DE102012013242A1 - Surgical instrument arrangement for manipulator surgery system, has modular motor drive unit which has drive arrangement with output element and instrument shaft which is detachably connected to drive unit - Google Patents

Surgical instrument arrangement for manipulator surgery system, has modular motor drive unit which has drive arrangement with output element and instrument shaft which is detachably connected to drive unit Download PDF

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Abstract

The surgical instrument arrangement has a modular motor drive unit (1) which has a drive arrangement with an output element and an instrument shaft (2) which is detachably connected to the drive unit. The drive arrangement is provided with an input drive element. The output arrangement and the drive arrangement are coupled to each other by a mechanical interface which has a single-sided linkage, a pin (100) and a cut-out. The pin is expanded in the cut-out radially, particular elastically or by a separate body. Independent claims are included for the following: (1) a method for loading a manipulator of a manipulator surgical system; (2) a drive arrangement for a drive module of a surgical instrument of a manipulator arrangement; (3) a manipulator arrangement with a robot; (4) a method for controlling a drive or a manual teleoperational unit of a surgical instrument; (5) a control unit for controlling a surgical instrument; (6) a surgical instrument with an input drive element arrangement; (7) a drive unit with an output element arrangement; and (8) a method for detachable connection of the drive module and the instrument shaft of a surgical instrument.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine chirurgische Instrumentenanordnung, ein Manipulatorchirurgiesystem mit einer solchen manipulatorgeführten Instrumentenanordnung sowie ein Verfahren zum Bestücken eines Manipulators eines solchen.The present invention relates to a surgical instrument assembly, a manipulator surgery system having such a manipulator-guided instrument assembly, and a method for populating a manipulator thereof.

Beispielsweise aus der EP 1 015 068 A1 ist ein Manipulatorchirurgiesystem mit einem manipulatorgeführten chirurgischen Instrument bekannt, dessen Freiheitsgrade durch eine Antriebsstranganordnung im Manipulator aktuiert werden, was insbesondere in Hinblick auf Sterilitätsanforderungen die Anbindung des Instruments an den Manipulator erschwert.For example, from the EP 1 015 068 A1 is a manipulator surgery system with a manipulator-guided surgical instrument known, the degrees of freedom are actuated by a drive train arrangement in the manipulator, which complicates in particular with regard to sterility requirements, the connection of the instrument to the manipulator.

Die DE 10 2009 060 987 A1 offenbart ein chirurgisches Manipulatorinstrument mit einer eigenen Antriebseinheit zur Aktuierung von Freiheitsgraden des Instruments, das eine mechanische Schnittstelle mit einem Kupplungselement aufweist, das in eine Hinterschnitt-Ausbuchtung eines weiteren Kupplungselements eingreift, ohne auf Sterilitätsanforderungen einzugehen.The DE 10 2009 060 987 A1 discloses a surgical manipulator instrument having a dedicated drive unit for actuating degrees of freedom of the instrument, which has a mechanical interface with a coupling element which engages in an undercut protrusion of another coupling element, without going into sterility requirements.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen.The object of the present invention is to provide an improved surgical instrument.

Diese Aufgabe wird durch eine chirurgische Instrumentenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 11 bzw. 12 gelöst. Anspruch 13 stellt ein Manipulatorchirurgiesystem mit einer solchen Instrumentenanordnung unter Schutz, Anspruch 14 ein Verfahren zum Bestücken eines Manipulators eines solchen Manipulatorchirurgiesystems. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by a surgical instrument assembly having the features of claim 1, 11 and 12, respectively. Claim 13 provides a manipulator surgery system with such an instrument assembly under protection, claim 14, a method for populating a manipulator of such a manipulator surgery system. The subclaims relate to advantageous developments.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine, insbesondere manipulatorgeführte, chirurgische Instrumentenanordnung eine modulare motorische Antriebseinheit auf, die eine Abtriebsanordnung mit einem oder mehreren Abtriebselementen aufweist. Unter einem Abtriebselement wird vorliegend insbesondere ein ein- oder mehrteiliges Element bzw. Bauteil verstanden, welches durch einen Motor, insbesondere einen Elektromotor, der Antriebseinheit direkt oder indirekt akuier- bzw. in einer Verstellrichtung verstellbar und dazu vorgesehen ist, einen Freiheitsgrad des Instruments zu aktuieren. Die Antriebseinheit kann in einer Ausführung kabellos oder kabelbasiert mit Energie versorgt und/oder gesteuert werden.According to one aspect of the present invention, a, in particular manipulator-guided, surgical instrument assembly has a modular motor drive unit, which has an output arrangement with one or more output elements. In the present case, an output element is understood to mean in particular a one-part or multi-part element or component which is actuated directly or indirectly by a motor, in particular an electric motor, or is adjustable in an adjustment direction and intended to actuate a degree of freedom of the instrument , The drive unit can be powered and / or controlled wirelessly or cable-based in one embodiment.

Die Instrumentenanordnung weist weiter einen Instrumentenschaft auf, der in einer Ausführung dazu vorgesehen ist, teilweise in einen Patienten eingeführt zu werden, insbesondere durch eine Öffnung zur minimalinvasiven Chirurgie, insbesondere auch Endoskopie. Der Instrumentenschaft kann ganz oder teilweise steif oder flexibel ausgebildet sein und/oder einen Endeffektor aufweisen, insbesondere ein Skalpell, eine Schere, Zange, Klemme, ein optisches Aufnahme- und/oder Beleuchtungsmittel, insbesondere ein Lichtleiter-Ende, ein CCD-Chip (sogenanntes „chip-on-the-tip Endoskop), eine LED oder dergleichen. Insofern kann insbesondere auch ein aktuierbares, insbesondere abwinkelbares, Endoskop einen Instrumentenschaft im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen. Ein Instrumentenschaft im Sinne der vorliegenden Erfindung weist allgemein einen oder mehrere Freiheitsgrade auf, insbesondere einen oder mehrere Freiheitsgrade zum Positionieren, insbesondere Orientieren, und/oder zum Betätigen eines Endeffektors. In einer Weiterbildung weist er zwei, drei oder mehr Freiheitsgrade, insbesondere Drehfreiheitsgrade, zum Orientieren und/oder einen oder mehrere, insbesondere maximal einen, Freiheitsgrad zum Betätigen, insbesondere Öffnen bzw. Schließen, eines Endeffektors auf. Zur Aktuierung weist er eine Antriebsanordnung mit einem oder mehreren Eintriebselementen auf. Unter einem Eintriebselement wird vorliegend insbesondere ein ein- oder mehrteiliges Element bzw. Bauteil verstanden, welches durch ein zugeordnetes Abtriebselement der Antriebseinheit direkt oder indirekt akuier- bzw. in einer Verstellrichtung verstellbar und dazu vorgesehen ist, einen Freiheitsgrad des Instruments zu aktuieren. Es kann hierzu insbesondere uni- oder bidirektional mit dem Endeffektor gekoppelt sein, in einer Ausführung mechanisch, insbesondere mittels eines oder mehrerer Seilzüge, Stangen, Zahnräder, hydraulisch, pneumatisch oder dergleichen, wobei unter einer unidirektionalen Koppelung insbesondere eine Koppelung derart verstanden wird, dass der Freiheitsgrad durch eine Verstellung des Eintriebselements nur in einem Richtungssinn aktuierbar ist, beispielsweise durch einen Seilzug nur in einer Zugrichtung, unter einer bidirektionalen Koppelung entsprechend insbesondere eine Koppelung derart, dass der Freiheitsgrad durch eine Verstellung des Eintriebselements gegensinnig aktuierbar ist, beispielsweise durch eine Schubstange in Zug- und Druckrichtung.The instrument assembly further comprises an instrument shaft, which in one embodiment is intended to be partially inserted into a patient, in particular through an opening for minimally invasive surgery, in particular also endoscopy. The instrument shaft may be wholly or partially rigid or flexible and / or have an end effector, in particular a scalpel, a pair of scissors, forceps, clamp, an optical recording and / or illumination means, in particular an optical fiber end, a CCD chip (so-called "Chip-on-the-tip endoscope), an LED or the like. In this respect, in particular, an actuatable, in particular bendable, endoscope can represent an instrument shaft within the meaning of the present invention. An instrument shaft in the sense of the present invention generally has one or more degrees of freedom, in particular one or more degrees of freedom for positioning, in particular orientation, and / or for actuating an end effector. In one development, it has two, three or more degrees of freedom, in particular rotational degrees of freedom, for orientation and / or one or more, in particular at most one, degree of freedom for actuating, in particular opening or closing, an end effector. For actuation, it has a drive arrangement with one or more input elements. In the present case, a driving element is understood in particular to mean a one-part or multi-part element or component which is directly or indirectly actuated by an associated output element of the drive unit or is adjustable in an adjustment direction and intended to actuate a degree of freedom of the instrument. For this purpose, it may in particular be unidirectionally or bidirectionally coupled to the end effector, in one embodiment mechanically, in particular by means of one or more cables, rods, gears, hydraulically, pneumatically or the like, wherein a unidirectional coupling is understood in particular to mean a coupling such that the Degree of freedom can be actuated by an adjustment of the input element only in a direction sense, for example by a cable only in a pulling direction under a bidirectional coupling according to a particular coupling such that the degree of freedom can be actuated in opposite directions by an adjustment of the input element, for example by a push rod in train and printing direction.

Der Instrumentenschaft ist lösbar mit der Antriebseinheit verbindbar, die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels einer mechanischen Schnittstelle miteinander koppelbar. In einer Weiterbildung ist der Instrumentenschaft lösbar mit der Antriebseinheit verbunden, die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander gekoppelt. Die Instrumentenanordnung wird dann auch kurz als Instrument bezeichnet. In einer Ausführung können jedoch auch zwei oder mehr verschiedene Antriebseinheiten und/oder zwei oder mehr verschiedene Instrumentenschäfte vorgesehen sein, die wahlweise mit einem Instrumentenschaft bzw. einer Antriebseinheit verbindbar sind und sich insbesondere in der Anzahl der aktuierbaren Freiheitsgrade unterscheiden können. Zur kompakteren Darstellung wird daher vorliegend im Allgemeinen von einer Instrumentenanordnung im Sinne eines Satzes von einer oder mehr Antriebseinheiten und einem oder mehr Instrumentenschäften gesprochen, die lösbar miteinander verbindbar bzw. verbunden sind.The instrument shaft can be detachably connected to the drive unit, the output arrangement and the drive arrangement can be coupled to one another by means of a mechanical interface. In a further development of the instrument shaft is detachably connected to the drive unit, the driven assembly and the drive assembly coupled together by means of the mechanical interface. The instrument arrangement is then also referred to briefly as an instrument. In one embodiment, however, two or more different drive units and / or two or more different instrument shafts can be provided which can be selectively connected to an instrument shaft or a drive unit and in particular in the number of can distinguish actuatable degrees of freedom. For the sake of a more compact representation, in the present case, therefore, there is generally spoken of an instrument arrangement in the sense of a set of one or more drive units and one or more instrument shafts which are detachably connectable or connected to one another.

Die Instrumentenanordnung bzw. das Instrument, insbesondere die Antriebseinheit oder der Instrumentenschaft, ist in einer Ausführung lösbar an einem Manipulator befestigt und kann hierzu in einer Weiterbildung eine entsprechende Anbindungsschnittstelle aufweisen. Entsprechend betrifft ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bestücken eines Manipulators, wobei eine Antriebseinheit und ein Instrumentenschaft lösbar miteinander verbunden und ihre Ab- und die Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander gekoppelt werden. Der Manipulator kann in einer Ausführung ein oder mehrere, insbesondere wenigstens sechs, vorzugsweise sieben oder mehr Freiheitsgrade aufweisen, um das Instrument (redundant) zu führen, insbesondere seinen Endeffektor in einem Patienten zu positionieren.The instrument arrangement or the instrument, in particular the drive unit or the instrument shaft, in one embodiment is detachably fastened to a manipulator and, in a further development, can have a corresponding connection interface. Accordingly, one aspect of the present invention relates to a method for populating a manipulator, wherein a drive unit and an instrument shaft detachably connected to each other and their Ab- and the drive assembly are coupled together by means of the mechanical interface. In one embodiment, the manipulator may have one or more, in particular at least six, preferably seven or more degrees of freedom in order to (redundantly) guide the instrument, in particular to position its end effector in a patient.

Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Ausgestaltung der mechanischen Schnittstelle, mittels der Ab- und Antriebsanordnung miteinander koppelbar bzw. gekoppelt sind.One aspect of the present invention relates to the design of the mechanical interface, by means of the Ab- and drive assembly can be coupled or coupled together.

Nach einem Aspekt weist diese Schnittstelle je eine einseitige Bindung zwischen einem oder mehreren Paaren einander zugeordneter Ab- und Eintriebselemente auf. Unter einer einseitigen Bindung bzw. Koppelung wird vorliegend insbesondere, wie in der Mechanik üblich, verstanden, dass ein Ab- und ein Eintriebselement derart miteinander gekoppelt sind, dass eine Bewegung des einen von dem Ab- und dem Eintriebselement in einer Richtung bzw. einem Richtungssinn zwangsgeführt eine Bewegung des anderen von dem Ab- und dem Eintriebselement bewirkt, eine Bewegung des einen von dem Ab- und dem Eintriebselement in der entgegengesetzten Richtung bzw. dem Gegensinn hingegen keine zwangsgeführte Bewegung des anderen von dem Ab- und dem Eintriebselement bewirkt. Insbesondere kann eine einseitige Bindung dadurch gekennzeichnet sein, dass zwischen Ab- und Eintriebselement direkt oder indirekt nur Druckkräfte und keine Zugkräfte übertragbar sind, wobei vorliegend zur kompakteren Darstellung auch antiparallele Kräftepaare, d. h. Drehmomente, verallgemeinernd als Kräfte bezeichnet werden. Eine einseitige Bindung kann entsprechend dadurch gekennzeichnet sein, dass zwischen Ab- und Eintriebselement direkt oder indirekt nur ein Drehmoment in einer Richtung übertragbar ist, in der Gegenrichtung hingegen, wenigstens im Wesentlichen, kein Drehmoment übertragbar ist. Unter einer zweiseitigen Bindung wird vorliegend entsprechend insbesondere verstanden, dass gegensinnige Bewegungen von Ab- oder Eintriebselement zwangsgeführt auf das jeweils andere Element übertragen werden, insbesondere, dass zwischen Ab- und Eintriebselement direkt oder indirekt Druck- und Zugkräfte bzw. gegensinnige Drehmomente übertragbar sind.In one aspect, this interface each has a one-sided bond between one or more pairs of mating drive-in and drive-in elements. Under a one-sided binding or coupling is present in particular, as usual in mechanics, understood that a Ab- and a drive element are coupled together such that a movement of the one of the Ab- and the input element in one direction or a sense of direction forcibly guided causes a movement of the other of the Ab- and the input element, a movement of the one of the Ab- and the input element in the opposite direction or the opposite direction, however, causes no positively driven movement of the other of the Ab- and the input element. In particular, a unilateral bond can be characterized in that between the ab- and input element directly or indirectly only compressive forces and no tensile forces are transferable, in the present case for more compact representation antiparallel pairs of forces, d. H. Torques, generically referred to as forces. A one-sided binding can be characterized accordingly in that between input and input element directly or indirectly only one torque is transferable in one direction, in the opposite direction, however, at least substantially, no torque is transferable. Under a two-sided binding is in the present case according to particular understood that opposing movements of Ab- or input element are forcibly transmitted to the respective other element, in particular, that between Ab- and input element directly or indirectly compressive and tensile forces or opposing torques are transferable.

Eine solche einseitige Bindung kann vorteilhaft über eine Sterilbarriere hinweg wirken. Insbesondere können in einer Ausführung ein Ab- und ein zugeordnetes Eintriebselement auf gegenüberliegenden Seiten einer Sterilbarriere angeordnet sein und diese kontaktieren, wobei wenigstens eines von dem Ab- und Eintriebselement nicht mit der Sterilbarriere verbunden ist bzw. sich von dieser lösen kann. Auf diese Weise kann einfach und kompakt eine Sterilbarriere zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet werden.Such unilateral bonding may be beneficial over a sterile barrier. In particular, in one embodiment, a down and an associated input element can be arranged on opposite sides of a sterile barrier and contact them, wherein at least one of the input and input element is not connected to the sterile barrier or can be detached therefrom. In this way, a sterile barrier between the drive unit and the instrument shaft can be easily and compactly arranged.

Nach einem Aspekt weist die mechanische Schnittstelle, mittels der Ab- und Antriebsanordnung miteinander koppelbar bzw. gekoppelt sind, je wenigstens eine Aussparung, die in einem Element von einem oder mehreren Paaren einander zugeordneter Ab- und Eintriebselemente ausgebildet ist, und je einen Zapfen auf, der an dem anderen Element dieses Paares ausgebildet und in diese Aussparung einführbar bzw. eingeführt ist. Insbesondere können also ein oder mehrere Abtriebselemente je einen oder mehrere Zapfen und ihnen zugeordnete Eintriebselemente entsprechende Aussparungen aufweisen. Gleichermaßen können ein oder mehrere Eintriebselemente je einen oder mehrere Zapfen und ihnen zugeordnete Abtriebselemente entsprechende Aussparungen aufweisen.According to one aspect, the mechanical interface, by means of the Ab- and drive arrangement are coupled or coupled to each other, depending at least one recess which is formed in an element of one or more pairs of mutually associated Ab- and Eintriebselemente, and each a pin, formed on the other element of this pair and inserted or inserted into this recess. In particular, therefore, one or more output elements may each have one or more pins and their associated input elements corresponding recesses. Similarly, one or more input elements may each have one or more pins and their associated output elements corresponding recesses.

Nach einem Aspekt sind der bzw. die Zapfen in der jeweiligen Aussparung radial, insbesondere elastisch und/oder durch separate Körper, aufweitbar bzw. aufgeweitet, so dass der Zapfen in der Aussparung, insbesondere axial- und/oder drehfest, fixierbar bzw. fixiert ist. In einer Ausführung kann ein Zapfen durch das radiale Aufweiten reibschlüssig in der Aussparung fixiert werden bzw. sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Zapfen durch das radiale Aufweiten formschlüssig in der Aussparung fixiert werden bzw. sein. Eine Sterilbarriere kann insbesondere zwischen Zapfen und Aussparung angeordnet, insbesondere geklemmt, sein bzw. werden und so einfach und kompakt zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet werden.According to one aspect of the pin or in the respective recess radially, in particular elastically and / or by separate body, expandable or widened, so that the pin in the recess, in particular axially and / or rotationally fixed, can be fixed or fixed , In one embodiment, a pin can be fixed by the radial expansion frictionally engaged in the recess or be. Additionally or alternatively, the pin can be fixed by the radial expansion in a form-fitting manner in the recess or be. A sterile barrier can in particular be arranged, in particular clamped, between pin and recess, and / or be arranged so simply and compactly between the drive unit and the instrument shaft.

In einer Ausführung ist ein Klemmmittel zum radialen Aufweiten eines oder mehrerer in je eine Aussparung eingeführter Zapfen der mechanischen Schnittstelle vorgesehen. Dieses Klemmmittel kann in einer Weiterbildung manuell oder mechanisch aktuiert werden, insbesondere durch einen eigenen, vorzugsweise elektromotorischen, Klemmmittelantrieb. Es kann insbesondere mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder elektromagnetisch aktuiert werden. Beispielsweise kann ein Klemmmittelantrieb derart weg- oder kraftgesteuert werden, dass er nach einem Einführen des Zapfens in die Aussparung, insbesondere durch eine Verstellung bzw. Aktuierung der Antriebsanordnung, diesen radial aufweitet. Der Zapfen kann ein- oder mehrteilig mit dem Ab- bzw. Eintriebselement ausgebildet sein, insbesondere als separater und/oder elastischer Körper, der mit dem übrigen Ab- bzw. Eintriebselement lösbar oder unlösbar, insbesondere stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt sein kann.In one embodiment, a clamping means for radially expanding one or more inserted into a respective recess pin of the mechanical interface is provided. This clamping means can be actuated manually or mechanically in a development, in particular by its own, preferably electromotive, clamping means drive. It can be particularly mechanical, hydraulically, pneumatically and / or electromagnetically actuated. For example, a clamping means drive can be so weg- or force controlled that it expands radially after insertion of the pin into the recess, in particular by an adjustment or actuation of the drive assembly. The pin may be formed in one or more parts with the Ab- or input element, in particular as a separate and / or elastic body, which can be releasably or permanently, in particular cohesively connected, preferably glued to the rest of Ab- or input element.

Zur elastischen radialen Aufweitung kann der Zapfen, insbesondere dessen elastischer Körper, in einer Weiterbildung aus Kunststoff, insbesondere Polyurethan und/oder Silikon hergestellt sein. Zur nicht-elastischen Aufweitung kann der Zapfen ein oder mehrere separate, insbesondere lamellenartige, Körper aufweisen, die radial verschieblich, insbesondere um eine Achse radial nach außen verschwenkbar oder translatorisch verschiebbar, in dem Zapfen bzw. übrigen Ab- bzw. Eintriebselement geführt sind und durch radiale Verschiebung nach außen, insbesondere durch Verschwenken, dieses im Sinne der vorliegenden Erfindung radial aufweiten können.For elastic radial expansion of the pin, in particular its elastic body, be made in a development of plastic, in particular polyurethane and / or silicone. For non-elastic widening of the pin may have one or more separate, in particular lamellar, body, which are radially displaceable, in particular pivotable about an axis radially outwardly or translationally displaceable, in the pin or other Ab- or input member are guided and by radial displacement to the outside, in particular by pivoting, this can radially expand in the context of the present invention.

In einer Ausführung kann der Zapfen eine durchgehende oder sacklochartige Innenbohrung aufweisen, die beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch mit Druck beaufschlagt wird, um den Zapfen radial aufzuweiten. Ein Stift des Klemmmittels kann eine Durchgangsbohrung in dem Zapfen durchgreifen und auf einer einem Klemmmittelantrieb gegenüberliegenden Seite einen Flansch aufweisen, dessen Durchmesser größer ist als die Durchgangsbohrung. Durch Spannen des Flansches durch den Klemmmittelantrieb zu diesem hin kann der Zapfen zwischen Flansch und Klemmmittelantrieb axial komprimiert werden, so dass dieser sich radial aufweitet. Gleichermaßen kann der Stift eine sich in axialer Richtung radial erweiternde, insbesondere konische, Kontur aufweisen, so dass eine axiale Verschiebung des Stiftes im Zapfen diesen radial aufweitet, insbesondere elastisch oder durch Verschieben von separaten Körpern radial nach außen.In one embodiment, the pin may have a continuous or blind hole-like inner bore, which is for example hydraulically or pneumatically pressurized to radially expand the pin. A pin of the clamping means can pass through a through hole in the pin and on a side opposite to a clamping means drive side have a flange whose diameter is larger than the through hole. By clamping the flange through the clamping means drive to this point, the pin between the flange and the clamping means drive can be axially compressed, so that it expands radially. Similarly, the pin may have a radially widening in the axial direction, in particular conical, contour, so that an axial displacement of the pin in the pin expands this radially, in particular elastically or by moving separate bodies radially outward.

Nach einem anderen Aspekt ist zwischen der Aussparung und dem in diese eingeführten Zapfen ein in radialer Richtung wellenförmiger Spalt ausgebildet, in dem eine Zwischenelementanordnung mit einem oder mehreren Zwischenelementen angeordnet ist, die – insbesondere durch einen fest mit der Antriebseinheit oder dem Instrumentenschaft verbundenen Käfig – radial verschiebbar und axial fest geführt sind. Wird nun der Zapfen (die Aussparung) axial verschoben, verschiebt sich entsprechend auch dessen (deren) wellenförmige, der Aussparung (dem Zapfen) zugewandte Außen(Innen)wand. Dies verstellt formschlüssig die entsprechenden Zwischenelemente in radialer Richtung, die ihrerseits formschlüssig eine entsprechende Axialverschiebung der Aussparung (des Zapfens) erzwingen. Auf diese Weise kann insbesondere eine Axialverschiebung von Zapfen bzw. Aussparung auf die Aussparung bzw. den Zapfen formschlüssig zwangsgeführt übertragen werden. Eine Sterilbarriere kann wiederum insbesondere zwischen Zapfen und Aussparung, insbesondere zwischen Zapfen und Zwischenelementanordnung oder zwischen Zwischenelementanordnung und Aussparung angeordnet, insbesondere geklemmt, sein bzw. werden und so einfach und kompakt zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet werden.According to another aspect is formed between the recess and the inserted into this pin a wave-shaped in the radial direction gap, in which an intermediate element arrangement is arranged with one or more intermediate elements, which - in particular by a fixedly connected to the drive unit or the instrument shaft cage - radially slidably and axially fixed. Now, if the pin (the recess) axially displaced, moves accordingly (its) wave-shaped, the recess (the pin) facing the outside (inner) wall. This adjusts positively the corresponding intermediate elements in the radial direction, which in turn force a corresponding axial displacement of the recess (of the pin). In this way, in particular an axial displacement of pin or recess can be positively positively transmitted to the recess or the pin. A sterile barrier can in turn be arranged, in particular clamped, in particular between the pin and the recess, in particular between the pin and intermediate element arrangement or between the intermediate element arrangement and the recess, and thus be arranged simply and compactly between the drive unit and the instrument shaft.

Nach einem Aspekt weist die mechanische Schnittstelle je einen Kipphebel zur Koppelung von einem oder mehreren Paaren von Ab- und Eintriebselementen auf. Unter einem Kipphebel wird vorliegend in fachüblicher Weise insbesondere ein Hebel verstanden, welcher an einer Stelle, insbesondere einem Ende, drehbar gelagert und an einer hiervon axial beabstandeten Stelle, insbesondere einem gegenüberliegenden Ende, formschlüssig durch eine dreh- oder verschiebbare Kulisse zwangsgeführt wird. Eine Sterilbarriere kann insbesondere zwischen Kipphebel und Kulisse angeordnet, insbesondere geklemmt, sein bzw. werden und so einfach und kompakt zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet werden. Insbesondere kann ein Abtriebselement als Kipphebel und ein zugeordnetes Eintriebselement als Kulisse ausgebildet sein. Gleichermaßen kann ein Eintriebselement als Kipphebel und ein zugeordnetes Abtriebselement als Kulisse ausgebildet sein.In one aspect, the mechanical interface includes a rocker arm for coupling one or more pairs of input and output members. Under a rocker arm is presently understood in the usual way in particular a lever which is rotatably mounted at one point, in particular one end, and forcibly positively guided at one axially spaced location, in particular an opposite end, by a rotatable or sliding link. A sterile barrier can in particular be arranged, in particular clamped, between the rocker arm and the gate, and / or be arranged so simply and compactly between the drive unit and the instrument shaft. In particular, an output element can be designed as a rocker arm and an associated input element as a backdrop. Similarly, a driving element can be designed as a rocker arm and an associated output element as a backdrop.

In einer Ausführung eines der vorgenannten Aspekte können ein oder mehrere Abtriebselemente der Abtriebsanordnung translatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. Beispielsweise kann ein Abtriebselement eine Abtriebsachse eines Linearmotors bilden oder mit einer solchen gekoppelt sein. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Eintriebselemente der Antriebsanordnung translatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. Beispielsweise kann ein Eintriebselement eine Stange, die mit einem Endeffektor gelenkig verbunden ist, bilden oder mit einer solchen gekoppelt sein. Gleichermaßen kann ein Eintriebselement auch beispielsweise mit einem Zugseil zur Aktuierung eines Instrumentenfreiheitsgrades verbunden sein.In one embodiment of one of the aforementioned aspects, one or more output elements of the output arrangement can be guided or actuated in a translationally adjustable manner. For example, an output element may form an output shaft of a linear motor or may be coupled to such. Additionally or alternatively, one or more input elements of the drive arrangement can be guided or actuated in a translationally adjustable manner be. For example, a drive element may form or be coupled to a rod which is hinged to an end effector. Likewise, a drive element can also be connected, for example, with a pull cable for actuation of a degree of instrument freedom.

Gleichermaßen können ein oder mehrere Abtriebselemente der Abtriebsanordnung rotatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. Beispielsweise kann ein Abtriebselement eine Abtriebsachse eines Drehmotors bilden oder mit einer solchen gekoppelt sein. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Eintriebselemente der Antriebsanordnung rotatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. Beispielsweise kann ein Eintriebselement eine Welle sein, auf die ein Zugseil zur Aktuierung eines Instrumentenfreiheitsgrades aufwickelt.Similarly, one or more output elements of the output arrangement can be rotationally adjustably guided or actuated. For example, an output element may form or be coupled to an output axis of a rotary motor. Additionally or alternatively, one or more input elements of the drive arrangement can be guided or actuated in a rotationally adjustable manner. For example, a drive element may be a shaft on which a pull cable winds to actuate an instrument degree of freedom.

In einer Ausführung eines der vorgenannten Aspekte sind ein oder mehr Abtriebselemente derart mit einem Koppelmittel gekoppelt, dass eine translatorische Bewegung von dem Koppelmittel in eine rotatorische Bewegung von dem Element umgesetzt wird. Gleichermaßen können ein oder mehr Abtriebselemente derart mit einem Koppelmittel gekoppelt sein, dass eine rotatorische Bewegung von dem Koppelmittel in eine translatorische Bewegung von dem Element umgesetzt wird.In one embodiment of one of the aforementioned aspects, one or more output elements are coupled to a coupling means such that a translational movement of the coupling means is converted into a rotational movement of the element. Likewise, one or more output members may be coupled to a coupling means such that rotational motion is translated from the coupling means into translational motion of the member.

Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehr Eintriebselemente derart mit einem (weiteren) Koppelmittel gekoppelt sein, dass eine translatorische Bewegung von dem Element in eine rotatorische Bewegung von dem Koppelmittel umgesetzt wird. Gleichermaßen können ein oder mehr Eintriebselemente derart mit einem (weiteren) Koppelmittel gekoppelt sein, dass eine rotatorische Bewegung von dem Element in eine translatorische Bewegung von dem Koppelmittel umgesetzt wird.Additionally or alternatively, one or more input elements can be coupled to a (further) coupling means in such a way that a translatory movement of the element into a rotational movement is converted by the coupling means. Similarly, one or more input elements may be coupled to a (further) coupling means such that a rotational movement of the element is converted into a translational movement of the coupling means.

In einer Weiterbildung kann ein Koppelmittel ein Drehschublager aufweisen, insbesondere ein in einer Kulisse translatorisch verschiebbares Drehgelenk. Zusätzlich oder alternativ kann ein Koppelmittel einen drehbar gelagerten Hebel oder eine drehbar gelagerte Wippe bzw. einen Hebel mit einem Drehlagerpunkt aufweisen, der zwischen zwei Abgriffen, beispielsweise weiteren Drehlagerpunkten, Seilbefestigungen oder dergleichen angeordnet ist. Insbesondere auf diese Weise kann eine rotatorische Bewegung des Koppelmittels mechanisch in eine translatorische Bewegung eines Ab- oder Eintriebselements umgesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Koppelmittel eine Verzahnung aufweisen, insbesondere zwei ineinandergreifende bzw. miteinander kämmende Verzahnungen, von denen in einer Weiterbildung eine rotatorisch und die andere ebenfalls rotatorisch, insbesondere als kämmende Stirnverzahnung, oder translatorisch, insbesondere als Schnecken- bzw. Zahnstangenverzahnung, beweglich gelagert ist.In a further development, a coupling means may comprise a rotary thrust bearing, in particular a pivotable in a link translationally movable. Additionally or alternatively, a coupling means may comprise a rotatably mounted lever or a rotatably mounted rocker or a lever with a pivot bearing point which is arranged between two taps, for example, further pivot bearing points, cable fittings or the like. In particular, in this way, a rotational movement of the coupling means can be mechanically converted into a translational movement of a Ab- or input element. Additionally or alternatively, a coupling means have a toothing, in particular two intermeshing or intermeshing teeth, of which in a development a rotatory and the other also rotatory, in particular as a meshing spur toothing, or translationally, in particular as a worm or rack toothing, movably mounted is.

In einer Ausführung eines der vorgenannten Aspekte weist der Instrumentenschaft einen Flansch auf, wobei die mechanische Schnittstelle auf einer endeffektorzugewandten Fläche dieses Flansches angeordnet ist. In einer Weiterbildung weist die Antriebseinheit eine entsprechende Aussparung zur Durchführung des Instrumentenschaftes auf, was vorliegend auch als Hinterlader-Anordnung bezeichnet wird. Gleichermaßen kann die mechanische Schnittstelle auf einer endeffektorabgewandten Fläche dieses Flansches angeordnet sein, so dass die Antriebseinheit ebenfalls auf einer endeffektorabgewandten Seite des Instrumentenschaftes angeordnet sein kann, was vorliegend auch als Vorderlader-Anordnung bezeichnet wird. In einer alternativen Gestaltung kann die mechanische Schnittstelle auf einer seitlichen Fläche des Flansches des Instrumentenschaftes angeordnet sein, was vorliegend auch als Seitenlader-Anordnung bezeichnet wird.In one embodiment of one of the aforementioned aspects, the instrument shaft has a flange, wherein the mechanical interface is arranged on an end effector facing surface of this flange. In a further development, the drive unit has a corresponding recess for the passage of the instrument shaft, which in the present case is also referred to as a backloader arrangement. Likewise, the mechanical interface can be arranged on an end effector facing away from this flange, so that the drive unit can also be arranged on a side facing away from the end effector of the instrument shaft, which is referred to herein as a muzzle loader arrangement. In an alternative embodiment, the mechanical interface may be disposed on a lateral surface of the flange of the instrument shaft, which is referred to herein as a side loader assembly.

Insbesondere, wenn die mechanische Schnittstelle eine einseitige Bindung aufweist, können in einer Ausführung ein oder mehrere Abtriebselemente und/oder ein oder mehrere Eintriebselemente entgegen ihrer jeweiligen Verstellrichtung vorgespannt sein, insbesondere durch ein Federmittel. Auf diese Weise kann auch bei einer einseitigen Bindung ein Element dem anderen durch das Federmittel auch entgegen der Bindungsrichtung nachgeführt werden. Auch bei zweiseitigen Bindungen, beispielsweise einem radial aufgeweiteten Zapfen, einer Zwischenelementanordnung oder einem Kipphebel, kann eine Vorspannung eines Ab- oder Eintriebselementes entgegen seiner Verstellrichtung vorteilhaft Spiel reduzieren.In particular, if the mechanical interface has a one-sided binding, in one embodiment, one or more output elements and / or one or more input elements may be biased against their respective adjustment direction, in particular by a spring means. In this way, even with a one-sided binding, one element can be tracked to the other by the spring means also counter to the binding direction. Even with two-sided bindings, for example a radially expanded pin, an intermediate element arrangement or a rocker arm, a bias of a Ab- or input element against its adjustment advantageously reduce game.

Gleichermaßen kann, insbesondere, wenn zwischen einem Ab- und einem zugeordneten Eintriebselement eine einseitige Bindung ausgebildet ist, ein weiteres Ab- und zugeordnetes Eintriebselement vorgesehen sein, dessen einseitige Bindung ein zu dem einen Ab- und Eintriebselement gegensinnig ist. Mit anderen Worten kann zur gegensinnigen Aktuierung bzw. Aktuierung eines Freiheitsgrades in zwei entgegengesetzten Richtungen je ein Paar gegensinnig wirkender Ab- bzw. Eintriebselemente vorgesehen sein. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass eine Aktuierung eines Abtriebselementes eines Paares das andere Abtriebselement dieses Paares, insbesondere mechanisch zwangsgeführt, gegensinnig aktuiert bzw. verstellt. Auch bei zweiseitigen Bindungen, beispielsweise einem radial aufgeweiteten Zapfen, einer Zwischenelementanordnung oder einem Kipphebel, kann ein gegensinnig wirkendes weiteres Ab- und Eintriebselement vorgesehen sein, um vorteilhaft eine redundante und präzise Aktuierung des Freiheitsgrades darzustellen.Similarly, in particular, when a unilateral bond is formed between a down and an associated input element, a further Ab- and associated input element may be provided, whose one-sided binding is opposite to the one Ab- and input element. In other words, for counteracting actuation or actuation of one degree of freedom in each case in two opposite directions, a pair of counteracting or driving elements acting in opposite directions may be provided. In the present case, this is understood to mean, in particular, that an actuation of an output element of a pair actuates or displaces the other output element of this pair, in particular mechanically forcedly, in opposite directions. Even with two-sided bindings, for example a radially expanded pin, an intermediate element arrangement or a rocker arm, an oppositely acting further removal and input element can be provided to advantageously represent a redundant and precise actuation of the degree of freedom.

Insbesondere, wenn durch ein Paar gegensinnig wirkender Ab- bzw. Eintriebselemente eine statische Überbestimmtheit vorliegt, kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich vorgesehen sein. Ein solches Toleranzmittel kann insbesondere eine elastische Nachgiebigkeit eines Ab- oder Eintriebselements, insbesondere in dessen Verstellrichtung, aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein mit einem Ab- oder Eintriebselement gekoppeltes Koppelmittel eine elastische Nachgiebigkeit in Verstellrichtung des Elements aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Sterilbarriere, die zwischen Ab- und Eintriebselement angeordnet ist, eine elastische Nachgiebigkeit aufweisen. Eine elastische Nachgiebigkeit kann insbesondere durch ein elastisches Material, welches im normalen Betrieb makroskopische Deformationen zeigt, und/oder durch eine entsprechende Formgebung bzw. biegeweiche Gestaltung, insbesondere eine lokale Materialverdünnung, vorzugsweise Einschnürung, definiert bzw. gebildet sein. Gleichermaßen kann ein Ausgleichsmittel auch eine, insbesondere vorgespannte, in Verstellrichtung verschiebbare Lagerung bzw. Lagerachse, insbesondere eines mit einem Ab- oder Eintriebselement gekoppelten, Koppelmittels aufweisen. Auch ohne statische Überbestimmtheit kann ein solcher Toleranzausgleich vorteilhaft sein, um beispielsweise Montage- oder Fertigungstoleranzen in einer kinematischen Kette auszugleichen.In particular, if there is a static overdetermination due to a pair of oppositely acting take-off or drive-in elements, in one embodiment of the present invention a compensation means for tolerance compensation can be provided. Such a tolerance means may in particular have an elastic compliance of a withdrawal or input element, in particular in its adjustment direction. Additionally or alternatively, a coupled to a Ab- or input element coupling means have an elastic compliance in the adjustment direction of the element. Additionally or alternatively, a sterile barrier, which is arranged between the input and input element, a have elastic compliance. An elastic compliance can be defined or formed in particular by an elastic material which exhibits macroscopic deformations during normal operation and / or by a corresponding shaping or bending-soft design, in particular a local material dilution, preferably constriction. Equally, a compensating means may also have a, in particular prestressed, bearing or bearing axis displaceable in the adjustment direction, in particular a coupling means coupled to a removal or input element. Even without static over-determination, such tolerance compensation can be advantageous in order to compensate, for example, assembly or manufacturing tolerances in a kinematic chain.

In einer Ausführung eines der vorgenannten Aspekte kann eine Stirnseite eines Abtriebselements und/oder eine Stirnseite eines Eintriebselements eben ausgebildet sein, insbesondere, um vorteilhaft eine größere Kontaktfläche darzustellen. Gleichermaßen können eine Stirnseite eines Abtriebselements und/oder eine Stirnseite eines Eintriebselements ballig ausgebildet sein, insbesondere, um vorteilhaft einen wohldefinierten Kontaktbereich darzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Stirnseite eines Ab- oder Eintriebselements wenigstens einen Vorsprung und eine dieser zugewandten Stirnseite eines damit koppelbaren bzw. gekoppelten Ein- bzw. Abtriebselements eine entsprechende Aussparung aufweisen, in die dieser Vorsprung eingreift.In one embodiment of one of the aforementioned aspects, an end face of an output element and / or an end face of a input element can be designed flat, in particular in order to advantageously represent a larger contact surface. Likewise, an end face of an output element and / or an end face of a input element can be crowned, in particular in order to advantageously represent a well-defined contact region. In addition or as an alternative, an end face of a withdrawal or input element may have at least one projection and an end face of a input or output element which can be coupled or coupled thereto, a corresponding recess into which this projection engages.

Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Sterilität des Instruments. Hierzu weist nach einem Aspekt, der mit einem oder mehreren der vorstehenden Aspekte bzw. Ausführungen kombiniert sein kann, die Instrumentenanordnung bzw. das Instrument eine Sterilbarriere auf, die dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit, insbesondere luftdicht, zu umhüllen und zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet zu werden, bzw. welche die Antriebseinheit steril umhüllt und zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet ist. Die Sterilbarriere kann in einer Weiterbildung folienartig und/oder als Einmal- bzw. Wegwerfartikel ausgebildet sein.Another aspect of the present invention relates to the sterility of the instrument. For this purpose, according to an aspect that may be combined with one or more of the above aspects or embodiments, the instrument assembly or the instrument on a sterile barrier, which is intended to wrap the drive unit, in particular airtight, and between the drive unit and the Instrument shaft to be arranged, or which surrounds the drive unit sterile and is disposed between the drive unit and the instrument shaft. In a further development, the sterile barrier can be designed like a film and / or as a disposable or disposable article.

Nach einem Aspekt weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle eine Lose in einer Verstellrichtung der Ab- und Antriebsanordnung auf. Die Lose kann in einer Ausführung durch eine Stulpe gebildet sein, die sich in einer axialen Verstellrichtung erstreckt und bei einer axialen Verstellung von Ab- bzw. Eintriebselement auf- bzw. abrollt bzw. umstülpt. Unter Lose wird vorliegend verallgemeinernd insbesondere eine Materialreserve der Sterilbarriere verstanden, um, insbesondere translatorische, Verstellbewegungen von Ab- bzw. Eintriebselementen zu kompensieren bzw. mitzumachen, die in einem Verstellzustand gefaltet bzw. gerollt gespeichert und in einem anderen Verstellzustand enfaltet bzw. entrollt ist.In one aspect, the sterile barrier in the region of the mechanical interface on a loose in an adjustment of the Ab- and drive assembly. The lots may be formed in one embodiment by a cuff, which extends in an axial adjustment direction and on an axial adjustment of Ab- or input element up or rolls or evert. In the present case, "lots" is understood in general to mean, in particular, a material reserve of the sterile barrier in order to compensate, in particular translational, adjusting movements of removal or input elements, which are folded or rolled in an adjustment state and unfolded or unrolled in another adjustment state.

In einer Ausführung kann die Lose vorgespannt ausgebildet sein. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die Lose sich bei einer Verstellbewegung bzw. Aktuierung des Ab- bzw. Eintriebselements gegen die Vorspannung elastisch verformt und bei gegensinniger Bewegung zurückstellt. Insofern wird vorliegend zur kompakteren Darstellung insbesondere ein Mehrmaterial, das zur Kompensation einer Stellbewegung eines Ab- bzw. Eintriebselements vorgesehen ist, verallgemeinernd als Lose bezeichnet, die gleichermaßen vorgespannt oder vorspannungsfrei bzw. lose sein kann. In einer Weiterbildung weist die Lose einen Faltenbalg auf, dessen Faltung eine Vorspannung in eine Grundkonfiguration induziert. Die Faltung bzw. der Faltenbalg kann sich in einer Ausführung in Verstellrichtung und/oder transversal bzw. quer zu dieser erstrecken, wodurch entsprechende Grundkonfigurationen und Verformungen dargestellt werden können.In one embodiment, the lots may be biased. This is understood in the present case in particular that the lots deforms elastically during an adjustment or actuation of the Ab- or input element against the bias and resets in opposite directions. In this respect, for the sake of more compact representation, in particular a multiple material which is provided for compensating for an adjusting movement of a withdrawal or input element is generally referred to as lots, which can be equally prestressed or tension-free or loose. In a development, the lots has a bellows whose folding induces a bias in a basic configuration. The folding or the bellows may extend in an embodiment in the adjustment direction and / or transversely or transversely thereto, whereby corresponding basic configurations and deformations can be represented.

Nach einem Aspekt weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens eine berührungslose translatorisch verschiebbare Dichtung auf. Diese kann insbesondere als Spalt- oder Labyrinthdichtung ausgebildet und vorzugsweise teleskopierbar sein, d. h. zwei oder mehr axial gegeneinander verschiebbare und abgedichtete Teile, insbesondere Ringe, vorzugsweise konzentrische Ringe, aufweisen. Vorteilhafterweise können durch solche berührungslose translatorische Dichtungen dissipationsärmere Verstellbewegungen dargestellt werden. In einer Weiterbildung erfolgt in einer berührungslosen translatorischen Dichtung eine Kraftübertragung über die Sterilbarriere hinweg und nicht durch diese hindurch.In one aspect, the sterile barrier in the region of the mechanical interface has at least one non-contact, translationally displaceable seal. This can be designed in particular as a gap or labyrinth seal and preferably be telescopic, d. H. two or more axially mutually displaceable and sealed parts, in particular rings, preferably concentric rings having. Advantageously, by such non-contact translational seals dissipationsärmere adjustment movements can be displayed. In a further development, in a non-contact translatory seal, force transmission takes place beyond the sterile barrier and not through it.

Wie bereits vorstehend erläutert, kann die Sterilbarriere ein Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich, insbesondere eine elastische Nachgiebigkeit aufweisen. In einer Weiterbildung kann sie hierzu insbesondere eine lokale Wandaufdickung in einem Kontaktbereich eines Ab- und/oder Eintriebselements, insbesondere einer einseitigen Bindung, aufweisen, um so mehr elastischen Weg zur Verfügung zu stellen. In einer Weiterbildung die elastische Nachgiebigkeit, insbesondere eine lokale Wandaufdickung, eine höhere Steifigkeit aufweisen als ein sie umgebender Bereich der Sterilbarriere, um das Übertragungsverhalten zu verbessern. Hierzu kann die Sterilbarriere in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung im Kontaktbereich eines Ein- und/oder Abtriebselements eine lokale Werkstoffänderung aufweisen, insbesondere lokal einen Werkstoff mit einer höheren oder niedrigeren Steifigkeit als in einer Umgebung des Kontaktbereichs.As already explained above, the sterile barrier can have a compensating means for tolerance compensation, in particular an elastic compliance. In a further development, for this purpose, it can in particular have a local wall thickening in a contact region of a withdrawal and / or input element, in particular a one-sided bond, in order to provide more elastic travel. In a development, the elastic compliance, in particular a local wall thickening, has a higher rigidity than a surrounding area of the sterile barrier, in order to improve the transfer behavior. For this purpose, in one embodiment of the present invention, the sterile barrier may have a local material change in the contact region of an input and / or output element, in particular locally a material with a higher or lower rigidity than in an environment of the contact region.

Nach einem Aspekt weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens einen Elementfortsatz auf. Dieser ist in einer Ausführung lösbar mit einer Abtriebselementbasis verbindbar bzw. verbunden, welche die Sterilbarriere zerstörend durchgreift und zusammen mit dem Elementfortsatz ein Abtriebselement bildet. Gleichermaßen kann ein Elementfortsatz lösbar mit einer Eintriebselementbasis verbindbar bzw. verbunden sein, welche die Sterilbarriere zerstörend durchgreift und zusammen mit dem Elementfortsatz ein Eintriebselement bildet. Beispielsweise kann eine sterile, insbesondere sterilisierte Eintriebselementbasis der Antriebsanordnung des sterilen Instrumentenschaftes zerstörend die Sterilbarriere durchgreifen und auf der instrumentenschaftabgewandten Seite mit dem Elementfortsatz verbunden werden, der dann innerhalb der Sterilbarriere bzw. sterilen Hülle mit dem zugeordneten Abtriebselement gekoppelt wird. Gleichermaßen kann ein steriler Elementfortsatz instrumentenschaftseitig steril kontaktierend an der Sterilbarriere angeordnet werden, bevor eine Abtriebselementbasis diese zerstörend durchgreift und auf der instrumentenschaftzugewandten Seite mit dem Elementfortsatz verbunden wird. Auf diese Weise kann jeweils die Sterilität des Instrumentenschaftes bei Ankopplung einer selbst nicht sterilen, durch die Sterilbarriere umhüllten Antriebseinheit gewahrt werden. In one aspect, the sterile barrier has at least one element extension in the region of the mechanical interface. In one embodiment, the latter can be detachably connected or connected to an output element base, which destructively penetrates the sterile barrier and forms an output element together with the element extension. Similarly, an element extension can be detachably connected or connected to a drive element base, which destructively penetrates the sterile barrier and forms a drive-in element together with the element extension. For example, a sterile, in particular sterilized input element base of the drive assembly of the sterile instrument shaft destructive penetrate the sterile barrier and connected on the instrument shaft facing away from the elemental extension, which is then coupled within the sterile barrier or sterile sheath with the associated output element. Likewise, a sterile element extension can be placed on the instrument shaft side in sterile contact with the sterile barrier before an output element base destructively passes through it and is connected to the element extension on the instrument shaft-facing side. In this way, in each case the sterility of the instrument shaft can be maintained when coupling a self-sterile, wrapped by the sterile barrier drive unit.

Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Befestigung von Antriebseinheit und Instrumentenschaft aneinander. Hierzu weist nach einem Aspekt, der mit einem oder mehreren der vorstehenden Aspekte bzw. Ausführungen kombiniert sein kann, die Instrumentenanordnung bzw. das Instrument ein Befestigungselement zur lösbaren Verbindung mit der Antriebseinheit auf, welches dazu vorgesehen ist, vorzugsweise ausschließlich von außen auf einer der Antriebseinheit abgewandten Oberfläche der Sterilbarriere angeordnet zu werden bzw. welches ausschließlich auf einer der Antriebseinheit abgewandten Oberfläche der Sterilbarriere angeordnet ist. Das Befestigungselement kann lösbar, insbesondere form- oder reibschlüssig, oder unlösbar mit dem Instrumentenschaft verbunden, beispielsweise mit diesem verclipst oder integral ausgebildet sein. Die Sterilbarriere ist in einer Ausführung wenigstens im Kontaktbereich mit dem Befestigungselement, vorzugsweise im Bereich der kompletten mechanischen Schnittstelle, geschlossen, insbesondere kann sie zwischen Rastvorsprüngen und/oder -aussparungen von Antriebseinheit und Befestigungselement zerstörungs- bzw. öffnungsfrei geklemmt sein. Auf diese Weise muss bei einer Befestigung des Instrumentenschaftes an der umhüllten Antriebseinheit keine Abdichtung erfolgen. In einer Weiterbildung ist das Befestigungselement entsprechend dichtungsfrei bzw. dichtungslos ausgebildet.Another aspect of the present invention relates to the attachment of the drive unit and instrument shaft together. For this purpose, according to an aspect that may be combined with one or more of the above aspects or embodiments, the instrument assembly or the instrument on a fastener for releasable connection with the drive unit, which is intended, preferably exclusively from the outside on one of the drive unit remote surface of the sterile barrier to be arranged or which is arranged exclusively on a surface remote from the drive unit of the sterile barrier. The fastening element can be releasably, in particular form-fitting or frictionally engaged, or inseparably connected to the instrument shaft, for example clipped or integrally formed with this. In one embodiment, the sterile barrier is closed at least in the area of contact with the fastening element, preferably in the region of the complete mechanical interface; in particular, it can be clamped without destruction or locking between latching projections and / or recesses of the drive unit and fastening element. In this way, no seal must be made when attaching the instrument shaft to the wrapped drive unit. In a further development, the fastening element is correspondingly designed without seals or without seals.

Das Befestigungselement kann insbesondere separat als steriler Einmalartikel oder sterilisierbarer Adapter ausgebildet und an der Antriebseinheit reib- und/oder formschlüssig, insbesondere mittels Clipsverbindung, befestigbar bzw. befestigt sein. Insbesondere in Kombination mit einer einseitigen Bindung können so Befestigungs- und Kopplungsfunktionalität getrennt und auf Befestigungselement und Schnittstelle aufgeteilt werden.The fastening element can in particular be designed separately as a sterile disposable article or sterilizable adapter and can be fastened or fastened to the drive unit in a friction-locked and / or form-fitting manner, in particular by means of a clip connection. In particular, in combination with a one-sided binding so attachment and coupling functionality can be separated and split on fastener and interface.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:Further advantages and features emerge from the subclaims and the exemplary embodiments. This shows, partially schematized:

1: eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 1 a mechanical interface of an instrument assembly according to an embodiment of the present invention;

2 bis 6: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; 2 to 6 : mechanical interfaces of instrument assemblies according to further embodiments of the present invention;

7: verschiedene Ausführungen der einander zugewandten Stirnseiten der Ab- und Eintriebselemente der mechanischen Schnittstellen der 1 bis 6; 7 : Different versions of the facing end faces of the input and input elements of the mechanical interfaces of 1 to 6 ;

8 bis 10: Ausgleichsmittel zum Toleranzausgleich; 8th to 10 : Compensating means for tolerance compensation;

11 bis 15: verschiedene Ankopplungen eines instrumentenschaftseitigen Antriebsstranges an eine erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle; 11 to 15 : various couplings of an instrument shaft side drive train to a mechanical interface according to the invention;

16: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; 16 : mechanical interfaces of instrument assemblies according to further embodiments of the present invention;

17 bis 19: verschiedene Ausführungen von Zapfen und Aussparung der Schnittstelle der 16; 17 to 19 : different designs of pin and recess of the interface of the 16 ;

20: eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; 20 : an instrument assembly according to another embodiment of the present invention;

21: eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; 21 : an instrument assembly according to another embodiment of the present invention;

22: einen Zapfen und ein Klemmmittel der Instrumentenanordnung der 21; 22 a pin and a clamping means of the instrument assembly of 21 ;

23: Schritte des weggesteuerten Ankoppelvorgangs der Instrumentenanordnung der 21; 23 : Steps of the path controlled coupling process of the instrumentation of the 21 ;

24: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; 24 : mechanical interfaces of instrument assemblies according to further embodiments of the present invention;

25: Schritte des weggesteuerten Ankoppelvorgangs der Instrumentenanordnung der 24; 25 : Steps of the path controlled coupling process of the instrumentation of the 24 ;

26: verschiedene Anordnungen bzw. Fügerichtungen eines Instrumentenschafts an eine Antriebseinheit einer Instrumentenanordnung nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; 26 Fig. 5 shows various arrangements of a tool shaft to a drive unit of an instrument assembly according to further embodiments of the present invention;

27 bis 29: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; 27 to 29 : mechanical interfaces of instrument assemblies according to further embodiments of the present invention;

30: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die eine Lose in Verstellrichtung aufweist; 30 : mechanical interfaces of instrument assemblies according to further embodiments of the present invention with a sterile barrier having a loose in the direction of adjustment;

31: mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die eine berührungslose translatorisch verschiebbare Dichtung aufweist; 31 : mechanical interfaces of instrument assemblies according to further embodiments of the present invention having a sterile barrier having a non-contact translationally displaceable seal;

32: eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die einen Elementfortsatz aufweist, der lösbar mit einer Ab- oder Eintriebselementbasis verbunden ist; und 32 a mechanical interface of an instrument assembly according to another embodiment of the present invention having a sterile barrier having an element extension detachably connected to a drive or base member base; and

33: eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Befestigungselement in Form eines sterilen Adapters 4. 33 : An instrument assembly according to another embodiment of the present invention with a fastener in the form of a sterile adapter 4 ,

1 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit zwei gegensinnigen Abtriebselementen 10A, 10B einer Abtriebsanordnung einer modularen motorischen Antriebseinheit 1. Diese sind mit zwei Eintriebselementen 20A bzw. 20B einer Antriebsanordnung eines Instrumentenschaftes 2 gekoppelt. Eine Sterilbarriere 3 umhüllt die Antriebseinheit 1 und ist zwischen dieser und dem Instrumentenschaft 2 angeordnet. 1 shows a mechanical interface of an instrument assembly according to an embodiment of the present invention with two opposing output members 10A . 10B an output assembly of a modular motor drive unit 1 , These are with two input elements 20A respectively. 20B a drive arrangement of an instrument shaft 2 coupled. A sterile barrier 3 envelops the drive unit 1 and is between this and the instrument shaft 2 arranged.

Ab- und Eintriebselemente 10A, 10B bzw. 20A, 20B sind in der Antriebseinheit 1 bzw. dem Instrumentenschaft 2 translatorisch verstellbar geführt.Ab- and input elements 10A . 10B respectively. 20A . 20B are in the drive unit 1 or the instrument panel 2 guided translationally adjustable.

Die Abtriebselemente 10A, 10B sind mit einem als Wippe 10C ausgebildeten Koppelmittel derart gekoppelt, dass eine rotatorische Bewegung von dem Koppelmittel 10C, die in 1 durch einen Drehpfeil angedeutet ist, in eine translatorische Bewegung der Elemente 10A, 10B umgesetzt wird. Das Koppelmittel 10C kann beispielsweise mit einer Abtriebswelle eines Elektromotors der Antriebseinheit 1 verbunden oder über ein Getriebe gekoppelt sein (nicht dargestellt).The output elements 10A . 10B are using a as a seesaw 10C trained coupling means coupled such that a rotational movement of the coupling means 10C , in the 1 is indicated by a rotary arrow, in a translational movement of the elements 10A . 10B is implemented. The coupling agent 10C For example, with an output shaft of an electric motor of the drive unit 1 be connected or coupled via a transmission (not shown).

In ähnlicher Weise sind die Eintriebselemente 20A, 20B mit einem als Wippe 20C ausgebildeten weiteren Koppelmittel derart gekoppelt, dass eine translatorische Bewegung der Elemente 20A, 20B in eine rotatorische Bewegung von dem Koppelmittel 20C umgesetzt wird. An dem Koppelmittel 20C können beispielsweise axial voneinander beabstandet Zugseile oder Schubstangen des Instrumentenschaftes 2 befestigt sein, durch die ein Freiheitsgrad eines Endeffektors aktuiert, beispielsweise eine Schere geöffnet oder ein Skalpell verdreht wird (nicht dargestellt). Gleichermaßen kann die rotatorische Bewegung des Koppelmittels 20C beispielsweise über Zahnräder übertragen oder – etwa über ein Schneckengetriebe – wieder in eine translatorische Bewegung umgesetzt werden.Similarly, the input elements 20A . 20B with a as a seesaw 20C formed further coupling means coupled such that a translational movement of the elements 20A . 20B in a rotational movement of the coupling agent 20C is implemented. At the coupling agent 20C For example, axially spaced tension cables or push rods of the instrument shaft 2 be fastened, actuated by the one degree of freedom of an end effector, for example, a pair of scissors is opened or a scalpel is rotated (not shown). Similarly, the rotational movement of the coupling agent 20C For example, transmitted via gears or - be implemented again in a translational movement - about a worm gear.

Sowohl Ab- und zugeordnetes Eintriebselement 10A, 20A bzw. 10B, 20B untereinander als auch die Abtriebselemente 10A, 10B und das Koppelmittel 10C sowie die Eintriebselemente 20A, 20B und das weitere Koppelmittel 20C sind jeweils durch eine einseitige Bindung miteinander gekoppelt. Man erkennt, dass das Doppelmittel 10C auf die Abtriebselemente 10A, 10B, diese auf die Eintriebselemente 20A, 20B und diese wiederum auf das weitere Koppelmittel 20C nur Druckkräfte übertragen können.Both unloaded and assigned input element 10A . 20A respectively. 10B . 20B with each other and the output elements 10A . 10B and the coupling agent 10C as well as the input elements 20A . 20B and the other coupling agent 20C are each coupled by a one-sided bond. It can be seen that the double agent 10C on the output elements 10A . 10B , these on the input elements 20A . 20B and these in turn on the other coupling agent 20C can only transmit compressive forces.

Die Ab- und Eintriebselemente sind in der Ausführung als Stößel ausgebildet, die entlang ihrer Längsachsen verstellt werden, beispielsweise durch einen Linearaktor oder eine Gelenkkinematik. Zwischen den Stößeln befindet sich die Sterilbarriere 3. Da mit einem Stößelpaar nur Druckkräfte übertragen werden können, wird durch das zweite Stößelpaar eine geschlossene kinematische Schleife gebildet. Das zweite Stößelpaar wird gegensinnig zum ersten bewegt, so dass Antriebskräfte in beiden Richtungen übertragen werden können. Allgemein ist daher in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in der mechanischen Schnittstelle eine Parallelogramm-Kinematik vorgesehen.The removal and input elements are designed in the embodiment as plunger, which are adjusted along their longitudinal axes, for example by a linear actuator or a joint kinematics. Between the pestles is the sterile barrier 3 , Since only compressive forces can be transmitted with a pair of plungers, a closed kinematic loop is formed by the second plunger pair. The second pair of plungers is moved in the opposite direction to the first, so that driving forces can be transmitted in both directions. In general, therefore, in one embodiment of the present invention, a parallelogram kinematics is provided in the mechanical interface.

Das Ankoppeln des Instrumentenschaftes an die Antriebseinheit gestaltet sich einfach und kann alternativ entlang oder quer zur Bewegungs- bzw. Verstellrichtung der Stößel 10A20B erfolgen. Die Stößel 10A, 10B der Antriebseinheit 1 sind von der Sterilbarriere 3 bedeckt. Der Instrumentenschaft 2 wird so an die Antriebseinheit 1 gefügt, dass sich die Stößel 10A, 20A bzw. 10B, 20B, anfänglich in einem gewissen Abstand, gegenüberliegen. Anschließend wird die Abtriebsseite auf die Antriebsseite gedrückt. Die Winkelstellung der Kipphebel bzw. Wippe 10C, 20C ist hierbei beliebig, da sich die Stellungen beider Seiten während des Koppelvorgangs angleichen.The coupling of the instrument shaft to the drive unit is simple and can alternatively along or transverse to the movement or adjustment of the plunger 10A - 20B respectively. The pestles 10A . 10B the drive unit 1 are from the sterile barrier 3 covered. The instrument shaft 2 becomes the drive unit 1 added that to the pestles 10A . 20A respectively. 10B . 20B , initially at a certain distance, face each other. Subsequently, the output side is pressed onto the drive side. The angular position of the rocker arms or rocker 10C . 20C This is arbitrary, since the positions of both sides equalize during the coupling process.

2 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit der vorstehend erläuterten Ausführung übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 2 shows a mechanical interface of an instrument assembly according to another embodiment of the present invention. With the The features which correspond to the previously described embodiment are designated by identical reference numerals, so that only the differences are discussed below and, moreover, reference is made to the entire description.

In der Ausführung der 1 herrscht Gleitkontakt zwischen den Koppelmitteln 10C, 20C und Stößeln 10A, 10B bzw. 20A, 20B, wobei die Reibkräfte unter anderem von der Hebelstellung und den Kontaktflächen, insbesondere deren Geometrie und Oberfläche, abhängen. Daher ist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in 2 dargestellt ist, in wenigstens einem einseitigen Kontakt eines Koppelmittels (in 2 beispielhaft: 10C, 20C) und Ab- bzw. Eintriebselements (in 2 beispielhaft: 10A, 10B bzw. 20A, 20B) eine Rolle 30 angeordnet, wodurch die Reibung verringert werden kann.In the execution of 1 there is sliding contact between the coupling means 10C . 20C and pestles 10A . 10B respectively. 20A . 20B Among other things, the friction forces depend on the lever position and the contact surfaces, in particular their geometry and surface. Therefore, in one embodiment of the present invention, as exemplified in 2 is shown in at least one one-sided contact of a coupling means (in 2 example: 10C . 20C ) and Ab- or input element (in 2 example: 10A . 10B respectively. 20A . 20B ) a role 30 arranged, whereby the friction can be reduced.

3 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 3 shows a mechanical interface of an instrument assembly according to another embodiment of the present invention. Features which correspond to the other embodiments are designated by identical reference symbols, so that only the differences are discussed below and, moreover, the entire description is referred to.

In den Ausführung der 1, 2 sind die Abtriebselemente 10A, 10B und das Koppelmittel 100 sowie die Eintriebselemente 20A, 20B und das weitere Koppelmittel 20C jeweils durch eine einseitige Bindung mit Gleit- (1) bzw. Rollkontakt (2) miteinander gekoppelt. In einer Ausführung, die exemplarisch in 3 gezeigt ist, ist hingegen wenigstens ein Abtriebselement (in 3 beispielhaft: 10A, 10B) und ein Koppelmittel (in 3 beispielhaft: 10C) und/oder wenigstens ein Eintriebselement (in 3 beispielhaft: 20A, 20B) und ein (weiteres) Koppelmittel (in 3 beispielhaft: 20C) durch wenigstens eine Koppelstange (in 3 beispielhaft: 40) miteinander gekoppelt, die gelenkig mit dem Koppelmittel bzw. Element verbunden ist.In the execution of the 1 . 2 are the output elements 10A . 10B and the coupling agent 100 as well as the input elements 20A . 20B and the other coupling agent 20C each by a one-sided bond with sliding ( 1 ) or rolling contact ( 2 ) coupled together. In an embodiment that exemplifies in 3 is shown, however, at least one output element (in 3 example: 10A . 10B ) and a coupling agent (in 3 example: 10C ) and / or at least one input element (in 3 example: 20A . 20B ) and a (further) coupling agent (in 3 example: 20C ) by at least one coupling rod (in 3 example: 40 ), which is hingedly connected to the coupling means or element.

4 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 4 shows a mechanical interface of an instrument assembly according to another embodiment of the present invention. Features which correspond to the other embodiments are designated by identical reference symbols, so that only the differences are discussed below and, moreover, the entire description is referred to.

Bei dieser Ausführung ist zur Aktuierung eines Freiheitsgrades nur ein Stößelpaar 10A, 20A zur Kraftübertragung vorgesehen. Anstelle eines weiteren Paares aus Ab- und Eintriebselement ist das Eintriebselement 20A entgegen seiner Verstellrichtung durch eine Feder 50 vorgespannt. Diese stellt bei Wegnahme einer in Verstellrichtung aktuierenden Kraft bzw. bei aktuierter Bewegung des Abtriebselements entgegen dieser Verstellrichtung das Stößelpaar 10A, 20A entgegen der Verstellrichtung zurück.In this embodiment, only one pair of plungers is required to actuate one degree of freedom 10A . 20A intended for power transmission. Instead of another pair of input and input element is the input element 20A contrary to its adjustment by a spring 50 biased. This represents when removing an actuation force in the adjustment direction or when actuated movement of the output element counter to this adjustment direction the pair of plungers 10A . 20A back against the adjustment.

5 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 5 shows a mechanical interface of an instrument assembly according to another embodiment of the present invention. Features which correspond to the other embodiments are designated by identical reference symbols, so that only the differences are discussed below and, moreover, the entire description is referred to.

In einer Ausführung, die exemplarisch in 5 gezeigt ist, ist wenigstens eine Kopplung zwischen einem Abtriebselement (in 5 beispielhaft: 10A, 10B) und einem Koppelmittel (in 5 beispielhaft: 10C) als Spindelantrieb mit gegenläufig bewegten Schiebehülsen ausgebildet. Das vorzugsweise als Gewindespindel ausgebildete Koppelmittel (in 5 beispielhaft: 10C) weist in einer Ausführung je einen Abschnitt mit Rechts- und Linksgewinde, auf denen jeweils ein als Spindelmutter ausgebildetes Abtriebselement (in 5 beispielhaft: 10A bzw. 10B) sitzt. Durch eine Drehung der Gewindespindel 10C werden die Spindelmuttern 10A, 10B gegenläufig bewegt. Die Muttern können, beispielsweise mit einer antriebseinheitsfesten Führungsschiene 10D, gegen Verdrehen gesichert sein.In an embodiment that exemplifies in 5 is shown, at least one coupling between an output element (in 5 example: 10A . 10B ) and a coupling agent (in 5 example: 10C ) designed as a spindle drive with counter-rotating sliding sleeves. The preferably designed as a threaded spindle coupling means (in 5 example: 10C ) has in one embodiment depending on a section with right and left hand thread, on each of which a trained as a spindle nut output member (in 5 example: 10A respectively. 10B ) sits. By a rotation of the threaded spindle 10C become the spindle nuts 10A . 10B moved in opposite directions. The nuts can, for example, with a drive unit fixed guide rail 10D be secured against twisting.

Zur Verdeutlichung ist in 5 links ein perspektivischer Teilschnitt der Schnittstelle, in der Mitte bzw. rechts eine Seitansicht bei unterschiedlichen Stellungen der Abtriebselemente 10A, 10B gezeigt.For clarification is in 5 On the left a perspective partial section of the interface, in the middle or right side view at different positions of the output elements 10A . 10B shown.

6 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 6 shows a mechanical interface of an instrument assembly according to another embodiment of the present invention. Features which correspond to the other embodiments are designated by identical reference symbols, so that only the differences are discussed below and, moreover, the entire description is referred to.

In einer Ausführung, die exemplarisch in 6 gezeigt ist, sind wenigstens ein Abtriebselement (in 6 beispielhaft: 10A, 10B) und ein Koppelmittel (in 6 beispielhaft: 10C) und/oder wenigstens ein Eintriebselement (in 6 beispielhaft: 20A, 20B) und ein (weiteres) Koppelmittel (in 6 beispielhaft: 20C) durch ein Zahnstangengetriebe gekoppelt. Hierzu sind in einer Weiterbildung Koppelmittel (in 6 beispielhaft: 10C, 20C) als Ritzel ausgebildet, mit denen die als Zahnstangen ausgebildeten Abtriebselemente (in 6 beispielhaft: 10A, 10B) bzw. Eintriebselemente (in 6 beispielhaft: 20A, 20B) jeweils gegensinnig kämmen und so eine rotatorische in eine translatorische Bewegung umsetzen. Da sie auf gegenüberliegenden Seiten des Ritzels angeordnet sind bewegen sie sich gegensinnig. Wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung die Ein- und/oder Abtriebselemente entgegen ihrer Verstellrichtung bzw. aufeinander zu vorgespannt sind, kann dadurch vorteilhaft auch Umkehrspiel in den Zahneingriffen 10A10C, 10B10C, 20A20C bzw. 20B20C reduziert bzw. eliminiert werden.In an embodiment that exemplifies in 6 is shown, at least one output element (in 6 example: 10A . 10B ) and a coupling agent (in 6 example: 10C ) and / or at least one input element (in 6 example: 20A . 20B ) and a (further) coupling agent (in 6 example: 20C ) coupled by a rack and pinion gear. For this purpose, coupling agents (in 6 example: 10C . 20C ) designed as a pinion, with which the drive elements designed as racks (in 6 example: 10A . 10B ) or input elements (in 6 example: 20A . 20B ) in each case comb in opposite directions and so implement a rotational in a translational movement. As they are on opposite sides of the Ritzels arranged they move in opposite directions. If, in an advantageous development, the input and / or output elements are biased counter to their direction of adjustment or toward one another, this can also advantageously counteract backlash in the tooth engagements 10A - 10C . 10B - 10C . 20A - 20C respectively. 20B - 20C be reduced or eliminated.

7 zeigt verschiedene Ausführungen der einander zugewandten Stirnseiten der Ab- und Eintriebselemente 10A, 10B bzw. 20A, 20B der Ausführungen der 1 bis 6, die eben oder ballig ausgebildet sind und/oder einen Vorsprung zum Eingreifen in eine Aussparung in der anderen Stirnseite aufweisen: Dabei zeigt 7(a) zwei ebene Stirnseiten bzw. Kontaktflächen, die einen (einseitig gebundenen) Flächenkontakt bilden, 7(b) eine ballige und eine ebene Stirnseite, die einen Punktkontakt bilden, 7(c) einen kugelförmigen Vorsprung, der in eine kegelige Bohrung bzw. Aussparung eingreift und einen Ringkontakt bildet, 7(d) einen kegelförmigen Vorsprung, der in eine kegelige Bohrung bzw. Aussparung eingreift und einen Flächenkontakt bildet, sowie 7(e) zwei ballige Stirnseiten bzw. Kontaktflächen, die einen Punktkontakt bilden. 7 shows various embodiments of the facing end faces of the Ab- and input elements 10A . 10B respectively. 20A . 20B the versions of the 1 to 6 , which are flat or spherical and / or have a projection for engaging in a recess in the other end face: showing 7 (a) two flat faces or contact surfaces that form a (one-sided bound) surface contact, 7 (b) a crowned and a flat face, which form a point contact, 7 (c) a spherical projection which engages in a tapered bore and forms a ring contact, 7 (d) a conical projection which engages in a conical bore or recess and forms a surface contact, as well as 7 (e) two spherical end faces or contact surfaces that form a point contact.

Um eine möglichst hohe Übertragungsgenauigkeit und Steifigkeit zu gewährleisten, sollten Abweichungen in der Position und Orientierung der Kontaktflächen vermieden werden. Mögliche Ursachen für derartige Abweichungen sind Fertigungs- und Montagetoleranzen, sowie Abweichungen in der Positionierung des Instruments zur Antriebseinheit durch den Anwender. Deshalb weist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wenigstens eine einseitige Bindung einen Punktkontakt zwischen Ab- und Eintriebselement auf.To ensure the highest possible transmission accuracy and rigidity, deviations in the position and orientation of the contact surfaces should be avoided. Possible causes of such deviations are manufacturing and assembly tolerances, as well as deviations in the positioning of the instrument to the drive unit by the user. Therefore, in one embodiment of the present invention, at least one unilateral bond has point contact between the driving and driving elements.

8 bis 10 zeigen Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich. Dabei zeigt 8 einen Ausgleich von Positions- und Orientierungsabweichungen der Stößel-Kontaktflächen durch gezielt eingebrachte Nachgiebigkeiten. In einer Ausführung, die exemplarisch in 8(a) angedeutet ist, ist eine Nachgiebigkeit durch eine biegeweiche Gestaltung eines Ab- und/oder Eintriebselements (in 8(a) beispielsweise 10A oder 20A) ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ kann eine Nachgiebigkeit durch eine elastische Deformation der Sterilbarriere ausgebildet sein, wie dies exemplarisch in 8(b) angedeutet ist. Die Sterilbarriere ist vorzugsweise ganz oder teilweise aus einem Elastomer hergestellt. Die biegeweiche Gestaltung eines Ab- und/oder Eintriebselements, wie in 8(a) gezeigt, kann insbesondere in Hinblick auf das Übertragungsverhalten vorteilhaft sein. Allgemein kann eine Nachgiebigkeit in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine progressive Federkennlinie aufweisen, um so kleinere Toleranzen zu kompensieren und zugleich bei größeren Stellbewegungen eine relativ steife Übertragung zu gewährleisten. 8th to 10 show compensating means for tolerance compensation. It shows 8th a compensation of positional and orientation deviations of the plunger contact surfaces by deliberately introduced compliances. In an embodiment that exemplifies in 8 (a) is indicated, is a compliance by a flexible design of a Ab- and / or input element (in 8 (a) for example 10A or 20A ) educated. Additionally or alternatively, a compliance can be formed by an elastic deformation of the sterile barrier, as shown by way of example in FIG 8 (b) is indicated. The sterile barrier is preferably made wholly or partly of an elastomer. The flexible design of a Ab- and / or Eintriebselements, as in 8 (a) shown, may be particularly advantageous in terms of transmission behavior. Generally, compliance in an embodiment of the present invention may include a progressive spring characteristic to compensate for smaller tolerances while providing relatively stiff transmission for larger actuation.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Nachgiebigkeit in einem Koppelmittel vorgesehen sein, wie dies exemplarisch in 8(c) gezeigt ist. Aufgrund der geschlossenen kinematischen Kette handelt es sich prinzipiell um ein statisch überbestimmtes System. Um Fertigungs- und Montagetoleranzen in der kinematischen Kette auszugleichen und Spielfreiheit herzustellen, werden Längenunterschiede der Stößelpaare durch eine biegeweiche Gestaltung eines Koppelmittels kompensiert.Additionally or alternatively, a compliance can be provided in a coupling means, as exemplified in 8 (c) is shown. Due to the closed kinematic chain, it is principally a statically overdetermined system. To compensate for manufacturing and assembly tolerances in the kinematic chain and to produce backlash, differences in length of the plunger pairs are compensated by a flexible design of a coupling agent.

In einer Ausführung, die exemplarisch in 9 angedeutet ist, weist ein Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich ein in Verstellrichtung (vertikal in 9) verschiebbares Lager bzw. eine in Verstellrichtung verschiebbare Lagerachse eines Koppelmittels (in 9 beispielhaft: 10C) auf. Dieses ist hierzu in einer Ausführung in einem Schlitten, der innerhalb der Antriebseinheit verschieblich angeordnet ist, drehbar gelagert. Dieses Schublager ermöglicht eine Verschiebung in Richtung der Stößelbewegung. In dieser Richtung wird, beispielsweise durch eine Feder oder durch statische Verstellung, eine Kraft aufgebracht, die die Stößelpaare in der Schnittstelle gegeneinander vorspannt (in 9 durch den strichlierten Kraftpfeil angedeutet).In an embodiment that exemplifies in 9 is indicated, has a compensating means for tolerance compensation in an adjustment (vertical in 9 ) displaceable bearing or a displaceable in the direction of adjustment bearing axis of a coupling means (in 9 example: 10C ) on. This is in an embodiment in a carriage, which is arranged displaceably within the drive unit, rotatably mounted. This thrust bearing allows a shift in the direction of the plunger movement. In this direction, for example, by a spring or by static adjustment, a force applied, which biases the plunger pairs in the interface against each other (in 9 indicated by the dashed arrow of force).

10 zeigt einen Ausgleich von Längentoleranzen zwischen den Stößelpaaren durch Nachgiebigkeiten in der Sterilbarriere, wie sie vorstehend bereits mit Bezug auf 8(b) erläutert wurden. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die exemplarisch in 10 angedeutet ist, ist in die Sterilbarriere ein nachgiebiges Ausgleichselement 3.1 integriert. Durch Kompression dieses Elements wird eine Vorspannung in der kinematischen Schleife aufgebaut und gleichzeitig durch eine unterschiedliche Stauchung Längenunterschiede ausgeglichen. Insbesondere, damit nicht zu große Nachgiebigkeiten eingeführt werden, die sich ungünstig auf das Regelungsverhalten auswirken können, weist das Ausgleichselement 3.1 in einer Weiterbildung ein progressives Federverhalten auf. Dies kann insbesondere durch eine entsprechende Werkstoffwahl und/oder geometrische Gestaltung der Sterilbarriere erreicht werden. 10 shows compensation for length tolerances between the pairs of plugs by compliances in the sterile barrier, as already described above with reference to FIG 8 (b) were explained. In an embodiment of the present invention, exemplified in 10 is indicated, in the sterile barrier is a resilient compensation element 3.1 integrated. By compressing this element, a preload is built up in the kinematic loop and at the same time compensated for differences in length by a different compression. In particular, so that not too large compliances are introduced, which can adversely affect the regulatory behavior, the compensation element 3.1 in a development on a progressive spring behavior. This can be achieved in particular by an appropriate choice of material and / or geometric design of the sterile barrier.

11 bis 15 zeigen insbesondere verschiedene vorteilhafte Ankopplungen eines instrumentenschaftseitigen Antriebsstranges an eine erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle, wie sie beispielsweise vorstehend mit Bezug auf 1 bis 10, aber auch nachfolgend mit Bezug auf die weiteren Figuren, beschrieben ist. Dabei zeigt 11 eine Ankopplung eines Seilzuges 60 an die Eintriebselemente. Um einen Freiheitsgrad des Instrumentenschafts, insbesondere eines Endeffektors (nicht dargestellt), beid- bzw. gegensinnig zu aktuieren, ist im Instrumentenschaft mit der drehbar gelagerten Wippe 20C eine kinematische Schleife zwischen den beiden Stößeln 20A, 20B gebildet. In der gezeigten Ausführung sind die Stößel jeweils mit einem Dreh-Schublager 20D an die Wippe gekoppelt. Mit der Wippe ist eine Seilrolle fest verbunden, die von dem Seilzug 60 umschlungen wird. In einer Weiterbildung ist auch eine form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen Rolle und Seilzug möglich. Durch eine geeignete Wahl des Seilrollendurchmessers kann optional eine Anpassung des Schnittstellen-Hubs an den erforderlichen Seilhub vorgenommen werden. Neben dem dargestellten zylindrischen Querschnitt der Seilrolle sind auch andere, insbesondere ellipsenartige, Querschnitte möglich. 11 to 15 show, in particular, various advantageous couplings of an instrument shaft side drive train to a mechanical interface according to the invention, as described above with reference to FIG 1 to 10 but also described below with reference to the other figures. It shows 11 a coupling of a cable 60 to the input elements. To one degree of freedom of the instrument shaft, in particular an end effector (not shown), to actuate in both directions or in opposite directions, is in the instrument shaft with the rotatably mounted rocker 20C a kinematic loop between the two plungers 20A . 20B educated. In the embodiment shown, the plungers are each with a rotary thrust bearing 20D coupled to the rocker. With the rocker a pulley is firmly connected to the cable 60 is entwined. In a development, a positive and / or cohesive connection between the roller and cable is possible. By a suitable choice of the pulley diameter can optionally be made an adaptation of the interface hub to the required Seilhub. In addition to the illustrated cylindrical cross section of the pulley, other, in particular elliptical, cross sections are possible.

12 zeigt eine Ankopplung eines instrumentenseitigen Seilzuges 60 an die mechanische Schnittstelle nach einer weiteren Ausführung. Dabei ist die Seilrolle, die ein Element eines Koppelmittels im Sinne der vorliegenden Erfindung bildet, zusätzlich mit einer Verzahnung 20E versehen, die mit einem verzahnten Abschnitt eines instrumentenseitigen Stößels (in 12 beispielhaft: 20B) kämmt. Die zusätzliche Übersetzung dieser Zahnradstufe erlaubt vorteilhaft eine noch bessere Anpassung des Stößelhubs an den Seilhub. 12 shows a coupling of an instrument-side cable 60 to the mechanical interface according to another embodiment. In this case, the pulley, which forms an element of a coupling agent in the sense of the present invention, additionally with a toothing 20E provided with a toothed portion of an instrument-side plunger (in 12 example: 20B ) combs. The additional translation of this gear stage advantageously allows even better adaptation of the ram stroke to the cable stroke.

In den beiden Ausführungen der 11, 12 ist der Seilzug 60 geschlossen. In einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung, die exemplarisch in 13, 14 und 15 angedeutet ist, kann ein Freiheitsgrad auch durch einen offenen Seilzug (in 13 beispielhaft: 60) oder durch Schubstangen (nicht dargestellt) aktuiert werden, dessen Enden mit Eintriebselementen (in 13 beispielhaft: 20A, 20B) oder einem damit gekoppelten Koppelmittel gekoppelt sein können. Dabei sind bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in 14, 15 angedeutet ist, die Enden des Seilzugs 60 über zusätzliche Seilwippen an die mechanische Schnittstelle bzw. deren Eintriebselemente 20A, 20B gekoppelt. Über das Verhältnis der Hebelarme jeder Wippe kann vorteilhafterweise der Seilhub angepasst werden. Um eine Änderung der erforderlichen Seillänge zu vermeiden, können die Hebelverhältnisse der beiden Seilwippen gleich sein. In 14, 15 sind die beiden Lagerstellen der Seilwippen zur besseren Übersichtlichkeit versetzt zueinander dargestellt. In einer Ausführung können diese Lagerungen der Seilwippen koaxial zusammenfallen. Bei der Ausführung der 14 wird die geschlossene kinematische Schleife zwischen Ab- und Eintriebselementen durch eine weitere instrumentenseitige Wippe gebildet, die jeweils über ein Dreh-Schublager 20D mit den instrumentenseitigen Stößeln 20A, 20B gekoppelt ist. Bei der Ausführung der 15 ist auf diese zusätzliche Wippe verzichtet und stattdessen die Vorspannung der Schnittstelle über den Seilzug aufbaut, durch den ohnehin eine geschlossene kinematische Schleife vorliegt. Insbesondere auf diese Weise kann allgemein nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Vorspannung der mechanischen Schnittstelle auch zur Vorspannung eines instrumentenschaftseitigen Seilzugs verwendet werden, wodurch sich die Komplexität des instrumentenseitigen Antriebsstrangs reduziert. An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass in den gezeigten Ausführungen die Zuordnung von Ab- und Eintriebselementen rein beispielhaft ist und insbesondere auch Anordnungen bzw. Merkmale eines Abtriebselements einer Ausführung auch mit Anordnungen bzw. Merkmale eines Eintriebselements einer anderen Ausführung kombiniert sein können. So kann beispielsweise in der Ausführung der 14 anstelle der eintriebsseitigen Drehschublager 20D analog zu der abtriebsseitigen Anordnung auch eine Anordnung bzw. Kopplung mit Koppelstangen (vgl. abtriebsseitige Koppelstange 40 in 14) denkbar.In the two versions of the 11 . 12 is the cable 60 closed. In an alternative embodiment of the present invention, exemplified in 13 . 14 and 15 is indicated, one degree of freedom can also by an open cable (in 13 example: 60 ) or by push rods (not shown) are actuated, whose ends with input elements (in 13 example: 20A . 20B ) or a coupling means coupled thereto. In one embodiment of the present invention, as exemplified in 14 . 15 is indicated, the ends of the cable 60 via additional rocker switches to the mechanical interface or its input elements 20A . 20B coupled. About the ratio of the lever arms of each rocker advantageously the Seilhub can be adjusted. In order to avoid a change in the required rope length, the leverage of the two rope rockers can be the same. In 14 . 15 the two bearings of the rope rockers are shown offset from each other for clarity. In one embodiment, these bearings of the rope rockers can coincide coaxially. In the execution of the 14 is the closed kinematic loop between Ab- and input elements formed by a further instrument-side rocker, each via a rotary thrust bearing 20D with the instrument-side pestles 20A . 20B is coupled. In the execution of the 15 is dispensed with this additional rocker and instead builds the bias of the interface on the cable through which there is a closed kinematic loop anyway. In particular, in this way, generally according to an embodiment of the present invention, biasing of the mechanical interface can also be used to bias a shank cable, thereby reducing the complexity of the instrument-side drive train. At this point, it should be expressly pointed out that in the embodiments shown, the assignment of drive and input elements is purely exemplary and in particular arrangements or features of an output element of an embodiment can also be combined with arrangements or features of a drive element of another embodiment. For example, in the execution of the 14 instead of the input-side rotary thrust bearing 20D analogous to the output-side arrangement and an arrangement or coupling with coupling rods (see., output side coupling rod 40 in 14 ) conceivable.

16 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. Bei dieser Ausführung weist die Schnittstelle ein Abtriebselement in Form eines Zapfens 100 und ein Eintriebselement mit einer Aussparung 200 auf, wobei der Zapfen in der Aussparung durch ein Klemmmittel radial elastisch aufweitbar ist. Diese Ausführung eignet sich zur Übertragung von Zug- und Druckkräften. Nachfolgend wird exemplarisch eine translatorische Aktuierung bzw. Verstellung der mechanischen Schnittstelle erläutert, die mechanische Schnittstelle kann jedoch auch zur Übertragung von rotatorischen oder überlagerten translatorischen und rotatorischen Bewegungen verwendet werden. 16 shows a mechanical interface of an instrument assembly according to another embodiment of the present invention. Features which correspond to the other embodiments are designated by identical reference symbols, so that only the differences are discussed below and, moreover, the entire description is referred to. In this embodiment, the interface has an output element in the form of a pin 100 and a driving element with a recess 200 on, wherein the pin is radially elastically expandable in the recess by a clamping means. This version is suitable for the transmission of tensile and compressive forces. In the following, a translational actuation or adjustment of the mechanical interface is explained by way of example, but the mechanical interface can also be used for transmitting rotational or superimposed translational and rotational movements.

Der Antriebszapfen 100 ist translatorisch verstellbar in der Antriebseinheit 1 geführt und aktuiert und in eine instrumentenschaftseitigen Aussparung in Form einer Kupplungsbuchse 200 eingeführt. Die dünnwandige Sterilbarriere 3 ist zwischen Antriebseinheit und Instrumentenschaft angeordnet.The drive pin 100 is translationally adjustable in the drive unit 1 guided and actuated and in a instrument shaft side recess in the form of a coupling socket 200 introduced. The thin-walled sterile barrier 3 is arranged between drive unit and instrument shaft.

Die Verbindung von Antriebszapfen 100 und Kupplungsbuchse 200 kann kraft- oder formschlüssig und ab- oder unabhängig vom Instrumentenantrieb erfolgen. Vorteilhafterweise können Komponenten mit höherer Komplexität und engeren Toleranzen in der Antriebseinheit angeordnet werden, so dass diese Schnittstellen insbesondere auch für preiswerte Einweginstrumentenschäfte vorteilhaft sind. Positionierung und Befestigung des Instrumentenschafts relativ zur Antriebseinheit erfolgen in einer Weiterbildung durch eine separate Funktionseinheit, wie nachfolgend beschrieben. Die Lagerung der Kupplungselemente ist deshalb vorzugsweise so gewählt, dass hohe Anforderungen an die Form- und Lagetoleranzen vermieden werden und die Verbindung von Ab- und Eintriebselement, wenigstens im Wesentlichen, zwangsfrei erfolgt. Der Antriebszapfen ist daher in einer Weiterbildung in der Antriebseinheit mit einem fünfwertigen Schublager geführt, d. h. es sind nur Verschiebungen entlang der Längsachse möglich. Die Lagerung der Kupplungsbuchse im Instrumentenschaft hat in radialer Richtung Spiel, d. h. die Kupplungsbuchse ist in radialer Richtung nicht eindeutig geführt. Sofern der Instrumentenschaft nicht an der Antriebseinheit angekoppelt ist, gewährleistet die Radiallagerung, dass die Kupplungshülse mit hinreichender Genauigkeit vorpositioniert ist und während der Handhabung und Reinigung nicht gelöst werden kann. Sobald der Instrumentenschaft an die Antriebseinheit gekoppelt ist, hat diese Lagerung keine Funktion. Dann übernimmt das Schublager des Antriebszapfens auch die Lagerung des instrumentenschaftseitigen Eintriebselements. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine zwangsfreie Verbindung erreicht, ohne dass sich die beiden Lagerungen verspannen. Die Lagerung der Kupplungsbuchse im Instrumentenschaft verfügt in einer Weiterbildung über zwei Anschläge in axialer bzw. Verstellrichtung. Somit kann der benötigte Arbeitshub für jeden Instrumentenschaft individuell festgelegt und die Antriebseinheit für verschiedene Instrumentenschäfte verwendet werden.The connection of drive pin 100 and coupling socket 200 can be positive or positive and off or independent of the instrument drive. Advantageously, components with higher complexity and narrower tolerances can be arranged in the drive unit, so that these interfaces are particularly advantageous for inexpensive disposable instrument shafts. Positioning and attachment of the instrument shaft relative to the drive unit take place in one Training by a separate functional unit, as described below. The bearing of the coupling elements is therefore preferably chosen so that high demands on the shape and position tolerances are avoided and the connection of the input and input element, at least substantially, takes place without force. The drive pin is therefore performed in a development in the drive unit with a pentavalent thrust bearing, ie only shifts along the longitudinal axis are possible. The bearing of the coupling bushing in the instrument shaft has play in the radial direction, ie the coupling bushing is not clearly guided in the radial direction. Provided that the instrument shaft is not coupled to the drive unit, the radial bearing ensures that the coupling sleeve is pre-positioned with sufficient accuracy and can not be solved during handling and cleaning. Once the instrument shaft is coupled to the drive unit, this storage has no function. Then the thrust bearing of the drive pin also takes over the storage of the instrument shaft side input element. In this way, a positive connection is advantageously achieved without the two bearings tense. The storage of the coupling socket in the instrument shaft has in a development on two stops in the axial or adjustment. Thus, the required power stroke can be set individually for each instrument shaft and the drive unit can be used for different instrument shafts.

Durch die geometrische Gestaltung der Kupplungselemente erfolgt die radiale Ausrichtung der Kupplungsbuchse 200 zum Antriebszapfen 100 automatisch. Somit ist nur eine Fügebewegung in Richtung der Antriebsbolzen erforderlich. Dadurch wird vorteilhafterweise der Instrumentenschaftwechsel während eines chirurgischen Eingriffs erleichtert und ist in kürzerer Zeit durchführbar.Due to the geometric design of the coupling elements, the radial alignment of the coupling socket takes place 200 to the drive pin 100 automatically. Thus, only one joining movement in the direction of the drive bolt is required. As a result, the instrument shaft change is advantageously facilitated during a surgical procedure and can be carried out in a shorter time.

In 17, 18 sind verschiedene vorteilhafte Ausführungen von Antriebszapfen und Kupplungsbuchse dargestellt, insbesondere eine flache (17(d)), konische (17(c)), sphärisch (17(b)) und eine elliptische (17(a)) Stirnseite des Antriebszapfens, die jeweils mit verschiedenen Einführgeometrie der instrumentenschaftseitigen Kupplungsbuchse kombiniert sein können, insbesondere einer zylindrischen (18(d)) Sacklochbohrung, insbesondere mit einem oder mehreren Absätzen (18(c)), einer Fase (18(b)) oder Verrundung (18(a)).In 17 . 18 are shown various advantageous embodiments of drive pin and coupling bushing, in particular a flat ( 17 (d) ), conical ( 17 (c) ), spherical ( 17 (b) ) and an elliptical ( 17 (a) ) End side of the drive pin, which can each be combined with different insertion geometry of the instrument shaft side coupling bushing, in particular a cylindrical ( 18 (d) ) Blind hole drilling, in particular with one or more paragraphs ( 18 (c) ), a chamfer ( 18 (b) ) or rounding ( 18 (a) ).

19 zeigt verschiedene Koppelungen von Zapfen 100 und Aussparung 200: bei einer Ausführung, die exemplarisch in 19(a), (b) und (d) angedeutet ist, sind Zapfen und Aussparung reibschlüssig durch elastisches Aufweiten eines, insbesondere einteilig (19(d)) oder mehrteilig (19(a), (b)) ausgebildeten, Antriebszapfens gekoppelt, der hierzu einen elastischen Körper (in 19(a), (b) beispielhaft: 100.1) aufweisen kann, dessen Durchmesser durch elastische Verformung mittels eines Klemmmittels (in 19(a), (b), (d): 100.2) vergrößert wird. Bei einer Ausführung, die exemplarisch in 19(c) angedeutet ist, sind Zapfen und Aussparung zusätzlich oder ausschließlich formschlüssig durch elastisches Aufweiten eines ein- oder mehrteilig ausgebildeten Antriebszapfens gekoppelt. In einer Ausführung, die in 19(c) exemplarisch in Kombination mit dem Formschluss dargestellt ist, weist ein Klemmmittel (in 19(c) beispielhaft: 100.2) eine konische Außenform auf und ist im Zapfen 100 axial verstellbar, um diesen von innen radial aufzuweiten. In den Ausführungen der 19(a), (b) weist das Klemmmittel 100.2 hingegen einen Flansch auf, um den elastischen Zapfen durch axiale Kompression radial aufzuweiten. In der Ausführung der 19(d) ist das Klemmmittel 100.2 hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet, der Zapfen 100 wird durch Druckbeaufschlagung von innen radial aufgeweitet. 19 shows different couplings of pins 100 and recess 200 : in a design that exemplifies in 19 (a) , (b) and (d) is indicated, pin and recess are frictionally by elastic expansion of one, in particular one-piece ( 19 (d) ) or multiple parts ( 19 (a) , (b)) coupled to the drive pin, which for this purpose an elastic body (in 19 (a) , (b) by way of example: 100.1 ) whose diameter is formed by elastic deformation by means of a clamping means (in 19 (a) , (b), (d): 100.2 ) is increased. In an embodiment exemplified in 19 (c) is indicated, pin and recess are additionally or exclusively positively coupled by elastic expansion of a one or more parts formed drive pin. In a design that in 19 (c) is shown as an example in combination with the positive connection, has a clamping means (in 19 (c) example: 100.2 ) has a conical outer shape and is in the pin 100 axially adjustable to radially expand this from the inside. In the remarks of the 19 (a) , (b) shows the clamping means 100.2 however, a flange to radially expand the elastic pin by axial compression. In the execution of 19 (d) is the clamping means 100.2 hydraulically or pneumatically formed, the pin 100 is radially expanded by pressurization from the inside.

Eine sterile Schutzhülle 3 ist zwischen Zapfen und Aussparung angeordnet und ermöglicht aufgrund ihrer Elastizität den vorstehend beschrieben Form- oder Reibschluss. Wie an anderer Stelle ausgeführt, wird auch bei dieser Ausführung eine Bewegung der (unsterilen) Antriebseinheit auf einen (sterilen) Instrumentenschaft nicht durch eine Aussparung in der Sterilbarriere hindurch, sondern über die geschlossene Sterilbarriere hinweg übertragen, was die sterile Handhabung erleichtert.A sterile protective cover 3 is disposed between pin and recess and allows due to their elasticity the above-described form or frictional engagement. As noted elsewhere, even in this embodiment, movement of the (non-sterile) drive unit to a (sterile) instrument shaft is not transmitted through a recess in the sterile barrier, but across the closed sterile barrier, facilitating sterile handling.

Die Klemmbewegung bzw. das Klemmmittel (in 19 beispielhaft: 100.2) kann von dem Instrumentenantrieb abhängig oder davon unabhängig betätigt werden.The clamping movement or the clamping means (in 19 example: 100.2 ) can be actuated by or dependent on the instrument drive.

20(a) zeigt exemplarisch eine Antriebseinheit 1 mit drei Abtriebselementen in Form von Zapfen, 20(b) einen damit koppelbaren Instrumentenschaft 2 mit drei Eintriebselementen, die entsprechende Aussparungen aufweisen. In einer Ausführung kann ein Zapfen eines Ab- oder Eintriebselements nicht-elastisch radial aufweitbar sein und hierzu ein oder mehrere radial verschieblich geführte, vorzugsweise lamellenartige, separate Körper (in 20(a) beispielsweise 100.1) aufweisen, wie dies exemplarisch in 20(a) dargestellt ist. 20 (a) shows an example of a drive unit 1 with three output elements in the form of pins, 20 (b) a toolshaft that can be coupled to it 2 with three input elements, which have corresponding recesses. In one embodiment, a pin of a withdrawal or input element may be non-elastically radially expandable and for this purpose one or more radially displaceably guided, preferably lamellar, separate body (in 20 (a) for example 100.1 ), as exemplified in 20 (a) is shown.

21 bis 23 zeigen Schnitte durch eine Antriebseinheit 1 und einen damit gekoppelten Instrumentenschaft 2 mit einer (Hub)Zapfen-Schnittstelle nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 21 to 23 show sections through a drive unit 1 and an associated instrument pool 2 with a (stroke) pin interface according to another embodiment of the present invention. With the other embodiments matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently only to the Differences are received and otherwise reference is made to the entire description.

Schematisch angedeutet sind insbesondere ein Klemmmittelantrieb in Form eines Elektromotors 100.3 und eine Gewindespindel 100.2, beispielsweise ein Wälzschraubtrieb, eines Klemmmittels, ein Hubzapfen 100 und eine instrumentenschaftseitige Kupplungsbuchse mit einer Aussparung 200. Die Gewindespindel 100.2, beispielsweise eines Kugel- oder Rollengewindetriebs, wird von dem Elektromotor 100.3 weggesteuert angetrieben. Die Gewindespindel ist durch eine Spindellagerung in der Antriebseinheit 1 gelagert. Eine mit der Gewindespindel 100.2 kämmende Spindelmutter 100.4 ist drehfest mit dem Hubzapfen 100 verbunden. Der Hubzapfen ist seinerseits in einem Schublager 100.5 geführt, das nur eine Translation in Axialrichtung zulässt und sämtliche Radialkräfte und Momente aufnimmt. Zum Reib- oder Formschluss (vgl. insb. 19) weist der Zapfen 100 mehrere separate Körper in Form von lamellenartigen Spannhebeln 100.1 auf, die gleichmäßig am Umfang des Hubzapfens verteilt sind. Die Spannhebel 100.1 sind am distalen Ende des Hubzapfens 100 (rechts in 22) drehbar in diesem gelagert und hierdurch radial verschieblich geführt, so dass eine radiale Auslenkung der Spannhebel zu einer kraft- oder formschlüssigen Klemmung des Hubzapfens in der instrumentenseitigen Kupplungsbuchse führt. Die Auslenkung der Spannhebel erfolgt weggesteuert durch eine Steuerkontur, die in die Gewindespindel integriert sein kann, wie exemplarisch in 21 bis 23 angedeutet.Schematically indicated are in particular a clamping means drive in the form of an electric motor 100.3 and a threaded spindle 100.2 , For example, a Wälzschraubtrieb, a clamping means, a crank pin 100 and an instrument shaft side coupling socket with a recess 200 , The threaded spindle 100.2 , For example, a ball or roller screw, is from the electric motor 100.3 driven away. The threaded spindle is by a spindle bearing in the drive unit 1 stored. One with the threaded spindle 100.2 meshing spindle nut 100.4 is non-rotatable with the crank pin 100 connected. The crankpin is itself in a thrust bearing 100.5 guided, which allows only a translation in the axial direction and absorbs all radial forces and moments. For frictional or positive locking (see esp. 19 ) has the pin 100 several separate bodies in the form of lamellar clamping levers 100.1 on, which are evenly distributed on the circumference of the crank pin. The tension levers 100.1 are at the distal end of the crankpin 100 (right in 22 ) rotatably mounted in this and thereby guided radially displaceable, so that a radial deflection of the clamping lever leads to a non-positive or positive clamping of the crank pin in the instrument-side coupling socket. The deflection of the clamping lever is controlled by a control contour, which can be integrated into the threaded spindle, as exemplified in 21 to 23 indicated.

23 zeigt Schritte des weggesteuerten Koppelvorgangs von Abtriebsanordnung und Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander, und zwar eine Situation vor dem Ankoppeln von Ab- und Eintriebselement 100, 200 (23(a)), ein Herstellen der Klemmung nach Einführen des Antriebszapfens in die Kupplungsbuchse (23(b)) und ein Aufrechterhalten der Klemmung über den gesamten Stellbereich durch mechanische Zwangsführung der Spannhebel. 23 shows steps of the path-controlled coupling operation of the output arrangement and drive arrangement by means of the mechanical interface with each other, namely a situation before the coupling of the input and input element 100 . 200 ( 23 (a) ), establishing the clamping after inserting the drive pin in the coupling socket ( 23 (b) ) and maintaining the clamping over the entire control range by mechanical positive guidance of the clamping lever.

23(a) zeigt die Situation vor dem Ankoppeln. Die Antriebseinheit 1 ist durch eine sterile Hülle 3 abgedeckt und der Instrumentenschaft an der Antriebseinheit 1 fixiert. Der Antriebszapfen 100 ist in eine untere Grenzlage gefahren. Eine Druckfeder 200.1 im Instrumentenschaft unterstützt den Kopplungsvorgang, indem sie sicherstellt, dass sich die Kupplungsbuchse 200 ebenfalls in einer unteren Grenzlage befindet. 23(b) zeigt die Situation unmittelbar nach dem Ankoppeln. Durch Ausfahren des Zapfens 100 aus der Antriebseinheit 1 wird dieser in die Kupplungsbuche des Instrumentenschafts eingeführt. Anschließend werden die Spannhebel 100.1 zwangsgeführt durch die auf die Gewindespindel 100.2 aufgebrachte Steuerkontur radial ausgefahren und dadurch die reib- oder formschlüssige Verbindung hergestellt. Wie in 23(c) gezeigt, wird diese mechanische Verbindung durch eine mechanische Zwangsführung der Spannhebel 100.1 im gesamten Arbeitsbereich des Instrumentenschafts aufrechterhalten, im Ausführungsbeispiel bei translatorisch verstell- bzw. aktuiertem Zapfen 100 (vertikal in 23). 23 (a) shows the situation before docking. The drive unit 1 is through a sterile shell 3 covered and the instrument shaft on the drive unit 1 fixed. The drive pin 100 has moved to a lower limit position. A compression spring 200.1 in the instrument shaft assists the coupling process by ensuring that the coupling socket 200 also located in a lower boundary. 23 (b) shows the situation immediately after docking. By extending the pin 100 from the drive unit 1 this is introduced into the clutch box of the instrument shaft. Subsequently, the tension levers 100.1 positively guided by the on the threaded spindle 100.2 applied control contour radially extended and thereby made the frictional or positive connection. As in 23 (c) This mechanical connection is shown by a mechanical positive guidance of the clamping levers 100.1 maintained in the entire working range of the instrument shaft, in the exemplary embodiment in translatorisch adjusting or aktuiertem pin 100 (vertically in 23 ).

24 zeigt mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 24 shows mechanical interfaces of instrument assemblies according to further embodiments of the present invention. Features which correspond to the other embodiments are designated by identical reference symbols, so that only the differences are discussed below and, moreover, the entire description is referred to.

Bei der Ausführung der 24 ist der Hubzapfen- bzw. Klemmmittelantrieb kraftgesteuert, die Klemmkraft wird im Gegensatz zur Ausführung der 21 bis 24 nicht durch eine vom Stellantrieb des Abtriebselements bzw. Zapfens abhängige Zwangsführung aufgebracht. Die Kopplung zwischen Ab- und Eintriebselement wird durch elastisches Aufweiten des Antriebszapfens 100 hergestellt und kann kraft- oder formschlüssig erfolgen. Durch Verspannen eines Klemmmechanismus bzw. -mittels wird der Antriebszapfen radial aufgeweitet. In der Ausführung der 24 weist das Klemmmittel hierzu einen Rastkugelmechanismus auf, in einer nicht dargestellten Abwandlung kann es beispielsweise einen Spreizdorn, einen Kniehebel-Mechanismus oder eine Sternscheibe aufweisen. Um die Klemmkraft über den gesamten Stellbereich aufrecht zu erhalten, ist das Klemmmittel in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in 24 angedeutet ist, allgemein so gestaltet, dass es über einen kinematischen Totpunkt verfügt. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass es einen kinematischen Bereich gibt, in dem das Klemmmittel stabil geöffnet bleibt bzw. Ab- und Eintriebselement nicht koppelt, und einen weiteren, von diesem durch einen Totpunkt getrennten kinematischen Bereich, in dem das Klemmmittel stabil geschlossen bleibt bzw. Ab- und Eintriebselement koppelt. In der Ausführung der 24 weist das Klemmmittel hierzu mehrere am Umfang des Antriebszapfens 100 verteilte Rastkugeln 100.6 und einen Betätigungsstift 100.2 mit einem Kugelkopf auf, dessen Durchmesser größer ist als der durch die nicht radial aufgeweiteten Rastkugeln definierte Innenring. Das Klemmmittel wird betätigt bzw. aktuiert, indem der Betätigungsstift 100.2 in den Antriebszapfen 100 vorgeschoben und somit die Rastkugeln 100.6 radial nach außen gedrückt werden. Dadurch wird ein separater elastischer Körper in Form einer Dehnhülse 100.1 im Durchmesser aufgeweitet, die ausgeklinkt oder geschlitzt sein kann, um die Betätigungskraft möglichst gering zu halten. Diese Hülse vermeidet vorteilhaft Punktkontakt zwischen den Rastkugeln und der Sterilbarriere, die den Zapfen 100 umhüllt (nicht dargestellt), und ermöglicht eine gleichmäßigere Anpresskraft über eine möglichst große Kontaktfläche. Dadurch kann die Kontaktsteifigkeit erhöht und die Flächenpressung der Sterilbarriere minimiert werden. Der Betätigungsstift 100.2 wird über den Totpunkt des Rastkugelmechanismus hinaus vorgeschoben, so dass die Rastkugeln hinter dem Kugelkopf des Betätigungsstiftes geringfügig radial nach innen zurückstellen, um die Klemmkraft stabil aufrecht zu erhalten.In the execution of the 24 the Hubzapfen- or clamping means drive is force-controlled, the clamping force is in contrast to the execution of 21 to 24 not applied by a dependent on the actuator of the output element or pin forced operation. The coupling between Ab- and input element is by elastic expansion of the drive pin 100 manufactured and can be non-positive or positive. By clamping a clamping mechanism or means of the drive pin is radially expanded. In the execution of 24 has the clamping means for this purpose a detent ball mechanism, in a modification, not shown, it may for example have an expanding mandrel, a toggle mechanism or a star wheel. In order to maintain the clamping force over the entire setting range, the clamping means in an embodiment of the present invention, as exemplified in 24 is indicated, generally designed so that it has a kinematic dead center. In the present case, this is understood in particular to mean that there is a kinematic region in which the clamping means remains stably open or does not couple the input and output elements, and a further kinematic region separated therefrom by a dead center, in which the clamping means remains stably closed or closed Coupling input and input element. In the execution of 24 has the clamping means for this purpose more on the circumference of the drive pin 100 distributed detent balls 100.6 and an actuating pin 100.2 with a ball head, whose diameter is larger than that defined by the non-radially expanded locking balls inner ring. The clamping means is actuated or actuated by the actuating pin 100.2 in the drive pin 100 advanced and thus the locking balls 100.6 be pressed radially outward. As a result, a separate elastic body in the form of an expansion sleeve 100.1 widened in diameter, which can be notched or slotted to keep the operating force as low as possible. This sleeve advantageously avoids point contact between the detent balls and the sterile barrier, the pin 100 wrapped (not shown), and allows a more uniform contact force over the largest possible contact surface. As a result, the contact stiffness can be increased and the surface pressure of the sterile barrier can be minimized. The actuating pin 100.2 is advanced beyond the dead center of the detent ball mechanism, so that the detent balls behind the ball head of the actuating pin reset slightly radially inward to maintain the clamping force stable.

Als Stellantrieb zur Aktuierung des Ab- bzw. Eintriebselements kann insbesondere ein Spindelantrieb dienen, wie er beispielsweise mit Bezug auf 22 erläutert wurde, wobei der Klemmmechanismus bzw. das Klemmmittel abhängig oder unabhängig vom Stellantrieb aktuiert werden kann. Im ersteren Fall wirkt die Vorschubbewegung der Antriebseinheit auf den Betätigungsstift 100.2, wie mit Bezug auf 23 erläutert.As actuator for the actuation of the Ab- or input element can serve in particular a spindle drive, as for example with reference to 22 has been explained, wherein the clamping mechanism or the clamping means can be actuated depending on or independent of the actuator. In the former case, the feed movement of the drive unit acts on the actuating pin 100.2 as related to 23 explained.

25 zeigt Schritte des kraftgesteuerten Koppelvorgangs von Abtriebsanordnung und Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle der 24 miteinander, in 23 entsprechender Darstellung, auf die ergänzend Bezug genommen wird. 25(a) zeigt die Situation vor dem Einkoppeln. Die Antriebseinheit 1 ist durch eine sterile Hülle abgedeckt und der Instrumentenschaft an der Antriebseinheit fixiert. Der Antriebszapfen 100 ist in eine untere Grenzlage gefahren. 25(b) zeigt die Situation unmittelbar nach dem Ankoppeln: Um den Antriebszapfen zuverlässig in die Kupplungsbuche des Instrumentenschafts einzuführen, wird das Abtriebselement 100 gegen einen Endanschlag im Instrumentenschaft gefahren und der Kupplungsmechanismus ausgelöst bzw. das Klemmmittel betätigt. Die Rastkugeln 100.6 werden von dem Betätigungsstift 100.2 radial nach außen gedrückt und so die mechanische Verbindung von Ab- und Eintriebselement hergestellt. Wie in 25(c) gezeigt, wird die mechanische Verbindung im gesamten Arbeitsbereich des Instruments aufrechterhalten, da der Totpunkt des Klemmmechanismus überwunden ist. 25 shows steps of the force-controlled coupling process of the output arrangement and drive arrangement by means of the mechanical interface of the 24 with each other, in 23 corresponding representation, to which reference is additionally made. 25 (a) shows the situation before coupling. The drive unit 1 is covered by a sterile sheath and fixed the instrument shaft to the drive unit. The drive pin 100 has moved to a lower limit position. 25 (b) shows the situation immediately after coupling: To reliably insert the drive pin in the clutch box of the instrument shaft, the output element 100 moved against an end stop in the instrument shaft and triggered the clutch mechanism or operated the clamping means. The detent balls 100.6 be from the actuating pin 100.2 pressed radially outward and so the mechanical connection of the input and input element produced. As in 25 (c) shown, the mechanical connection is maintained throughout the working range of the instrument, since the dead center of the clamping mechanism is overcome.

Bei einer Instrumentenanordnung nach der vorliegenden Erfindung kann der Instrumentenschaft insbesondere einen Flansch aufweisen, wobei die mechanische Schnittstelle auf einer endeffektorzugewandten, endeffektorabgewandten oder seitlichen Fläche dieses Flansches angeordnet ist. Mit anderen Worten kann die Antriebseinheit 1 als „Hinterlader”, „Vorderlader” oder „Seitenlader” ausgebildet sein.In an instrument assembly according to the present invention, the instrument shaft can in particular have a flange, wherein the mechanical interface is arranged on an end effector facing, Endeffektorabgewandten or lateral surface of this flange. In other words, the drive unit 1 be designed as a "breech loader", "muzzle loader" or "side loader".

Zur Erläuterung sind in 26 vorteilhafte Fügerichtungen eines Instrumentenschafts an eine Antriebseinheit einer Instrumentenanordnung nach verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Nach einer Ausführung, die exemplarisch in 26(a) angedeutet ist, wird der Instrumentenschaft entlang der Einführrichtung des Instruments in den Patienten an die Antriebseinheit gefügt, was daher als „Hinterlader” bezeichnet wird. In einer anderen Ausführung, die exemplarisch in 26(b) angedeutet ist, wird der Instrumentenschaft entgegen der Einführrichtung des Instruments in den Patienten an die Antriebseinheit gefügt, was entsprechend als „Vorderlader” bezeichnet wird. In einer anderen Ausführung, die exemplarisch in 26(c) angedeutet ist, wird der Instrumentenschaft quer zur Einführrichtung des Instruments in den Patienten an die Antriebseinheit gefügt, was als „Seitenlader” bezeichnet wird. Bei der in 26 gezeigten Instrumentenanordnung kann es sich insbesondere um eine der mit Bezug auf eine der anderen Figuren erläuterte Ausführung handeln, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen wird.For explanation, in 26 advantageous joining directions of an instrument shaft to a drive unit of an instrument assembly according to various embodiments of the present invention shown schematically. After an execution, which exemplarily in 26 (a) is indicated, the instrument shaft is added to the drive unit along the direction of insertion of the instrument into the patient, which is therefore referred to as "backloader". In another embodiment, exemplified in 26 (b) is indicated, the instrument shaft is added against the direction of insertion of the instrument in the patient to the drive unit, which is referred to as a "muzzle". In another embodiment, exemplified in 26 (c) is indicated, the instrument shaft is inserted transversely to the direction of insertion of the instrument in the patient to the drive unit, which is referred to as a "side loader". At the in 26 The instrument arrangement shown may in particular be one of the embodiments explained with reference to one of the other figures, so that reference is made to the description thereof.

27 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, und zwar in einer perspektivischen Ansicht (27(a)), und zwei Schnitten in unterschiedlichen Hubstellungen (27(b), (c)). Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 27 shows a mechanical interface of an instrument assembly according to a further embodiment of the present invention, in a perspective view ( 27 (a) ), and two cuts in different stroke positions ( 27 (b) , (c)). Features which correspond to the other embodiments are designated by identical reference symbols, so that only the differences are discussed below and, moreover, the entire description is referred to.

Bei dieser Ausführung ist zwischen dem Zapfen und der Aussparung ein in radialer Richtung wellenförmiger Spalt ausgebildet, in dem eine radial verschiebbare, axial feste Zwischenelementanordnung angeordnet ist, um eine translatorische Bewegung über eine Sterilbarriere hinweg zu übertragen.In this embodiment, a radially undulating gap is formed between the pin and the recess, in which a radially displaceable, axially fixed intermediate element arrangement is arranged to transmit a translational movement across a sterile barrier.

Hierzu ist der Zapfen 100 mit umlaufender Einkerbung und eine instrumentenschaftseitige Kupplungsbuche 200 mit einem umlaufenden Ringprofil auf der Innenseite ausgebildet. Zapfen und Kupplungsbuchse sind so gestaltet, dass sich im gefügten Zustand zwischen diesen Bauteilen ein, vorzugsweise äquidistanter, wellenförmiger Spalt ausbildet. In diesen Spalt sind stabförmige Zwischenelemente 100.7 einer Zwischenelementanordnung eingebracht, die in einer Käfighülse 100.8 raumfest gelagert und nur in radialer Richtung verschieblich sind. Die dünne, folienartige Sterilbarriere (nicht dargestellt) ist zwischen Kupplungsbuche und Käfighülse angeordnet. Durch Verschieben des Zapfens 100 in axialer Richtung (vertikal in 27) wird der antriebsseitige Teil des wellenförmigen Spalts zwischen Zapfen und Kupplungsbuchse verschoben. Durch die kinematischen Zwänge in der Schnittstelle wird die Kupplungsbuchse zusammen mit dem Zapfen axial bzw. translatorisch verschoben, wie in der Figurenfolge 27(b) → (c) angedeutet. In einer Weiterbildung können die Zwischenelemente der Zwischenelementanordnung hülsenförmig ausgebildet sein, an deren Stirnseiten Kugeln drehbar angeordnet sind, um den Reibungswiderstand zu reduzieren.This is the pin 100 with circumferential notch and an instrument shaft coupling bush 200 formed with a circumferential ring profile on the inside. Pin and coupling bushing are designed so that in the assembled state between these components, a preferably equidistant, wave-shaped gap is formed. In this gap are rod-shaped intermediate elements 100.7 an intermediate element arrangement introduced in a cage sleeve 100.8 stored space fixed and are displaceable only in the radial direction. The thin, foil-like sterile barrier (not shown) is arranged between the clutch box and the cage sleeve. By moving the pin 100 in the axial direction (vertically in 27 ), the drive-side part of the wave-shaped gap between pin and coupling bush is moved. Due to the kinematic constraints in the interface, the coupling bushing is moved together with the pin axially or translatorily, as in the figure sequence 27 (b) → (c) indicated. In a development, the intermediate elements of the Intermediate element arrangement be formed sleeve-shaped, on whose end faces balls are rotatably arranged to reduce the frictional resistance.

28, 29 zeigen mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 28 . 29 show mechanical interfaces of instrument assemblies according to further embodiments of the present invention. Features which correspond to the other embodiments are designated by identical reference symbols, so that only the differences are discussed below and, moreover, the entire description is referred to.

Bei diesen Ausführungen weist die mechanische Schnittstelle einen Kipphebel auf, um insbesondere eine translatorische Antriebsbewegung über eine Sterilbarriere hinweg zu übertragen. Ein besonderer Vorzug dieses Konzepts ist eine einfache Gestaltung der Sterilbarriere: Sie muss lediglich für die Kippbewegungen des Hebels ausgelegt sein und kann in einer Weiterbildung daher als Kunststoff-Formteil, beispielsweise aus thermoplastischem Elastomer oder Silikon, insbesondere als tiefgezogene Folie, einfach hergestellt werden. Der Neigungswinkel des Hebels kann in einer Ausführung von einem Drehantrieb verstellt werden, insbesondere einem Elektromotor, gegebenenfalls mit zwischengeschaltetem Getriebe. Die Sterilbarriere kann die gesamte Antriebseinheit einhüllen und auch über den Hebel gestülpt sein. In einer nicht dargestellten Weiterbildung kann ein Hebel (in 28, 29 beispielhaft: 1000) allgemein auf seiner kontakt- bzw. sterilbarrierenabgewandten Seite (unten in 28, 29) über sein Drehlager hinaus verlängert und dort mit einem Antrieb bzw. einem instrumentenschaftseitigen Antriebsstrang, beispielsweise einem Zugseil oder einem Gestänge, gekoppelt sein.In these embodiments, the mechanical interface on a rocker arm, in particular to transmit a translational drive movement across a sterile barrier. A particular advantage of this concept is a simple design of the sterile barrier: it must be designed only for the tilting movements of the lever and can therefore be easily produced in a development as a plastic molding, for example made of thermoplastic elastomer or silicone, in particular as a deep-drawn film. The inclination angle of the lever can be adjusted in one embodiment by a rotary drive, in particular an electric motor, optionally with an intermediate gear. The sterile barrier can wrap the entire drive unit and also be slipped over the lever. In a further development, not shown, a lever (in 28 . 29 example: 1000 ) generally on its side facing away from the contact or sterile barrier (bottom in 28 . 29 ) Be extended beyond its pivot bearing out and coupled there with a drive or an instrument shaft side drive train, such as a pull rope or a linkage.

Der Kipphebel (in 28, 29 beispielhaft: 1000) ist in einer Ausführung allgemein formschlüssig mit einem Kupplungsteil gekoppelt, insbesondere kann er, wie in den Ausführungen der 28, 29 angedeutet, in einer Nut eines Kupplungsteils (in 28, 29 beispielhaft: 2000) geführt sein. Der Kipphebel kann insbesondere mit einem Abtriebselement der Abtriebsanordnung der Antriebseinheit gekoppelt sein oder ein solches darstellen, das Kupplungsteil entsprechend mit einem Antriebselement der Antriebsanordnung des Instrumentenschafts gekoppelt sein oder ein solches darstellen. Gleichermaßen kann umgekehrt auch der Kipphebel mit einem Antriebselement der Antriebsanordnung des Instrumentenschafts gekoppelt sein oder ein solches darstellen, das Kupplungsteil entsprechend mit einem Abtriebselement der Abtriebsanordnung der Antriebseinheit gekoppelt sein oder ein solches darstellen.The rocker arm (in 28 . 29 example: 1000 ) Is coupled in one embodiment generally positive fit with a coupling part, in particular it can, as in the embodiments of 28 . 29 indicated in a groove of a coupling part (in 28 . 29 example: 2000 ). The rocker arm can in particular be coupled to an output element of the output arrangement of the drive unit or be such, the coupling part can be correspondingly coupled to a drive element of the drive arrangement of the instrument shaft or be such. Equally, conversely, the rocker arm can be coupled to a drive element of the drive arrangement of the instrument shaft or represent such, the coupling part can be coupled to an output element of the output arrangement of the drive unit or represent such.

Das Kupplungsteil 2000 kann in einer Ausführung, die exemplarisch in 28 angedeutet ist, durch ein Schublager 2000.1 translatorisch verstellbar geführt sein. Somit wird die Drehbewegung des Kipphebels 1000 beispielsweise im Instrumentenschaft als translatorische Bewegung abgegriffen bzw. in der Antriebseinheit als translatorische Bewegung aufgeprägt. Die Kinematik dieser Schnittstelle ist nichtlinear und wird daher in einer Weiterbildung rechnerisch bzw. in der Antriebseinheitssteuerung kompensiert.The coupling part 2000 may be in an embodiment that is exemplary in 28 is indicated by a thrust bearing 2000.1 be guided translationally adjustable. Thus, the rotational movement of the rocker arm 1000 for example, tapped in the instrument shaft as a translational movement or imparted in the drive unit as a translational movement. The kinematics of this interface is non-linear and is therefore computationally compensated in a further development or in the drive unit control.

Indem ein Kipphebel in einer Weiterbildung kardanisch gelagert ist, können auch Bewegungen in zwei Freiheitsgraden übertragen werden. Hierzu ist beispielsweise die Abbildung der 28 als Schnittdarstellung in zwei zueinander senkrechten Ebenen zu denken. Durch eine optionale zusätzliche Verschiebbarkeit des Kipphebels entlang seiner Längsachse (vertikal in 28) kann eine Schnittstelle mit Kipphebel zur Aktuierung von drei Freiheitsgraden ausgebildet sein.By a rocker arm is mounted gimbal in a development, movements in two degrees of freedom can be transmitted. For example, the illustration of the 28 to think as a sectional view in two mutually perpendicular planes. By an optional additional displacement of the rocker arm along its longitudinal axis (vertically in 28 ) may be an interface with rocker arm for the actuation of three degrees of freedom.

In einer anderen Ausführung, die exemplarisch in 29 angedeutet ist, kann das mit dem Kipphebel formschlüssig gekoppelte Kupplungsteil ebenfalls drehbar gelagert sein bzw. in einem Drehlager geführt sein. Auch diese Ausführung kann zur Aktuierung von zwei oder mehr Freiheitsgraden erweitert sein, wie dies vorstehend mit Bezug auf 28 erläutert wurde.In another embodiment, exemplified in 29 is hinted, with the rocker arm positively coupled coupling part may also be rotatably mounted or guided in a pivot bearing. Also, this embodiment may be extended to the actuation of two or more degrees of freedom, as described above with reference to 28 was explained.

Die Figuren 30 bis 32 zeigen Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die – wenigstens im OP-Betrieb – eine Antriebseinheit umhüllt und zwischen der Antriebseinheit und einem mit diesem mittels einer mechanischen Schnittstelle gekoppelten Instrumentenschaft angeordnet ist. Antriebseinheit, Instrumentenschaft und/oder mechanische Schnittstelle können insbesondere solcher der anderen Ausführungen und Figuren sein, so dass mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale durch identische Bezugszeichen bezeichnet sind und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird.The figures 30 to 32 show instrument assemblies according to further embodiments of the present invention with a sterile barrier, which - at least in the operating mode - a drive unit enveloped and arranged between the drive unit and an instrument shaft coupled to this by means of a mechanical instrument shaft. Drive unit, instrument shaft and / or mechanical interface may be in particular those of the other embodiments and figures, so that with the other embodiments matching features are denoted by identical reference numerals and will be discussed below only on the differences and otherwise reference is made to the entire description.

Die Sterilbarriere kann allgemein insbesondere einteilig und/oder als Folienschlauch ausgeführt sein. In einer Weiterbildung ist die Sterilbarriere luftdicht ausgebildet bzw. umhüllt die Antriebseinheit luftdicht. Wie insbesondere nachfolgend mit Bezug auf die 30 bis 32 beschrieben, erfolgt nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Übertragung einer Antriebs- bzw. Stellbewegung von einem Ab- auf ein Eintriebselement nicht durch eine Öffnung in der Sterilbarriere hindurch, sondern über die in diesem Bereich geschlossene Sterilbarriere hinweg.The sterile barrier can generally be designed, in particular, in one piece and / or as a film tube. In a further development, the sterile barrier is airtight or envelops the drive unit airtight. As particularly with reference to the following 30 to 32 described, according to an embodiment of the present invention, a transmission of a drive or adjusting movement of a down to a driving element not through an opening in the sterile barrier, but over the closed in this area sterile barrier away.

In einer Ausführung, die in zwei Varianten in 30 dargestellt ist, weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens eine, insbesondere im Bereich jedes Abtriebselements je eine, vorgespannte Lose in einer Verstellrichtung der Ab- und Antriebsanordnung auf. Die vorgespannte Lose ist in einer Weiterbildung als elastischer Faltenbalg, insbesondere als Elastomer-Faltenbalg ausgebildet, vorzugsweise als Wellmembran (in 30(a) beispielhaft: 3.2) oder Wellbalg (in 30(b) beispielhaft: 3.3), der direkt in die sterile Hülle integriert bzw. einteilig mit dieser ausgebildet, insbesondere ur- oder umgeformt, ist. In einer anderen Ausführung, die als Variante in 30(c) dargestellt ist, weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens eine, insbesondere im Bereich jedes Abtriebselements je eine, nicht vorgespannte Lose in einer Verstellrichtung der Ab- und Antriebsanordnung auf. Diese, wenigstens im Wesentlichen nicht vorgespannte, Lose ist in einer Weiterbildung als, vorzugsweise elastische, Stulpe, insbesondere als Thermoplast- oder Elastomer-Stulpe (in 30(c) beispielhaft: 3.4) ausgebildet, die direkt in die sterile Hülle integriert bzw. einteilig mit dieser ausgebildet, insbesondere ur- oder umgeformt, ist. In a design that comes in two variants in 30 is shown, the sterile barrier in the region of the mechanical interface at least one, in particular in the region of each output element each one, biased lots in an adjustment of the Ab- and drive assembly. The prestressed lots is formed in a development as an elastic bellows, in particular as an elastomer bellows, preferably as a corrugated membrane (in 30 (a) example: 3.2 ) or bellows (in 30 (b) example: 03.03 ), which is integrated directly into the sterile envelope or integrally formed therewith, in particular ur- or reshaped is. In another embodiment, as a variant in 30 (c) is shown, the sterile barrier in the region of the mechanical interface at least one, in particular in the region of each output element depending on a non-biased lots in an adjustment of the Ab- and drive assembly. This, at least substantially unbiased, loose is in a development as, preferably elastic, cuff, in particular as a thermoplastic or elastomeric cuff (in 30 (c) example: 3.4 ), which is integrated directly into the sterile sheath or integrally formed therewith, in particular ur- or reshaped, is.

30(a) zeigt eine Ausführung als ebene Wellmembran 3.2, 30(b) als Wellbalg 3.3, dessen Querschnitt insbesondere zylindrisch oder kegelförmig sein kann. Beide Faltenbalge speichern Lose in Verstellrichtung (vertikal in 30), in die durch die Faltung bzw. vorgeformten Wellen eine rückstellende Vorspannung eingeprägt ist, die bei Aktuierung des Abtriebselements (in 30 beispielsweise 10A, 100 oder 1000) in Verstellrichtung den auftretenden Hub kompensiert. 30 (a) shows an embodiment as a flat corrugated membrane 3.2 . 30 (b) as a corrugated bellows 03.03 whose cross section may be cylindrical or conical in particular. Both bellows store loose in the adjustment direction (vertically in 30 ), in which by the folding or preformed waves a restoring bias is impressed, which upon actuation of the output element (in 30 for example 10A . 100 or 1000 ) compensated in the adjustment direction the occurring stroke.

In einer anderen Ausführung, die in drei Varianten in 31 dargestellt ist, weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens eine, insbesondere im Bereich jedes Abtriebselements je eine, berührungslose translatorisch verschiebbare Dichtung auf (in 31 beispielhaft: 3.5). Diese kann in einer Weiterbildung, die exemplarisch in 31(a) angedeutet ist, als axial verschiebliche Spaltdichtung ausgebildet sein. Gleichermaßen kann sie in einer Weiterbildung, die exemplarisch in 31(b) angedeutet ist, als Labyrinthdichtung ausgebildet sein. Wie exemplarisch in 31(c) angedeutet, kann eine translatorisch verschiebbare Dichtung vorzugsweise teleskopierbar sein, insbesondere als ein- oder mehrstufige Teleskophülse (in 31(c) beispielhaft: dreistufig).In another version, which comes in three variants in 31 is shown, the sterile barrier in the region of the mechanical interface at least one, in particular in the region of each output element each one, non-contact translationally displaceable seal (in 31 example: 3.5 ). This can be done in a continuing education, which exemplifies in 31 (a) is indicated, be designed as axially displaceable gap seal. Similarly, she may be in a continuing education that exemplifies in 31 (b) is indicated, be designed as a labyrinth seal. As exemplified in 31 (c) indicated, a translationally displaceable seal may preferably be telescopic, in particular as a single or multi-stage telescopic sleeve (in 31 (c) exemplary: three-stage).

32 zeigt eine weitere Ausführung der Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle, insbesondere wenigstens eines, vorzugsweise jedes Ab- bzw. Eintriebselements, die sich durch eine sehr einfache Struktur und Fertigung auszeichnet. Die Sterilbarriere weist für wenigstens ein, vorzugsweise jedes Ab- oder Eintriebselement einen sterilen Elementfortsatz auf, der lösbar mit einer Elementbasis verbindbar ist, welche die Sterilbarriere zerstörend durchgreift. Wie in der Figurenfolge 32(a)32(b) angedeutet, durchgreift exemplarisch eine Abtriebselementbasis 11 zerstörend die Sterilbarriere 3 und wird mit ihrem Durchtrittsbereich lösbar mit einem sterilen Elementfortsatz 3.6 zu einem Abtriebselement verbunden, wie es beispielsweise als 10A, 10B, 100 oder 1000 in den anderen Ausführungen und Figuren erläutert ist. Gleichermaßen kann umgekehrt auch eine Eintriebselementbasis 21 zerstörend die Sterilbarriere 3 durchgreifen und mit ihrem Durchtrittsbereich lösbar mit einem sterilen Elementfortsatz 3.6 zu einem Eintriebselement verbunden werden, wie es beispielsweise als 20A, 20B, 200 oder 2000 in den anderen Ausführungen und Figuren erläutert ist. 32 shows a further embodiment of the sterile barrier in the region of the mechanical interface, in particular at least one, preferably each Ab- or input element, which is characterized by a very simple structure and manufacturing. The sterile barrier has, for at least one, preferably each withdrawal or input element, a sterile element extension which can be detachably connected to an element base which destructively penetrates the sterile barrier. As in the sequence of figures 32 (a) 32 (b) indicated, exemplarily takes an output element base 11 destroying the sterile barrier 3 and becomes detachable with its passage area with a sterile element extension 3.6 connected to an output element, as for example as 10A . 10B . 100 or 1000 is explained in the other embodiments and figures. Similarly, conversely, a Eintriebselementbasis 21 destroying the sterile barrier 3 reach through and with their passage area detachable with a sterile element extension 3.6 be connected to a drive element, as for example as 20A . 20B . 200 or 2000 is explained in the other embodiments and figures.

In einer Ausführung, die exemplarisch in 32 angedeutet ist, weist die Sterilbarriere im Bereich der sie durchgreifenden Elementbasen je eine, vorzugsweise ringförmige, Aufdickung 3.7 auf, beispielsweise durch aufgeklebte Kunststoffscheiben, urgeformte lokale Wandstärkenvergrößerungen und/oder lokaler Werkstoffänderung. In der Mitte des verstärkten Bereichs kann die Sterilbarriere wieder als dünne Membran ausgeführt sein. Nach dem Einhüllen der Antriebseinheit wird, wie beschrieben, beispielsweise auf einen Zapfen der sterile Fortsatz 3.6 gefügt. Hierzu wird die dünne Membran der Sterilbarriere im Inneren des Verstärkungsrings durchstoßen. Die Fixierung des sterilen Fortsatzes kann insbesondere reib-, stoff- und/oder formschlüssig, schlüssig beispielsweise durch eine Schraub- oder Bajonettverbindung erfolgen oder auch als Kugelsperrbolzen ausgeführt sein.In an embodiment that exemplifies in 32 is indicated, the sterile barrier in the region of the element bases penetrating it each have one, preferably annular, thickening 3.7 on, for example by glued plastic discs, urgeformte local wall thickness increases and / or local material change. In the middle of the reinforced area, the sterile barrier can again be designed as a thin membrane. After wrapping the drive unit, as described, for example, on a pin of the sterile extension 3.6 together. For this purpose, the thin membrane of the sterile barrier is pierced inside the reinforcing ring. The fixation of the sterile extension can in particular friction, material and / or form-fitting, conclusively done for example by a screw or bayonet connection or be designed as a ball lock pin.

33 zeigt eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere 3, die – wenigstens im OP-Betrieb – eine Antriebseinheit 1 umhüllt und zwischen der Antriebseinheit und einem mit diesem mittels einer mechanischen Schnittstelle gekoppelten Instrumentenschaft 2 angeordnet ist. Antriebseinheit 1, Instrumentenschaft 2 und/oder mechanische Schnittstelle 3 können insbesondere solcher der anderen Ausführungen und Figuren sein, so dass mit den anderen Ausführungen übereinstimmende Merkmale durch identische Bezugszeichen bezeichnet sind und nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen und im Übrigen auf die gesamte Beschreibung Bezug genommen wird. 33 shows an instrument assembly according to another embodiment of the present invention with a sterile barrier 3 , which - at least in OP operation - a drive unit 1 wrapped and between the drive unit and a coupled with this by means of a mechanical interface instrument shaft 2 is arranged. drive unit 1 , Instrument panel 2 and / or mechanical interface 3 may in particular be those of the other embodiments and figures, so that with the other embodiments corresponding features are denoted by identical reference numerals and will be discussed below only on the differences and otherwise reference is made to the entire description.

Die Instrumentenanordnung weist ein Befestigungselement in Form eines sterilen Adapters 4 zur lösbaren Verbindung des Instrumentenschafts 2 an der Antriebseinheit 1 auf, welcher auf einer der Antriebseinheit abgewandten Oberfläche der Sterilbarriere angeordnet wird bzw. ist.The instrument assembly has a fastener in the form of a sterile adapter 4 for detachable connection of the instrument shaft 2 on the drive unit 1 on which on one of the Drive unit facing away from the surface of the sterile barrier is or is.

Die Antriebseinheit 1, die in der in 33 dargestellten Ausführung beispielhaft mehrere Hubzapfen 100 aufweist, wird von der sterilen Hülle 3 umschlossen. In der sterilen Hülle sind die Abdeckungen für die Abtriebselemente integriert, in der in 33 dargestellten Ausführung beispielhaft als Elastomer-Faltenbälge wie vorstehend mit Bezug auf 30 erläutert. Nachdem die Antriebseinheit von der Sterilbarriere umschlossen wurde, wird der sterile Adapter 4 von außen an der steril verpackten Antriebseinheit fixiert. Der Adapter 4 interagiert somit nicht mit den Abtriebselementen 100, sondern stellt lediglich eine mechanische Schnittstelle zur Befestigung des Instrumentenschafts 2 an der umhüllten Antriebseinheit 1 zur Verfügung. Diese Trennung von mechanischer Kopplung von Ab- und Eintriebselementen einerseits (durch die mechanische Schnittstelle) und der mechanischen Befestigung von Antriebseinheit und Instrumentenschaft andererseits (durch das Befestigungselement bzw. den Adapter) erleichtert die sterile Handhabung der Instrumentenanordnung. In einer Ausführung, die exemplarisch in 33 angedeutet ist, ist der Adapter 4 form- und/oder reibschlüssig, beispielsweise durch Rast- bzw. Clipverbindungen, mit Instrumentenschaft und Antriebseinheit verbindbar bzw. verbunden, wobei die sterile Hülle 3 auch zwischen Rastvorsprüngen und -aussparungen von Antriebseinheit und Adapter dicht bzw. durchgangsfrei ist, um so die Sterilität zu wahren.The drive unit 1 in the in 33 illustrated embodiment exemplified several crank pins 100 is from the sterile sheath 3 enclosed. In the sterile cover the covers for the output elements are integrated, in which 33 illustrated embodiment as elastomer bellows as above with reference to 30 explained. After the drive unit has been enclosed by the sterile barrier, the sterile adapter becomes 4 fixed from the outside to the sterile packaged drive unit. The adapter 4 thus does not interact with the output elements 100 but merely provides a mechanical interface for attachment of the instrument shaft 2 on the wrapped drive unit 1 to disposal. This separation of mechanical coupling of input and input elements on the one hand (through the mechanical interface) and the mechanical attachment of drive unit and instrument shaft on the other hand (by the fastener or the adapter) facilitates the sterile handling of the instrument assembly. In an embodiment that exemplifies in 33 implied is the adapter 4 positive and / or frictional, for example by latching or clip connections, with instrument shaft and drive unit connectable or connected, wherein the sterile sheath 3 Also between locking projections and recesses of the drive unit and adapter is tight or seamless, so as to maintain sterility.

Die vorstehenden Instrumentenanordnungen sind in einer Weiterbildung robotergeführt bzw. zur Befestigung an einem Manipulator eines Manipulatorchirurgiesystems eingerichtet. Insbesondere kann hierzu die Antriebseinheit 1, der Instrumentenschaft 2 und/oder ein Befestigungselement bzw. ein Adapter 4 eine entsprechend eingerichtete Befestigungsschnittstelle aufweisen, beispielsweise entsprechende Aussparungen, Verriegelungen oder dergleichen.The above instrument assemblies are robotically guided in a development or set up for attachment to a manipulator of a manipulator surgery system. In particular, this can be the drive unit 1 , the instrument shaft 2 and / or a fastening element or an adapter 4 have a correspondingly configured attachment interface, for example, corresponding recesses, latches or the like.

Vorstehend wurden insbesondere Komponenten einer erfindungsgemäßen Instrumentenanordnung beschrieben, wobei jedoch auch Verfahren zum Bestücken eines Manipulators eines Manipulatorchirurgiesystems umfasst sind, bei denen eine modulare motorische Antriebseinheit und ein Instrumentenschaft lösbar miteinander verbunden und dabei die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander gekoppelt werden, wie beispielsweise in den Figurenfolgen 23(a)23(b)23(c), 25(a)25(b)25(c) und 32(a)32(b) sowie den Montagepfeilen in 26 und 33.In particular, components of an instrument assembly according to the invention have been described above, but also methods for assembling a manipulator of a manipulator surgery system are included, in which a modular motor drive unit and an instrument shaft detachably connected to each other while the output assembly and the drive assembly are coupled together by means of the mechanical interface, such as for example in the figure sequences 23 (a) 23 (b) 23 (c) . 25 (a) 25 (b) 25 (c) and 32 (a) 32 (B) as well as the assembly arrows in 26 and 33 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebseinheitdrive unit
22
Instrumentenschaftinstrument shaft
33
Sterilbarrieresterile barrier
3.13.1
Ausgleichselementcompensation element
3.23.2
Wellmembran (vorgespannte Lose)Wellmembran (prestressed lots)
3.33.3
Wellbalg (vorgespannte Lose)Corrugated bellows (prestressed lots)
3.43.4
Elastomer-Stulpe (Lose)Elastomer cuff (lots)
3.53.5
translatorisch verschiebbare Dichtungtranslatory sliding seal
3.63.6
steriler Fortsatzsterile extension
3.73.7
Aufdickungthickening
44
Adapter (Befestigungselement)Adapter (fixing element)
10A, 10B10A, 10B
Abtriebselement (Abtriebsanordnung)Output element (output arrangement)
10C10C
Koppelmittelcoupling means
10D10D
Führungsschieneguide rail
1111
AbtriebselementbasisOutput element base
20A, 20B20A, 20B
Eintriebselement (Antriebsanordnung)Input element (drive arrangement)
20C20C
Koppelmittelcoupling means
20D20D
Dreh-SchublagerRotary thrust bearings
20E20E
Verzahnunggearing
2121
EintriebselementbasisInput element base
3030
Rollerole
4040
Koppelstangecoupling rod
5050
Federfeather
6060
Seilzugcable
100100
Zapfen (Abtriebselement)Pin (output element)
100.1100.1
Dehnhülse/Spannhebel (elastischer/separater Körper)Expansion sleeve / tension lever (elastic / separate body)
100.2100.2
Gewindespindel/Betätigungsstift (Klemmmittel)Threaded spindle / actuating pin (clamping means)
100.3100.3
Elektromotorelectric motor
100.4100.4
Spindelmutterspindle nut
100.5100.5
Schublagerthrust bearing
100.6100.6
Rastkugelndetent balls
100.7100.7
Zwischenelement(anordnung)Intermediate element (arrangement)
100.8100.8
Käfighülsecage bushing
200200
Kupplungsbuchse mit Aussparung (Eintriebselement)Coupling bush with recess (input element)
200.1200.1
Druckfedercompression spring
10001000
Kipphebel (Ab-/Eintriebselement)Rocker arm (input / output element)
20002000
Kupplungsteil (Ein-/Abtriebselement)Coupling part (input / output element)
2000.12000.1
Schublagerthrust bearing

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Claims (14)

Chirurgische Instrumentenanordnung, mit einer modularen motorischen Antriebseinheit (1), die eine Abtriebsanordnung mit wenigstens einem Abtriebselement (10A, 10B; 100; 1000) aufweist; und einem Instrumentenschaft (2), der lösbar mit der Antriebseinheit verbindbar ist und eine Antriebsanordnung mit wenigstens einem Eintriebselement (20A, 20B; 200; 2000) aufweist, wobei die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels einer mechanischen Schnittstelle miteinander koppelbar sind, die wenigstens eine einseitige Bindung (10A20A, 10B, 20B); einen Zapfen (100) und eine Aussparung, wobei der Zapfen in der Aussparung radial, insbesondere elastisch und/oder durch wenigstens einen separaten Körper (100.1), aufweitbar ist, und/oder zwischen dem Zapfen und der Aussparung ein in radialer Richtung wellenförmiger Spalt ausgebildet ist, in dem eine radial verschiebbare, axial feste Zwischenelementanordnung (100.7) angeordnet ist; und/oder einen Kipphebel (1000) aufweist.Surgical instrument assembly comprising a modular motor drive unit ( 1 ), which has an output arrangement with at least one output element ( 10A . 10B ; 100 ; 1000 ) having; and an instrument panel ( 2 ), which is detachably connectable to the drive unit and a drive arrangement with at least one input element ( 20A . 20B ; 200 ; 2000 ), wherein the output arrangement and the drive arrangement can be coupled to one another by means of a mechanical interface which has at least one unilateral bond ( 10A - 20A . 10B . 20B ); a cone ( 100 ) and a recess, wherein the pin in the recess radially, in particular elastically and / or by at least one separate body ( 100.1 ), is expandable, and / or between the pin and the recess, a radially-shaped gap is formed in which a radially displaceable, axially fixed intermediate element arrangement ( 100.7 ) is arranged; and / or a rocker arm ( 1000 ) having. Instrumentenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens ein Ab- und/oder Eintriebselement translatorisch oder rotatorisch verstellbar geführt ist.Instrument arrangement according to the preceding claim, wherein at least one Ab- and / or input element is guided translationally or rotationally adjustable. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Ab- und/oder Eintriebselement derart mit einem Koppelmittel (10C, 20C) gekoppelt ist, dass eine von einer translatorischen oder rotatorischen Bewegung von dem einen von dem Element und dem Koppelmittel in die andere von einer translatorischen oder rotatorischen Bewegung von dem anderen von dem Element und dem Koppelmittel umgesetzt wird.Instrument arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one removal and / or input element in such a way with a coupling means ( 10C . 20C ) is translated such that one of a translational or rotational movement of the one of the element and the coupling means in the other of a translational or rotational movement of the other of the element and the coupling means is implemented. Instrumentenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Koppelmittel ein Drehschublager (20D) und/oder eine Verzahnung (20E) aufweist.Instrument arrangement according to the preceding claim, wherein the coupling means is a rotary thrust bearing ( 20D ) and / or a toothing ( 20E ) having. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Instrumentenschaft einen Flansch aufweist, und wobei die mechanische Schnittstelle auf einer endeffektorzugewandten (26(a)), endeffektorabgewandten (26(b)) oder seitlichen Fläche (26(c)) dieses Flansches angeordnet ist.Instrument assembly according to one of the preceding claims, wherein the instrument shaft has a flange, and wherein the mechanical interface on an end effector facing ( 26 (a) ), end effector ( 26 (b) ) or lateral surface ( 26 (c) ) of this flange is arranged. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebsanordnung und/oder die Antriebsanordnung wenigstens ein Paar gegensinniger Ab- bzw. Eintriebselemente aufweist.Instrument arrangement according to one of the preceding claims, wherein the output arrangement and / or the drive arrangement comprises at least one pair of opposite drive or input elements. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Ausgleichmittel (3.1) zum Toleranzausgleich.Instrument arrangement according to one of the preceding claims, with a compensating means ( 3.1 ) for tolerance compensation. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Ab- und/oder Eintriebselement entgegen seiner Verstellrichtung vorgespannt ist.Instrument arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one input and / or input element is biased against its direction of adjustment. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine von einander zugewandten Stirnseiten eines Ab- und eines damit koppelbaren Eintriebselements eben oder ballig ausgebildet sind und/oder einen Vorsprung zum Eingreifen in eine Aussparung in der anderen Stirnseite aufweisen.Instrument arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one of mutually facing end faces of a Ab- and a thus coupled input element are flat or spherical and / or have a projection for engaging in a recess in the other end face. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Klemmmittel (100.2) zum radialen Aufweiten eines in eine Aussparung eingeführten Zapfens der mechanischen Schnittstelle.Instrument arrangement according to one of the preceding claims, with a clamping means ( 100.2 ) for radial expansion of an inserted into a recess pin of the mechanical interface. Chirurgische Instrumentenanordnung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer modularen motorischen Antriebseinheit (1), die eine Abtriebsanordnung mit wenigstens einem Abtriebselement (10A, 10B; 100; 1000) aufweist, einem Instrumentenschaft (2), der lösbar mit der Antriebseinheit verbindbar ist und eine Antriebsanordnung mit wenigstens einem Eintriebselement (20A, 20B; 200; 2000) aufweist, wobei die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels einer mechanischen Schnittstelle miteinander koppelbar sind, und mit einer Sterilbarriere (3), die dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit zu umhüllen und zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet zu werden, und die im Bereich der mechanischen Schnittstelle eine, insbesondere vorgespannte, Lose (3.2; 3.3; 3.4) in einer Verstellrichtung der Ab- und Antriebsanordnung, eine berührungslose translatorisch verschiebbare Dichtung (3.5), ein Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich (3.1) und/oder einen Elementfortsatz (3.6) aufweist, der lösbar mit einem von einer Ab- und einem Eintriebselementbasis (11; 21) verbindbar ist, welches die Sterilbarriere zerstörend durchgreift.Surgical instrument assembly, in particular according to one of the preceding claims, with a modular motor drive unit ( 1 ), which has an output arrangement with at least one output element ( 10A . 10B ; 100 ; 1000 ), an instrument panel ( 2 ), which is detachably connectable to the drive unit and a drive arrangement with at least one input element ( 20A . 20B ; 200 ; 2000 ), wherein the output arrangement and the drive arrangement can be coupled to one another by means of a mechanical interface, and with a sterile barrier ( 3 ), which is intended to envelop the drive unit and to be arranged between the drive unit and the instrument shaft, and in the region of the mechanical interface a, in particular biased, lots ( 3.2 ; 03.03 ; 3.4 ) in an adjustment direction of the Ab- and drive assembly, a non-contact translationally displaceable seal ( 3.5 ), a compensating means for tolerance compensation ( 3.1 ) and / or an element extension ( 3.6 ) detachably connected to one of a take-off and a drive-element base ( 11 ; 21 ) is connectable, which penetrates the sterile barrier destructive. Chirurgische Instrumentenanordnung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer modularen motorischen Antriebseinheit (1), die eine Abtriebsanordnung mit wenigstens einem Abtriebselement (10A, 10B; 100; 1000) aufweist, einem Instrumentenschaft (2), der lösbar mit der Antriebseinheit verbindbar ist und eine Antriebsanordnung mit wenigstens einem Eintriebselement (20A, 20B; 200; 2000) aufweist, wobei die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels einer mechanischen Schnittstelle miteinander koppelbar sind, einer Sterilbarriere (3), die dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit zu umhüllen, und mit einem Befestigungselement (4) zur lösbaren Verbindung mit der Antriebseinheit, welches dazu vorgesehen ist, auf einer der Antriebseinheit abgewandten Oberfläche der Sterilbarriere angeordnet zu werden.Surgical instrument assembly, in particular according to one of the preceding claims, with a modular motor drive unit ( 1 ), which has an output arrangement with at least one output element ( 10A . 10B ; 100 ; 1000 ), an instrument panel ( 2 ), which is detachably connectable to the drive unit and a drive arrangement with at least one input element ( 20A . 20B ; 200 ; 2000 ), wherein the output arrangement and the drive arrangement can be coupled to one another by means of a mechanical interface, a sterile barrier ( 3 ), which is intended to envelop the drive unit, and with a fastener ( 4 ) for detachable connection to the drive unit, which is intended to be arranged on a surface remote from the drive unit of the sterile barrier. Manipulatorchirurgiesystem mit wenigstens einem Manipulator und wenigstens einer manipulatorgeführten Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Antriebseinheit (1) und Instrumentenschaft (2) miteinander verbunden sind.Manipulator surgery system with at least one manipulator and at least one manipulator-guided instrument arrangement according to one of the preceding claims, whose drive unit ( 1 ) and instrumentation ( 2 ) are interconnected. Verfahren zum Bestücken eines Manipulators eines Manipulatorchirurgiesystems nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine modulare motorische Antriebseinheit (1) und ein Instrumentenschaft (2) der Instrumentenanordnung lösbar miteinander verbunden und die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander gekoppelt werden.Method for equipping a manipulator of a manipulator surgery system according to the preceding claim, wherein a modular motor drive unit ( 1 ) and a range of instruments ( 2 ) of the instrument assembly releasably connected together and the output assembly and the drive assembly are coupled together by means of the mechanical interface.
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