МЕДИЦИНСКИЙ УДЕРЖИВАЮЩИЙ РЫЧАГ

Изобретение относится к медицинскому удерживающему рычагу согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Для хирургических применений в настоящее время все чаще используются вспомогательные системы, которые содержат удерживающий рычаг, который предназначен, например, для установки на шине скольжения операционного стола. Такой удерживающий рычаг используется, например, при операциях плеча для опоры руки. Он имеет несколько жестких удерживающих звеньев, которые соединены друг с другом с возможностью движения шарнирами. За счет этого удерживающий рычаг можно свободно перемещать во всех пространственных направлениях и надежно фиксировать в желаемом положении.

Шарниры, которые соединяют соответствующие два жестких удерживающих звена с возможностью свободного движения друг с другом, имеют первое шарнирное тело, которое соединено с одним удерживающим звеном, и второе шарнирное тело, которое соединено с другим удерживающим звеном. Для фиксации обоих удерживающих звеньев относительно друг друга с желаемым расположением необходимо блокировать оба шарнирных тела относительно друг друга.

Описание возможности такого блокирования приведено в DE 10209209 В4. Там шарнирное тело имеет несколько фиксирующих штифтов, в то время как на другом шарнирном теле образованы соответствующие фиксирующие углубления. Существенный признак этого механизма блокирования состоит в том, что количество фиксирующих углублений больше количества фиксирующих штифтов. В одном конкретном варианте выполнения предусмотрено тринадцать фиксирующих углублений и двенадцать фиксирующих штифтов. В блокированном состоянии один из фиксирующих штифтов полностью входит в одно из фиксирующих углублений, в то время как непосредственно соседние с этим штифтом фиксирующие штифты лишь частично погружаются в согласованные с ними фиксирующие углубления. За счет этого поддерживается фиксация без зазора шарнира.

Для обеспечения возможности такого вхождения фиксирующих штифтов в фиксирующие углубления фиксирующие штифты имеют, каждый, часть зацепления, которая имеет форму усеченного конуса. Фиксирующие углубления, соответственно, сужаются в форме усеченного конуса. За счет этого обеспечивается, что в блокированном состоянии шарнира тот фиксирующий штифт, который полностью погружается в согласованное фиксирующее углубление, своей частью зацепления по всей поверхности прилегает в фиксирующем углублении. В противоположность этому, части зацепления тех фиксирующих штифтов, которые лишь частично погружаются в согласованные с ними фиксирующие углубления, имеют лишь линейный контакт или по меньшей мере очень малый поверхностный контакт с соответствующими фиксирующими углублениями.

При практическом применении было установлено, что удерживающий рычаг, который работает с применением блокирования поясненного выше вида, имеет некоторые ограничения относительно приложения высоких нагрузок. Так, удерживающий рычаг необходимо приводить в действие с помощью рукоятки, которая соединена с воздействующим на шарниры механизмом деблокирования, с целью деблокирования шарниров. Чем больше нагрузка, тем большее усилие необходимо прикладывать вручную.

Задачей изобретения является дальнейшее усовершенствование удерживающего рычага указанного выше вида так, что прикладывание более высоких нагрузок может удобно осуществляться пользователем.

Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью удерживающего рычага с признаками пункта 1 формулы изобретения.

Согласно изобретению, часть зацепления соответствующего фиксирующего штифта имеет по меньшей мере одну первую уплощенную поверхность прилегания. В соответствии с этим, соответствующее фиксирующее углубление также имеет по меньшей мере одну вторую уплощенную поверхность прилегания. При размещении части зацепления фиксирующего штифта в фиксирующем углублении первая и вторая поверхности прилегания находятся по меньшей мере частично в контакте по поверхности друг с другом.

Под уплощением, согласно изобретению, следует понимать, что соответствующая поверхность прилегания по меньшей мере менее выпуклая, чем остальная, предпочтительно коническая поверхность части зацепления фиксирующего штифта, соответственно, фиксирующего углубления. За счет этого, в частности также тогда, когда часть зацепления соответствующего фиксирующего штифта лишь частично погружена в согласованное фиксирующее углубление, в зоне обеих поверхностей прилегания обеспечивается плоский контакт между фиксирующим штифтом и фиксирующим углублением. За счет этого возможно приложение более высоких нагрузок, чем в механизме блокирования, описание которого приведено в DE 10209209 В4 и который при не полном зацеплении вследствие выполнения фиксирующего штифта и фиксирующего углубления в форме усеченного конуса обеспечивает возможность лишь приблизительно линейного контакта между фиксирующим штифтом и фиксирующим углублением.

Таким образом, за счет придания формы, согласно изобретению, достигается, что находящиеся в зацеплении компоненты, а именно, часть зацепления фиксирующего штифта и фиксирующее углубление, всегда, в частности, также при небольшой глубине погружения, имеют контакт по поверхности друг с другом, за счет чего уменьшается удельное давление между этими компонентами. Вследствие уменьшенного момента троганья, который обуславливается меньшей эластичной деформацией и отсутствием эффектов холодной сварки, блокированный шарнир можно освобождать с помощью значительно меньшего усилия рычага.

Особенно положительно это проявляется при лишь частично входящем в фиксирующее углубление фиксирующем штифте. Кроме того, обеспечивается более высокая стойкость к износу на кромках соответствующего фиксирующего штифта.

Более высокая предельная допускаемая нагрузка обеспечивает возможность использования удерживающего рычага, согласно изобретению, в других применениях, чем до настоящего времени, в частности, в областях применения с высокими и динамическими нагрузками, например, для опоры ног, тела и т.п. Кроме того, удерживающий рычаг, согласно изобретению, является не чувствительным также относительно импульсных нагрузок, которые возникают, например, при вбивании протезов.

Предпочтительно, первая и вторая поверхности прилегания образованы из плоской поверхности. Такие плоские поверхности прилегания обеспечивают особенно надежно желаемый поверхностный контакт не полностью входящего в соответствующее фиксирующее углубление фиксирующего штифта с целью уменьшения тем самым удельного давления. Однако следует отметить, что поверхности прилегания для уменьшения удельного давления не обязательно должны иметь строго плоскую форму. Можно использовать также слегка изогнутые поверхности прилегания, если они способны обеспечивать желаемый плоский контакт.

В одном особенно предпочтительном варианте выполнения соответствующее фиксирующее углубление имеет форму усеченной пирамиды, при этом вторая поверхность прилегания образована из боковой поверхности имеющего такую форму фиксирующего углубления. При этом усеченная пирамида имеет, например, прямоугольную поверхность основания. Однако это выполнение следует понимать лишь в качестве примера. Так, соответствующее фиксирующее углубление может иметь также другую форму, например, форму удлиненного отверстия с двумя лежащими противоположно друг другу параллельными боковыми поверхностями и двумя лежащими противоположно друг другу, наклонно-сходящимися боковыми поверхностями.

В одном особенно предпочтительном варианте выполнения усеченная пирамида имеет настолько большие размеры, что часть зацепления соответствующего фиксирующего штифта при полном вхождении находится в контакте с фиксирующим углублением лишь в зоне своей поверхности прилегания. Таким образом, предотвращается любой линейный контакт между фиксирующим штифтом и фиксирующим углублением, который приводит к не желательно высокому удельному давлению.

Предпочтительно, по меньшей мере первая поверхность прилегания соответствующего фиксирующего штифта содержит по меньшей мере две поверхности прилегания, которые расположены на диаметрально противоположных сторонах части зацепления фиксирующего штифта. В этом случае также соответствующее фиксирующее углубление предпочтительно имеет две диаметрально расположенные вторые поверхности прилегания. Таким образом, в зависимости от поворотного положения обеих шарнирных пластин обеспечивается постоянное нахождение одной из обеих первых поверхностей прилегания в контакте с одной из обеих вторых поверхностей прилегания.

Предпочтительно, соответствующий фиксирующий штифт при размещении его части зацепления в соответствующем фиксирующем углублении имеет лишь в зоне своей предусмотренной собственно для этого поверхности прилегания контакт с фиксирующим углублением, а именно, с его второй поверхностью прилегания. Это предотвращение контакта между фиксирующим штифтом и фиксирующим углублением вне обеих поверхностей прилегания предотвращает, в свою очередь, любой нежелательный линейный контакт между фиксирующим штифтом и фиксирующим углублением и делает шарнир не чувствительным к допускам изготовления, зазору в шарнире и эластичным изменениям длины.

В одном предпочтительном варианте выполнения фиксирующие штифты и фиксирующие углубления образуют соответствующее круговое расположение. Предпочтительно, в этом случае первые поверхности прилегания фиксирующих штифтов и вторые поверхности прилегания фиксирующих углублений ориентированы вдоль этого кругового расположения. Это означает, что как через первые поверхности прилегания, так и через вторые поверхности прилегания проходит воображаемая круговая линия, вдоль которой расположены фиксирующие штифты и фиксирующие углубления.

Другие предпочтительные варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения, а также приведенного ниже описания.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - удерживающий рычаг согласно изобретению;

фиг.2 - шарнир удерживающего рычага согласно фиг.1;

фиг.3 - шарнир согласно фиг.2, при этом не изображено тело шарнира;

фиг.4 - развернутое поперечное сечение шарнира;

фиг.5 - разрез по линии А-А на фиг.4, на виде сверху;

фиг.6 - другой разрез с размещенным в одном из фиксирующих углублений фиксирующим штифтом;

фиг.7 - разрез по линии В-В на фиг.5; и

фиг.8 - разрез по линии С-С на фиг.5.

На фиг.1 показан удерживающий рычаг 10, который имеет несколько жестких удерживающих звеньев 12, 14, 16, 18, 20 и 22, которые соединены друг с другом через шарниры 24, 26, 28, 30 и 32. На одном конце удерживающего рычага 10 расположено крепежное устройство 34, которое служит для установки удерживающего рычага 10 на не изображенной шине скольжения операционного стола. На другом конце удерживающего рычага 10 находится рукоятка 36, которой может управлять вручную пользователь, с целью деблокирования удерживающего рычага 10.

Если на рукоятку 36 не действует управляющая сила, то удерживающие звенья 12, 14, 16, 18, 20 и 22 удерживающего рычага 10 жестко соединены друг с другом через шарниры 24, 26, 28, 30 и 32. В этом состоянии удерживающий рычаг 10 образует жесткий узел.

Если пользователь давит на рукоятку 36, то соединенные друг с другом через шарниры 24, 26, 28, 30 и 32 удерживающие звенья 12, 14, 16, 18, 20 и 22 подвижны относительно друг друга за счет механизма деблокирования, так что пользователь может желаемым образом ориентировать удерживающий рычаг 10 в пространстве. Если пользователь затем снова отпускает рукоятку 36, то шарниры 24, 26, 28, 30 и 32 блокируются и удерживающий рычаг 10 фиксируется в своем измененном положении.

Ниже со ссылками на фиг.2-8 приводится пояснение конструкции и принципа действия имеющих одинаковую конструкцию шарниров 24, 26, 28, 30 и 32. В качестве примера выбран в данном случае шарнир 24.

Как показано на фиг.2, шарнир 24 имеет первое шарнирное тело 40 в виде револьверной головки и второе шарнирное тело 42 в виде шарнирной пластины. При этом первое шарнирное тело 40 соединено с удерживающим звеном 12, а второе шарнирное тело 42 - с удерживающим звеном 14. В блокированном состоянии шарнира 24 оба шарнирных тела 40 и 42 жестко соединены друг с другом, в то время как в деблокированном состоянии шарнира 24 обеспечивается возможность вращения относительно друг друга вокруг оси D вращения, которая совпадает со средними осями обоих шарнирных тел 40 и 42.

Револьверная головка 40 имеет несколько, предпочтительно расположенных на окружности сквозных отверстий 44, в которых в осевом направлении проходят фиксирующие штифты 46. В данном примере выполнения предусмотрено двенадцать сквозных отверстий 44 и, соответственно, двенадцать фиксирующих штифтов 46, при этом на фиг.2-5 изображены лишь пять из двенадцати фиксирующих штифтов 46.

Как показано на фиг.3, на которой не изображено первое шарнирное тело 40, второе шарнирное тело 42 имеет несколько фиксирующих углублений 48. Фиксирующие углубления 48 выполнены в фиксирующем диске 50, который установлен во втором шарнирном теле 42. Фиксирующие углубления 48 служат для размещения фиксирующих штифтов 46 с целью блокирования обоих шарнирных тел 40 и 42, как будет пояснено ниже. При этом следует учитывать, что количество фиксирующих углублений 48 отличается от количества фиксирующих штифтов 46. В данном примере выполнения, в котором предусмотрено двенадцать фиксирующих штифтов 46, второе шарнирное тело 42 имеет тринадцать фиксирующих углублений 48.

Как показано на фиг.2, на верхней стороне первого шарнирного тела 40 смонтирован имеющий форму колокола подъемный элемент 52, который служит для деблокирования шарнира 24. Для этого подъемный элемент 52 взаимодействует с не изображенными на фигурах штангами деблокирования, которые приводятся в действие с помощью рукоятки 36 с целью сдвига подъемного элемента 52 вдоль оси D вращения (вверх на фиг.2). Подъемный элемент 52 имеет на своем нижнем крае кольцевой фланец 54. Фиксирующие штифты 46 имеют, каждый, обращенную к кольцевому фланцу выемку 56, в которую входит кольцевой фланец 54. За счет выемки 56 на соответствующем фиксирующем штифте 46 образован уступ 58, к которому прилегает кольцевой фланец 54 (на фиг.2 снизу), когда подъемный элемент 52 с помощью штанг деблокирования поднимается вдоль оси D вращения. Если подъемный элемент 52 поднят достаточно высоко, то он с помощью своего кольцевого фланца 54 увлекает вместе с собой фиксирующие штифты 46 настолько, что они выходят из фиксирующих углублений 48. В этом состоянии оба шарнирных тела 40 и 42 подвижны относительно друг друга вокруг оси D вращения.

Фиксирующие штифты 46 установлены упруго в согласованных с ними сквозных отверстиях 44 первого шарнирного тела 40. Для этого с каждым фиксирующим штифтом 46 согласован не изображенный на фигурах создающий предварительное натяжение элемент, который расположен в выполненном в фиксирующем штифте 46 приемном отверстии 60 (см. фиг.4 и 6). К приемному отверстию 60 примыкает вентиляционное отверстие 61.

С помощью создающих предварительное натяжение элементов фиксирующие штифты 46 предварительно напряжены относительно второго шарнирного тела 42. Если один из фиксирующих штифтов 46 находится в зоне одного из фиксирующих углублений 44, то он тем самым полностью или частично вдавливается в фиксирующее углубление 44. Таким образом, подъемный элемент 52 деблокирует фиксирующие штифты 46 против этого предварительного напряжения из фиксирующих углублений 44.

Первое шарнирное тело 40 опирается на показанный на фиг.3 опорный конус 62. С помощью крепежного винта 64 подъемный элемент 52 смонтирован на не изображенных сдвигающих штангах. Подъемный элемент 52 расположен над опорным конусом 62.

Как указывалось выше, количество фиксирующих штифтов 46 отличается от количества фиксирующих углублений 44. Таким образом, угловое расстояние между двумя непосредственно соседними фиксирующими штифтами 46 отличается от углового расстояния между двумя непосредственно соседними фиксирующими углублениями 48. За счет этого получается нониусное согласование фиксирующих штифтов 46 с фиксирующими углублениями 48. Следствием этого нониусного согласования является то, что в данном примере выполнения в блокированном состоянии шарнира 24 лишь один из фиксирующих штифтов 46 полностью входит в одно из фиксирующих углублений 48, в то время как фиксирующие штифты 46, которые являются соседними с этим полностью погруженным фиксирующим штифтом, последовательно менее глубоко размещены в согласованных с ними фиксирующих углублениях 48. В противоположность этому, остальные фиксирующие штифты 46 сидят на верхней стороне фиксирующего диска 50 без погружения в одно из фиксирующих углублений 48. Это нониусное согласование между фиксирующими штифтами 46 и фиксирующими углублениями 48 можно видеть, в частности, также в развернутом изображении на фиг.4 и частично в разрезе на фиг.6.

Фиксирующие штифты 46 имеют, каждый, тело 64 штифта и примыкающую к нему сужающуюся в осевом направлении часть 66 зацепления. В данном примере выполнения часть 66 зацепления выполнена по существу в форме усеченного конуса. Согласно изобретению, на диаметрально противоположных сторонах этой имеющей форму усеченного конуса части 66 зацепления предусмотрены две уплощенные, предпочтительно плоские поверхности 68 прилегания, которые проходят, каждая, по всей длине части 66 зацепления. На фиг.3 в изометрической проекции показана лишь одна из этих поверхностей 68 прилегания, в то время как в разрезе на фиг.5 показаны обе поверхности 68 прилегания.

Фиксирующие углубления 48 имеют в данном примере выполнения форму усеченной пирамиды, которая имеет приблизительно прямоугольную поверхность основания. Вследствие этого выполнения в форме усеченной пирамиды, соответствующее фиксирующее углубление 48 имеет две боковые поверхности 72, которые согласованы с обеими поверхностями 68 прилегания соответствующего фиксирующего штифта 46 и приходят с ними в контакт, когда фиксирующий штифт 46 погружается в фиксирующее углубление 48. В соответствии с этим, обе указанные выше боковые поверхности 72 фиксирующего углубления 48 образуют поверхности прилегания, которые предназначены для прихождения в контакт с поверхностями 68 прилегания фиксирующего штифта 46.

Вхождение фиксирующих штифтов 46, согласно изобретению, в поверхностный контакт с фиксирующими углублениями 48 в зависимости от глубины погружения показано, в частности, на фиг.4 и 5. Там тот фиксирующий штифт, который полностью погружается в соответствующее фиксирующее углубление, обозначен позицией 46а, в то время как оба непосредственно соседних с ним фиксирующих штифта, которые погружены лишь частично в соответствующие фиксирующие углубления, обозначены позицией 46b. Обозначенные на фиг.4 и 5 позицией 46с фиксирующие штифты погружены лишь еще на краях в соответствующие фиксирующие углубления.

Как показано на фиг.5, полностью погруженный фиксирующий штифт 46а прилегает своими обеими поверхностями 68 прилегания полностью к обеим поверхностям 72 прилегания соответствующего фиксирующего углубления 48. При этом следует учитывать, что фиксирующий штифт 46а лишь своими обеими поверхностями 68 прилегания имеет контакт с фиксирующим углублением 48, т.е. вне этих поверхностей 68 прилегания имеет зазор относительно боковых стенок фиксирующего углубления 48. Это показано еще раз на фиг.7 и фиг.8. При этом на фиг.7 показан разрез по линии В-В и на фиг.8 разрез по линии С-С на фиг.5. Зазор между фиксирующим штифтом 46а и фиксирующим углублением 48 обозначен на фиг.7 и 8 позицией S. На фиг.7 и 8 показано также, что торцевая поверхность полностью погруженного фиксирующего штифта 46а имеет небольшое расстояние от дна фиксирующего углубления 48 с целью предотвращения посадки на дно. Для обеспечения в этой связи определенного допуска изготовления фиксирующее углубление 48 в непосредственной близости от своего дна больше не сужается в осевом направлении.

Непосредственно соседние с полностью погруженным фиксирующим штифтом 46а, лишь частично погруженные фиксирующие штифты 46b прилегают лишь своими поверхностями 68 прилегания к соответствующей поверхности 72 прилегания соответствующего фиксирующего углубления 46. Без учета этого поверхностного прилегания, они также не имеют контакта с боковыми стенками согласованных с ними углублений 48. Это относится, соответственно, также к фиксирующим штифтам 46с, которые лишь еще очень незначительно погружены в соответствующие фиксирующие углубления 48.

Как показано на фиг.5, плоские поверхности 68 прилегания фиксирующих штифтов 46 и плоские поверхности 72 прилегания фиксирующих углублений 48 расположены так, что они ориентированы вдоль воображаемой окружности, которая задает круговое расположение фиксирующих штифтов 46 и фиксирующих углублений 48. Вдоль этой окружности фиксирующие штифты 46 и фиксирующие углубления 48 поворачиваются относительно друг друга, когда перемещаются относительно друг друга оба шарнирных тела 40 и 42. В соответствии с этим, удельное давление, которое возникает между поверхностями 68 и 72 прилегания, действует в направлении вращательного движения обоих шарнирных тел 40 и 42.

Как следует, в частности, из фиг.5, предусмотрение, согласно изобретению, уплощенных поверхностей 68 и 72 прилегания приводит к тому, что фиксирующие штифты 46 при каждой глубине погружения имеют поверхностный контакт с соответствующим фиксирующим углублением 48. В частности, при не полностью погруженных фиксирующих штифтах 46 предотвращается возникающий в уровне техники линейный контакт, и тем самым уменьшается напряжение смятия.

Поскольку полностью погруженный фиксирующий штифт 46а лишь в зоне своих поверхностей 68 прилегания имеет контакт с фиксирующим углублением 48, то предотвращается заклинивание фиксирующего штифта 46а. Это относится также к лишь частично погружающимся фиксирующим штифтам 46b и 46с. Таким образом, могут быть компенсированы статические превышения, колебания допусков и осевые погрешности.

Перечень позиций

10 Удерживающий рычаг

12, 14, 16, 18, 20 Удерживающие звенья

24, 26, 28, 30, 32 Шарниры

36 Рукоятка

40 Первое шарнирное тело

42 Второе шарнирное тело

44 Сквозные отверстия

46 Фиксирующие штифты

48 Фиксирующие углубления

50 Фиксирующий диск

52 Подъемный элемент

54 Кольцевой фланец

56 Выемка

58 Уступ

60 Приемное отверстие

61 Вентиляционное отверстие

62 Опорный конус

64 Крепежный винт

66 Часть зацепления

68, 72 Поверхности прилегания.