DE3724816A1

DE3724816A1 - Kugellagerverbindung

Info

Publication number: DE3724816A1
Application number: DE19873724816
Authority: DE
Inventors: Bernard E Macconnell; Thomas E Macconnell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-17
Filing date: 1987-07-27
Publication date: 1989-02-09
Also published as: US4708510A; AU579284B1

Description

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Positi onieren von Geräten und insbesondere auf eine Kugellager- Klemmverbindung, um chirurgische Stützvorrichtungen selektiv an oder auf einem Operationstisch zu positionieren.

Bei der orthopädischen Chirurgie und hiermit zusammenhängen den Verfahren, die ein Glied eines Patienten wie beispiels weise ein Bein, einen Fuß oder einen Knöchel betreffen, ist es oftmals erforderlich, während der Behandlung das Glied in einer fixierten, angehobenen Position zu unter stützen und auch dessen Ausrichtung von Zeit zu Zeit zu variieren. In einigen Fällen ist zu diesem Zweck die Ver wendung von Hilfspersonal, welches den Patienten während des operativen Eingriffs von Hand unterstützt, insofern unbefriedigend, als das assistierende Personal ermüden kann und gerade in einer kritischen Operationsphase oder zu einer anderweitig unpassenden Zeit seine Position ändern muß. Weiterhin wurden zum vorgenannten Zweck Kissen oder anderweitig gepolsterte Geräte verwendet. Solche Geräte können die Durchführung des chirurgischen Eingriffs oder hiermit zusammenhängender Behandlungen behindern und sind in der Regel nicht in der Lage, Schlingen, Klammern, Haken u. dgl. von oben her zu tragen.

Demzufolge wurden unterschiedliche mechanische Geräte kon struiert und verwendet, um während des chirurgischen Ein griffs an einem Glied des Patienten oder eines Verbindungs gelenks das Glied zu unterstützen und zu positionieren. Solche mechanischen Geräte sind dazu ausgelegt, an einem Operationstisch oder einer freistehenden Plattform befestigt zu werden und umfassen im allgemeinen eine chirurgische Stützvorrichtung, die über der sterilen Zone des Operations tischs angeordnet ist. Eine solche Ausrüstung kann auf eine Seitenschiene des Operationstischs aufgeklemmt werden und wird von Zeit zu Zeit je nach den Erfordernissen des speziellen chirurgischen Eingriffs freigegeben und entfernt. Freistehende Stützeinrichtungen sind für orthopädische Verfahren aufgrund der bei solchen Eingriffen vorauszu setzenden Stabilitätserfordernissen nicht sehr verbreitet.

Bestimmte Positioniereinrichtungen müssen von Zeit zu Zeit entfernt werden, um das Anbringen von Trageinrichtungen wie Bügel, Schlingen und Haken zu ermöglichen, welche ober halb der sterilen Operationszone anzuordnen sind. Es ist klar, daß bei solchen chirurgischen Eingriffen der Zeit faktor eine wesentliche Rolle spielt und daß Verzögerungen, die mit der Einstellung einer Stützvorrichtung zusammen hängen, unerwünscht sind. Darüberhinaus kann es bei be stimmten Eingriffen wünschenswert sein, eine Andruckkraft auf einen unterstützten Körperabschnitt oder ein Glied, welches chirurgisch behandelt wird, zu erzeugen bzw. zu ändern.

Dementsprechend besteht ein beträchtliches Interesse an der Schaffung einer Verbindungseinrichtung, welche es er laubt, einen Körperteil oder ein Glied eines Patienten wie beispielsweise einen Fuß, einen Knöchel oder ein Bein in einer stabilen, vorbestimmten Position während des ge samten chirurgischen Eingriffs zu halten und welche es dennoch dem Chirurgen erlaubt, auf einfache und schnelle Weise die Ausrichtung des Gliedes des Patienten zu ändern, um erforderlichenfalls einen besseren Zugang hierzu zu haben.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Kugellagerverbindung, welche eine universelle Bewegung und Positionierung eines Objekts bezüglich einer vertikalen Trägersäule ermöglicht. Die Verbindungsanordnung eignet sich in besonderem Maße zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Operationstisch zum Unterstützen eines Gliedes eines Patienten während der Durchführung eines chirurgischen Eingriffs und kann schnell und einfach innerhalb eines großen Bereichs mög licher Stützpositionen verstellt werden.

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt eine universelle Kugellageranordnung ein Gehäuse, in welchem eine Kugel und ein Kolben bewegbar gekoppelt sind. Ein an der Kugel befestigter Tragarm ragt aus dem Gehäuse heraus, und die Kugel ist zwischen ringförmigen Backenabschnitten des Ge häuses und des Kolbens eingeschlossen. Eine Verriegelung wird mittels eines greifenden Eingriffs des ringförmigen Backenabschnitts des Kolbens und des ringförmigen Backen abschnitts des Gehäuses erzielt. Das heißt, daß das Kugel glied mittels der ringförmigen Kante der Kolbenbacke und mittels der ringförmigen Kante der Gehäusebacke gedrückt wird, wobei der druckmäßige Eingriff auf gegenüberliegenden Seiten der Kugel stattfindet und sich die ringförmigen Kanten mit der Kugel in linienförmigem Kontakt befinden. Indem das Kolbenglied in Richtung zur Gehäusebacke bewegt wird, wird der Verriegelungsdruck verstärkt und die ge wünschte Position gesichert; indem das Kolbenglied von der Gehäusebacke entfernt wird, wird der klemmende bzw. verriegelnde Eingriff zwischen den Teilen aufgehoben.

Das Kolbenglied ist in Abhängigkeit einer Drehbewegung einer mit einem Gewinde versehenen Betätigungswelle in axialer Richtung verschiebbar. Ein mittlerer Abschnitt der Betätigungswelle befindet sich in gewindemäßigem Ein griff mit dem Gehäuse und das gegenüberliegende Ende der Betätigungswelle trägt ein kugelförmiges Lager, welches innerhalb eines Hohlraums des Kolbens angeordnet ist. Bei dieser Anordnung dreht sich das Kolbenglied nicht, es wird vielmehr nur in axialer Richtung verschoben, entweder nach innen oder nach außen, in Abhängigkeit von der auf die Betätigungswelle ausgeübten Drehbewegung. Auf diese Weise wird ein positives, sicheres Feststellen und ein rasches Freigeben erzielt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kugellageranordnung, welche funktionsmäßig mit einem konventionellen Operationstisch und einem Fuß/Bein- Gerät verbunden ist,;

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der Einzelheiten der Kugellagerverbindung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Kugel lagerverbindung;

Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Kugel lagerverbindung,;

Fig. 5 eine Draufsicht von vorne auf das Kolbenglied gemäß Fig. 3;

Fig. 5A eine Seitenansicht des Kolbenglieds von links, und

Fig. 5B eine Seitenansicht des Kolbenglieds von rechts.

In der folgenden Beschreibung sowie in der Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Zeichnung ist nicht notwendigerweise maßstabsgerecht und bestimmte Teile können übertrieben dargestellt sein, um Details der vorliegenden Erfindung deutlicher darstellen zu können.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Kugellagerverbindung insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. In dieser Figur ist die Kugellagerverbindung funktionell zwischen einem Operationstisch 12 und einer Anordnung 14 zum Ab stützen eines Fußes und eines Unterschenkels angeordnet. Die Kugellagerverbindung ist an einer Trägersäule 16 be festigt, welche von einem rohrförmigen Abschnitt 18 teleskop artig ausziehbar ist. Der rohrförmige Abschnitt 18 ist in einer Feststellhülse 20 aufgenommen. Die Hülse 20 ist mit einer Positionierungs-Klemmeinrichtung 22 verbunden, welche entlang einer unteren Trägerstange 24 verschiebbar ist. Die Trägerstange 24 ist bezüglich der Patienten-Auf lagefläche 26 des Operationstischs 12 seitlich versetzt und verläuft unterhalb dieser Auflagefläche.

Bei der vorstehend beschriebenen Trägeranordnung hält die den Fuß bzw. das Bein feststellende Anordnung den in der Zeichnung strichpunktiert dargestellten Fuß und Unter schenkel des Patienten in einer vorbestimmten, angehobenen Position und Orientierung während einer unbestimmten Zeit spanne, während der ein chirurgischer Eingriff im Bereich des Fußes, Knöchels oder Beins des Patienten durchgeführt werden kann. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich, daß die Höhe der den Fuß bzw. das Bein haltenden Anordnung über der Patienten-Auflagefläche sowie deren Position quer zur Patienten-Auflagefläche durch Herausziehen und Zurück schieben der teleskopischen Trägersäule 16 und durch Ein stellen der Neigung des rohrförmigen Abschnitts 18 relativ zur unteren Trägerstange 24 einstellbar ist. Sobald die allgemeine Höhe und die Queranordnung der den Fuß und das Bein abstützenden Einrichtung einmal eingestellt ist, wer den weitere Einstellungen der Position relativ zu dieser anfänglichen Position dadurch durchgeführt, daß die Kugel lagerverbindung 10 geöffnet wird und nach Einstellung der gewünschten Position wieder verriegelt wird.

Die den Fuß und den Unterschenkel haltende Anordnung 14 umfaßt eine Fuß-Halteklammer 28, einen V-förmigen Knöchel halter 30 und einen U-förmigen Beinhalter 32, wobei diese Teile an voneinander beabstandeten Positionen an einer Trägerstange 34 befestigt sind. Die Kugellagerverbindung 10 umfaßt einen Kupplungsarm 36, welcher an der Trägerstange 34 mittels einer Klemme 38 lösbar befestigt ist. Mit dieser Anordnung werden das Bein, das Sprunggelenk und der Fuß des Patienten in einer vorbestimmten Höhenlage unterstützt und können um das Kniegelenk in einer solchen Weise gebeugt werden, daß die folgenden Gelenkbewegungen während des Eingriffs eingestellt werden können: Varus, Valgus, Planti plexion und Dorsiflexion. Das heißt, daß es notwendig ist, den Fuß und den Unterschenkel in einer Position zu halten, welche bezüglich der Patienten-Auflagefläche 26 des Operationstischs angehoben ist, während eine oder mehrere der vorgenannten Kräfte angewandt werden, beispielsweise um eine Fraktur offenzulegen oder zu beheben. Die Kugel lagerverbindung 10 ist lösbar, um geeignete Bewegungen des Beins des Patienten zu erlauben, einschließlich Drehung des Beins und Beugen des Unterschenkels relativ zum Knie.

Aus den Fig. 1, 2 und 3 ist ersichtlich, daß eine universelle Positionierungsbewegung der Verbindungsanordnung 10 durch ein Kugelgelenk 40 ermöglicht wird, welches zwischen einem Kolben 42 und einem Gehäuse 44 lösbar einge klemmt ist. Im einzelnen wird die Kugel 40 an einer Seite mittels einer ringförmigen Kante 42 E eines zylindrischen Backenabschnitts 42 J des Kolbens 42 und auf der gegenüber liegenden Seite mittels einer ringförmigen Kante 44 E eines ringförmigen Backenabschnitts 44 J gegriffen.

Der Kolben 42 ist ein zylindrischer Block, in welchem eine große Bohrung 46 an einem Ende ausgebildet ist und sich in Ausfluchtung mit der Zylinderachse des Blocks befindet. Der zylindrische Seitenwandabschnitt definiert die ring förmige Kolbenbacke 42 J. Entsprechend dieser Anordnung ist ein Abschnitt der Kugel 40 in der Bohrung 46 aufge nommen, wobei sich das Kugelglied mit der ringförmigen Kante 42 E der Kolbenbacke 42 J in Eingriff befindet.

Das Kupplungsgehäuse 44 weist eine zylindrische Seitenwand 48 auf, welche eine Kupplungskammer 50 umschließt, in der der Kolben 42 und die Kugel 40 gleitend aufgenommen sind. Gemäß dieser Anordnung ist die Kugel 40 zwischen den ring förmigen Backenabschnitten 42 J und 44 J des Kolbens und des Gehäuses eingeschlossen. Eine Verriegelung wird durch einen Druck ausübenden, klemmenden Eingriff der ringförmigen Kantenabschnitte 42 E und 44E erzeugt. Die Kolbenbacke und die Gehäusebacke stehen mit der Kugel in linienförmigem Druckkontakt auf gegenüberliegenden Seiten der Kugel 40.

In Abhängigkeit einer Drehbewegung einer mit einem Gewinde versehenen Betätigungswelle 52 wird der Kolben 42 in axialer Richtung verschoben. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersicht lich, sind der Kolben 42 und die Kugel 40 innerhalb der Kupplungskammer 50 mittels einer Endkappe 54 eingeschlossen, welche an der Gehäuseseitenwand 48 mittels eines Schrauben paares 56 befestigt ist. Das gegenüberliegende Ende des Gehäuses 44 ist durch den ringförmigen Backenabschnitt 44 J teilweise abgeschlossen. Der Innendurchmesser des Ge häusebackenabschnitts 44 J definiert eine kreisförmige Gelenköffnung 58, durch die der Kupplungsarm 36 und ein Teil der Kugel 40 ragt. Ein zwischenliegender Wellenab schnitt 52 T ist mit einem Gewinde versehen und innerhalb einer mit einem Gewinde versehenen Öffnung 54 T, die in der Endkappe 54 ausgebildet ist, aufgenommen. Am außen liegenden Endabschnitt der Betätigungswelle 52 ist eine Handhabe 60 befestigt, und der innenliegende Endabschnitt wird von einem kugelförmigen Lager 62 gebildet.

Im folgenden wird auf die Fig. 3, 4, 5, 5A und 5B Bezug genommen. Innerhalb des Körpers des Kolbens 42 ist ein zylindrischer Schlitz 64 ausgebildet und erstreckt sich unter einem rechten Winkel zur Längsachse 66 des Kolbens 42. Der Durchmesser des zylindrischen Schlitzes 64 ist in geeigneter Weise bemessen, um das kugelförmige Lagerglied 62 aufzunehmen und ein freies Drehen desselben innerhalb des Schlitzes bei einer Rotation der Betätigungswelle zu ermöglichen. Ein Herausziehen des kugelförmigen Lagergliedes 62 aus dem Schlitz entlang der Achse 66 wird durch Kolben- Schulterabschnitte 42 A, 42 B ermöglicht, welche ein Eintreten der Betätigungswelle 52 erlauben, jedoch ein Herausziehen des kugelförmigen Lagergliedes 62 in axialer Richtung ab blocken.

Der Kolben 52 wird in axialer Richtung in Abhängigkeit von einer Drehbewegung der Betätigungswelle 52 verschoben. Entsprechend dieser Anordnung dreht sich der Kolben 42 hierbei nicht, vielmehr wird er in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Betätigungswelle in axialer Richtung ver schoben, entweder nach innen oder nach außen. Aufgrund der axialen Bewegung anstelle der Rotation des Kolbens wird durch teilweise bzw. relativ geringe Rotation der Betätigungswelle 52 eine sichere Verriegelung und ein augen blickliches Freigeben der Kugellagerverbindung erreicht. Ein schnelles In-Eingriff-Kommen und Außer-Eingriff-Kommen wird aufgrund des Linienkontaktes des ringförmigen Kanten abschnitts 42 E des Kolbens ermöglicht.

Obwohl eine axiale Verschiebung des Kolbens 42 durch Rotation des Kolbens 42, der sich in gewindemäßigem Eingriff mit dem Innendurchmesser des Verbindungsgehäuses befinden könnte, erzeugt werden könnte, würde in diesem Fall pro Einheit der axialen Verschiebung des Kolbens 42 mehr Dreh bewegung erforderlich sein als im Falle des direkten Vor schubes und Zurückziehens des Kolbens aufgrund des Zusammen wirkens des kugelförmigen Lagergliedes und der Rotation der Betätigungswelle 52.

Gemäß einem wichtigen Gesichtspunkt des bevorzugten Aus führungsbeispiels wird eine Rotation des Kolbens 42 mittels einer Feder 68 verhindert, die innerhalb einer axialen Nut 70, die in der äußeren Oberfläche des Kolbens 42 ausge bildet ist, gleitend aufgenommen ist. Im Falle dieses Aus führungsbeispiels ist die Feder 68 eine einstellbare Schraube, die in Gewindeöffnungen 54 A, 44 A der Endkappe 54 bzw. des Gehäuses 44 aufgenommen ist, wobei der Endab schnitt der Schraube innerhalb der axial verlaufenden Nut 70 aufgenommen ist. Auf diese Weise wird eine axiale Ver schiebung des Kolbens 42 ermöglicht, während eine Rotation verhindert wird.

Der Kolben 42 ist daher innerhalb der Gehäusekammer 50 in Abhängigkeit von der Rotation der Betätigungswelle 52 in axialer Richtung gleitbar geführt. Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist es ersichtlich, daß bei einer geringfügigen Rotation der Betätigungswelle 52 im Gegenuhr zeigersinn die Kugel 40 freigegeben wird, um innerhalb der Gehäusekammer 50 eine universelle Drehbewegung durchzu führen, wobei der Bewegungsbereich nur durch den Anschlag des Kupplungsarms 36 gegen die Gehäusebacke 44 J einge schränkt ist. Jedwede Zwischenposition kann dann schnell eingestellt werden und die neue Position kann durch Fest drehen der Betätigungswelle im Uhrzeigersinn festgelegt werden. Auf diese Weise kann die seitliche Position und die winkelmäßige Ausrichtung der Fuß-/Bein-Stütz-Anordnung 14 während des chirurgischen Eingriffs je nach Wunsch fein eingestellt werden. Sobald die gewünschte Position des Gliedes einmal eingestellt ist, kann sie für unbegrenzte Zeitdauer aufrecht erhalten werden.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt; vielmehr ergeben sich für den Fachmann zahlreiche Variationsmöglichkeiten.

Bezugszeichenliste:

10 Kugellagerverbindung
12 Operationstisch
14 Stützanordnung
16 Trägersäule
18 rohrförmiger Abschnitt
20 Feststellhülse
22 Klemmeinrichtung
24 Trägerstange
26 Patienten-Auflagefläche
28 Halteklammer
30 Knöchelhalter
32 Beinhalter
34 Trägerstange
36 Kupplungsarm
38 Klemme
40 Kugel
42 Kolben
42 E Kante
42 J Backenabschnitt
44 Gehäuse
44 E Kante
44 J Backenabschnitt
46 Bohrung
48 Seitenwand
50 Kupplungskammer
52 Betätigungswelle
52 T Wellenabschnitt
54 Endkappe
54 T Gewindeöffnung
56 Schraubenpaar
58 Gelenköffnung
60 Handhabe
62 Lagerglied
64 Schlitz
66 Längsachse
68 Feder
70 Nut

Claims

1. Kugellagerverbindung, gekennzeichnet durch

- ein Gehäuse (44) mit einer Bohrung, welches eine Kupplungskammer (50) definiert und eine ringförmige Backe (44 J) aufweist, welche eine Schwenköffnung (58) definiert,
- eine Kugel (40), die in der Gehäusebohrung aufgenommen ist und mit der ringförmigen Gehäusebacke (44 J) im wesentlichen in linienförmigem Eingriff steht, wobei die Kugel (40) einen Tragarm (36) aufweist, der sich durch die Schwenköffnung hindurcherstreckt,
- einen Kolben (42), der in der Gehäusebohrung aufge nommen ist, wobei der Kolben eine ringförmige Backe (42 J) aufweist, der mit der Kugel im wesentlichen in linienförmigem Eingriff steht, und
- eine mit dem Kolben (42) gekoppelte Einrichtung (52, 60, 62), um den Kolben durch die Kupplungskammer (50) in Eingriff mit der Kugel (40) vorzuschieben, um die Kugel zwischen der Kolbenbacke (42 J) und der Gehäuse backe (44 J) zu ergreifen, und um den Kolben durch die Kupplungskammer (50) zurückzuziehen, um die Kolben backe (42 J) außer Eingriff mit der Kugel (40) zu bringen.

2. Kugellagerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kolben (42) eine Tasche (64) aufweist, daß die Einrichtung zum Vorschieben und Zurückziehen des Kolbens ein Lagerglied (62) umfaßt, welches drehbar in der Tasche (64) des Kolbens (42) aufgenommen ist, und daß eine Betätigungswelle (52) mit dem Lagerglied (62) gekoppelt ist und aus dem Kolben (42) und aus dem Gehäuse (44) herausragt, wobei die Betätigungswelle (52) am Gehäuse (44) drehbar gelagert ist.

3. Kugellagerverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Betätigungswelle (52) einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt (52 T) aufweist, und daß das Gehäuse (44) eine Kappe (54) mit einem mit einem Gewinde versehenen Durchgang (54 T) aufweist, wobei der mit einem Gewinde versehene Abschnitt der Betätigungs welle mit dem mit einem Gewinde versehenen Durchgang der Gehäusekappe in Eingriff steht.

4. Kugellagerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kolben (42) einen nutartigen Schlitz (70) aufweist, der an seiner äußeren Oberfläche ausge bildet ist, wobei an dem Gehäuse (44) eine Feder (48) befestigt ist, die sich in den Schlitz (70) des Kolbens (42) hinein erstreckt.

5. Kugellagerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse (44) eine zylindrische Seiten wand (48) aufweist und die Kupplungskammer (50) eine zylindrische Bohrung ist, die innerhalb der zylindrischen Seitenwand (48) ausgebildet ist, und daß die Gehäuse backe (42 J) einen sich in radialer Richtung erstreckenden, ringförmigen Schulterabschnitt dieser zylindrischen Seitenwand umfaßt.

6. Kugellagerverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kolben (42) ein zylindrischer Block mit einer offenen Bohrung (46) entlang seiner Längs achse ist, wobei der Block einen sich in axialer Richtung erstreckenden, zylindrischen Seitenwandabschnitt auf weist, der die ringförmige Kolbenbacke (42 J) definiert.