DE102021132427A1

DE102021132427A1 - Auslenkmechanik für ein endoskopisches Instrument, endoskopisches Instrument und Chirurgiesystem

Info

Publication number: DE102021132427A1
Application number: DE102021132427.0A
Authority: DE
Inventors: Janosz Schneider; Jochen Stefan
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auslenkmechanik für ein endoskopisches Instrument, insbesondere für ein Chirurgiesystem, mit: einem ersten Verbindungsglied und wenigstens einem zu einer Auslenkung mit dem ersten Verbindungsglied zusammenwirkenden zweiten Verbindungsglied; einer Mehrzahl von die Verbindungsglieder miteinander koppelnden Lenkdrähten, welche sich durch außerzentrisch in den Verbindungsgliedern vorgesehene Durchtrittsöffnungen erstrecken; und zumindest einem sich durch die Verbindungsglieder erstreckenden elektrischen Leiter, welcher in außerzentrisch in den Verbindungsgliedern vorgesehenen Leiterdurchführungen geführt ist, wobei die Leiterdurchführungen jeweils in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein endoskopisches Instrument, insbesondere für ein Chirurgiesystem, sowie ein entsprechendes Chirurgiesystem.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auslenkmechanik für ein endoskopisches Instrument, insbesondere für ein Chirurgiesystem, ein endoskopisches Instrument, insbesondere für ein Chirurgiesystem, sowie ein entsprechendes Chirurgiesystem.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Eine Auslenkmechanik für endoskopische Instrumente dient zur Abwinkelung eines daran angebrachten Zubehörs, insbesondere einer Handhabungsvorrichtung wie einer Zange, Schere oder Klemme.
Beispielsweise beschreibt die DE 10 2019 121 034 A1 eine für ein chirurgisches Robotersystem vorgesehene endoskopische Vorrichtung mit einer Auslenkmechanik und einem damit gekoppelten als Zange ausgebildeten Endeffektor.
Aktuelle Operationstechniken, insbesondere die sogenannte HF-Chirurgie, verwenden hochfrequenten elektrischen Wechselstrom zur Elektrotomie (auch Diathermie oder Elektrokaustik) und der Koagulation (Gerinnung). Dabei wird die thermische Wirkung von hochfrequentem Wechselstrom auf Gewebe ausgenutzt, um Zielgewebe zu durchtrennen und/oder Blutungen zu stillen. Die chirurgischen Instrumente weisen dazu eine oder mehrere (Aktiv-) Elektroden an ihrer Handhabungsvorrichtung, z. B. Zange, Klemme, Schere oder dergleichen, auf, über welche der hochfrequente Wechselstrom in das Zielgewebe eines Patienten eingeleitet wird. Damit am Zielgewebe der gewünschte Effekt der Elektrotomie und/oder Koagulation auftritt, wird eine hohe Stromdichte am Zielgewebe eingebracht. Daher weisen (Aktiv-) Elektroden in der Regel eine geringe Oberfläche auf und sind dazu beispielsweise nadelförmig oder klingenförmig ausgebildet, um den angelegten hochfrequenten Wechselstrom mit möglichst hoher Stromdichte in das Zielgewebe einzubringen. Entsprechend klein sind die Handhabungsvorrichtungen ausgebildet.
In der HF-Chirurgie können entweder monopolar oder bipolar betriebene chirurgische Instrumente zum Einsatz kommen. Bei monopolar betriebenen chirurgischen Instrumenten ist an dem Zubehör des chirurgischen Instruments eine einzige Aktivelektrode angeordnet, über welche der hochfrequente Wechselstrom in das Gewebe eines Patienten eingeleitet wird. Damit von der einzelnen Aktivelektrode aus der Strom in das Gewebe eingeleitet werden kann, muss eine großflächige Gegenelektrode (Neutralelektrode) an dem Körper des Patienten als Gegenpol angebracht werden. Bei bipolar betriebenen chirurgischen Instrumenten sind an dem Zubehör des chirurgischen Instruments zwei Elektroden (Aktivelektrode und Neutralelektrode) angeordnet. Dabei wird von einer ersten Elektrode (Aktivelektrode) aus der hochfrequente Wechselstrom direkt gegenüber der zweiten Elektrode (Neutralelektrode) in das Zielgewebe eingebracht.
Mit den bisherigen Systemen wurde der Wechselstrom über voneinander zu isolierende elektrisch leitende Strukturelemente des chirurgischen Instruments, beispielsweise Zugelemente und Schaft, zu dem Zubehör geführt. In diesem Fall ist eine Auslenkmechanik stromleitend ausgeführt. Dies bedeutet einerseits sehr viele Übergangstellen, die durch ihre Übergangswiderstände die elektrische Funktion beeinträchtigen können. Außerdem stellt dies weitere Anforderungen an die Isolierung zur elektrischen Sicherheit, so dass diese Bereiche wieder mit zusätzlichem Aufwand gegenüber dem Patienten isoliert sein müssen.
Alternativ sind bei bisherigen Systemen zentral in dem Instrument geführte Leiter zu der Handhabungsvorrichtung geführt. Hierbei kann ein Betätigungsstrang gleichzeitig zur Übertragung von Zugkräften als auch zur Stromübertragung ausgebildet sein. Dies erfordert jedoch einen Auslegungskompromiss, so dass keine dieser Eigenschaften maximiert werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Auslenkmechanik für ein endoskopisches Instrument anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Auslenkmechanik mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

- Eine Auslenkmechanik für ein endoskopisches Instrument, insbesondere für ein Chirurgiesystem, mit: einem ersten Verbindungsglied und wenigstens einem zu einer Auslenkung mit dem ersten Verbindungsglied zusammenwirkenden zweiten Verbindungsglied; einer Mehrzahl von die Verbindungsglieder miteinander koppelnden Lenkdrähten, welche sich durch außerzentrisch in den Verbindungsgliedern vorgesehene Durchtrittsöffnungen erstrecken; und zumindest einem sich durch die Verbindungsglieder erstreckenden elektrischen Leiter, welcher in außerzentrisch in den Verbindungsgliedern vorgesehenen Leiterdurchführungen geführt ist, wobei die Leiterdurchführungen jeweils in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen angeordnet sind.
- Ein endoskopisches Instrument, insbesondere für ein Chirurgieystem, mit einer erfindungsgemäßen Auslenkmechanik.
- Ein Chirurgiesystem, mit einem Chirurgieroboter und einem mit dem Chirurgieroboter gekoppelten erfindungsgemäßen endoskopischen Instrument.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis besteht darin, dass für eine sichere und mit hohen Spannungen betreibbare HF-Funktion eine außerzentrische Durchleitung zweier Potentiale von einem proximalen Ende eines chirurgischen Instruments bis zum distalen Ende benötigt wird.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht nun darin, zumindest einen elektrischen Leiter durch in den Verbindungsgliedern einer Auslenkmechanik zusätzlich vorgesehene Leiterdurchführungen zu führen, welche in den Verbindungsgliedern außerzentrisch zwischen den in den Verbindungsgliedern für Lenkdrähte vorgesehenen Durchtrittsöffnungen angeordnet sind. Auf diese Weise können erstmals Leiter durch die Auslenkmechanik geführt werden, ohne dass dazu der Raum im zentralen Durchtritt der Verbindungsglieder oder ein spezieller Betätigungsstrang des chirurgischen Instruments mit integrierten Leitern benötigt wird. Ein Betätigungsstrang wird üblicherweise als Zugelement zur mechanischen Betätigung eines Zubehörs, insbesondere einer Handhabungsvorrichtung wie einer Zange, Schere oder Klemme, vorgesehen. Erfindungsgemäß kann eine auf diese Zugbelastung optimierte Auslegung des Betätigungsstrangs ohne Rücksicht auf elektrische Aspekte vorgesehen sein. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung die Entkopplung der Übertragung mechanischer Betätigungskräfte und elektrischer Potentiale. Auch für die Leiterführung braucht wesentlich weniger Rücksicht auf mechanische Anforderungen genommen werden. Die elektrischen Aspekte, insbesondere hinsichtlich einer für höhere Betriebsspannungen ausgelegten Isolation des Leiters, können somit deutlich ausgeprägter und in vereinfacht herstellbarer und somit kostengünstiger Weise realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Leiterdurchführungen ermöglicht eine sanfte Leiter- bzw. Kabelführung, welche die Bewegungen der Auslenkmechanik, speziell der Verbindungsglieder, automatisch mitmacht. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige Verteilung mechanischer Beanspruchungen ermöglicht, sodass der Leiter besser vor Beschädigungen geschützt ist.
Es kann ein einziger Leiter oder eine Mehrzahl von Leitern vorgesehen sein. Im Falle einer Mehrzahl von Leitern sind vorzugsweise für jeden Leiter individuelle Leiterdurchführungen in den Verbindungsgliedern, insbesondre in jedem Verbindungsglied, vorgesehen.
Unter einer außerzentrischen Anordnung der Leiterdurchführung ist insbesondere eine radial zu einer Mittelachse beabstandete Positionierung, ähnlich der Positionierung der für die Lenkdrähte vorgesehenen Durchtrittsöffnungen, zu verstehen. Unter der Anordnung in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen ist insbesondere eine Positionierung tangential dazwischen zu verstehen. Nicht notwendiger Weise ist darunter eine gleiche oder ähnliche radiale Beabstandung zur Mittelachse zu verstehen, vielmehr kann auch ein radialer Versatz der Leiterdurchführung vorgesehen sein. Ferner kann sich die Leiterdurchführung in ihrer Dimension und/oder Form von den Durchtrittsöffnungen unterscheiden. Insbesondere ist die Dimension und/oder Form an die elektrischen Anforderungen eines endoskopischen Instruments anpassbar.
Die Leiterdurchführung kann insbesondere speziell für die Funktion des beweglichen Führens eines Leiters ausgelegt ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Leiterdurchführung dazu mit gerundeten Kanten ausgeführt sein, um eine Isolation des Leiters, beispielsweise einer isolierenden Hülle bzw. eines Mantels, bei Bewegung der Auslenkmechanik nicht zu verletzen. Ferner kann die Leiterdurchführung für den Zweck der beweglichen Leiterführung mit einer Tülle oder mit einer Beschichtung ausgekleidet sein, beispielsweise um verbesserte Gleiteigenschaften und/oder eine zusätzliche Isolierung bereitzustellen.
Die Verbindungsglieder können beispielhaft in vorbekannter Weise als sogenannte Pfannenscheiben ausgebildet sein, welche über eine Auslenkung erlaubende Zwischenstücke, sogenannte Wirbeloliven, miteinander gekoppelt sind. Eine Zusammenwirkung der Verbindungsglieder zur Auslenkung wird mittels der die Verbindungsglieder radial außerhalb der Wirbeloliven miteinander koppelnden Lenkdrähte realisiert, welche dazu in koordinierter Weise relativ zueinander verlagert, insbesondere gezogen und/oder geschoben werden können, so dass sich die Auslenkmechanik in einer zu einem auf Zug belasteten Lenkdraht weisenden Richtung bzw. entgegen einer zu einem auf Druck belasteten oder entspannten Lenkdraht weisenden Richtung auslenkt.
Es sind verschiedene Konfigurationen der Auslenkmechanik mit verschiedenen Anzahlen von Lenkdrähten möglich. Eine typische Anzahl von 8 bis 10 Lenkdrähten wird oftmals eingesetzt, um eine gleichmäßige runde Ablenkung ohne bevorzugte Richtungen bereitzustellen. Dies stellt aber keine notwendige obere oder untere Begrenzung sondern lediglich den üblichen Bereich dar. Theoretisch denkbar wären je nach Miniaturisierungsgrad der Auslenkmechanik oder Art und Ausführung der Lenkdrähte auch andere Anzahlen, beispielsweise auch eine verminderte Anzahl von lediglich 6 oder eine erhöhte Anzahl von 12 oder mehr Lenkdrähten. Insbesondere kann es sich erfindungsgemäß um eine Reduktion der Anzahl der Lenkdrähte gegenüber einer vergleichbar dimensionierten herkömmlichen Auslenkmechanik handeln, beispielsweise von zehn auf acht Lenkdrähte bei einer Dimensionierung der Auslenkmechanik mit einem Durchmesser im Bereich von 10 mm. Auf diese Weise wird Platz für die Leiterdurchführungen geschaffen, sodass zumindest ein Leiter, insbesondere zwei Leiter, durch die Auslenkmechanik geführt werden können. Weitergehende Miniaturisierungen bis zu kleinen Durchmessern von 3-4 mm sind denkbar. Selbstverständlich sind auch größere Dimensionierungen möglich.
Unter Lenkdrähten sind zur Lenkung der Verbindungsglieder mittels Zugkraftübertragung geeignete und auf Biegung elastisch verformbare Stränge zu verstehen, die aus einem biokompatiblen Material gefertigt sind. Eine Ausbildung aus Metall, insbesondere korrosionsfreiem Stahl, ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen. Denkbar wäre aber auch der Einsatz anderer biokompatibler zugfester Materialien und/oder Strukturen, beispielsweise auch mehrfaseriger Stränge und/oder Verbundstränge.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Durchtrittsöffnungen auf einem konzentrischen Lochkreis der jeweiligen Verbindungsglieder angeordnet. Die Leiterdurchführungen sind dabei im Bereich des Lochkreises angeordnet. Unter einem Lochkreis ist ein gemeinsamer Kreis zu verstehen, auf dem die Mittelpunkte der Durchtrittsöffnungen angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Durchtrittsöffnungen gleichmäßig verteilt auf dem konzentrischen Lochkreis, das heißt in gleichen Winkelabständen zueinander, angeordnet. Ein Mittelpunkt der Leiterdurchführung liegt innerhalb eines solchen Winkelabstands, muss dabei aber nicht notwendigerweise auf dem Lochkreis liegen. Es kann auch ein radialer Versatz der Leiterdurchführung zu dem Lochkreis vorgesehen sein, der aber vorzugsweise kleiner als ein Radius der Durchtrittsöffnungen ausgebildet ist. Insbesondere kann der Mittelpunkt der Leiterdurchführung in der Mitte des Winkelabstands der Durchtrittsöffnungen angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform schneidet ein Querschnitt der Leiterdurchführung den Lochkreis. Somit ist ein radialer Versatz der Leiterdurchführung zu dem Lochkreis kleiner als ein halber Durchmesser der Leiterdurchführung. Auf diese Weise lässt sich der zwischen den Durchtrittsöffnungen vorhandener Materialabschnitt vorteilhaft zur Leiterdurchführung ausnutzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine gerade Anzahl von gleichmäßig über den Lochkreis verteilten Lenkdrähten und jeweils eine entsprechende gerade Anzahl von Durchgangsöffnungen in den Verbindungsgliedern vorgesehen. Auf diese Weise ist eine symmetrische Anordnung der Durchgangsöffnungen und folglich auch der jeweils zwischen zwei Durchgangsöffnungen angeordneten Leiterdurchführungen ermöglicht.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Leiterdurchführungen mit Ein- und Auslaufradien ausgebildet. Auf diese Weise wird vermieden, dass eine Isolierung des Leiters bei dem Auslenken Schaden nimmt. Insbesondere wird ein Einklemmmen zwischen den Verbindungsgliedern verhindert. Ferner werden Biegungsradien der Leiter am Übergang zwischen den Verbindungsgliedern reduziert, sodass eine sanfte Leiterführung ermöglicht ist. Insgesamt wird der Leiter somit vor Beschädigung bei Auslenkung der Auslenkmechanik geschützt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Lenkdrähte in einem mit einer Handhabungsvorrichtung koppelbaren Kopfglied verankert. Der zumindest eine elektrische Leiter ist dabei durch eine in dem Kopfglied vorgesehene Leiterdurchführung bis an ein Kopfgliedende geführt. Auf diese Weise ist eine elektrische Versorgung für ein Zubehör, insbesondere eine Handhabungsvorrichtung, über den zumindest einen Leiter bereitgestellt. Insbesondere kann somit HF-Strom mit vergleichsweise hoher Betriebsspannung auf die Handhabungsvorrichtung bzw. einen Kontaktabschnitt der Handhabungsvorrichtung übertragen werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Auslenkmechanik zwei sich durch die Verbindungsglieder erstreckende elektrische Leiter auf. Die beiden Leiter sind jeweils in außerzentrisch in den Verbindungsgliedern vorgesehenen Leiterdurchführungen geführt. Die Leiterdurchführungen sind jeweils in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen angeordnet. Auf diese Weise ist vorteilhaft eine unabhängige Führung zweier elektrischer Potentiale durch die Auslenkmechanik, insbesondere für den bipolaren Betrieb eines HF-Instruments, ermöglicht. Alternativ können die beiden Leiter für einen monopolaren Betrieb mit dem selben elektrischen Potential beaufschlagt werden. Bei weiteren Ausführungsformen wären auch mehr als zwei, beispielsweise drei, vier oder mehr sich durch die Verbindungsglieder erstreckende elektrische Leiter denkbar. Eine maximale Anzahl von Leitern entspricht insbesondere der Anzahl der Lenkdrähte.
Gemäß einer Ausführungsform sind die beiden Leiterdurchführungen einander gegenüberliegend in den Verbindungsgliedern angeordnet. Insbesondere sind sie auf einer gemeinsamen radialen Verbindungslinie angeordnet. Auf diese Weise ist eine symmetrische Ausbildung der Verbindungsglieder ermöglicht, sodass die Auslenkmechanik vorteilhaft ausbalanciert ausgebildet ist.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Verbindungsglieder im Querschnitt jeweils achsensymmetrisch bezüglich einer normal zu einer Verbindungslinie der Leiterdurchführungen stehenden Querachse ausgebildet.
Gemäß einer Ausführungsform eines endoskopischen Instruments ist eine mit der Auslenkmechanik gekoppelte Handhabungsvorrichtung vorgesehen. Vorzugsweise ist ein Kontaktabschnitt der Handhabungsvorrichtung, der insbesondere zur elektrochirurgischen Kontaktierung von biologischem Gewebe ausgebildet ist, mit dem zumindest einen Leiter elektrisch gekoppelt. Auf diese Weise ist über den Leiter eine Beaufschlagung des Kontaktabschnitts mit HF-Strom ermöglicht.
Gemäß einer Ausführungsform des endoskopischen Instruments sind die Lenkdrähte in einem mit einer Handhabungsvorrichtung koppelbaren Kopfglied verankert, wobei der zumindest eine elektrische Leiter durch eine in dem Kopfglied vorgesehene Leiterdurchführung bis an ein Kopfgliedende geführt ist und die Handhabungsvorrichtung eine Gelenkmechanik aufweist, die in dem Kopfglied gelagert ist.
Gemäß einer Ausführungsform des endoskopischen Instruments weist die Auslenkmechanik zwei sich durch die Verbindungsglieder erstreckende elektrische Leiter auf, wobei beide Leiter jeweils in außerzentrisch in den Verbindungsgliedern vorgesehenen Leiterdurchführungen geführt und die Leiterdurchführungen jeweils in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen angeordnet sind. Die Handhabungsvorrichtung ist hier zur bipolaren Hochfrequenzbehandlung ausgebildet. Somit ist jeweils ein Kontaktabschnitt der Handhabungsvorrichtung, der insbesondere zur elektrochirurgischen Kontaktierung von biologischem Gewebe ausgebildet ist, mit jeweils einem Leiter elektrisch gekoppelt, beispielsweise verschweißt oder verlötet. Auf diese Weise können zwei elektrische Potentiale unabhängig voneinander auf die beiden Kontaktabschnitte gelegt werden, sodass ein bipolarer HF-Betrieb ermöglicht ist. Aufgrund der strukturell voneinander unabhängigen und separat isolierten Leiter können vorteilhaft vergleichsweise hohe Betriebsspannungen ohne eine Gefahr des Stromüberschlags angelegt werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Handhabungsvorrichtung zwei zur Manipulation bewegbare Hebel auf, wobei mit den Hebeln jeweils ein Kontaktabschnitt in elektrisch isolierter Weise mechanisch gekoppelt ist. Vorzugsweise sind die beiden Hebel synchron betätigbar, insbesondere über einen zentral durch die Auslenkmechanik geführten Betätigungsstrang. Die Kontaktabschnitte sind jeweils mit einem der Leiter verbunden und zur bipolaren elektrochirurgischen Kontaktierung von biologischem Gewebe ausgebildet. Auf diese Weise können zwei elektrische Potentiale unabhängig voneinander auf die beiden Kontaktabschnitte gelegt werden, sodass ein bipolarer Betrieb ermöglicht ist.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 eine schematische Längsschnittansicht einer Handhabungsvorrichtung;
2 eine Explosionsdarstellung einer Handhabungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
3 eine Seitenansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß 2 im montierten Zustand;
4 eine Längsschnittansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß 3;
5 eine Draufsicht der Handhabungsvorrichtung gemäß 2 bis 4;
6 eine Querschnittansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß 5 im Bereich A-A;
7 eine Querschnittansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß 5 im Bereich B-B;
8 eine perspektivische Ansicht einer Handhabungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform mit zwei Hebeln;
9 eine Seitenansicht eines zur Handbetätigung ausgebildeten chirurgischen Instruments;
10 eine schematische Darstellung eines Chirurgiesystems;
11 eine Draufsicht auf eine Auslenkmechanik für ein endoskopisches Instrument;
12 eine Draufsicht auf eine Auslenkmechanik gemäß einer weiteren Ausführungsform;
13 eine Querschnittansicht einer Auslenkmechanik gemäß 12 im Bereich eines Verbindungsglieds;
14 eine perspektivische Ansicht eines endoskopischen Instruments; und
15 eine Längsschnittansicht des endoskopischen Instruments gemäß 14.

Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt eine schematische Längsschnittansicht einer Handhabungsvorrichtung 1.
Es handelt sich um eine bewegliche Handhabungsvorrichtung 1 für elektrochirurgische Instrumente, welche mit einem entsprechenden Instrument bzw. dessen Kopfglied, Betätigungsstrang sowie elektrischen Leiter koppelbar ist.
Die Handhabungsvorrichtung weist eine Gelenkmechanik 2 auf, welche in einem Kopfglied eines elektrochirurgischen Instruments gelagert werden und mit einem Betätigungsstrang gekoppelt werden kann. Die Gelenkmechanik 2 weist zumindest einen handhabungsseitigen Hebel 3 auf, der zur Manipulation durch die Gelenkmechanik 2 bewegbar, insbesondere rotierbar ist. Darüber hinaus kann die Gelenkmechanik 2 ein hier nicht dargestelltes Gegenglied zur Aufnahme von Reaktionskräften des Hebels 3 oder einen hier nicht dargestellten zweiten Hebel (siehe 8) aufweisen. Im montierten Zustand ist der Hebel 3 rotatorisch durch die Gelenkmechanik 2 verstellbar und kann insbesondere in einer Schließrichtung Kräfte übertragen.
Der Hebel 3 ist fest mit einem als elektrischer Isolator ausgebildeten Hebelfortsatz 4 gekoppelt. Ferner ist ein fest mit dem Hebelfortsatz 4 gekoppelter elektrisch leitfähiger Kontaktabschnitt 5 vorgesehen. Der Hebelfortsatz 4 entkoppelt die Gelenkmechanik 2 samt Hebel 3 elektrisch von dem Kontaktabschnitt 5, stellt jedoch eine feste mechanische Verbindung zwischen der Gelenkmechanik 2 und dem Kontaktabschnitt 5 her. Der Hebelfortsatz 4 ist ebenfalls zur Kraftübertragung in Schließrichtung ausgebildet und wird im Betrieb der Handhabungsvorrichtung 1 unter anderem auf Druck belastet. Bei der dargestellten Ausführungsform verlängert der Hebelfortsatz 4 den Hebel 3 zusätzlich und wird somit auch mit einem Moment bzw. je nach Ansatzpunkt einer Reaktionskraft auch auf Biegung belastet.
Der Kontaktabschnitt 5 ist an einer über die Gelenkmechanik 2 mit einer Kraft, insbesondere der Schließkraft, beaufschlagbaren Seite 6 des Hebelfortsatzes 4 angeordnet. Beispielsweise kann es sich bei der Handhabungsvorrichtung 1 um ein Maulteil eines Zangeninstruments handeln. Im Falle einer Zange stellt die mit Kraft beaufschlagbare Seite 6 beispielsweise eine Innenseite des Hebels 3 dar.
Der Kontaktabschnitt 5 ist aus einem elektrisch leitenden biokompatiblen Material gefertigt und weist eine griffige und schmale Oberflächenkontur auf, die hier beispielhaft mit einer Riffelung dargestellt ist. Auf diese Weise ist der Kontaktabschnitt 5 zur elektrochirurgischen Kontaktierung von biologischem Gewebe ausgebildet. Der Kontaktabschnitt ist dazu ferner mit einem hier nicht dargestellten Leiter direkt kontaktierbar, der sich insbesondere durch den Hebelfortsatz 4 hindurch erstrecken und an einer dem Hebelfortsatz 4 zugewandten Rückseite des Kontaktabschnitt 5 elektrisch leitend damit verbunden werden kann.
2 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Handhabungsvorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die in Bezug auf 1 erläuterten Merkmale sind auf diese Ausführungsform übertragbar. Zusätzlich ist der Hebelfortsatz 4 hier mit dem Hebel 3 formschlüssig verbunden. Weiterhin ist der Kontaktabschnitt 5 ebenfalls formschlüssig mit dem Hebelfortsatz 4 verbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich jeweils um eine umlaufende Nut-Feder-Verbindung 13, 14 mittels sogenannter T-Nuten, welche ineinander eingreifen. Dazu wird ein umfänglicher formschlüssiger Eingriff der Nut-Feder-Verbindung 13 um ein handhabungsseitiges Ende 7 des Hebels 3 durch Aufschieben eines korrespondierenden Montageabschnitts 8 des Hebelfortsatzes 4 hergestellt. Gleichermaßen wird ein umfänglicher formschlüssiger Eingriff der Nut-Feder-Verbindung 14 um ein handhabungsseitiges Ende 10 des Hebelfortsatzes 4 durch Aufschieben eines korrespondierenden Montageabschnitts 11 des Kontaktabschnitts 5 hergestellt. Selbstverständlich sind bei weiteren Ausführungsformen auch andersartige Geometrien der formschlüssigen Verbindung denkbar, beispielsweise mit Schwalbenschwanznuten oder dergleichen.
Sowohl die jeweiligen Bauteile als auch deren Kontaktflächen verjüngen sich zur Handhabungsseite bzw. zu einem distalen Ende hin, sodass der vollständige Formschluss bei vollständigem Aufschieben erreicht wird. Die Nut-Feder-Verbindungen 13, 14 werden in dieser Position jeweils mit einer zusätzlichen Arretierung 9, 12 gesichert. Zwischen Hebel 3 und Hebelfortsatz 4 handelt es sich dabei um ein mit dem Hebel 3 stoffschlüssig verbindbares Sicherungselement 9, welches in der dargestellten Ausführungsform als durch den Hebel hindurch in den Hebelfortsatz 4 eingreifender und mit dem Hebel 3 verschweißter oder verlöteter Sicherungsstift bzw. -pin ausgebildet ist. Die Verbindung zwischen Kontaktabschnitt 5 und Hebelfortsatz 4 wird mit einem stoffschlüssig mit dem Kontaktabschnitt 5 verbindbaren Sicherungselement 12 festgelegt, welches hier beispielhaft als mit einem Fortsatz ausgebildete und von der inneren Seite 6 flächig angebrachte Sicherungsplatte ausgeführt ist.
Dadurch, dass der als elektrischer Isolator ausgebildete Hebelfortsatz 4 den Hebel 3 weitgehend umschließt, sind der Hebel 3 bzw. die Gelenkmechanik 2 und der Kontaktabschnitt 5 mit ausreichend Kriechstrecken voneinander getrennt. Bei direkter Kontaktierung des Kontaktabschnitts 5 mit einem Leiter (17, siehe 8) kann die Gelenkmechanik 2 somit vorteilhaft aus Stahl gefertigt sein, ohne selbst als Leiter zu fungieren. Somit besteht keine Gefahr des ungewollten Stromüberschlags.
3 zeigt eine Seitenansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß 2 im montierten Zustand.
Zur Montage werden die Bauteile vorzugsweise zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung auch vollflächig miteinander verklebt. Auf diese Weise wird einerseits die Festigkeit der Verbindung nochmals erhöht und andererseits werden Fugen zwischen den Bauteilen ausgefüllt und vollständig verschlossen.
4 zeigt eine Längsschnittansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß 3.
In dieser Ansicht sind die beiden Nut-Feder-Verbindungen 13, 14 gut zu erkennen, die beispielhaft jeweils mit flachen Federn und Nuten ausgebildet sind. Bei der Nut-Feder-Verbindung 13 ist eine vergleichsweise lange mit dem Hebel 3 einteilige Feder 22 in eine in dem Montageabschnitt 8 des Hebelfortsatzes 4 vorgesehene Nut 23 aufgenommen. Bei der Nut-Feder-Verbindung 14 zwischen Kontaktabschnitt 5 und Hebelfortsatz 4 greifen hingegen sowohl an dem handhabungsseitigen Ende 10 als auch an dem Montageabschnitt 11 vorgesehene und jeweils zueinander korrespondierend ausgebildete mit einem hakenartigen Fortsatz geformte Federn 24, 25 und die sich aus der hakenartigen Form ergebenden direkt an die Federn 24, 25 anschließenden Nuten ineinander ein.
Der Hebelfortsatz 4 verlängert den Hebel 3 ausgehend von der Gelenkmechanik 2 bzw. einer hier rein schematisch gestrichelt symbolisierten Rotationsachse mechanisch, sodass ein über den Hebel 3 hinausgehender mechanisch verlängerter Bereich 15 des Hebelfortsatzes 4 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist der Kontaktabschnitt 5 in dem mechanisch verlängerten Bereich 15, in welchen sich der Hebel 3 nicht oder zumindest nicht vollständig erstreckt, dennoch in kraftübertragender Weise angeordnet.
Eine hier schematisch gestrichelt symbolisierte Rotationsachse läuft in einem an einem elektrochirurgischen Instrument montierten Zustand der Handhabungsvorrichtung 1 in der Gelenkmechanik 2. Ferner ist ein schematisch gestrichelt symbolisierter Betätigungsstrang des elektrochirurgischen Instruments mit der Gelenkmechanik 2 gekoppelt. Die Gelenkmechanik 2 ist dabei als nicht austretende Gelenkmechanik ausgebildet, so dass die Hebel 3 verschiebungsfrei rotatorisch manipulierbar ist.
Weiterhin in dieser Ansicht gut erkennbar ist der mittels der die jeweilige Nut-Feder-Verbindung gegen Lösen sperrenden Sicherungselemente 9, 12 hergestellte Formschluss. Dazu greifen sowohl der Stift 9 durch den Hebel 3 als auch der Fortsatz der Platte 12 durch den Kontaktabschnitt 5 in den als elektrischer Isolator ausgebildeten Hebelfortsatz 4 ein.
5 zeigt eine Draufsicht der Handhabungsvorrichtung 1 gemäß 2 bis 4.
In dieser Ansicht ist erkennbar, dass es sich bei der dargestellten Ausführungsform der Handhabungsvorrichtung 1 um ein Maulteil einer chirurgischen Zange handelt. Das Maulteil weist eine sich nach distal verjüngende auch im Verlauf um etwa 30° krümmende Kontur auf. Einzeichnet sind ferner zwei Schnittlinien A-A und B-B.
6 zeigt eine Querschnittansicht der Handhabungsvorrichtung 1 gemäß 5 im Bereich A-A.
Die Schnittlinie A-A verläuft quer durch das Sicherungselement 9 und illustriert die im Querschnitt jeweils T-förmige Ausbildung der Feder 22 des Hebels 3 und der Nut 23 des Hebelfortsatzes 4.Weiterhin erkennbar ist eine Durchtrittsöffnung 16, welche für einen von der Seite der Gelenkmechanik 2 ausgehenden Durchtritt eines elektrischen Leiters 17 zu dem Kontaktabschnitt 5 zur Hochfrequenzansteuerung des Kontaktabschnitts 5 ausgebildet ist.
7 zeigt eine Querschnittansicht der Handhabungsvorrichtung 1 gemäß 5 im Bereich B-B.
Die Schnittlinie B-B verläuft durch den Hebel 3, den Hebelfortsatz 4 und den Kontaktabschnitt 5. Die Nut-Feder-Verbindung 13 zwischen Hebel und Hebelfortsatz ist auch hier im Querschnitt T-förmig ausgebildet, während in diesem Bereich noch keine Nut-Feder-Verbindung 14 zwischen Hebelfortsatz 4 und Kontaktabschnitt 5 vorliegt. Diese wird weiter distal näher an dem handhabungsseitigen Ende 10 ausgebildet.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Handhabungs-vorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform mit zwei Hebeln 3, 18.
Die Gelenkmechanik 2 weist dementsprechend einen zweiten Hebel 18 auf, der in gleicher Weise wie der erste Hebel 3 zur Manipulation bewegbar, insbesondere rotierbar, ist. Der zweite Hebel 18 kann über die Gelenkmechanik 2 ebenfalls mit dem Betätigungsstrang eines elektrochirurgischen Instruments gekoppelt werden. Die beiden Hebel 3, 18 fungieren in diesem Fall gemeinsam, vorzugsweise synchron, zur Kraftübertragung. Somit kann biologisches Gewebe dazwischen geklemmt oder getrennt werden.
Ferner ist der zweite Hebel 18 in gleicher Weise wie der erste Hebel 3 fest mit einem als elektrischer Isolator ausgebildeten zweiten Hebelfortsatz 19 gekoppelt, welcher wiederum mit einem elektrisch leitfähigen zweiten Kontaktabschnitt 20 gekoppelt ist. Die beiden Kontaktabschnitte 5, 20 sind zueinander korrespondierend jeweils an einer Innenseite der Hebelfortsätze 4, 19 angeordnet und jeweils mit einem Leiter 17 unabhängig voneinander elektrisch kontaktierbar.
Die als elektrische Isolatoren ausgebildeten Hebelfortsätze 4, 19 umschließen den jeweiligen Hebel 3, 18 und trennen den jeweiligen Kontaktabschnitt 5, 20 elektrisch davon ab, so dass zur elektrischen Isolierung ausreichende Kriechstrecken vorhanden sind. Über die Leiter 17 ist somit jeder Kontaktabschnitt 5, 20 unabhängig mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar. Die Leiter werden nach dazu proximal geleitet und können dort an einen HF-Generator angeschlossen werden. Die Anbindung der Leiter 17 an den Kontaktabschnitten 5, 20 ist beispielsweise durch eine Schweißverbindung realisiert. Auf dieser Weise ist bei entsprechender Wechselstrombeaufschlagung mit zwei elektrischen Potentialen ein bipolarer Betrieb der Handhabungsvorrichtung 1 ermöglicht.
Ein Einsatz einer solchen Handhabungsvorrichtung 1 für die bipolare HF Chirurgie ist sowohl mit handbetätigten chirurgischen Instrumenten als auch mit chirurgischen bzw. endoskopischen Instrumenten für ein chirurgisches System, insbesondere für die Betätigung über einen Chirurgieroboter, möglich.
9 zeigt eine Seitenansicht eines zur Handbetätigung ausgebildeten chirurgischen Instruments 21.
Es handelt sich demnach um ein handgeführtes und handbetätigtes chirurgisches Instrument 21, das hier beispielhaft als Zangeninstrument ausgeführt ist. Das chirurgische Instrument umfasst einen in einem Rohrschaft 26 verlaufenden Betätigungsstrang als Zugelement (hier nicht dargestellt). Die Handhabungsvorrichtung 1 gemäß 8 ist hier als Zubehör bzw. Werkzeug am distalen (einem Benutzer / Chirurgen abgewandten) Ende des Rohrschafts 26 in einem Kopfglied 27 des chirurgischen Instruments 21 gelagert. An dem proximalen (einem Benutzer / Chirurgen zugewandten) Ende sind ein Handgriff 28 sowie ein zur Betätigung des Betätigungsstrangs beweglicher Griffschenkel 29 vorgesehen.
Das chirurgische Instrument 21 ist zur bipolaren Hochfrequenzbehandlung ausgebildet und weist dazu einen bipolaren Stromanschluss 30, beispielsweise für ein Koaxialkabel, auf. Zur Kontaktierung von dem bipolaren Stromanschluss bis zu den Kontaktabschnitten 5, 20 können beispielsweise zwei sich in dem oder über den Rohrschaft 11 bis zu den Kontaktabschnitten 5, 20 der Handhabungsvorrichtung 1 erstreckende Leiter 17 vorgesehen sein. Bei weiteren Ausführungsformen sind zumindest von dem Stromanschluss bis zu dem Kopfglied auch andere Kontaktierungen denkbar, beispielsweise direkt über den Rohrschaft 26 und/oder den Betätigungsstrang.
10 zeigt eine schematische Darstellung eines Chirurgiesystems 60.
Das Chirurgiesystem 60 weist einen Chirurgieroboter 61 und ein als korrespondierendes elektrochirurgisches Instrument auf, welches als endoskopisches Instrument 50 ausgebildet ist.
Das endoskopische Instrument 50 ist mittels eines Arms 64 des Chirurgierroboters 61 geführt und weist eine ebenfalls mittels des Chirurgieroboters 61 sowohl mechanisch als auch elektrisch, vorzugsweise bipolar, betätigbare Handhabungsvorrichtung 1 auf.
Ferner umfasst das Chirurgiesystem 60 ein über eine Datenverbindung 63 mit dem Chirurgieroboter 61 verbundenes Steuergerät 62. Das Steuergerät 62 ist zur Steuerung des Chirurgieroboters 61 eingerichtet. Insbesondere weist das Steuergerät 62 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 65 auf, über welche Benutzereingaben bzw. Steuerbefehle eingegeben werden können.
Das endoskopische Instrument 50 kann lösbar mit dem Roboterarm 64 verbunden sein, beispielsweise um dieses auszutauschen, zu modifizieren, zu sterilisieren oder dergleichen.
In der dargestellten Ausführungsform weist der Chirurgieroboter 61 beispielhaft mehrere Roboterarme auf. Selbstverständlich kann bei weiteren Ausführungsformen ein einzelner Roboterarm oder eine andere Mehrzahl von Roboterarmen vorgesehen sein. Weiterhin können auch mehrere Chirurgieroboter und/oder mehrere Steuergeräte vorgesehen sein.
Von den Roboterarmen ist der besseren Übersichtlichkeit halber nur der Roboterarm 64 mit einem Bezugszeichen versehen. Gleichermaßen umfasst das Chirurgiesystem 60 in der dargestellten Ausführungsform mehrere endoskopische Vorrichtungen, welche gleicher oder unterschiedlicher Art wie das ebenfalls zur besseren Übersichtlichkeit als einziges mit einem Bezugszeichen versehene endoskopische Instrument 50 sein können.
Der Chirurgieroboter 64 weist rein beispielhaft jeweils eine endoskopische Vorrichtung pro Roboterarm auf. Die mehreren endoskopischen Vorrichtungen können dabei wenigstens teilweise voneinander verschieden ausgebildet sein und unterscheiden sich beispielswiese durch eine Art eines Endeffektors und/oder eine Funktionsweise. Selbstverständlich würde ein Fachmann die mehreren endoskopischen Vorrichtungen zu verschiedenen chirurgischen Anwendungen gemäß seinem Fachwissen in naheliegender Weise vorsehen und/oder anpassen.
Zur zusätzlichen Beweglichkeit der Handhabungsvorrichtung 1 weist das endoskopische Instrument 50 zwischen dem Roboterarm 64 und der Handhabungsvorrichtung 1 eine Auslenkmechanik 31 auf.
11 zeigt eine Draufsicht auf eine Auslenkmechanik 31 für ein endoskopisches Instrument 50.
Die Auslenkmechanik 31 weist ein erstes Verbindungsglied 32 und ein zu einer Auslenkung mit dem ersten Verbindungsglied 32 zusammenwirkendes zweites Verbindungsglied 33 auf. Bei weiteren Ausführungsformen können auch noch mehr derartige Verbindungsglieder vorgesehen sein.
Insbesondere sind die Verbindungsglieder torusartig bzw. im Querschnitt ringförmig um eine Mittelachse 45 mit einer zentralen Ausnehmung für einen Betätigungsstrang eines endoskopischen Instruments, ausgebildet. Eine torusartige Form ist dabei breit zu verstehen, es kann sich um einen Ring oder eine Ringscheibe mit vielfältigen Längsschnittgeometrien handeln, insbesondere auch mit einer abschnittsweise geraden Mantelfläche und/oder einer von innen nach außen konisch zulaufenden Längsschnittkontur.
Die Verbindungsglieder 32, 33 sind miteinander durch eine Mehrzahl von Lenkdrähten 34 gekoppelt. Zusätzlich können auch in einem Bereich der Ränder der zentralen Ausnehmungen bewegliche Koppelelemente (48, siehe 15) vorgesehen sein. Die Lenkdrähte 34 sind durch Durchtrittsöffnungen 35 der Verbindungsglieder 32, 33 geführt, welche außerzentrisch in den Verbindungsgliedern 32, 33 vorgesehen sind. Vorzugsweise sind die Durchtrittsöffnungen 35 in einem gleichmäßigen Abstand zueinander um das Zentrum der Verbindungsglieder 32, 33 verteilt angeordnet.
In einem Bereich zwischen zwei benachbarten Lenkdrähten 24 ist ein elektrischen Leiter 36 angeordnet, welcher sich ebenfalls, insbesondere parallel zu den Lenkdrähten 34, durch die Verbindungsglieder 32, 33 erstreckt. Der elektrische Leiter 36 ist dazu durch zusätzlich in den Verbindungsgliedern 32, 33 zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen 35 vorgesehene Leiterdurchführungen 37 geführt, welche ebenfalls außerzentrisch angeordnet sind.
Die Lenkdrähte 34 sind an einem distalen Ende 43 der Auslenkmechanik 31 in einem an die Verbindungsglieder 32, 33 distal anschließenden Element verankert und sind an einem proximalen Ende 44 der Auslenkmechanik 31 auf Zug und/oder Druck belastbar, beispielsweise durch einen in einem Roboterarm vorgesehenen Aktuator. Durch Aufbringen einer Zugbelastung auf einen Lenkdraht 34 wird die Auslenkmechanik 31 zu dem zugbelasteten Lenkdraht 34 hin gebeugt. Auf diese Weise wird das distale Ende 43 relativ zu dem proximalen Ende 44 in einer radialen Richtung, d. h. quer zu einer Mittelachse 45 der Verbindungsglieder 32, 33, ausgelenkt.
Der zumindest eine Leiter 36 bewegt sich dabei automatisch mit der Auslenkmechanik 31 und wird somit in ähnlicher Weise wie die Lenkdrähte 340 vergleichsweise sanft gekrümmt. Zusätzlich können die Leiterdurchführungen 37 mit Einlauf- und Auslaufradien ausgebildet sein, um einen Kantenkontakt des zumindest einen Leiters 36 zu vermeiden und so insbesondere eine Isolation des Leiters 36 nicht zu beschädigen. Ferner können so gewisse Ausgleichsvolumina bei Stauchung oder Streckung des Leiters 36 bereitgestellt und die Radien einer Krümmung bzw. Verformung des Leiters möglichst groß gehalten werden. Auf diese Weise wird trotz der freien Beweglichkeit der Auslenkmechanik 31 in alle Raumrichtungen stets eine sanfte, den zumindest einen Leiter 36 mechanisch wenig beanspruchende Leiterführung ermöglicht.
12 zeigt eine Draufsicht auf eine Auslenkmechanik 31 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Die Auslenkmechanik 31 weist ebenfalls die in Bezug auf 11 beschriebenen Merkmale auf, wobei die Lenkdrähte 34 hier in einem mit einer Handhabungsvorrichtung 1 (siehe 14) koppelbaren Kopfglied 39 verankert sind, welches an dem distalen Ende 43 der Auslenkmechanik 31 vorgesehen ist.
Ferner weist die Auslenkmechanik 31 hier zwei sich durch die Verbindungsglieder 32, 33 erstreckende elektrische Leiter 36a, 36b auf, welche parallel durch die Verbindungsglieder 32, 33 geführt sind. Gleich wie der Leiter 36 in 11 sind beide Leiter 36a, 36b jeweils in außerzentrisch in den Verbindungsgliedern 32, 33 vorgesehenen Leiterdurchführungen 37a, 37b geführt und die Leiterdurchführungen 37a, 37b jeweils in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen 35 angeordnet. Im Bereich des Kopfgliedes sind die Leiter 36a, 36b durch eine in dem Kopfglied 39 vorgesehene Leiterdurchführung 40 bis an ein Kopfgliedende 41 geführt und so mit einer Handhabungsvorrichtung 1 koppelbar. An dem Kopfgliedende 41 werden die Leiter 36a, 36b seitlich durch die Leiterdurchführungen 40 an der Gelenkmechanik 2 vorbeigeführt. Die Leiterdurchführungen 40 öffnen sich nach distal trichterartig, sodass genug Bewegungsraum für die Leiter 36a, 36b geschaffen ist, sodass sich die Leiter 36a, 36b beim Öffnen und Schließen der Hebel 3, 18 mitbewegen können.
An dem proximalen Ende 44 der Auslenkmechanik ist ein beispielsweise über einen Rohrschaft oder direkt mit einem Roboterarm koppelbares Fußglied 46 vorgesehen, welches gleich wie in den Verbindungsgliedern 32, 33 angeordnete Durchtrittsöffnungen für die Lenkdrähte 34 und Leiterdurchführungen für die Leiter 36a, 36b aufweist.
13 zeigt eine Querschnittansicht einer Auslenkmechanik 31 gemäß 12 im Bereich eines Verbindungsglieds 32.
Beispielhaft ist in 12 eine Schnittlinie durch das erste Verbindungsglied 32 eingezeichnet, in welcher der Querschnitt angeordnet ist. Gleichermaßen kann es sich aber auch um einen gleich ausgebildeten Querschnitt des zweiten Verbindungliedes 33 handeln.
In der Schnittdarstellung erkennbar sind die Durchtrittsöffnungen 35 hier auf einem konzentrischen Lochkreis 38 der Verbindungsglieder 32, 33 angeordnet. Aus symmetriegründen vorteilhaft ist eine gerade Anzahl von, bei der dargestellten Ausführungsform beispielhaft acht, gleichmäßig über den Lockkreis 38 verteilten Lenkdrähten 34 und eine entsprechende gerade Anzahl, von hier ebenfalls beispielhaft acht, Durchgangsöffnungen 35 vorgesehen. Mit einer geraden Anzahl, die insbesondere zumindest acht beträgt, ist eine gleichmäßige runde Ablenkung der Auslenkmechanik ohne bevorzugte Richtungen, das heißt in alle Richtungen gleichermaßen, ermöglicht. Die Verbindungsglieder 32, 34 sind dementsprechend im Querschnitt jeweils achsensymmetrisch bezüglich einer Querachse 42 ausgebildet.
Die Leiterdurchführungen 37 sind ebenfalls symmetrisch, hier einander gegenüberliegend, im Bereich des Lockkreises 38 angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Leiterdurchführung 37 mit ihrem Mittelpunkt nicht exakt auf dem Lochkreis 38 sondern radial dazu versetzt angeordnet. Selbstverständlich sind auch weitere im Bereich des Lochkreises liegende Anordnungen denkbar, wobei ein Querschnitt der Leiterdurchführung 37 den Lochkreis 38 vorzugsweise schneidet.
Zentral in dem Querschnitt ist die Ausnehmung 47 zur Durchführung eines Betätigungsstrangs angeordnet.
14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines endoskopischen Instruments 50.
Das endoskopisches Instrument 50 ist für ein Chirurgiesystem 60 gemäß 10 vorgesehen und weist eine Auslenkmechanik 31 gemäß 12 und eine Handhabungsvorrichtung gemäß 8 auf, welche mit der Auslenkmechanik 31 gekoppelt ist. Zur Kopplung ist die Gelenkmechanik 2 der Handhabungsvorrichtung 1 in dem Kopfglied 39 gelagert und mit einem durch das Zentrum der Auslenkmechanik 31 einführbaren Betätigungsstrang betätigbar.
Die Handhabungsvorrichtung 1 weist zwei zur Manipulation synchron bewegbare Hebel 3, 18 auf. Mit jedem der Hebel 3, 18 ist jeweils ein Kontaktabschnitt 5, 20 in elektrisch isolierter Weise mechanisch gekoppelt. Ferner sind die Leiter 36a, 36b unabhängig voneinander mit jeweils einem der Kontaktabschnitte 5, 20 elektrisch verbunden, sodass das chirurgische Instrument 50 bei Anlegen zweier unterschiedlicher elektrischer Potentiale zur bipolaren Hochfrequenzbehandlung ausgebildet ist, wie in Bezug auf 8 beschrieben. Über die Leiter 36a, 36b ist somit jeder Kontaktabschnitt 5, 20 unabhängig mit einem elektrischen Potential beaufschlagbar. Die Leiter 36a, 36b werden dazu durch das Kopfglied 39 und die Auslenkmechanik 31 nach proximal geleitet und können dort an einen HF-Generator angeschlossen werden.
Das endoskopische Instrument 50 ist dementsprechend zur bipolaren elektrochirurgischen Kontaktierung von biologischem Gewebe ausgebildet. Bei Anlegen eines gleichen elektrischen Potentials an die Leiter 36a, 36b ist mit aber auch ein monopolarer Betrieb möglich, was insbesondere durch die in Bezug auf 1 und 2 dargelegte elektrische Isolierung der Kontaktabschnitte 5, 20 zu der Gelenkmechanik 2 mit ausreichender Kriechstrecke ermöglicht ist.
15 zeigt eine Längsschnittansicht des endoskopischen Instruments 50 gemäß 14.
In dieser Ansicht sind zusätzlich die Koppelelemente 48 erkennbar, welche als sogenannte Wirbeloliven ausgeführt sind. Diese weisen an ihrer Mantelfläche eine sphärische bzw. kugelförmige Formgebung auf. Eine korrespondierende kugelabschnittförmige Ausnehmung bzw. Pfanne weisen zugehörige Aufnahmen 51 der hier als Pfannenscheibe geformten Verbindungsglieder 32, 33 sowie des Kopfglieds 39 und des Fußglieds 46 an ihren axialen Enden auf. Das erste Verbindungsglied 32 und das zweite Verbindungsglied 33 wirken somit nach Art eines Kugelgelenks und/oder nach Art von Wirbelkörpern zusammen. Auf diese Weise sind die Koppelelemente 48 und Verbindungsglieder 32, 33 in gewissem Umfang zueinander rotierbar, was die Auslenkung der Auslenkmechanik 31 ermöglicht.
Die Koppelelemente 48 sind ebenfalls mit einer zentralen Ausnehmung 52 zur Durchführung eines Betätigungsstrangs ausgebildet. Ein Betätigungsstrang ist in einer in der Gelenkmechanik verankerten Öse 49 befestigbar, sodass über eine Zugbetätigung des Betätigungsstrangs die beiden Hebel 3, 18 rotierbar und mit einer Schließkraft beaufschlagbar sind. Beispielsweise kann die Öse 49 dazu ein Innengewinde und der Betätigungsstrang an seiner Spitze ein korrespondierendes Außengewinde aufweisen. Selbstverständlich sind auch andere, vorzugsweise lösbare Befestigungsmittel zur Kopplung des Betätigungsstrangs möglich.
Weiterhin in dem Längsschnitt gut erkennbar sind in den Leiterdurchführungen 37 vorgesehene Einlauf- und Auslaufradien 53, welche bei Auslenkung der Auslenkmechanik 31 die Radien einer Krümmung bzw. Verformung des Leiters möglichst groß halten.
Darüber hinaus sind hier auch die Durchtrittsöffnungen 16 für die Leiter 36a, 36b durch die elektrisch isolierten Abschnitte, insbesondere einen Hebelfortsatz 4, von der Gelenkmechanik 2 bis zu den Kontaktabschnitten 5, 20 erkennbar.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Insbesondere kann die Handhabungsvorrichtung 1 auch alternativ zu einem Maulteil eines Zangeninstruments eine andere Ausgestaltung aufweisen. Insbesondere muss ein Hebelfortsatz 4 den Hebel 3 nicht zwingend verlängern, er könnte den Hebel 3 auch lediglich in Kraftübertragungsrichtung fortsetzen.
Ferner wäre es auch denkbar, eine Basis der Handhabungsvorrichtung einteilig als Gelenkmechanik 2 und Hebelfortsatz 3 aus einem Isolatormaterial auszubilden, sodass die Gelenkmechanik aus dem Isolatormaterial gefertigt ist. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um einen dreiteiligen Aufbau mit einer elektrisch neutralen Gelenkmechanik 2 als Basis, einem Hebelfortsatz 4 als Isolator und einem Kontaktabschnitt 5 als elektrisch aktive Kontaktfläche.
Die Gelenkmechanik 2 und das die Gelenkmechanik 2 lagernde Kopfglied 39 können aus einem metallischen Material gefertigt sein, dienen jedoch nicht der Stromführung. Ein elektrisches Potential auf den Kontaktflächen wird ausschließlich durch Leiter 36 bzw. Kabel geführt, die den Strom direkt auf die Kontaktfläche leiten.
Alle Verbindungen der Einzelteile, insbesondere auch miniaturisierte T-Nuten und Sicherungsstifte bzw. -pins, können durch eine Klebeverbindung zusätzlich verbunden sein. Es handelt sich bei der formschlüssigen Verbindung somit um eine formschlüssige Sicherung der geklebten Verbindungen.
Vorbekannte Maulteile, beispielsweise gemäß der EP 2 026 705 B1 , können durch Zerteilung in der erfindungsgemäßen Weise abgewandelt werden. Insbesondere kann die Gelenkmechanik der nicht austretenden Gelenke bestehen bleiben. Die mit dem Kontaktschnitt 5 gebildete Kontaktfläche des Maulteils wird durch den Hebelfortsatz 4 elektrisch von der Basis bzw. Gelenkmechanik 2 entkoppelt. Die Kontaktfläche des Kontaktabschnitts 5 bildet somit die aktive Greiffläche der Zange. Dieser Aufbau befindet sich analog dazu am anderen Maulteil. Der Rest des Instruments bildet einen elektrisch neutralen Rahmen, welcher das die Bewegungen realisiert. Der als elektrischer Isolator ausgebildete Hebelfortsatz wird vorwiegend auf Druck belastet und bietet somit keine mechanische Schwachstelle. Eine Sicherung des Formschlusses durch stoffschlüssig verbundene, insbesondere eingeschweißte, Sicherungsstifte bewirkt, dass die Einzelteile nicht mehr auseinanderfallen können.
Die Auslenkmechanik 31 kann unterschiedliche Anzahlen von Lenkdrähten 34 umfassen. Insbesondere kann es sich um eine Reduktion der Lenkdrähte 34 gegenüber einer vergleichbar dimensionierten Auslenkmechanik handeln, beispielsweise von 10 auf 8 Lenkdrähte bei einer Dimensionierung der Auslenkmechanik mit einem Durchmesser von 10 mm.
Die Leiterdurchführungen 37 können beispielsweise als kabelführenden Kanäle radial wie die Lenkdrähte 34 um die Mittelachse 45 angeordnet. Dies bietet den Vorteil das die Kabel jegliche Bewegungen, die durch die Lenkdrähte 34 erzwungen werden, folgen können. Des Weiteren sind die in dem Kopfglied 39 vorgesehenen Leiterdurchführung 40 bis an ein Kopfgliedende 41 und auch die Durchtrittsöffnungen 16 für die Leiter 36a, 36b durch die elektrisch isolierten Abschnitte von der Gelenkmechanik 2 bis zu den Kontaktabschnitten 5, 20 so angeordnet das die Kabel durch das Kopfglied 39 direkt auf die Kontaktabschnitte 5, 20 geleitet werden können.
Die hier beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auslenkmechanik für ein endoskopisches Instrument, insbesondere für ein Chirurgiesystem, mit: einem ersten Verbindungsglied und wenigstens einem zu einer Auslenkung mit dem ersten Verbindungsglied zusammenwirkenden zweiten Verbindungsglied; einer Mehrzahl von die Verbindungsglieder miteinander koppelnden Lenkdrähten, welche sich durch außerzentrisch in den Verbindungsgliedern vorgesehene Durchtrittsöffnungen erstrecken; und zumindest einem sich durch die Verbindungsglieder erstreckenden elektrischen Leiter, welcher in außerzentrisch in den Verbindungsgliedern vorgesehenen Leiterdurchführungen geführt ist, wobei die Leiterdurchführungen jeweils in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein endoskopisches Instrument, insbesondere für ein Chirurgiesystem, sowie ein entsprechendes Chirurgiesystem.
Bezugszeichenliste

1: Handhabungsvorrichtung
2: Gelenkmechanik
3: Hebel
4: Hebelfortsatz
5: Kontaktabschnitt
6: Seite
7: handhabungsseitiges Ende
8: Montageabschnitt
9: Sicherungselement
10: handhabungsseitiges Ende
11: Montageabschnitt
12: Sicherungselement
13: Nut-Feder-Verbindung
14: Nut-Feder-Verbindung
15: mechanisch verlängerter Bereich
16: Durchtrittsöffnung
17: elektrischer Leiter
18: zweiter Hebel
19: zweiter Hebelfortsatz
20: zweiter Kontaktabschnitt
21: elektrochirurgisches Instrument
22: Feder
23: Nut
24: Feder
25: Feder
26: Rohrschaft
27: Kopfglied
28: Handgriff
29: Griffschenkel
30: Stromanschluss
31: Auslenkmechanik
32: Verbindungsglied
33: Verbindungsglied
34: Lenkdraht
35: Durchtrittsöffnung
36: Leiter
36a, b: Leiter
37: Leiterdurchführung
38: Lockkreis
39: Kopfglied
40: Leiterdurchführung
41: Kopfgliedende
42: Querachse
43: distales Ende
44: proximales Ende
45: Mittelachse
46: Fußglied
47: zentrale Ausnehmung
48: Koppelelement
49: Öse
50: endoskopisches Instrument
51: Aufnahme
52: Ausnehmung
53: Einlauf- und Auslaufradien
60: Chirurgiesystem
61: Chirurgieroboter
62: Steuergerät
63: Datenverbindung
64: Roboterarm
65: Mensch-Maschine-Schnittstelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102019121034 A1 [0003]
EP 2026705 B1 [0107]

Claims

Auslenkmechanik (31) für ein endoskopisches Instrument (50), insbesondere für ein Chirurgiesystem (60), mit: einem ersten Verbindungsglied (32) und wenigstens einem zu einer Auslenkung mit dem ersten Verbindungsglied (32) zusammenwirkenden zweiten Verbindungsglied (33); einer Mehrzahl von die Verbindungsglieder (32, 33) miteinander koppelnden Lenkdrähten (34), welche sich durch außerzentrisch in den Verbindungsgliedern (32, 33) vorgesehene Durchtrittsöffnungen (35) erstrecken; und zumindest einem sich durch die Verbindungsglieder (32, 33) erstreckenden elektrischen Leiter (36), welcher durch außerzentrisch in den Verbindungsgliedern (32, 33) vorgesehene Leiterdurchführungen (37) geführt ist, wobei die Leiterdurchführungen (37) jeweils in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen (35) der Lenkdrähte (34) angeordnet sind.
Auslenkmechanik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (35) auf einem konzentrischen Lochkreis (38) der jeweiligen Verbindungsglieder (32, 33) angeordnet sind, wobei die Leiterdurchführungen (37) im Bereich des Lochkreises (38) angeordnet sind.
Auslenkmechanik nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Leiterdurchführung (37) den Lochkreis (38) schneidet.
Auslenkmechanik nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine gerade Anzahl von gleichmäßig über den Lochkreis (38) verteilten Lenkdrähten (34) und jeweils eine entsprechende gerade Anzahl von Durchgangsöffnungen (35) in den Verbindungsgliedern (32, 33) vorgesehen ist.
Auslenkmechanik nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterdurchführungen (37) mit Einlauf- und Auslaufradien (53) ausgebildet sind.
Auslenkmechanik nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkdrähte (34) in einem mit einer Handhabungsvorrichtung koppelbaren Kopfglied (39) verankert sind, wobei der zumindest eine elektrische Leiter (36) durch eine in dem Kopfglied (39) vorgesehene Leiterdurchführung (40) bis an ein Kopfgliedende (41) geführt ist.
Auslenkmechanik nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkmechanik (30) zwei sich durch die Verbindungsglieder (32, 33) erstreckende elektrische Leiter (36a, 36b) aufweist, wobei beide Leiter (36a, 36b) jeweils in außerzentrisch in den Verbindungsgliedern (32, 33) vorgesehenen Leiterdurchführungen (37a, 37b) geführt und die Leiterdurchführungen (37a, 37b) jeweils in einem Bereich zwischen zwei benachbarten Durchtrittsöffnungen (35) angeordnet sind.
Auslenkmechanik nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leiterdurchführungen (37a, 37b) in den Verbindungsgliedern (32, 33) jeweils einander gegenüberliegend angeordnet sind, insbesondere symmetrisch zu einem Mittelpunkt.
Auslenkmechanik nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsglieder (32,34) im Querschnitt jeweils achsensymmetrisch bezüglich einer normal zu einer Verbindungslinie der Leiterdurchführungen stehenden Querachse (42) ausgebildet sind.
Endoskopisches Instrument (50), insbesondere für ein Chirurgiesystem (60), mit einer Auslenkmechanik (31) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Auslenkmechanik (31) gekoppelte Handhabungsvorrichtung (1) vorgesehen ist.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkmechanik (31) nach Anspruch 6 ausgebildet ist und die Handhabungsvorrichtung (1) eine Gelenkmechanik (2) aufweist, die in dem Kopfglied (39) gelagert ist.
Endoskopisches Instrument nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkmechanik (31) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 ausgebildet und die Handhabungsvorrichtung (1) zur bipolaren Hochfrequenzbehandlung ausgebildet ist.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungsvorrichtung (1) zwei zur Manipulation bewegbare Hebel (3, 18) aufweist, wobei mit den Hebeln (3, 18) jeweils ein Kontaktabschnitt (5; 20) in elektrisch isolierter Weise mechanisch gekoppelt ist, wobei die Kontaktabschnitte (5, 20) jeweils mit einem der Leiter (36a, 36b) verbunden und zur bipolaren elektrochirurgischen Kontaktierung von biologischem Gewebe ausgebildet sind.
Chirurgiesystem (60), mit einem Chirurgieroboter (61) und einem mit dem Chirurgieroboter (61) gekoppelten endoskopischen Instrument (50) nach einem der Ansprüche 10 bis 14.