnitt zum mechanischen Ankuppeln eines chirurgischen Werkzeugs vorzugsweise gemäß einem der vorhergehenden Aspekte eine Fluidbarriere, welche zumindest die Anzahl elektrischer Spulen vom angekuppelten Werkzeug fluiddicht separiert, sowie einen Rotor, der in dem Spulenträger drehbar gelagert ist und eine in den distalen Kupplungsabschnitt hineinragende Motor- Abtriebswelle hat, an deren vorzugsweise distalem Endabschnitt ein vorzugsweise instrumentenseitiger Magnetträger angeordnet oder ausgebildet ist, in oder an welchem eine Mehrzahl von Permanentmagneten in gleichmäßigem Umfangsabstand zueinander sowie in jeweils gegenpoliger Ausrichtung zum jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten fixiert sind, auf.

Hervorzuheben ist, dass der Rotor in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform auch gleichzeitig der Magnetträger sein kann und dass der Rotor als Magnetträger eine Mehrzahl von Permanentmagneten in gleichmäßigem Umfangsabstand zueinander sowie jeweils gegenpoliger Ausrichtung zum jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten aufweisen kann. In anderen Worten ausgedrückt, der Rotor kann aus einer Mehrzahl von Permanentmagneten bestehen, die in Umfangsrichtung der Rotor-Längsachse angeordnet und in jeweils 8 gegenpoliger Ausrichtung zum jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Permanentmagneten angeordnet sind.

Die vorstehend genannte Fluidbarriere des chirurgischen Handinstruments hat den Vorteil, dass sie zwar eine Kraftübertragung zwischen den magnetischen Wirkpartnern zulässt, aber ein Eindringen von schädlichen Fluiden wie beispielsweise korrosiven Fluiden im Antriebsbereich des Handinstruments komplett verhindert oder zumindest die mit elektrischer Energie versorgten Komponente wie vorzugsweise einen Stator beziehungsweise Spulenträger vollkommen von Fluiden hermetisch abdichtet.

Der distale Kupplungsabschnitt der Motor-Abtriebswelle hat den Vorteil, dass eine Kraftübertragung außerhalb des Handinstruments stattfinden kann, wodurch eine Fluidabdichtung des gesamten Motors und des Handinstruments möglich wird und aufgrund des außerhalb des Handinstrumenteninnenraums gelegenen Übergangsbereiches zwischen Werkzeug und chirurgischen Handinstrument auch konstruktiv weniger aufwendig herzustellen ist.

Ferner kann das motorisch angetriebene chirurgische Handinstrument einen Magnetträger aufweisen, der als Vollkreisscheibe oder Vollkreiszylinder ausgebildet ist und bei dem die Permanentmagnete in der Stirnseite des Magnetträgers eingesetzt sind. Vorteilhafterweise kann die Vollkreisscheibe oder der Vollkreiszylinder eine konische Form beziehungsweise die Form eines Kegelstumpfs aufweisen, wobei die flächenmäßig größere Grundfläche in Richtung distal des chirurgischen Handinstruments zu einem magnetischen, an dem Werkzeugschaft befindlichen Kupplungspartner gerichtet ist. Durch die konische Ausformung des Magnetträgers wird die magnetische Wirkfläche im Kupplungsbereich vergrößert, während auf der kupplungsabgewandten Seite Material und Gewicht durch eine Verringerung des Durchmessers entlang der Mittelachse in Richtung proximal zum Handinstrument eingespart werden kann.

Des Weiteren kann das motorisch angetriebene chirurgische Handinstrument so eingerichtet sein, dass die Permanentmagnete (wie vorstehend kurz erwähnt) jeweils mit Nord-Süd-Polung auf und/oder in dem handinstrumentseitigen Magnetträger angeordnet sind und jeweils zu dem auf dem Magnetträger radial umlaufend direkt 9 benachbarten Permanentmagneten abwechselnd gegenpolig angeordnet sind, um in Anlehnung an die zuvor beschrieben Vorteile der werkzeugseitigen Merkmale die Hemmung gegen ein Durchdrehen und die Übertragung eines höheren Drehmoments durch die Anziehung zu gegenüberliegenden, gegenpoligen Magnetfeldern und durch die gleichzeitige Abstoßung zu versetzt-gegenüberliegenden, gleichpoligen Magnetfeldern, zu erhöhen.

Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform kann das motorisch angetriebene chirurgische Handinstrument eine Fluidbarriere aufweisen, die den Magnetträger im Wesentlichen über dessen gesamte Stirn- und Umfangsseiten unter Ausbildung eines Zwischenspalts umgibt und mit der äußeren Umfangsseite des distalen Kupplungsabschnitts fluiddicht verbunden ist.

Die Anordnung der Fluidbarriere im Kupplungsabschnitt bietet den Vorteil, dass der Antrieb und das chirurgische Handinstrument konstruktiv leichter abgedichtet werden können. Des Weiteren erlaubt der Zwischenspalt zwischen Magnetträger und Fluidbarriere vorteilhafterweise eine reibungslose Kraftübertragung, wodurch eine ungewünschte Temperaturentwicklung unterbunden wird. Dies ist insbesondere bei einem Highspeed-Antrieb von entscheidender Bedeutung, da hier Drehzahlen von 30.000 - 100.000 1/min übertragen werden müssen. Des Weiteren ist es ein Vorteil, dass je nach Dimensionierung des Zwischenspalts auch geringe Ungleichmäßigkeiten in den Rundlaufeigenschaften der Motor-Abtriebswelle kompensiert werden können, ohne dass der rotierende Magnetträger dabei die Fluidbarriere berührt.

Weiterhin kann der Magnetträger des motorisch angetriebenen chirurgischen Handinstruments als Hülse oder Becher ausgeformt sein, die oder der sich in Richtung distal öffnet sowie einen proximalen Stirnboden hat und die Permanentmagnete am oder längs des Innenumfangs der Hülse oder des Bechers angeordnet sind. Vorteilhafterweise kann mit der hülsen- oder becherförmigen Ausformung ein magnetischer Wirkpartner beziehungsweiser zylindrischer Magnet aus distaler Richtung aufgenommen und umfasst werden, wodurch eine magnetische Ringkupplung erzeugt werden kann. In anderen Worten kommt es zu einer radialen, magnetischen Kupplung durch einen umgreifenden magnetischen Wirkpartner und einen innenliegenden magnetischen Wirkpartner. 10

Ein Vorteil der Ringkopplung liegt darin, dass der innenliegende Magnetträger der Ringkupplung sich selbstständig im becherförmigen Magnet, sozusagen dem Außenring der Ringkupplung, zentriert, wodurch sehr gute Rundlaufeigenschaften erzielt werden können. Ebenso entstehen durch die radiale Zentrierung keine Axialkräfte, was sich positiv auf die Kugellager auswirkt. Ein weiterer Vorteil der Ringkupplung ist, dass sich axiale Toleranzen kaum auf die Kraftübertragung auswirken, wodurch das chirurgische Werkzeug und die Werkzeugkupplung einfacher aufgebaut sein können. Weiterhin bietet die Ringkupplung die Vorteile, dass das Drehmoment vom Motor auf den Werkzeugschaft reibungsfrei, ohne Abnutzung und Wärmeentwicklung stattfindet. Zusätzlich bietet die Ringkupplung noch einen gewissen Überlastschutz, falls das zulässige Drehmoment überschritten wird.

In einem weiteren Aspekt der Offenbarung kann die Fluidbarriere des motorisch angetriebenen chirurgischen Handinstruments den Magnetträger im Wesentlichen über dessen äußerer und innere Umfangsseite sowie dessen innerer Seite des Stirnbodens umgeben und mit der äußeren Umfangsseite des distalen Kupplungsabschnitts fluiddicht verbinden.

Vorzugsweise kann die Fluidbarriere des motorisch angetriebenen chirurgischen Handinstruments zumindest die radiale Innenseite des Spulenträgers umgeben sowie vorzugsweise die proximale Stirnseite des Spulenträgers verschließen, wodurch eine in Richtung radial und proximal fluiddichte Aufnahme für einen werkzeugseitigen Rotor gebildet wird. Der Vorteil dieser Fluidbarriere liegt darin, dass die Anordnung im chirurgischen Handinstrument eine magnetische Kupplung zwischen dem am distalen Ende des Werkzeugschafts befindlichen Rotor und dem Spulenträger erlaubt, die es ermöglicht, Bauteile wie beispielsweise weitere Kupplungselemente bei der Kraftübertragung vom Motor auf den Werkzeugschaft einzusparen und so den Wirkungsgrad des Antriebes zu verbessern.

Entsprechend einem weiteren vorteilhaften Aspekt des chirurgischen Handinstruments können die Permanentmagneten in radialen Abstand zur Mittelachse des an der Motor-Abtriebswelle angeordneten Magnetträgers, auf einer Kreisbahn satellitenartig angeordnet sein. D.h. die Permanentmagnete bilden in diesem Fall keine 11

Propellerform, wonach sich die Magnete in der Mittelachse treffen oder sich berühren, sondern sie bilden in Umfangsrichtung sowie ausgehend von der Mittelachse radial nach außen voneinander beabstandete magnetische Bereiche dar.

Bevorzugt, weist ein chirurgisches Instrumentenset der vorliegenden Erfindung, ähnlich dem Stecker-Steckdosen-Prinzip oder dem Sender-Empfänger-Prinzip, ein chirurgisches Werkzeug nach einem der vorhergehenden Aspekte und ein motorisch angetriebenes chirurgisches Handinstrument nach einem der vorhergehenden Aspekte auf, die sich strukturell und funktional gegenseitig bedingen und in Wechselwirkung stehen.

Bevorzugt kann das chirurgische Instrumentenset mit einem chirurgischen Werkzeug und einem motorisch angetriebenen chirurgischen Handinstrument so ausgestaltet sein, dass im angekuppelten Zustand des Instrumentenschafts am Handinstrument zwischen dem werkzeugseitigen und handinstrumentenseitigen Magnetträger unter Zwischenfügung der Fluidbarriere ein Spalt verbleibt, derart, dass die Motorabtriebsleistung berührungslos ausschließlich über die magnetische Wechselwirkung zwischen den Permanentmagneten im werkzeugseitigen Magnetträger und den Permanentmagneten im werkzeugseitigen Magnetträger auf das Werkzeug übertragen wird.

In anderen Worten ist mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung eine effektive Kraftübertragung vom Handinstrument auf das Werkzeug möglich, die ohne einen kraft- oder formschlüssigen Wirkkontakt auskommt, wodurch Abnutzung und Wärmeentwicklung vermieden werden. Gleichzeitig ermöglicht die berührungslose Kraftübertragung eine räumliche Trennung der Kupplungswirkpartner, wodurch sich eine fluiddichte Abdichtung konstruktiv deutlich einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger hersteilen lässt. Ferner bietet die magnetische Kupplung zwischen werkzeugseitigen und magnetischen Magnetträger einen gewissen Überlastschutz, falls das zulässige Drehmoment überschritten wird.

In einem weiteren Aspekt kann das chirurgische Instrumentenset mit einem chirurgischen Werkzeug und einem motorisch angetriebenen chirurgischen Handinstrument so ausgestaltet sein, dass im angekuppelten Zustand des 12

Instrumentenschafts am Handinstrument der werkzeugseitige Magnetträger als Rotor in die von der Fluidbarriere geschaffene fluiddichte Aufnahme innerhalb des Stators ragt, derart, dass die Motorabtriebsleistung berührungslos ausschließlich über die magnetische Wechselwirkung zwischen den Permanentmagneten im werkzeugseitigen Magnetträger und den mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Spulen unmittelbar auf das Werkzeug übertragen wird.

Ein Vorteil einer solchen Ausführungsform ist, dass weniger Zwischenelemente, wie z.B. eine weitere Kupplung für den Kraftübertragungszug vom Handinstrument auf das Werkzeug benötigt werden, wodurch der Wirkungsgrad des Antriebs verbessert werden kann.

Mit anderen Worten ausgedrückt beruht die Offenbarung einer ersten bevorzugten Ausführungsform auf einem vollständig gekapselten und abgedichteten Motor, sowie einem abnehmbaren Handinstrument bzw. Handstückschaft. Der Instrumentenschaft wird auf den Motor aufgeschraubt oder aufgesteckt und ist mittels einer magnetischen Kupplung mit dem Motor rotatorisch gekuppelt. Zusätzlich besitzt der Anschluss zwischen Motor und Instrumentenschaft eine integrierte Dichtung.

Die Drehbewegung vom Motor wird durch eine Fluid-/Flüssigkeitsbarriere hindurch nur mittels Magnetkraft auf den Instrumentenschaft und den Effektor, vorzugsweise Fräser übertragen. Vorzugsweise wird der Instrumentenschaft als Single-Use-Schaft ausgeführt. Wodurch sich auch bei starker Verunreinigung keine negativen Einflüsse auf die Lebensdauer der Kugellager ergeben. Ebenso muss der Single-Use-Schaft nicht innen reinigbar sein. Durch das integrierte Werkzeug ist keine Effektor-, vorzugsweise Fräserkupplung erforderlich, was die Herstellung des chirurgischen Werkzeugs deutlich günstiger macht.

Die magnetische Ringkupplung besteht aus einem innenliegenden Magnetträger und einem außenliegenden Magnetträger, die jeweils acht Flachmagnetenpaare mit entsprechender Nord-Süd-Polung und in ringförmiger Anordnung für eine optimale Drehmomentübertragung aufweisen. 13

Des Weiteren weist der im Handinstrument befindliche Magnetträger eine umlaufende, hermetisch dichte Abdeckung auf, die als Fluidbarriere bzw. Flüssigkeitssperre dient. Zwischen dem innenliegenden Magnetträger und der umlaufenden Abdeckung sowie zwischen dem außenliegenden Magnetträger und der umlaufenden Abdeckung befindet sich jeweils ein Luftspalt. Mit Hilfe des Luftspalts kann die magnetische Kupplung reibungsfrei das Drehmoment vom Motor auf den Instrumentenschaft bzw. das Werkzeug übertragen. Dadurch ist die Kupplung insbesondere für Highspeed-Antriebe bestens geeignet und es entsteht keine Abnutzung und keine Wärmeentwicklung.

Zusätzlich bietet die magnetische Ringkupplung noch einen gewissen Überlastschutz, falls das zulässige Drehmoment überschritten wird. Ein großer Vorteil dieser Ausführungsform mit magnetischer Kupplung ist weiterhin, dass die Magnetkräfte nicht in axialer Richtung wirken. Der Magnetträger beziehungsweise Magnetrotor des Instrumentenschaftes zentriert sich praktisch selbstständig im Magnetring des Motors. Besonders günstig ist auch, dass sich die axialen Toleranzen kaum auf die Kraftübertragung auswirken. Dadurch können der Instrumentenschaft und auch die Instrumentenschaftkupplung einfacher aufgebaut sein.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Form komplett identisch zur ersten Ausführungsform. Auch Werkzeuganbringung und der gedichtete Motor sind vergleichbar und der Instrumentenschaft ist ebenfalls ein Single-Use-Schaft, der entweder mit einem Schraub- oder einem Steckanschluss mit integrierter Dichtung an den Motor angeschlossen wird. Der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform liegt darin, dass in der zweiten Ausführungsform die Magnetträger und Magnete in der Kupplung eine andere Form und Anordnung aufweisen. Bei dieser Variante werden die Magnete auf einer Drehscheibe angeordnet. Die Kraftkupplung erfolgt somit in axialer Richtung. Die dabei wirkenden Kräfte werden durch entsprechend dimensionierte Kugellager aufgenommen. Dabei kann es vorteilhaft sein, Schrägkugellager oder zusätzliche Axiallager einzusetzen. Die magnetische Scheibenkupplung der zweiten Ausführungsform kann hierbei sowohl in der werkzeugseitigen als auch in der handinstrumentseitigen Magnetscheibe jeweils sechs Zylindermagnetenpaare mit entsprechender Nord-Süd Polung in kreisförmiger Anordnung für eine optimale Drehmomentübertragung aufweisen. 14

Weiterhin wird die im Handinstrument befindliche Magnetscheibe durch eine umlaufende Abdeckung, die als Flüssigkeitsbarriere dient, hermetisch dicht umfasst, sodass das Handinstrument fluiddicht versiegelt ist. Zwischen der distalen Stirnseite der im Handinstrument befindlichen Magnetscheibe und der Abdeckung sowie zwischen der proximalen Stirnseite der im Instrumentenschaft befindlichen Magnetscheibe befindet sich jeweils ein Luftspalt. Mit Hilfe des Luftspalts kann die magnetische Kupplung reibungsfrei das Drehmoment vom Motor auf den Instrumentenschaft bzw. das Werkzeug übertragen. Dadurch ist die Kupplung insbesondere für Highspeed-Antriebe bestens geeignet und es entsteht keine Abnutzung und keine Wärmeentwicklung. Zusätzlich bietet die magnetisch, axiale Kupplung noch einen gewissen Überlastschutz, falls das zulässige Drehmoment überschritten wird.

In einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Form ebenfalls komplett identisch zur ersten und zweiten Ausführungsform, allerdings wird in dieser Ausführungsform der Instrumentenschaft unmittelbar mit dem Rotor verbunden und auf eine zusätzliche radiale oder axiale Magnetkupplung verzichtet. Der Rotor hat eine Nord-Süd-Polung und ragt hierbei axial in proximaler Richtung von einer Montage- Griffhülse des Instrumentenschaftes hervor, um in einer in distaler Richtung des Handinstruments geöffneten zylinderförmigen Aufnahmebohrung aufgenommen werden zu können.

Der im Instrumentenschaft und in der Montage-Griffhülse befindliche Werkzeugschaft an dessen proximalen Ende sich der herauskragende Rotor befindet, wird im Bereich der Montage-Griffhülse durch eine eingesteckte oder eingeschraubte Hülse mit zwei in der Hülse innenliegenden, großen Radialkugellagern abgestützt. Ähnlich wie in den ersten beiden Ausführungsformen wird der Kupplungsabschnitt zwischen Montage-Griffhülse und Handinstrument an dem der Instrumentenschaft aufgesteckt oder aufgeschraubt wird, mit einer Dichtung, vorzugsweise einem O-Ring, abgedichtet.

Mit an das Handinstrument aufgestecktem Instrumentenschaft, kragt der Rotor in die Aufnahmebohrung des Handinstruments und befindet sich in einer vorgesehenen Betriebsposition. In der Betriebsposition ist eine direkte Kupplung zwischen dem Rotor 15 und einem Spulenträger, vorzugsweise Stator des Handinstruments möglich, ohne dass der Kraftübertragungszug zwischen Handinstrument und Effektor weiterer Kupplungselemente bedarf. Der Stator ist vergossen und hermetisch dicht versiegelt und liegt sozusagen fluidgeschützt hinter einer Wandung der Aufnahmebohrung und umgreift den Rotor umfangsseitig. Die proximale Stirnseite der Aufnahmebohrung ist hierbei ebenfalls fluiddicht versiegelt, sodass sowohl der Spulenträger als auch dessen Energieversorgung sowie die elektrischen Anschlüsse des Handinstruments fluidgeschützt sind.

In einem weiteren Aspekt der dritten Ausführungsform kann der Rotor vom Instrumentenschaft, vorzugsweise Single-Use-Schaft, abkuppelbar sein, um den Rotor genauso wie den Motor und das Handinstrument wiederverwenden zu können. Durch die Möglichkeit der Abkupplung des Rotors lassen sich somit Kosten und Ressourcen sparen. Die Kupplung zwischen Rotor und Instrumentenschaft kann hierbei über einen Rastmechanismus, eine Schraubverbindung, vorzugsweise mit gegenläufigem Gewinde oder durch Nutzung der magnetischen Eigenschaften des Rotors erfolgen.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert.

Kurzbeschreibung der Figuren

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines chirurgischen Instrumentensets gemäß der Offenbarung mit einem chirurgischen Werkzeug, das an ein chirurgisches Handinstrument gekuppelt ist

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines chirurgischen Instrumentensets gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung mit entkuppelten chirurgischen Werkzeug und chirurgischen Handinstrument

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des chirurgischen Werkzeugs gemäß der ersten Ausführungsform mit radial am Umfang angeordneten Permanentmagneten am Magnetträger, der sich innerhalb einer Montage-Griffhülse befindet 16

Fig. 4 ist eine perspektivische Teildarstellung eines distalen Anschlussabschnittes des Handinstruments gemäß der ersten Ausführungsform in Fig. 2, wobei stirnseitig die Anschlussabdeckung orthogonal zur Handinstrumentenlängsachse geschnitten wurde, um in einer Anschlusshülse befindliche, ringförmig angeordnete Permanentmagnete zu zeigen

Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung durch die Längsachse des chirurgischen Instrumentensets gemäß der ersten Ausführungsform mit einem markierten Vergrößerungsbereich in einem Kupplungsabschnitt, der in Fig. 6 näher gezeigt wird

Fig. 6 ist eine Vergrößerung des in Fig. 5 markierten Bereiches und zeigt den Kupplungsabschnitt gemäß der ersten Ausführungsform näher

Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung eines entkuppelten chirurgischen Instrumentensets mit einem chirurgischen Werkzeug und einem chirurgischen Handinstrument gemäß einer zweiten Ausführungsform

Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung des chirurgischen Werkzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform mit in einen Magnetträger eingelassenen, zylinderförmigen Magneten, die stirnseitig hervortreten und wobei der Magnetträger sich in einer Montage-Griffhülse befindet

Fig. 9 ist eine perspektivische Teildarstellung eines distalen Anschlussabschnittes des Handinstruments gemäß der zweiten Ausführungsform in Fig. 7, wobei stirnseitig die Anschlussabdeckung orthogonal zur Handinstrumentenlängsachse geschnitten wurde, um einen im Anschluss befindlichen Magnetträger mit darin eingelassenen, zylinderförmigen Magneten zu zeigen

Fig. 10 ist eine Schnittdarstellung durch die Längsachse des chirurgischen Instrumentensets gemäß der zweiten Ausführungsform mit einem markierten Vergrößerungsbereich in einem Kupplungsabschnitt, der in Fig. 11 näher gezeigt wird

Fig. 11 ist eine Vergrößerung des in Fig.10 markierten Bereiches und zeigt den Kupplungsabschnitt gemäß der zweiten Ausführungsform näher 17

Fig. 12 ist eine perspektivische Darstellung eines chirurgischen Instrumentensets gemäß einer dritten Ausführungsform der Offenbarung mit entkuppelten chirurgischen Werkzeug und chirurgischen Handinstrument

Fig. 13 ist eine perspektivische Darstellung des chirurgischen Werkzeugs gemäß der dritten Ausführungsform mit einem aus einer Montage-Griffhülse herauskragenden Rotor

Fig. 14 ist eine perspektivische Darstellung aus distaler Richtung einer Aufnahmebohrung im chirurgischen Handinstrument gemäß der dritten Ausführungsform zur Aufnahme des aus dem chirurgischen Werkzeug herauskragenden Rotors gemäß der dritten Ausführungsform

Fig. 15 ist eine Schnittdarstellung durch die Längsachse des chirurgischen Instrumentensets gemäß der dritten Ausführungsform mit einem markierten Vergrößerungsbereich in einem Kupplungsabschnitt, der in Fig. 16 näher gezeigt wird

Fig. 16 ist eine Vergrößerung des in Fig. 15 markierten Bereiches und zeigt den Kupplungsabschnitt gemäß der dritten Ausführungsform näher

Fig. 17 ist eine entlang der Längsachse des chirurgischen Instrumentensets geschnittene Explosionszeichnung gemäß der dritten Ausführungsform und zeigt ein chirurgisches Werkzeug an dessen proximalen Ende ein Rotor lösbar befestigt werden kann sowie ein chirurgisches Handinstrument mit einer Aufnahmebohrung in distaler Richtung zur Aufnahme des Rotors

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung auf der Basis der zugehörigen Figuren beschrieben. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden. 18

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines chirurgischen Instrumentensets 1 gemäß der Offenbarung dargestellt. Das chirurgische Instrumentenset 1 hat ein chirurgisches Handinstrument/Instrumentenhandstück 2 und ein chirurgisches (Schaft-) Werkzeug 3. Das chirurgische Werkzeug 3 weist an seinem distalen Ende einen Effektor 4 auf, der mit einem Instrumentenschaft 5 (relativ drehbar) wirkverbunden ist, wobei der Instrumentenschaft 5als Außenhülse 5 des Werkzeugs 3ausgebildet ist.

Der Effektor 4 kann insbesondere ein Bohr-, Fräs-, Schleif- oder Polierkopf sein. Am proximalen Ende (Patientenkörper-abgewandt) des chirurgischen Werkzeugs 3 befindet sich an dem Instrumentenschaft 5 bzw. an der Außenhülse 5 anschließend eine (konische) Montage-Griffhülse 6, die vorzugsweise fest mit der Außenhülse 5 verbunden ist und die sich in distale Richtung zum Effektor 4 hin verjüngt. Die Montage- Griffhülse 6 kann an das Handinstrument 2 mittels Form- und/oder Kraftschluss, konkret mit einem Schraub- oder Steckanschluss, angeschlossen werden. Des Weiteren weist die Montage-Griffhülse 6 einen profilierten Griffabschnitt 7 mit beispielweise Noppen oder Riefen auf, wobei die Profilierung des Griffabschnitts 7 aus radialen und axialen Vertiefungen, zwischen denen Erhebungen ausgebildet sind, besteht.

Das chirurgische Handinstrument 2 weist an seinem distalen Ende (Patientenkörper-zugewandt) einen distalen Kupplungsabschnitt 8 auf, an den das chirurgische Werkzeug 3 aufgesteckt oder angeschraubt werden kann. In proximaler Richtung an den distalen Kupplungsabschnitt 8 schließt ein zentraler Griffabschnitt 9, in welchem sich ein Antrieb des chirurgischen Instrumentensets 1 befindet, an. Am proximalen Ende weist das chirurgische Handinstrument 2 einen proximalen Anschlussabschnitt 10 auf, mittels dem es an eine Energieversorgungseinheit oder ähnliches angeschlossen wird.

Das chirurgische Werkzeug 3 und das chirurgische Handinstrument 2 befinden sich in Fig. 2 in einem voneinander getrennten, entkuppelten Zustand, wodurch der distale Kupplungsabschnitt 8 genauer zu sehen ist. Distal an den distalen Kupplungsabschnitt 8 schließt sich eine hülsenförmige Fluidbarriere 11 an, in der sich ein becherförmiger Magnetträger 12 für eine berührungslose, magnetische Kraftkupplung an das chirurgische Werkzeug 3 befindet. Mit anderen Worten, 19 becherförmig bedeutet, dass der Magnetträger 12 eine länglich-zylindrische, einseitig geöffnete Vertiefung mit einem geschlossenen Boden aufweist.

Die hülsenförmige Fluidbarriere 11 deckt den becherförmigen Magnetträger 12 hierbei umlaufend ab und bildet eine hermetisch dichte Flüssigkeitsbarriere, die ein Eindringen von Flüssigkeiten in das chirurgische Handinstrument 2 verhindert.

Das entkuppelte chirurgische Werkzeug 3 wird in Fig. 3 aus proximaler Richtung gezeigt, sodass ein werkzeugseitiger, zylinderförmiger Magnetträger 13 zu sehen ist. Der zylinderförmige Magnetträger 13 ist am proximalen Ende eines drehbar in der Außenhülse (Instrumentenschaft) 5 gelagerten Werkzeugschafts 14 drehfest befestigt und ist mit diesem drehbar gelagert. Zwischen dem zylinderförmigen Magnetträger 13 und der Montage-Griffhülse 6 befindet sich ein umlaufender Ringspalt 15. Der Ringspalt 15 dient der hülsenförmigen Fluidbarriere 11 zum Eingriff in die Montage-Griffhülse 6 und gleichzeitig zum Umfassen des zylinderförmigen Magnetträgers 13, wenn das chirurgische Werkzeug 3 und das chirurgische Handinstrument 2 miteinander verbunden werden.

Mit anderen Worten, wenn das Werkzeug 3 und das Handinstrument 2 miteinander verbunden sind, befindet sich die hülsenförmige Fluidbarriere 11 in dem durch den Ringspalt 15 gebildeten Freiraum zwischen dem zylinderförmigen Magnetträger 13 und der Montage-Griffhülse 6 und umgreift umfangsseitig und stirnseitig den zylinderförmigen Magnetträger 13. Diese Anordnung, wie sie genauer in Fig. 6 zu sehen ist, ermöglicht eine radiale, magnetische Kupplung 17 zwischen dem zylinderförmigen Magnetträger 13 und dem becherförmigen Magnetträger 12.

In Fig. 4 ist ein distaler Teilbereich des entkuppelten, chirurgischen Handinstruments 2 mit dem distalen Kupplungsabschnitt 8 und der hülsenförmigen Fluidbarriere 11 gezeigt. Hierbei ist in Fig. 4 die hülsenförmige Fluidbarriere 11 orthogonal zur Längsachse des chirurgischen Handinstrumentes 2 geschnitten, um den in der hülsenförmigen Fluidbarriere 11 befindlichen, becherförmigen Magnetträger 12, betrachten zu können. 20

Wie vorstehend beschrieben, umgreift die hülsenförmige Fluidbarriere 11 den in Fig. 3 gezeigten zylinderförmiger Magnetträger 13, während dieser in eine zylindrische Öffnung 16 innerhalb der hülsenförmigen Fluidbarriere 11 eingreift, wenn das chirurgische Werkzeug 3 und das chirurgische Handinstrument 2 verbunden werden. Im verbunden Zustand des chirurgischen Werkzeug 3 und des chirurgischen Handinstruments 2 wird die magnetische Wirkverbindung der radialen, magnetischen Kupplung durch jeweils acht Flachmagnete 18 mit Nord-Süd-Polung N, S, die sich sowohl gleichmäßig verteilt am Außenumfang des zylinderförmiger Magnetträgers 13 als auch am Innenumfang des becherförmigen Magnetträgers 12 befinden, erzeugt.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Nord-Süd-Magnetpolung N, S von Permanentmagnet 18 zu Permanentmagnet 18 an dem jeweiligen Magnetträger 12, 13 umlaufend abwechselt. Dies erhöht die Hemmung gegen ein Durchdrehen und die Übertragung eines höheren Drehmoments durch die Anziehung zwischen den gegenüberliegenden, gegenpoligen und korrespondierenden Permanentmagneten 18, die sich zum einen auf dem zylinderförmigen Magnetträger 13 und zum anderen auf dem becherförmigen Magnetträger 12 befinden und gleichzeitig auch durch die Abstoßung der Magnetfelder der zwischen den zylinderförmigen Magnetträger 13 und dem becherförmigen Magnet 12 versetzt-gegenüberliegenden, gleichpoligen Permanentmagneten 18.

Nochmals in anderen Worten, die am Außenumfang des Magnetträger 13 befindlichen Permanentmagnete 18 wechseln sich in Umfangsrichtung zum jeweils direkt benachbarten Permanentmagneten 18 in der Nord-Süd-Polung ab, sodass auf einen Permanentmagneten 18 mit Nord-Polung N am Außenumfang ein umlaufend direkt benachbarter Permanentmagnet 18 mit Süd-Polung S am Außenumfang folgt.

D.h. ein Permanentmagnet mit Nord-Polung N am Außenumfang wird in beide Umfangsrichtungen durch die direkt benachbarten Permanentmagneten mit Süd-Polung am Außenumfang flankiert, wie in Figur 3 gezeigt.

Analog findet die vorstehend genannte Polabwechslung auch bei den Permanentmagneten 18 auf dem Magnetträger 12, zu sehen in Fig. 4, statt. Durch die abwechselnden Nord-Süd-Polungen wird sichergestellt, dass die gegenüberliegenden, korrespondierenden Permanentmagnete zwischen dem zylinderförmigen Magnetträger 21

13 und dem becherförmigen Magnetträger 12 magnetisch-gegenpolig zueinander gekuppelt bleiben. Gleichzeitig wird ein Kuppeln zu einem versetzt-gegenüberliegenden und gleichpoligen Permanentmagneten 18 durch Abstoßungskräfte unterdrückt, wodurch die Permanentmagneten 18 jeweils zu ihrem gegenüberliegenden, gegenpoligen Wirkpartner/ Permanentmagneten 18 am anderen Magnetträger stabil gekuppelt bleiben. Es findet durch die abwechselnde Polausrichtung der umfangsseitig angeordneten Permanentmagnete 18 und den damit hervorgerufenen abwechselnden anziehenden und abstoßenden Magnetfeldern zwischen den Magnetträgern 12, 13 sozusagen eine Art magnetische Verzahnung statt.

In Fig. 5 wird das verbundene Instrumentenset 1 gemäß der ersten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung entlang der Längsachse gezeigt. Die in Fig. 4 beschriebene radiale, magnetische Kupplung 17, die sich innerhalb der Montage- Griffhülse 6 befindet, wird im Vergrößerungsbereich VI hervorgehoben und in Fig. 6 vergrößert dargestellt. Fig. 5 soll vor allem einen Überblick darüber geben wie der Energie- und Kraftfluss im Instrumentenset 1 verläuft. Die vom proximalen Anschlussabschnitt 10 bereitgestellte, elektrische Energie wird auf den im chirurgischen Handinstrument 2 schematisch angedeuteten Elektromotor 19 übertragen. Vom Elektromotor 19 wird ein Drehmoment auf eine Motor-Abtriebswelle 20 übertragen, die über die radiale, magnetische Kupplung 17 das Drehmoment auf den Werkzeugschaft

14 überträgt und somit den Effektor 4 antreibt.

In Fig. 6 wird der Kupplungsbereich und der Kraftübertragungszug detailliert abgebildet. Der Elektromotor 19 bestehend aus einem Stator 21 und einem Rotor 22 erzeugt ein Drehmoment das über den Rotor 22 an die Motor-Abtriebswelle 20 und den becherförmigen Magnetträger 12 weitergegeben wird. Der Rotor 22 kann hierbei über eine Steck- oder Schraubverbindung mit dem proximalen, aufgeweiteten Wellenende 23 der Motor-Abtriebswelle 20 verbunden sein. Mit anderen Worten, das proximale Wellenende 23 hat einen größeren Außendurchmesser, um eine geeignete Aufnahme für den Rotor 22 zur drehfesten Befestigung bereitstellen zu können.

Der becherförmige Magnetträger 12 ist am distalen Ende der Motor-Abtriebswelle 20 drehfest mit dieser vorzugsweise über eine Presspassung verbunden. 22

Der Elektromotor 19 sowie der becherförmige Magnetträger 12 werden durch die Fluidbarriere 11 am distalen Ende des Handinstruments 2, die die äußere und innere Umfangsseite sowie die innere Seite des Stirnbodens des becherförmigen Magnetträgers 12 umgibt und mit der äußeren Umfangsseite des distalen Kupplungsabschnitts verbunden ist, fluiddicht gekapselt.

Weiterhin befindet sich eine Dichtung 26 am Übergangsbereich der Fluidbarriere 11 und dem distalen Kupplungsabschnitt 8 sowie dem proximalen Endabschnitt der Montage-Griffhülse 6. Die Dichtung 26 kann hierbei beispielsweise als O-Ring ausgeführt sein und verhindert, dass Flüssigkeit, die über den Instrumentenschaft 5 werkzeugseitig eingetreten ist, am distalen Kupplungsabschnitt 8 zwischen Werkzeug 3 und Handinstrument 2 austritt und den Operateur bei der Handhabung des Instrumentensets 1 einschränkt sowie den Handgriff des Handinstruments 2 kontaminiert.

In der radialen, magnetischen Kupplung 17 stehen Flachmagnete 18 am becherförmigen Magnetträger 12 in magnetischer Wirkverbindung mit den jeweils gegenpoligen Flachmagneten 18 des zylinderförmigen Magnetträgers 13, wodurch eine berührungslose, magnetische Kraftübertragung über die hülsenförmige Fluidbarriere 11 hinweg ermöglicht wird. Zudem befindet sich zwischen dem becherförmigen Magnetträger 12 und der hülsenförmigen Fluidbarriere 11 ein erster Luftspalt 27 als auch zwischen dem zylinderförmigen Magnetträger 13 und der hülsenförmigen Fluidbarriere 11 befindet sich ein zweiter Luftspalt 28, um jeweils eine reibungslose Drehbewegung des becherförmigen Magnetträgers 12 und des zylinderförmigen Magnetträgers 13 zu ermöglichen.

Die über den Elektromotor 19 auf die Motor-Abtriebswelle 20 und den hülsenförmigen Magnetträger 12 übertragene Kraft wird über die hülsenförmige Fluidbarriere 11 radial nach innen als Drehmoment auf den zylinderförmigen Magnetträger 12 übertragen, der drehfest am Werkzeugschaft 14 befestigt ist. Der Werkzeugschaft 14 wird drehgelagert von einem in der Montage-Griffhülse befindlichen radialen Kugellager 29 abgestützt, sodass der Werkzeugschaft 14 das Drehmoment auf den Effektor 4 übertragen kann. 23

In Fig. 7 ist ein entkuppeltes Instrumentenset 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung abgebildet. Der wesentliche Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform liegt in der Ausgestaltung des Kupplungsabschnitts. In der zweiten Ausführungsform befindet sich am distalen Ende des Handgerätes 2 eine zylinderförmige Fluidbarriere 30, die sich im verbundenen Zustand des Instrumentensets 1 in axialer Richtung zwischen einem ersten scheibenförmigen Magnetträger 31 und einem zweiten scheibenförmigen Magnetträger 32 befindet.

In Fig. 8 ist das Werkzeug 3 perspektivisch aus proximaler Richtung abgebildet, wodurch der zweite scheibenförmige Magnetträger 32, der sich in der Montage- Griffhülse 6 befindet, zu sehen ist. Der zweite scheibenförmige Magnetträger 32 weist sechs zylinderförmige Magnete 33 mit einer Nord-Süd-Polung N, S auf und ist drehfest am Werkzeugschaft 14 befestigt. Die zylinderförmigen Magnete 33 sind radial in gleichmäßigen Abständen zueinander um den Werkzeugschaft 14 angeordnet und schließen bündig mit den Stirnseiten des zweiten scheibenförmigen Magnetträger 32 ab. Genau wie bei der ersten Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Nord-Süd-Magnetpolung N, S von Permanentmagnet 33 zu Permanentmagnet 33 abwechselt. Dies erhöht die Hemmung gegen ein Durchdrehen und die Übertragung eines höheren Drehmoments durch die Anziehung zwischen den gegenüberliegenden, gegenpoligen und korrespondierenden Permanentmagneten 33, die sich in dem ersten scheibenförmigen Magnetträger 31 und in dem zweiten scheibenförmigen Magnetträger 32 befinden und gleichzeitig auch durch die Abstoßung der Magnetfelder der zwischen den ersten scheibenförmigen Magnetträger 32 und dem zweiten scheibenförmigen Magnetträger 31 versetzt-gegenüberliegenden, gleichpoligen Permanentmagneten 33.

In Fig. 9 ist ein distaler Abschnitt des entkuppelten, chirurgischen Handinstruments 2 mit dem distalen Kupplungsabschnitt 8 und der zylinderförmigen Fluidbarriere 30 gezeigt. Hierbei ist in Fig. 9 die zylinderförmige Fluidbarriere 30 orthogonal zur Längsachse des chirurgischen Handinstrumentes 2 geschnitten, um den in der zylinderförmigen Fluidbarriere 30 befindlichen, ersten scheibenförmigen Magnetträger 31 , betrachten zu können.

Der erste scheibenförmige Magnetträger 31 weist ebenfalls sechs zylinderförmige Magnete 33 mit Nord-Süd-Polung N, S auf und ist drehfest an der Motor-Abtriebswelle 24

20 befestigt. Die Magnete 33 sind radial, in gleichmäßigen Abständen zueinander um die Motor-Abtriebswelle 20 angeordnet.

In Fig. 10 wird das verbundene Instrumentenset 1 gemäß der zweiten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung entlang der Längsachse gezeigt. Die Ausführungsform unterscheidet sich hierbei von der ersten Ausführungsform lediglich im Kupplungsabschnitt, der im Vergrößerungsbereich XI hervorgehoben und in Fig. 11 vergrößert dargestellt wird.

In Fig.11 sind der erste scheibenförmige Magnetträger 31 und der zweite scheibenförmige Magnetträger 32 entlang der Längsachse des Instrumentensets 1 und mit ihren jeweiligen Stirnseiten gegenüberüberliegend angeordnet. Hierbei kuppeln die zylinderförmigen Magnete 33 des ersten scheibenförmigen Magnetträgers 31 über magnetische Wirkkräfte mit den jeweils gegenpoligen zylinderförmigen Magnete 33 des zweiten scheibenförmigen Magnetträgers 32. Hierdurch wird eine axial-wirkende, magnetische Kupplung 34 erzeugt, welche durch die wechselnde Polung der Magnete auf dem jeweiligen Magnetträger, das radial wirkende Drehmoment übertragen kann.

Die zylinderförmige Fluidbarriere 30 umfasst hierbei den ersten scheibenförmigen Magnetträger 31 im Wesentlichen über dessen gesamte Stirn- und Umfangsseiten und kapselt das distale Ende des chirurgischen Handinstruments 2 fluiddicht ab. Zwischen dem ersten scheibenförmigen Magnetträger 31 und der zylinderförmigen Fluidbarriere 30 bildet sich ein erster Luftspalt 35 aus und zwischen dem zweiten scheibenförmigen Magnetträger 32 und der Fluidbarriere 30 bildet sich ein zweiter Luftspalt 36 aus, wodurch eine reibungs- und berührungslose Kraftübertragung zwischen dem ersten scheibenförmigen Magnetträger 31 und zweiten scheibenförmigen Magnetträger 32 über die zylinderförmige Fluidbarriere 30 hinweg in axiale Längsrichtung des Instrumentensets 1 ermöglicht wird. Durch die vorstehend beschriebenen Elemente wird somit die axiale, magnetische Kupplung 34 ermöglicht.

In Fig. 12 ist eine dritte Ausführungsform des chirurgischen Instrumentensets 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von den beiden ersten Ausführungsformen darin, dass der Kupplungsabschnitt des Kraftübertragungszuges sowie die Fluidbarriere sich im chirurgischen Handinstrument 2 25 befinden. Aus dem entkuppelten Werkzeug 3 der dritten Ausführungsform kragt am proximalen Ende der Montage-Griffhülse 6 der Rotor 22 heraus der im verbundenen Zustand des Instrumentensets 1 in einer Aufnahmebohrung 37 aufgenommen wird.

In Fig. 13 ist das Werkzeug 3 perspektivisch aus proximaler Richtung abgebildet, wodurch der Rotor 22, der durch eine in der Montage-Griffhülse 6 verbauten Kugellager-Hülse 38 drehbar gelagert wird, zu sehen ist.

In Fig. 14 ist das chirurgische Handinstrument aus distaler Richtung zu sehen, sodass das Innere der Aufnahmebohrung 37 betrachtet werden kann.

Die Fig. 15 zeigt das verbundene Instrumentenset 1 gemäß der dritten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung entlang der Längsachse. Hierbei wird der Kupplungsabschnitt sowie der Innenraum im chirurgischen Handinstrument 2 durch den Vergrößerungsbereich XVI hervorgehoben und in Fig. 16 vergrößert dargestellt.

Im Handinstrument 2 der dritten Ausführungsform wie in Fig. 16 gezeigt, erfolgt die Kraftübertragung in Form eines Drehmoments vom Stator 21 auf den Rotor 22, wobei der Rotor 22 direkt, ohne Zwischenkupplung, mit einem in das chirurgische Handinstrument 2 hineinragenden Werkzeugschaft 39 drehfest verbunden ist. Der Stator 21 sowie sämtliche elektrische Versorgungsleitungen sind durch eine hermetisch versiegelte Innenwand 40 der Bohröffnung 37 fluiddicht geschützt. In anderen Worten ausgedrückt, kann durch die versiegelte Innenwand 40 Flüssigkeit die über den Instrumentenschaft 5 des Werkzeugs 3 in die Bohröffnung des Handinstruments 2 gelangt, effektiv von stromversorgten Komponenten abgeschottet werden. Gleichzeitig wird eine magnetische Kraftübertragung vom Stator 21 auf den Rotor 22 und den Werkzeugschaft 39 ohne zusätzliche Kupplungselemente ermöglicht.

Wie weiterhin aus Fig. 16 zu entnehmen ist, kragt der Werkzeugschaft 39 aus der Montage-Griffhülse 6 hervor und wird durch die Kugellager-Hülse 38 abgestützt. Die Kugellager-Hülse 38 ist mit der Innenseite der Montage-Griffhülse 6 verbunden, vorzugsweise über eine Schraubverbindug. Im Inneren der Kugellager-Hülse befinden sich zwei Kugellager 41 die durch eine Distanzhülse 42 voneinander beabstandet sind und den Werkzeugschaft 39 drehbar lagern. Weiterhin wird ähnlich wie bei den beiden 26 vorstehend genannten Ausführungsformen der Übergangsbereich zwischen dem Werkzeug 3 und dem Handinstrument 2 durch eine Dichtung 26, vorzugsweise einem O-Ring fluiddicht miteinander verbunden, sodass Flüssigkeiten, die über den Instrumentschaft 5 in das Innere des Werkzeugs 3 gelangt sind, nicht am Anschlussbereich 8 austreten und den Operateur bei seiner Arbeit einschränken können.

Fig. 17 zeigt eine entlang der Längsachse geschnittene Explosionszeichnung des Instrumentensets 1 der dritten Ausführungsform. Wie in Fig. 17 gezeigt, kann der Rotor 22 auch lösbar am Werkzeugschaft 39 mittels eines Rastmechanismus, einer

Schraubverbindung mit gegenläufigem Gewinde oder durch magnetische Verbindung drehfest befestigt sein.

27

Bezugszeichenliste

1 Instrumentenset

2 Handinstrument

3 Werkzeug

4 Effektor

5 Instrumentenschaft

6 Montage-Griffhülse

7 Griffabschnitt

8 Distaler Kupplungsabschnitt

9 Zentraler Griffabschnitt

10 Proximaler Anschlussabschnitt

11 Hülsenförmige Fluidbarriere

12 Becherförmiger Magnetträger

13 Zylinderförmiger Magnetträger

14 Werkzeugschaft

15 Ringspalt

16 Zylindrische Öffnung

17 Radiale, magnetische Kupplung

18 Quaderförmiger Permanentmagnete

19 Elektromotor

20 Motor-Abtriebswelle

21 Stator

22 Rotor

23 Aufgeweitetes Wellenende

24 Wellendichtring

25 Wellenfeder

26 Dichtung

27 Erster Luftspalt

28 Zweiter Luftspalt

29 Radialkugellager

30 Zylinderförmige Fluidbarriere

31 Erster, scheibenförmiger Magnetträger

32 Zweiter, scheibenförmiger Magnetträger 28

33 Zylinderförmiger Permanentmagnet

34 Axiale, magnetische Kupplung

35 Erster Luftspalt

36 Zweiter Luftspalt

37 Aufnahmebohrung

38 Kugellager-Hülse

39 Werkzeugschaft

40 Versiegelte Innenwand

41 Radialkugellager

42 Distanzhülse

N magnetischer Nordpol

S magnetischer Südpol