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

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DE102012013242A1 DE201210013242 DE102012013242A DE102012013242A1 DE 102012013242 A1 DE102012013242 A1 DE 102012013242A1 DE 201210013242 DE201210013242 DE 201210013242 DE 102012013242 A DE102012013242 A DE 102012013242A DE 102012013242 A1 DE102012013242 A1 DE 102012013242A1
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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 surgical system with such a manipulator-guided tool arrangement and a method for mounting a manipulator of such.
  • Beispielsweise aus der For example, from the EP 1 015 068 A1 EP 1015068 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. discloses a manipulator surgical system having a manipulator guided surgical instrument whose degrees of freedom are actuated by a drive train arrangement in the manipulator, making it difficult to connect the instrument to the manipulator particularly with regard to sterility requirements.
  • Die The DE 10 2009 060 987 A1 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. discloses a surgical instrument manipulator with its own drive unit for actuation of degrees of freedom of the instrument having a mechanical interface with a coupling element which engages in an undercut recess of another coupling element, without responding to sterility requirements.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen. 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. This object is achieved by a surgical instrument assembly with the features of claim 1, 11 and 12 respectively. Anspruch 13 stellt ein Manipulatorchirurgiesystem mit einer solchen Instrumentenanordnung unter Schutz, Anspruch 14 ein Verfahren zum Bestücken eines Manipulators eines solchen Manipulatorchirurgiesystems. Claim 13 provides a manipulator surgical system with such an instrument assembly under protection, to claim 14, a method for mounting a manipulator of a manipulator such surgical system. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. The dependent claims 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. According to one aspect of the present invention has a particular manipulator guided, surgical instrument assembly, a modular motor drive unit which has an output arrangement with one or more output elements. 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. At an output element, in particular a single or multi-part element or component is herein understood that akuier- directly or indirectly by a motor, especially an electric motor, the drive unit and is provided to be adjustable in an adjustment direction and to aktuieren a degree of freedom of the instrument , Die Antriebseinheit kann in einer Ausführung kabellos oder kabelbasiert mit Energie versorgt und/oder gesteuert werden. The drive unit can be supplied with energy and / or controlled, in one embodiment wireless or cable based.
  • 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. The tool assembly further includes an instrument shaft, which is provided in one embodiment to be partially inserted into a patient, in particular by an opening for minimally invasive surgery, in particular endoscopy. 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. The instrument shaft may be totally or partially stiff or flexible and / or have an end effector, particularly a scalpel, scissors, forceps, clip, an optical recording and / or lighting means, in particular an optical fiber end, a CCD chip (so-called "chip-on-the-tip endoscope), an LED or the like. Insofern kann insbesondere auch ein aktuierbares, insbesondere abwinkelbares, Endoskop einen Instrumentenschaft im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen. As such may, in particular also a aktuierbares, in particular bendable, endoscope constitute an instrument shaft within the meaning of the present invention. 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. A tool 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 operating an end effector. 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. In a further development it has two, three or more degrees of freedom, in particular three degrees of freedom for orienting and / or one or more, in particular at most one degree of freedom for operating, in particular opening or closing, of an end effector. Zur Aktuierung weist er eine Antriebsanordnung mit einem oder mehreren Eintriebselementen auf. For actuation, it has a drive assembly with one or more input drive elements. 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. At an input element, in particular a single or multi-part element or part is understood herein which is akuier- or adjustable in an adjustment direction is provided directly or indirectly by an associated output member of the drive unit and to aktuieren a degree of freedom of the instrument. 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. It can for this purpose be particularly uni- or bi-directionally coupled to the end effector, in one embodiment, mechanically, in particular by one or more cables, rods, gears, hydraulic, pneumatic or the like, in particular a coupling is understood in such a way under a unidirectional coupling, that the degree of freedom is aktuierbar by adjusting the input drive member in only one sense of direction, for example by a cable only in one direction of pull, with a bi-directional coupling according to particular a coupling such that the degree of freedom by adjusting the input drive element is in opposite directions aktuierbar, for example by a push rod in train - and compression.
  • Der Instrumentenschaft ist lösbar mit der Antriebseinheit verbindbar, die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels einer mechanischen Schnittstelle miteinander koppelbar. The instrument shaft is releasably connected to the drive unit, the drive assembly and the drive assembly coupled to one another by means of a mechanical interface. In einer Weiterbildung ist der Instrumentenschaft lösbar mit der Antriebseinheit verbunden, die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander gekoppelt. In a development of the instrument shaft is releasably connected to the drive unit, the drive assembly and the drive assembly coupled to one another by means of the mechanical interface. Die Instrumentenanordnung wird dann auch kurz als Instrument bezeichnet. The instrument cluster is then also abbreviated as an instrument. 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. In one embodiment, however, two or more different drive units and / or two or more different instrument shafts may be provided, which are selectively connectable to an instrument shaft or a drive unit and may differ in particular in the number of degrees of freedom aktuierbaren. 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. For more compact representation, therefore, is spoken by one or more drive units and one or more instrument shafts present, generally of an instrument assembly within the meaning of a sentence, which are detachably connectable to one another or connected.
  • 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. The tool arrangement or the instrument, in particular the drive unit or the instrument shaft is releasably secured in one embodiment to a manipulator and can for this purpose have a corresponding connection interface in a development. 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. Accordingly, one aspect of the present invention relates to a method for mounting a manipulator, a drive unit and a tool shaft detachably connected to each other and their drain and the drive assembly are coupled together by means of the mechanical interface. 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 manipulator can in one embodiment one or more, especially at least six, preferably seven or more degrees of freedom in order to guide the instrument (redundant), in particular to move 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 waste and drive assembly are coupled or linked together.
  • Nach einem Aspekt weist diese Schnittstelle je eine einseitige Bindung zwischen einem oder mehreren Paaren einander zugeordneter Ab- und Eintriebselemente auf. In one aspect, this interface depending on a single-sided bond between one or more pairs of mutually associated waste and input drive elements. 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. Under a one-sided bond or linkage is present, in particular, as usual understood in mechanics, that a drain and an input element are coupled together such that movement of one of the drain and the input element in a direction and a sense of direction forcibly guided movement of the other of the drain and the input element causes a movement of the one of the drain and the input element in the opposite direction or the opposite sense, however, no forcibly guided movement of the other of the drain and the input element causes. 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, dh Drehmomente, verallgemeinernd als Kräfte bezeichnet werden. In particular, a single-sided bond may be characterized in that only compressive forces and tensile forces are not waste and between input element directly or indirectly transferable, wherein also present anti-parallel to the more compact representation of forces pairs, ie torques, be referred to as generalized forces. 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. A one-sided bond may be in accordance with the fact that between the drain and input element only a torque is transferred directly or indirectly in one direction, can be transmitted in the opposite direction on the other hand, at least substantially, no torque. 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. Under a two-sided bond is understood to mean in accordance with particular, that opposing movements of the absence or input element forced to be transferred to the respective other element, in particular that compressive and tensile forces respectively opposing torques are directly or indirectly transferred between waste and input element.
  • Eine solche einseitige Bindung kann vorteilhaft über eine Sterilbarriere hinweg wirken. Such a single-sided bond may advantageously act on a sterile barrier. 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. In particular, a drain and an associated input element may be disposed on opposite sides of a sterile barrier and contact this in one embodiment, at least one is not connected from the drain and input element with the sterile barrier, or can separate from it. Auf diese Weise kann einfach und kompakt eine Sterilbarriere zwischen der Antriebseinheit und dem Instrumentenschaft angeordnet werden. In this manner a sterile barrier between the drive unit and the instrument shaft can be arranged simple and compact.
  • 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. In one aspect, the mechanical interface, by means of the waste and drive assembly coupled to one another and are coupled, the at least one recess formed in one element of one or more pairs of mutually associated waste and input drive elements, and each have a pin which formed at the other member of that pair and insertable into this recess or inserted. Insbesondere können also ein oder mehrere Abtriebselemente je einen oder mehrere Zapfen und ihnen zugeordnete Eintriebselemente entsprechende Aussparungen aufweisen. In particular, therefore, one or more output elements may vary one or more pins and their associated input drive elements have corresponding recesses. Gleichermaßen können ein oder mehrere Eintriebselemente je einen oder mehrere Zapfen und ihnen zugeordnete Abtriebselemente entsprechende Aussparungen aufweisen. Similarly, one or more input drive elements may vary one or more pins and their associated output elements have respective 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 one aspect of the pins and radially in the respective recess, in particular elastic and / or expanded by separate bodies, expandable or so that the pin in the recess, in particular axially and / or rotationally fixed, fixed or fixed is , In einer Ausführung kann ein Zapfen durch das radiale Aufweiten reibschlüssig in der Aussparung fixiert werden bzw. sein. In one embodiment, a pin can be fixed by the radial expansion of friction in the recess or be. Zusätzlich oder alternativ kann der Zapfen durch das radiale Aufweiten formschlüssig in der Aussparung fixiert werden bzw. sein. Additionally or alternatively, the pin can be fixed by radially expanding locking manner in the recess or be. 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. A sterile barrier may be arranged in particular between the spigot and recess, in particular clamped, to be or are arranged and are so simple and compact 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. In one embodiment, a clamping means for radial expansion of one or more introduced into a respective recess pin the mechanical interface is provided. Dieses Klemmmittel kann in einer Weiterbildung manuell oder mechanisch aktuiert werden, insbesondere durch einen eigenen, vorzugsweise elektromotorischen, Klemmmittelantrieb. This clamping means can be actuated manually or mechanically in a further development, in particular by a separate, preferably electric-motor, drive clamping means. Es kann insbesondere mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder elektromagnetisch aktuiert werden. It can be in particular mechanically, hydraulically, pneumatically and / or electromagnetically actuated. 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. For example, a clamping means actuator can be power-controlled in such a way or that it, expands after insertion of the pin into the recess, in particular by adjustment or actuation of the drive assembly latter radially. 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. The pin may be mono- or multi-part design with the removal or be input element, in particular as a separate and / or elastic body connected with the rest of removal or input element releasably or non-releasably, in particular cohesively, can be preferably adhesively bonded.
  • Zur elastischen radialen Aufweitung kann der Zapfen, insbesondere dessen elastischer Körper, in einer Weiterbildung aus Kunststoff, insbesondere Polyurethan und/oder Silikon hergestellt sein. For elastic radial expansion, the pin, in particular its elastic body, in a development of plastic, particularly polyurethane and / or silicone may be made. 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 the non-elastic expansion of the pins may include one or more separate, in particular lamellar, having bodies radially displaceable, in particular about an axis radially outwardly pivotable or translatable, pin or other removal or input element are guided in and through radial displacement outwards, in particular by pivoting, this can expand radially within the meaning 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. In one embodiment, the pin can have a continuous or blind hole-like inner bore which is, for example, hydraulically or pneumatically pressurized to expand the pins radially. 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. A pin of the clamping means can engage through a through bore in the pin and having a flange on an opposite side a clamping means actuator, whose diameter is larger than the through hole. 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. By tightening of the flange by the clamping means towards the latter drive the spigot between the flange and the clamping means actuator can be axially compressed so that it expands radially. 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. Similarly, the pin may have a radially widening in the axial direction, in particular conical, having contour, so that an axial displacement of the pin in the pin expands it 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. In another aspect, a wave-shaped in the radial direction gap is formed between the recess and the inserted into this pin, in which an intermediate element array is arranged with one or more intermediate elements - in particular by a fixedly connected to the drive unit or the instrument shaft cage - radial are displaceably guided and axially fixed. Wird nun der Zapfen (die Aussparung) axial verschoben, verschiebt sich entsprechend auch dessen (deren) wellenförmige, der Aussparung (dem Zapfen) zugewandte Außen(Innen)wand. If now the pin (the recess) is moved axially, moves accordingly its (their) wave-shaped, the recess (the pin) facing outer (inner) wall. Dies verstellt formschlüssig die entsprechenden Zwischenelemente in radialer Richtung, die ihrerseits formschlüssig eine entsprechende Axialverschiebung der Aussparung (des Zapfens) erzwingen. This adjusted positively locking the corresponding intermediate elements in the radial direction, which force in turn, form-fitting manner, a corresponding axial displacement of the recess (the pin). Auf diese Weise kann insbesondere eine Axialverschiebung von Zapfen bzw. Aussparung auf die Aussparung bzw. den Zapfen formschlüssig zwangsgeführt übertragen werden. In this way, an axial displacement of pins or recess on the recess or the spigot can be transmitted positively locking positively guided in particular. 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. A sterile barrier may in turn arranged in particular between the spigot and recess, in particular between the journal and intermediate element arrangement, or between the intermediate assembly and recess, in particular clamped, to be or are arranged and are so simple and compact 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. In one aspect, the mechanical interface according to a rocker arm for coupling one or more pairs of drain and input drive elements. 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. Under a rocker arm is herein understood to mean especially a lever to fold a conventional manner, which at one point, in particular one end rotatably supported and on one thereof axially spaced location, in particular an opposite end, is positively forced by a rotatable or displaceable setting. 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. A sterile barrier may be located in particular between the rocker arm and link, in particular clamped, to be or are arranged and are so simple and compact between the drive unit and the instrument shaft. Insbesondere kann ein Abtriebselement als Kipphebel und ein zugeordnetes Eintriebselement als Kulisse ausgebildet sein. In particular, an output member as a rocker arm and an associated input element may be formed as a backdrop. Gleichermaßen kann ein Eintriebselement als Kipphebel und ein zugeordnetes Abtriebselement als Kulisse ausgebildet sein. Similarly, an input element as a rocker arm and an associated output member can be formed as a backdrop.
  • In einer Ausführung eines der vorgenannten Aspekte können ein oder mehrere Abtriebselemente der Abtriebsanordnung translatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. In one embodiment of the foregoing aspects, one or more output elements of the output array can be guided in translation and adjustable aktuierbar. Beispielsweise kann ein Abtriebselement eine Abtriebsachse eines Linearmotors bilden oder mit einer solchen gekoppelt sein. For example, an output member capable of forming an output shaft of a linear motor, or be coupled to such. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Eintriebselemente der Antriebsanordnung translatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. Additionally or alternatively, one or more input drive elements of the drive arrangement can be guided in translation and adjustable aktuierbar. Beispielsweise kann ein Eintriebselement eine Stange, die mit einem Endeffektor gelenkig verbunden ist, bilden oder mit einer solchen gekoppelt sein. For example, an input element capable of forming a rod which is pivotally connected to an end effector, or be coupled to such. Gleichermaßen kann ein Eintriebselement auch beispielsweise mit einem Zugseil zur Aktuierung eines Instrumentenfreiheitsgrades verbunden sein. Similarly, an input drive element can also be, for example, connected to a traction cable for actuation of an instrument degree of freedom.
  • Gleichermaßen können ein oder mehrere Abtriebselemente der Abtriebsanordnung rotatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. Similarly, one or more output elements of the output array can be guided rotationally adjustable or be aktuierbar. Beispielsweise kann ein Abtriebselement eine Abtriebsachse eines Drehmotors bilden oder mit einer solchen gekoppelt sein. For example, an output member capable of forming an output shaft of a rotary motor, or be coupled to such. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Eintriebselemente der Antriebsanordnung rotatorisch verstellbar geführt bzw. aktuierbar sein. Additionally or alternatively, one or more input drive elements of the drive arrangement can be guided rotationally adjustable or be aktuierbar. Beispielsweise kann ein Eintriebselement eine Welle sein, auf die ein Zugseil zur Aktuierung eines Instrumentenfreiheitsgrades aufwickelt. For example, an input element may be a shaft to which a traction cable wound to actuation of 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. In one embodiment of the foregoing aspects, one or more output elements are coupled with a coupling means that a translatory movement of the coupling means in a rotational motion is converted from the element. 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. Similarly, one or more output elements may be coupled to a coupling means in such a way that a rotational movement of the coupling means into a translational movement is converted from the element.
  • 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. Additionally or alternatively, one or more input drive elements can be coupled to a (further) coupling means that a translational movement of the element in a rotational movement is converted by the coupling means. 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. Similarly, one or more input drive elements may be so coupled to a (further) coupling means that a rotary movement of the element into a translational movement is converted by the coupling means.
  • In einer Weiterbildung kann ein Koppelmittel ein Drehschublager aufweisen, insbesondere ein in einer Kulisse translatorisch verschiebbares Drehgelenk. In one development, a coupling means may comprise a rotary thrust bearing, in particular a translationally displaceable in a sliding pivot joint. 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. Additionally or alternatively, a coupling means may comprise a rotatably mounted lever or a rotatably mounted rocker or a lever having a pivot point which is disposed between two taps, for example, further rotary bearing points, wire fasteners or the like. Insbesondere auf diese Weise kann eine rotatorische Bewegung des Koppelmittels mechanisch in eine translatorische Bewegung eines Ab- oder Eintriebselements umgesetzt werden. In particular, in this way, a rotational movement of the coupling means can be mechanically converted into a translational movement of a waste or input element. 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. Additionally or alternatively, a coupling means may comprise a set of teeth, in particular two interlocking or intermeshing gears, in rotation and the other likewise mounted rotatably, in particular as a meshing spur toothing, or translational, in particular as a worm or rack gear, movable from which, in a further development, a 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 one embodiment of the foregoing aspects of the instrument shaft comprises a flange, wherein the mechanical interface is disposed on a surface of this flange endeffektorzugewandten. In einer Weiterbildung weist die Antriebseinheit eine entsprechende Aussparung zur Durchführung des Instrumentenschaftes auf, was vorliegend auch als Hinterlader-Anordnung bezeichnet wird. In a further development, the drive unit has a corresponding recess for the implementation of the instrument shaft, which is also referred to herein as a breech-loading arrangement. 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. Similarly, the mechanical interface may be arranged on a endeffektorabgewandten surface of this flange so that the drive unit can be arranged on a side of the instrument shaft endeffektorabgewandten also what is referred to herein as a front-loading arrangement. 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 an alternative design, the mechanical interface may be disposed on a lateral surface of the flange of the instrument shaft, which is also referred to herein as a side loader arrangement.
  • 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. In particular, when the mechanical interface comprises a single-sided bond, one or more output elements, and / or in one embodiment, one or more input drive elements may be biased counter of their respective adjustment direction, in particular by a spring means. Auf diese Weise kann auch bei einer einseitigen Bindung ein Element dem anderen durch das Federmittel auch entgegen der Bindungsrichtung nachgeführt werden. In this manner, an element can be the other tracked by the spring means also opposite to the binding position even with a single-sided bond. 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. Even when two-sided bonds, for example a radially expanded cones, an intermediate element array or a rocker arm, a bias voltage of waste or input element can, contrary to its direction of 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. Likewise, particularly when a single-sided bond is formed between a drain and an associated input element, another waste and input element its associated is provided, the one-sided binding, a to the one drain and input element is in opposite directions. 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. In other words, may be provided for actuation in opposite directions or actuation of a degree of freedom in two opposite directions depending on a pair of oppositely acting removal or input drive elements. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass eine Aktuierung eines Abtriebselementes eines Paares das andere Abtriebselement dieses Paares, insbesondere mechanisch zwangsgeführt, gegensinnig aktuiert bzw. verstellt. By this is presently understood in particular that an actuation of a driven element of a pair the other output member of this pair, in particular mechanically forcibly guided, moved in opposite directions or actuated. 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. Even when two-sided bonds, for example a radially expanded cones, an intermediate element array or a rocker arm, a counter-acting further waste and input element may be provided to illustrate advantageous 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. Particularly if counter-acting removal or input drive elements is present by a pair of a static overdetermination, in an embodiment of the present invention, a compensating means may be provided for tolerance compensation. Ein solches Toleranzmittel kann insbesondere eine elastische Nachgiebigkeit eines Ab- oder Eintriebselements, insbesondere in dessen Verstellrichtung, aufweisen. Such a tolerance means may, in particular, an elastic compliance of a waste or input element, in particular in the displacement direction, have. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein mit einem Ab- oder Eintriebselement gekoppeltes Koppelmittel eine elastische Nachgiebigkeit in Verstellrichtung des Elements aufweisen. Additionally or alternatively, can also have an elastic resilience in the adjustment of the element with an inflow or input element coupled to the coupling means. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Sterilbarriere, die zwischen Ab- und Eintriebselement angeordnet ist, eine elastische Nachgiebigkeit aufweisen. Additionally or alternatively, may also be a sterile barrier which is arranged between drain and input element having an elastic resilience. 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. be an elastic compliance may in particular by an elastic material, showing in the normal operating macroscopic deformation and / or by appropriate shaping and flexurally soft design, in particular a local thinning of the material, preferably constriction defined or formed. Gleichermaßen kann ein Ausgleichsmittel auch eine, insbesondere vorgespannte, in Verstellrichtung verschiebbare Lagerung bzw. Lagerachse, insbesondere eines mit einem Ab- oder Eintriebselement gekoppelten, Koppelmittels aufweisen. Similarly, a leveling agent may also comprise a particular pre-stressed, coupled in the adjusting displaceable mounting or bearing axis, in particular one with a waste or input member, the coupling means. Auch ohne statische Überbestimmtheit kann ein solcher Toleranzausgleich vorteilhaft sein, um beispielsweise Montage- oder Fertigungstoleranzen in einer kinematischen Kette auszugleichen. Even without static overdetermination such a tolerance compensation may 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. In one embodiment of the foregoing aspects of an end face of a driven element and / or an end face of a input drive member may be of planar design, in particular to represent advantageously a larger contact area. Gleichermaßen können eine Stirnseite eines Abtriebselements und/oder eine Stirnseite eines Eintriebselements ballig ausgebildet sein, insbesondere, um vorteilhaft einen wohldefinierten Kontaktbereich darzustellen. Likewise, an end face of a driven element and / or an end face of a unit input element may be formed convex, in particular, to represent a well-defined advantageous contact area. 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. Additionally or alternatively, an end side of a dismantling or input drive member may include a protrusion and a facing this end face having at least one couplable or coupled so that input or output element a corresponding recess in which engages the projection.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Sterilität des Instruments. Another aspect of the present invention relates to the sterility of the instrument. 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. To this end, in one aspect, by one or more of the foregoing aspects and embodiments may be combined, the instrument assembly and the instrument provides a sterile barrier, which is intended, in particular air-tightly to enclose the drive unit, and between the drive unit and the to be located instrument shaft, and which is sterile wraps the drive unit and disposed between the drive unit and the instrument shaft. Die Sterilbarriere kann in einer Weiterbildung folienartig und/oder als Einmal- bzw. Wegwerfartikel ausgebildet sein. The sterile barrier may be designed as a single use or disposable film-like and / or in a development.
  • Nach einem Aspekt weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle eine Lose in einer Verstellrichtung der Ab- und Antriebsanordnung auf. In one aspect, the sterile barrier in the mechanical interface on a slack in an adjustment direction of the waste and drive arrangement. 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. The lots may be formed in one embodiment by a cuff which extends in an axial direction of adjustment and up during an axial movement of decrease or input element or rolls or evert. 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. Under slack is understood to mean in particular a reserve of material of the sterile barrier in general terms to particular translatory to compensate displacement movements of removal or input drive elements or participate, which is folded in an adjustment state or rolled and stored wonderfully apparent in another adjustment state and unrolled.
  • In einer Ausführung kann die Lose vorgespannt ausgebildet sein. In one embodiment, the slack can be formed biased. 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. By this is presently understood in particular that the lots is not elastically deformed during an adjusting movement or actuation of the removal or input drive member against the bias and resets in opposite directions of movement. 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. Insofar is present for more compact representation, in particular a multi-material that is provided for compensating an adjusting movement of a decrease or input drive element, in general terms referred to as lots that are equally biased, or may be without tension, or loosely. In einer Weiterbildung weist die Lose einen Faltenbalg auf, dessen Faltung eine Vorspannung in eine Grundkonfiguration induziert. In a further development, the lots of a bellows whose folding induces a bias in a basic configuration. 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. The folding or the bellows may extend in one 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. In one aspect, the sterile barrier in the area of ​​the mechanical interface at least to a non-contact translationally displaceable seal. Diese kann insbesondere als Spalt- oder Labyrinthdichtung ausgebildet und vorzugsweise teleskopierbar sein, dh zwei oder mehr axial gegeneinander verschiebbare und abgedichtete Teile, insbesondere Ringe, vorzugsweise konzentrische Ringe, aufweisen. This may in particular be formed as a gap or labyrinth seal, preferably telescopic, ie two or more axially mutually displaceable and sealed parts, in particular rings, preferably comprise concentric rings. Vorteilhafterweise können durch solche berührungslose translatorische Dichtungen dissipationsärmere Verstellbewegungen dargestellt werden. Advantageously, dissipationsärmere adjusting movements can be represented by such non-contact translational seals. In einer Weiterbildung erfolgt in einer berührungslosen translatorischen Dichtung eine Kraftübertragung über die Sterilbarriere hinweg und nicht durch diese hindurch. In a further development of a power transmission through the sterile barrier in a non-contact seal translational carried away and not through it.
  • Wie bereits vorstehend erläutert, kann die Sterilbarriere ein Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich, insbesondere eine elastische Nachgiebigkeit aufweisen. As explained above, the sterile barrier, a compensating means for tolerance compensation, in particular having an elastic resilience. 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 one development, it may require a particular local Wandaufdickung in one contact area of ​​a waste and / or input member, in particular of a single-sided bond, have, so as to provide more elastic way available. 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. having in one embodiment, the elastic resilience, in particular a local Wandaufdickung, a higher stiffness than a surrounding them the area of ​​the sterile barrier, in order to improve the transmission characteristics. 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. For this purpose, the sterile barrier may comprise a local change material in one embodiment of the present invention, in the contact area of ​​an input and / or output element, in particular a material with locally higher or lower stiffness than in a vicinity of the contact area.
  • Nach einem Aspekt weist die Sterilbarriere im Bereich der mechanischen Schnittstelle wenigstens einen Elementfortsatz auf. In one aspect, the sterile barrier in the area of ​​the mechanical interface at least one extension element. 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. This is in one embodiment releasably connected to a driven element connectable or connected to the base, which extends through the sterile barrier destructive and forms together with the extension element an output element. 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. Similarly, a member extension may be connected or detachably connected to an input element base, which extends through the sterile barrier destructive and forms, together with the element an extension input element. 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. For example, a sterile, in particular sterilized input element base of the drive arrangement of the sterile instrument shaft destructive pass through the sterile barrier and can be connected to the instrument shaft side facing away from the element extension, which is then coupled within the sterile barrier, or sterile sheath connected to the associated output member. 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. Similarly, a sterile extension element can be arranged instrument shank side sterile contacting on the sterile barrier before an output element base passes through these destructive and is connected to the instrument shaft side facing the extension member. Auf diese Weise kann jeweils die Sterilität des Instrumentenschaftes bei Ankopplung einer selbst nicht sterilen, durch die Sterilbarriere umhüllten Antriebseinheit gewahrt werden. In this way, each of the sterility of the instrument shaft for coupling an even non-sterile, covered by the sterile barrier drive unit can be maintained.
  • Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft die Befestigung von Antriebseinheit und Instrumentenschaft aneinander. Another aspect of the present invention relates to each other, the fastening of the drive unit and the instrument shaft. 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. To this end, in one aspect, by one or more of the foregoing aspects and embodiments may be combined, the instrument assembly, or the instrument is a fastening element for releasable connection with the drive unit, which is intended, preferably exclusively from the outside on one of the drive unit to be disposed surface of the sterile barrier which is remote from or facing away only on a surface of the drive unit of the sterile barrier is arranged. Das Befestigungselement kann lösbar, insbesondere form- oder reibschlüssig, oder unlösbar mit dem Instrumentenschaft verbunden, beispielsweise mit diesem verclipst oder integral ausgebildet sein. The fastening element may be connected to the instrument shaft is detachably, in particular form-fitting or frictionally engaged manner or non-releasably, clipped, for example, with, or be integrally formed. 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. The sterile barrier is in one embodiment at least in the contact area with the fastening element, preferably in the range of the complete mechanical interface, closed, in particular it may be destructive between the locking projections and / or recesses of the drive unit and fastening element or opening freely clamped. Auf diese Weise muss bei einer Befestigung des Instrumentenschaftes an der umhüllten Antriebseinheit keine Abdichtung erfolgen. In this way, at a fixing of the instrument shaft to the encased drive unit no sealing must be done. In einer Weiterbildung ist das Befestigungselement entsprechend dichtungsfrei bzw. dichtungslos ausgebildet. In a further development of the fastening element is correspondingly free of seals or seal-less.
  • 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. The fastening element may in particular be formed separately as a sterile disposable or sterilizable and adapter frictionally engaged on the drive unit and / or positively, in particular by means of clip connection, be attachable or attached. Insbesondere in Kombination mit einer einseitigen Bindung können so Befestigungs- und Kopplungsfunktionalität getrennt und auf Befestigungselement und Schnittstelle aufgeteilt werden. Especially in combination with a single-sided bond so mounting and coupling functionality can be separated and divided into fastener and interface.
  • Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Further advantages and features emerge from the dependent claims and the embodiments. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert: This is shown, partially in schematic form:
  • 1 1 : eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; : A mechanical interface of an instrument assembly according to an embodiment of the present invention;
  • 2 2 bis to 6 6 : mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; : Mechanical interfaces of tool assemblies according to other embodiments of the present invention;
  • 7 7 : verschiedene Ausführungen der einander zugewandten Stirnseiten der Ab- und Eintriebselemente der mechanischen Schnittstellen der : Different embodiments of the facing end sides of the drain and input drive elements of the mechanical interfaces of the 1 1 bis to 6 6 ; ;
  • 8 8th bis to 10 10 : Ausgleichsmittel zum Toleranzausgleich; : Compensation means for tolerance compensation;
  • 11 11 bis to 15 15 : verschiedene Ankopplungen eines instrumentenschaftseitigen Antriebsstranges an eine erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle; : Various couplings of an instrument stem-side drive train to a mechanical interface according to the invention;
  • 16 16 : mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; : Mechanical interfaces of tool assemblies according to other embodiments of the present invention;
  • 17 17 bis to 19 19 : verschiedene Ausführungen von Zapfen und Aussparung der Schnittstelle der : Various designs of pins and the interface of the recess 16 16 ; ;
  • 20 20 : eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; : A tool assembly according to another embodiment of the present invention;
  • 21 21 : eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung; : A tool assembly according to another embodiment of the present invention;
  • 22 22 : einen Zapfen und ein Klemmmittel der Instrumentenanordnung der : A pin and a clamping means of the instrument assembly of the 21 21 ; ;
  • 23 23 : Schritte des weggesteuerten Ankoppelvorgangs der Instrumentenanordnung der : Steps of the path-coupling process of the instrument assembly of the 21 21 ; ;
  • 24 24 : mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; : Mechanical interfaces of tool assemblies according to other embodiments of the present invention;
  • 25 25 : Schritte des weggesteuerten Ankoppelvorgangs der Instrumentenanordnung der : Steps of the path-coupling process of the instrument assembly of the 24 24 ; ;
  • 26 26 : verschiedene Anordnungen bzw. Fügerichtungen eines Instrumentenschafts an eine Antriebseinheit einer Instrumentenanordnung nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; : Various arrangements or joining directions of the instrument shaft to a drive unit of an instrument assembly according to further embodiments of the present invention;
  • 27 27 bis to 29 29 : mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; : Mechanical interfaces of tool assemblies according to other embodiments of the present invention;
  • 30 30 : mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die eine Lose in Verstellrichtung aufweist; : Mechanical interfaces of tool assemblies according to other embodiments of the present invention with a sterile barrier having a slack in the adjusting direction;
  • 31 31 : mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere, die eine berührungslose translatorisch verschiebbare Dichtung aufweist; : Mechanical interfaces of tool assemblies according to other embodiments of the present invention with a sterile barrier having a non-contact translationally displaceable seal;
  • 32 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; : A mechanical interface of a tool assembly according to another embodiment of the present invention with a sterile barrier, which has an extension member that is detachably connected to a waste or input element base; und and
  • 33 33 : eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Befestigungselement in Form eines sterilen Adapters : A tool assembly according to another embodiment of the present invention with a fastening element in the form of a sterile adapter 4 4 . ,
  • 1 1 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit zwei gegensinnigen Abtriebselementen shows a mechanical interface of a tool assembly according to an embodiment of the present invention having two opposing output elements 10A 10A , . 10B 10B einer Abtriebsanordnung einer modularen motorischen Antriebseinheit an output arrangement of a modular motor drive unit 1 1 . , Diese sind mit zwei Eintriebselementen These are two input drive elements 20A 20A bzw. or. 20B 20B einer Antriebsanordnung eines Instrumentenschaftes a drive assembly of a tool shank 2 2 gekoppelt. coupled. Eine Sterilbarriere A sterile barrier 3 3 umhüllt die Antriebseinheit surrounds the drive unit 1 1 und ist zwischen dieser und dem Instrumentenschaft and between the latter and the instrument shaft 2 2 angeordnet. arranged.
  • Ab- und Eintriebselemente Off and input drive elements 10A 10A , . 10B 10B bzw. or. 20A 20A , . 20B 20B sind in der Antriebseinheit are in the drive unit 1 1 bzw. dem Instrumentenschaft or the instrument shaft 2 2 translatorisch verstellbar geführt. translationally adjustable performed.
  • Die Abtriebselemente The output elements 10A 10A , . 10B 10B sind mit einem als Wippe are as with a seesaw 10C 10C ausgebildeten Koppelmittel derart gekoppelt, dass eine rotatorische Bewegung von dem Koppelmittel formed coupling means coupled such that a rotational movement of the coupling means 10C 10C , die in , in the 1 1 durch einen Drehpfeil angedeutet ist, in eine translatorische Bewegung der Elemente is indicated by a rotation arrow, into a translational movement of the elements 10A 10A , . 10B 10B umgesetzt wird. is implemented. Das Koppelmittel The coupling means 10C 10C kann beispielsweise mit einer Abtriebswelle eines Elektromotors der Antriebseinheit example, with an output shaft of an electric motor of the drive unit 1 1 verbunden oder über ein Getriebe gekoppelt sein (nicht dargestellt). be connected or coupled via a transmission (not shown).
  • In ähnlicher Weise sind die Eintriebselemente Similarly, the input drive elements are 20A 20A , . 20B 20B mit einem als Wippe with a rocker 20C 20C ausgebildeten weiteren Koppelmittel derart gekoppelt, dass eine translatorische Bewegung der Elemente formed further coupling means coupled such that a translational movement of the elements 20A 20A , . 20B 20B in eine rotatorische Bewegung von dem Koppelmittel in a rotational movement of the coupling means 20C 20C umgesetzt wird. is implemented. An dem Koppelmittel On the coupling means 20C 20C können beispielsweise axial voneinander beabstandet Zugseile oder Schubstangen des Instrumentenschaftes for example, axially spaced apart tension cables or push rods of the instrument shaft 2 2 befestigt sein, durch die ein Freiheitsgrad eines Endeffektors aktuiert, beispielsweise eine Schere geöffnet oder ein Skalpell verdreht wird (nicht dargestellt). be fixed by the actuated one degree of freedom of an end effector, for example, open a pair of scissors or a scalpel is rotated (not shown). Gleichermaßen kann die rotatorische Bewegung des Koppelmittels Likewise, the rotational movement of the coupling means 20C 20C beispielsweise über Zahnräder übertragen oder – etwa über ein Schneckengetriebe – wieder in eine translatorische Bewegung umgesetzt werden. for example, transmitted through gears or - be converted back into a translational movement - for example via a worm gear.
  • Sowohl Ab- und zugeordnetes Eintriebselement Both waste and associated input element 10A 10A , . 20A 20A bzw. or. 10B 10B , . 20B 20B untereinander als auch die Abtriebselemente with each other and the output elements 10A 10A , . 10B 10B und das Koppelmittel and the coupling means 10C 10C sowie die Eintriebselemente and the input drive elements 20A 20A , . 20B 20B und das weitere Koppelmittel and the further coupling means 20C 20C sind jeweils durch eine einseitige Bindung miteinander gekoppelt. are each coupled together by a single-sided bond. Man erkennt, dass das Doppelmittel It is apparent that the double agent 10C 10C auf die Abtriebselemente the output elements 10A 10A , . 10B 10B , diese auf die Eintriebselemente This on the input drive elements 20A 20A , . 20B 20B und diese wiederum auf das weitere Koppelmittel and this in turn further to the coupling means 20C 20C nur Druckkräfte übertragen können. can transmit compressive forces only.
  • Die Ab- und Eintriebselemente sind in der Ausführung als Stößel ausgebildet, die entlang ihrer Längsachsen verstellt werden, beispielsweise durch einen Linearaktor oder eine Gelenkkinematik. The waste and input drive elements are designed in the embodiment as a plunger which can be adjusted along their longitudinal axes, for example by a linear actuator or a joint kinematics. Zwischen den Stößeln befindet sich die Sterilbarriere Between the plungers is the sterile barrier 3 3 . , Da mit einem Stößelpaar nur Druckkräfte übertragen werden können, wird durch das zweite Stößelpaar eine geschlossene kinematische Schleife gebildet. As with a pair of plungers compressive forces can only be transmitted, a closed kinematic loop is formed by the second pair of plungers. Das zweite Stößelpaar wird gegensinnig zum ersten bewegt, so dass Antriebskräfte in beiden Richtungen übertragen werden können. The second pair of plungers is moved in the opposite direction to the first, so that the drive forces can be transmitted in both directions. Allgemein ist daher in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in der mechanischen Schnittstelle eine Parallelogramm-Kinematik vorgesehen. Generally, therefore, a parallelogram kinematics is provided in an embodiment of the present invention 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 The coupling of the instrument shaft to the drive unit is simple, and may alternatively along or transversely to the movement or adjustment of the tappet 10A 10A - 20B 20B erfolgen. respectively. Die Stößel the plunger 10A 10A , . 10B 10B der Antriebseinheit the drive unit 1 1 sind von der Sterilbarriere are of the sterile barrier 3 3 bedeckt. covered. Der Instrumentenschaft The instrument shaft 2 2 wird so an die Antriebseinheit is as to the drive unit 1 1 gefügt, dass sich die Stößel together, that the plunger 10A 10A , . 20A 20A bzw. or. 10B 10B , . 20B 20B , anfänglich in einem gewissen Abstand, gegenüberliegen. Initially at a certain distance, facing each other. Anschließend wird die Abtriebsseite auf die Antriebsseite gedrückt. Subsequently, the output side is pressed onto the drive side. Die Winkelstellung der Kipphebel bzw. Wippe The angular position of the rocker arms and rocker 10C 10C , . 20C 20C ist hierbei beliebig, da sich die Stellungen beider Seiten während des Koppelvorgangs angleichen. this is arbitrary, since the positions of both sides to align during the coupling process.
  • 2 2 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. shows a mechanical interface of a tool assembly according to another embodiment of the present invention. 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. With the above embodiments matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made, moreover, to the entire description.
  • In der Ausführung der In the execution of the 1 1 herrscht Gleitkontakt zwischen den Koppelmitteln there is sliding contact between the coupling means 10C 10C , . 20C 20C und Stößeln and rams 10A 10A , . 10B 10B bzw. or. 20A 20A , . 20B 20B , wobei die Reibkräfte unter anderem von der Hebelstellung und den Kontaktflächen, insbesondere deren Geometrie und Oberfläche, abhängen. Wherein the friction forces among others, the position of the lever and the contact surfaces, in particular their geometry and surface area depend. Daher ist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in Therefore, in an embodiment of the present invention as exemplified in 2 2 dargestellt ist, in wenigstens einem einseitigen Kontakt eines Koppelmittels (in is shown (in at least one-sided contact of a coupling agent in 2 2 beispielhaft: example: 10C 10C , . 20C 20C ) und Ab- bzw. Eintriebselements (in ) And removal or input drive element (in 2 2 beispielhaft: example: 10A 10A , . 10B 10B bzw. or. 20A 20A , . 20B 20B ) eine Rolle ) a role 30 30 angeordnet, wodurch die Reibung verringert werden kann. arranged, whereby the friction can be reduced.
  • 3 3 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. shows a mechanical interface of a tool assembly according to another embodiment of the present invention. 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. With the other versions matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description.
  • In den Ausführung der In the execution of the 1 1 , . 2 2 sind die Abtriebselemente are the output elements 10A 10A , . 10B 10B und das Koppelmittel and the coupling means 100 100 sowie die Eintriebselemente and the input drive elements 20A 20A , . 20B 20B und das weitere Koppelmittel and the further coupling means 20C 20C jeweils durch eine einseitige Bindung mit Gleit- ( (In each case by a single-sided bond with sliding 1 1 ) bzw. Rollkontakt ( () Or rolling contact 2 2 ) miteinander gekoppelt. ) Coupled together. In einer Ausführung, die exemplarisch in In one embodiment, the example in 3 3 gezeigt ist, ist hingegen wenigstens ein Abtriebselement (in is shown, however, is at least an output element (in 3 3 beispielhaft: example: 10A 10A , . 10B 10B ) und ein Koppelmittel (in ) And a coupling means (in 3 3 beispielhaft: example: 10C 10C ) und/oder wenigstens ein Eintriebselement (in ) And / or at least one input element (in 3 3 beispielhaft: example: 20A 20A , . 20B 20B ) und ein (weiteres) Koppelmittel (in ) And a (further) coupling means (in 3 3 beispielhaft: example: 20C 20C ) durch wenigstens eine Koppelstange (in ) (By at least one coupling rod in 3 3 beispielhaft: example: 40 40 ) miteinander gekoppelt, die gelenkig mit dem Koppelmittel bzw. Element verbunden ist. ) Coupled together, which is pivotally connected to the coupling means or element.
  • 4 4 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. shows a mechanical interface of a tool assembly according to another embodiment of the present invention. 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. With the other versions matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description.
  • Bei dieser Ausführung ist zur Aktuierung eines Freiheitsgrades nur ein Stößelpaar In this embodiment, the actuation of a degree of freedom is only a pair of plungers 10A 10A , . 20A 20A zur Kraftübertragung vorgesehen. provided for force transmission. Anstelle eines weiteren Paares aus Ab- und Eintriebselement ist das Eintriebselement Instead of a further pair of exhaust and input element is the input element 20A 20A entgegen seiner Verstellrichtung durch eine Feder opposite to its displacement direction by a spring 50 50 vorgespannt. biased. Diese stellt bei Wegnahme einer in Verstellrichtung aktuierenden Kraft bzw. bei aktuierter Bewegung des Abtriebselements entgegen dieser Verstellrichtung das Stößelpaar This provides for removal of a aktuierenden in the adjusting force or at aktuierter movement of the output member against the adjustment direction, the pair of plungers 10A 10A , . 20A 20A entgegen der Verstellrichtung zurück. contrary to the previous adjustment.
  • 5 5 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. shows a mechanical interface of a tool assembly according to another embodiment of the present invention. 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. With the other versions matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description.
  • In einer Ausführung, die exemplarisch in In one embodiment, the example in 5 5 gezeigt ist, ist wenigstens eine Kopplung zwischen einem Abtriebselement (in shown, at least one coupling between a driven element (in 5 5 beispielhaft: example: 10A 10A , . 10B 10B ) und einem Koppelmittel (in ) And a coupling means (in 5 5 beispielhaft: example: 10C 10C ) als Spindelantrieb mit gegenläufig bewegten Schiebehülsen ausgebildet. ) Is formed as a spindle drive with counter-moving sliding sleeves. Das vorzugsweise als Gewindespindel ausgebildete Koppelmittel (in Which is preferably formed as a threaded spindle coupling means (in 5 5 beispielhaft: example: 10C 10C ) weist in einer Ausführung je einen Abschnitt mit Rechts- und Linksgewinde, auf denen jeweils ein als Spindelmutter ausgebildetes Abtriebselement (in ), In one embodiment each have a portion having right and left hand thread, on which in each case designed as a spindle nut driven element (in 5 5 beispielhaft: example: 10A 10A bzw. or. 10B 10B ) sitzt. ) Sits. Durch eine Drehung der Gewindespindel By rotation of the threaded spindle 10C 10C werden die Spindelmuttern , the spindle nuts 10A 10A , . 10B 10B gegenläufig bewegt. moved in opposite directions. Die Muttern können, beispielsweise mit einer antriebseinheitsfesten Führungsschiene The nuts can, for example, with a drive unit mounted guide rail 10D 10D , gegen Verdrehen gesichert sein. be secured against rotation.
  • Zur Verdeutlichung ist in For clarification in 5 5 links ein perspektivischer Teilschnitt der Schnittstelle, in der Mitte bzw. rechts eine Seitansicht bei unterschiedlichen Stellungen der Abtriebselemente left perspective partial sectional view of the interface, in the middle or to the right a Seitansicht at different positions of the output elements 10A 10A , . 10B 10B gezeigt. shown.
  • 6 6 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. shows a mechanical interface of a tool assembly according to another embodiment of the present invention. 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. With the other versions matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description.
  • In einer Ausführung, die exemplarisch in In one embodiment, the example in 6 6 gezeigt ist, sind wenigstens ein Abtriebselement (in shown, at least one driven element are (in 6 6 beispielhaft: example: 10A 10A , . 10B 10B ) und ein Koppelmittel (in ) And a coupling means (in 6 6 beispielhaft: example: 10C 10C ) und/oder wenigstens ein Eintriebselement (in ) And / or at least one input element (in 6 6 beispielhaft: example: 20A 20A , . 20B 20B ) und ein (weiteres) Koppelmittel (in ) And a (further) coupling means (in 6 6 beispielhaft: example: 20C 20C ) durch ein Zahnstangengetriebe gekoppelt. ) Coupled through a rack and pinion. Hierzu sind in einer Weiterbildung Koppelmittel (in For this purpose, in a further coupling means (in 6 6 beispielhaft: example: 10C 10C , . 20C 20C ) als Ritzel ausgebildet, mit denen die als Zahnstangen ausgebildeten Abtriebselemente (in ) Is formed as a pinion, with which the designed as a rack output elements (in 6 6 beispielhaft: example: 10A 10A , . 10B 10B ) bzw. Eintriebselemente (in ) And input drive elements (in 6 6 beispielhaft: example: 20A 20A , . 20B 20B ) jeweils gegensinnig kämmen und so eine rotatorische in eine translatorische Bewegung umsetzen. ) Respectively meshing in opposite directions and so a rotary implement in a translational movement. Da sie auf gegenüberliegenden Seiten des Ritzels angeordnet sind bewegen sie sich gegensinnig. Since they are located on opposite sides of the pinion they move in opposite directions. 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 If the input and / or output elements are biased counter to its adjustment direction or another in an advantageous further development, can also advantageous backlash in the meshings 10A 10A - 10C 10C , . 10B 10B - 10C 10C , . 20A 20A - 20C 20C bzw. or. 20B 20B - 20C 20C reduziert bzw. eliminiert werden. are reduced or eliminated.
  • 7 7 zeigt verschiedene Ausführungen der einander zugewandten Stirnseiten der Ab- und Eintriebselemente shows different embodiments of the facing end sides of the drain and input drive elements 10A 10A , . 10B 10B bzw. or. 20A 20A , . 20B 20B der Ausführungen der the observations of 1 1 bis to 6 6 , die eben oder ballig ausgebildet sind und/oder einen Vorsprung zum Eingreifen in eine Aussparung in der anderen Stirnseite aufweisen: Dabei zeigt Which are formed flat or spherical and / or have a protrusion for engaging a recess in the other end face: This shows 7(a) 7 (a) zwei ebene Stirnseiten bzw. Kontaktflächen, die einen (einseitig gebundenen) Flächenkontakt bilden, two flat end faces or contact surfaces which form a (single-sided bound) surface contact, 7(b) 7 (b) eine ballige und eine ebene Stirnseite, die einen Punktkontakt bilden, a convex and a planar end face, which form a point contact, 7(c) 7 (c) einen kugelförmigen Vorsprung, der in eine kegelige Bohrung bzw. Aussparung eingreift und einen Ringkontakt bildet, a spherical projection which engages in a conical hole or recess and forms a ring contact, 7(d) 7 (d) einen kegelförmigen Vorsprung, der in eine kegelige Bohrung bzw. Aussparung eingreift und einen Flächenkontakt bildet, sowie a cone-shaped projection which engages in a conical hole or recess and forms a surface contact, and 7(e) 7 (e) zwei ballige Stirnseiten bzw. Kontaktflächen, die einen Punktkontakt bilden. two convex end faces or contact surfaces which form a point contact.
  • Um eine möglichst hohe Übertragungsgenauigkeit und Steifigkeit zu gewährleisten, sollten Abweichungen in der Position und Orientierung der Kontaktflächen vermieden werden. To ensure the highest possible transmission accuracy and stiffness variations in the position and orientation of the contact surfaces should be avoided. Mögliche Ursachen für derartige Abweichungen sind Fertigungs- und Montagetoleranzen, sowie Abweichungen in der Positionierung des Instruments zur Antriebseinheit durch den Anwender. Possible causes for such variations are manufacturing and assembly tolerances, as well as deviations in the positioning of the instrument to the drive unit by the user. Deshalb weist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wenigstens eine einseitige Bindung einen Punktkontakt zwischen Ab- und Eintriebselement auf. Therefore, in one embodiment of the present invention, at least a one-sided bond point contact between waste and input drive member.
  • 8 8th bis to 10 10 zeigen Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich. Show compensation means for tolerance compensation. Dabei zeigt Here shows 8 8th einen Ausgleich von Positions- und Orientierungsabweichungen der Stößel-Kontaktflächen durch gezielt eingebrachte Nachgiebigkeiten. a compensation of position and orientation deviations of the tappet pads by deliberately introduced compliances. In einer Ausführung, die exemplarisch in In one embodiment, the example in 8(a) 8 (a) angedeutet ist, ist eine Nachgiebigkeit durch eine biegeweiche Gestaltung eines Ab- und/oder Eintriebselements (in is indicated, a compliance by a flexurally soft design of a drain and / or input member (in 8(a) 8 (a) beispielsweise for example 10A 10A oder or 20A 20A ) ausgebildet. ) educated. Zusätzlich oder alternativ kann eine Nachgiebigkeit durch eine elastische Deformation der Sterilbarriere ausgebildet sein, wie dies exemplarisch in Additionally or alternatively, a resiliency can be formed by an elastic deformation of the sterile barrier, as exemplified in 8(b) 8 (b) angedeutet ist. is indicated. Die Sterilbarriere ist vorzugsweise ganz oder teilweise aus einem Elastomer hergestellt. The sterile barrier is preferably made wholly or partly from an elastomer. Die biegeweiche Gestaltung eines Ab- und/oder Eintriebselements, wie in Using soft design of waste and / or input element, as in 8(a) 8 (a) gezeigt, kann insbesondere in Hinblick auf das Übertragungsverhalten vorteilhaft sein. shown, may be particularly advantageous in regard to the transmission behavior. 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. Generally, a compliance may have a progressive spring characteristic in an embodiment of the present invention, so as to compensate smaller tolerances and to ensure at the same time with larger actuating movements a relatively rigid transmission.
  • Zusätzlich oder alternativ kann eine Nachgiebigkeit in einem Koppelmittel vorgesehen sein, wie dies exemplarisch in Additionally or alternatively, a compliance can be provided in a coupling means, as exemplified in 8(c) 8 (c) gezeigt ist. is shown. Aufgrund der geschlossenen kinematischen Kette handelt es sich prinzipiell um ein statisch überbestimmtes System. Because of the closed kinematic chain is basically a static overdetermined system. Um Fertigungs- und Montagetoleranzen in der kinematischen Kette auszugleichen und Spielfreiheit herzustellen, werden Längenunterschiede der Stößelpaare durch eine biegeweiche Gestaltung eines Koppelmittels kompensiert. To compensate for manufacturing and assembly tolerances in the kinematic chain and produce backlash, differences in length of the plunger pairs are offset by a soft bending design of a coupling agent.
  • In einer Ausführung, die exemplarisch in In one embodiment, the example in 9 9 angedeutet ist, weist ein Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich ein in Verstellrichtung (vertikal in is indicated, has a compensating means for tolerance compensation in a displacement direction (vertically in 9 9 ) verschiebbares Lager bzw. eine in Verstellrichtung verschiebbare Lagerachse eines Koppelmittels (in ) Movable bearing or a sliding bearing shaft in the adjustment of a coupling agent (in 9 9 beispielhaft: example: 10C 10C ) auf. ) on. Dieses ist hierzu in einer Ausführung in einem Schlitten, der innerhalb der Antriebseinheit verschieblich angeordnet ist, drehbar gelagert. This is for this purpose in an embodiment in a carriage which is disposed within the drive unit slidably, rotatably supported. Dieses Schublager ermöglicht eine Verschiebung in Richtung der Stößelbewegung. This thrust bearing permits a movement in the direction of the slide movement. In dieser Richtung wird, beispielsweise durch eine Feder oder durch statische Verstellung, eine Kraft aufgebracht, die die Stößelpaare in der Schnittstelle gegeneinander vorspannt (in In this direction, a force is, for example, by a spring or by static adjustment is applied that biases the plunger couple in the interface against each other (in 9 9 durch den strichlierten Kraftpfeil angedeutet). indicated by the dashed force arrow).
  • 10 10 zeigt einen Ausgleich von Längentoleranzen zwischen den Stößelpaaren durch Nachgiebigkeiten in der Sterilbarriere, wie sie vorstehend bereits mit Bezug auf shows a compensation of length tolerances between the ram pairs by compliances in the sterile barrier, as already above with reference to 8(b) 8 (b) erläutert wurden. were explained. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die exemplarisch in In an embodiment of the present invention, which by way of example in 10 10 angedeutet ist, ist in die Sterilbarriere ein nachgiebiges Ausgleichselement is indicated, in the sterile barrier is a flexible compensation element 3.1 3.1 integriert. integrated. Durch Kompression dieses Elements wird eine Vorspannung in der kinematischen Schleife aufgebaut und gleichzeitig durch eine unterschiedliche Stauchung Längenunterschiede ausgeglichen. a bias is built up in the kinematic loop and at the same offset by a different compression length differences due to compression of this element. Insbesondere, damit nicht zu große Nachgiebigkeiten eingeführt werden, die sich ungünstig auf das Regelungsverhalten auswirken können, weist das Ausgleichselement In particular, in order to avoid excessive compliances are introduced which may adversely affect the control behavior, the compensation element 3.1 3.1 in einer Weiterbildung ein progressives Federverhalten auf. In a development, a progressive spring behavior. Dies kann insbesondere durch eine entsprechende Werkstoffwahl und/oder geometrische Gestaltung der Sterilbarriere erreicht werden. This can be achieved in particular through a corresponding choice of material and / or geometrical configuration of the sterile barrier.
  • 11 11 bis to 15 15 zeigen insbesondere verschiedene vorteilhafte Ankopplungen eines instrumentenschaftseitigen Antriebsstranges an eine erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle, wie sie beispielsweise vorstehend mit Bezug auf in particular show various advantageous couplings of an instrument stem-side drive train to a mechanical interface according to the invention, such as those described above with reference to 1 1 bis to 10 10 , aber auch nachfolgend mit Bezug auf die weiteren Figuren, beschrieben ist. but, is also described below with reference to the further figures. Dabei zeigt Here shows 11 11 eine Ankopplung eines Seilzuges a coupling of a cable 60 60 an die Eintriebselemente. the input drive elements. Um einen Freiheitsgrad des Instrumentenschafts, insbesondere eines Endeffektors (nicht dargestellt), beid- bzw. gegensinnig zu aktuieren, ist im Instrumentenschaft mit der drehbar gelagerten Wippe To one degree of freedom of the instrument shaft, in particular an end effector (not shown), on both, or to aktuieren opposite direction, is in the instrument shaft with the pivoted rocker 20C 20C eine kinematische Schleife zwischen den beiden Stößeln a kinematic loop between the two tappets 20A 20A , . 20B 20B gebildet. educated. In der gezeigten Ausführung sind die Stößel jeweils mit einem Dreh-Schublager In the illustrated embodiment, the plunger are each provided with a rotary thrust bearing 20D 20D an die Wippe gekoppelt. coupled to the rocker. Mit der Wippe ist eine Seilrolle fest verbunden, die von dem Seilzug With the rocker a pulley is fixedly connected by said cable 60 60 umschlungen wird. is wrapped. In einer Weiterbildung ist auch eine form- und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen Rolle und Seilzug möglich. In a further development, a positive and / or material connection between the roller and cable is possible. Durch eine geeignete Wahl des Seilrollendurchmessers kann optional eine Anpassung des Schnittstellen-Hubs an den erforderlichen Seilhub vorgenommen werden. By suitable choice of the pulley diameter to adapt the interface hubs to the required Seilhub can be made optional. Neben dem dargestellten zylindrischen Querschnitt der Seilrolle sind auch andere, insbesondere ellipsenartige, Querschnitte möglich. In addition to the illustrated cylindrical cross-section of the rope reel cross-sections are also other, especially ellipsoidal, possible.
  • 12 12 zeigt eine Ankopplung eines instrumentenseitigen Seilzuges shows a connection of a meter side Bowden cable 60 60 an die mechanische Schnittstelle nach einer weiteren Ausführung. at the mechanical interface according to another embodiment. Dabei ist die Seilrolle, die ein Element eines Koppelmittels im Sinne der vorliegenden Erfindung bildet, zusätzlich mit einer Verzahnung Here, the cable pulley, which forms one element of a coupling means according to the present invention, in addition with a toothing 20E 20E versehen, die mit einem verzahnten Abschnitt eines instrumentenseitigen Stößels (in provided that (with a toothed portion of a meter side tappet in 12 12 beispielhaft: example: 20B 20B ) kämmt. ) Meshes. Die zusätzliche Übersetzung dieser Zahnradstufe erlaubt vorteilhaft eine noch bessere Anpassung des Stößelhubs an den Seilhub. The additional translation of this gear stage advantageously allows even better adaptation of the ram stroke to the Seilhub.
  • In den beiden Ausführungen der In the two versions of the 11 11 , . 12 12 ist der Seilzug is the cable 60 60 geschlossen. closed. In einer alternativen Ausführung der vorliegenden Erfindung, die exemplarisch in In an alternative embodiment of the present invention, which by way of example in 13 13 , . 14 14 und and 15 15 angedeutet ist, kann ein Freiheitsgrad auch durch einen offenen Seilzug (in is indicated, a degree of freedom may also be through an open cable (in 13 13 beispielhaft: example: 60 60 ) oder durch Schubstangen (nicht dargestellt) aktuiert werden, dessen Enden mit Eintriebselementen (in () Or by push rods not shown) are actuated, the ends (with input drive elements in 13 13 beispielhaft: example: 20A 20A , . 20B 20B ) oder einem damit gekoppelten Koppelmittel gekoppelt sein können. ) Or coupled thereto coupling means can be coupled. Dabei sind bei einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in Here, in an embodiment of the present invention as exemplified in 14 14 , . 15 15 angedeutet ist, die Enden des Seilzugs is indicated, the ends of the cable 60 60 über zusätzliche Seilwippen an die mechanische Schnittstelle bzw. deren Eintriebselemente additional rope paddles at the mechanical interface or its input drive elements 20A 20A , . 20B 20B gekoppelt. coupled. Über das Verhältnis der Hebelarme jeder Wippe kann vorteilhafterweise der Seilhub angepasst werden. Advantageously, the Seilhub can be adjusted via the ratio of the lever arms of each rocker. Um eine Änderung der erforderlichen Seillänge zu vermeiden, können die Hebelverhältnisse der beiden Seilwippen gleich sein. To avoid a change in the required rope length, the leverage ratios of the two cable rockers can be the same. In In 14 14 , . 15 15 sind die beiden Lagerstellen der Seilwippen zur besseren Übersichtlichkeit versetzt zueinander dargestellt. the two bearing points of the rope rockers for clarity are shown offset from each other. In einer Ausführung können diese Lagerungen der Seilwippen koaxial zusammenfallen. In one embodiment, these bearings of the cable may coincide coaxially rockers. Bei der Ausführung der In the execution of 14 14 wird die geschlossene kinematische Schleife zwischen Ab- und Eintriebselementen durch eine weitere instrumentenseitige Wippe gebildet, die jeweils über ein Dreh-Schublager the closed loop kinematic between drain and input drive elements is formed by a further instrument-side rocker, each via a rotary thrust bearing 20D 20D mit den instrumentenseitigen Stößeln with the meter side tappets 20A 20A , . 20B 20B gekoppelt ist. is coupled. Bei der Ausführung der In the execution of 15 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. is dispensed this extra rocker and instead establishes the bias of the interface via the cable, already present by which a closed kinematic loop. 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. In particular, in this way a prestress of the mechanical interface can also be used to bias an instrument shaft side cable pull generally according to an embodiment of the present invention, thus increasing the complexity of the instrument-side drive train reduced. 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. It should be expressly noted that in the illustrated embodiments, the assignment of waste and input drive elements is merely exemplary and, in particular, arrangements or features of a driven element of a design can be combined with arrangements or features of an input drive element a different version. So kann beispielsweise in der Ausführung der For example, in the execution of 14 14 anstelle der eintriebsseitigen Drehschublager instead of the input-side rotary thrust bearing 20D 20D analog zu der abtriebsseitigen Anordnung auch eine Anordnung bzw. Kopplung mit Koppelstangen (vgl. abtriebsseitige Koppelstange analogous to the driven-side arrangement, an arrangement or coupling (with coupling rods see FIG. output-side coupling rod 40 40 in in 14 14 ) denkbar. conceivable).
  • 16 16 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. shows a mechanical interface of a tool assembly according to another embodiment of the present invention. 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. With the other versions matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description. Bei dieser Ausführung weist die Schnittstelle ein Abtriebselement in Form eines Zapfens In this embodiment, the interface includes an output member in the form of a pin 100 100 und ein Eintriebselement mit einer Aussparung and an input element with a recess 200 200 auf, wobei der Zapfen in der Aussparung durch ein Klemmmittel radial elastisch aufweitbar ist. , wherein the pin in the recess is radially elastically expandable by a clamping means. Diese Ausführung eignet sich zur Übertragung von Zug- und Druckkräften. This version is suitable for the transmission of tensile and compressive forces. 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. Subsequently, a translational actuation or adjustment of the mechanical interface will be explained by way of example, however, the mechanical interface can also be used for the transmission of rotational or superimposed translatory and rotary movements.
  • Der Antriebszapfen The drive pin 100 100 ist translatorisch verstellbar in der Antriebseinheit is translationally displaceable in the drive unit 1 1 geführt und aktuiert und in eine instrumentenschaftseitigen Aussparung in Form einer Kupplungsbuchse guided and actuated and in an instrument shank-side recess in the form of a coupling sleeve 200 200 eingeführt. introduced. Die dünnwandige Sterilbarriere The thin-walled sterile barrier 3 3 ist zwischen Antriebseinheit und Instrumentenschaft angeordnet. is arranged between the drive unit and the instrument shaft.
  • Die Verbindung von Antriebszapfen The connection of drive pins 100 100 und Kupplungsbuchse and coupling bush 200 200 kann kraft- oder formschlüssig und ab- oder unabhängig vom Instrumentenantrieb erfolgen. can be done non-positively or positively and regardless of the instrument off or drive. 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. Advantageously, components having higher complexity and tighter tolerances in the drive unit can be arranged so that these interfaces are particularly advantageous for low-cost Einweginstrumentenschäfte. Positionierung und Befestigung des Instrumentenschafts relativ zur Antriebseinheit erfolgen in einer Weiterbildung durch eine separate Funktionseinheit, wie nachfolgend beschrieben. Positioning and fixing the instrument shaft take place relative to the drive unit in a further development as described below by a separate functional unit. 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. The mounting of the coupling elements is therefore preferably selected so that high requirements are avoided to the form and position tolerances, and, the connection is made from waste and input element, at least substantially without force. Der Antriebszapfen ist daher in einer Weiterbildung in der Antriebseinheit mit einem fünfwertigen Schublager geführt, dh es sind nur Verschiebungen entlang der Längsachse möglich. The driving pin is thus guided in a further development in the drive unit with a pentavalent thrust bearing, that is, it only shifts along the longitudinal axis are possible. Die Lagerung der Kupplungsbuchse im Instrumentenschaft hat in radialer Richtung Spiel, dh die Kupplungsbuchse ist in radialer Richtung nicht eindeutig geführt. Storage of the coupling socket in the instrument shaft has not resulted clearly in a radial direction radially game, ie the clutch bush. 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. If the instrument shaft is not coupled to the drive unit, ensures the radial bearing that the coupling sleeve is pre-positioned with sufficient accuracy and can not be dissolved during handling and cleaning. Sobald der Instrumentenschaft an die Antriebseinheit gekoppelt ist, hat diese Lagerung keine Funktion. Once the instrument shaft is coupled to the drive unit, this storage has no function. Dann übernimmt das Schublager des Antriebszapfens auch die Lagerung des instrumentenschaftseitigen Eintriebselements. Then the thrust bearing of the drive pin is also responsible for storage of the instrument shaft side unit input element. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine zwangsfreie Verbindung erreicht, ohne dass sich die beiden Lagerungen verspannen. In this way a forced free compound is advantageously achieved without the two bearing brace. Die Lagerung der Kupplungsbuchse im Instrumentenschaft verfügt in einer Weiterbildung über zwei Anschläge in axialer bzw. Verstellrichtung. The mounting of the coupling socket in the instrument shaft has, in a further two stops in the axial or displacement direction. Somit kann der benötigte Arbeitshub für jeden Instrumentenschaft individuell festgelegt und die Antriebseinheit für verschiedene Instrumentenschäfte verwendet werden. Thus, the required stroke for each instrument shaft can be set individually and the drive unit are used for various instrument shafts.
  • Durch die geometrische Gestaltung der Kupplungselemente erfolgt die radiale Ausrichtung der Kupplungsbuchse By the geometric design of the coupling elements, the radial alignment of the coupling sleeve takes place 200 200 zum Antriebszapfen the drive pin 100 100 automatisch. automatically. Somit ist nur eine Fügebewegung in Richtung der Antriebsbolzen erforderlich. Thus, only a joining movement toward the drive pin is required. Dadurch wird vorteilhafterweise der Instrumentenschaftwechsel während eines chirurgischen Eingriffs erleichtert und ist in kürzerer Zeit durchführbar. This advantageously of the instrument shaft exchange is facilitated during a surgical procedure and can be performed in less time.
  • In In 17 17 , . 18 18 sind verschiedene vorteilhafte Ausführungen von Antriebszapfen und Kupplungsbuchse dargestellt, insbesondere eine flache ( Various advantageous embodiments of the drive pin and coupling sleeve are shown, in particular a flat ( 17(d) 17 (d) ), konische ( ), Conical ( 17(c) 17 (c) ), sphärisch ( ), Spherical ( 17(b) 17 (b) ) und eine elliptische ( ) And an elliptical ( 17(a) 17 (a) ) Stirnseite des Antriebszapfens, die jeweils mit verschiedenen Einführgeometrie der instrumentenschaftseitigen Kupplungsbuchse kombiniert sein können, insbesondere einer zylindrischen ( ) End face of the drive pin, which may be each combined with various chamfer end of the instrument shaft-side coupling bush, in particular a cylindrical ( 18(d) 18 (d) ) Sacklochbohrung, insbesondere mit einem oder mehreren Absätzen ( ) Blind hole, in particular with one or more heels ( 18(c) 18 (c) ), einer Fase ( (), A bevel 18(b) 18 (b) ) oder Verrundung ( () Or rounding 18(a) 18 (a) ). ).
  • 19 19 zeigt verschiedene Koppelungen von Zapfen shows various couplings of pin 100 100 und Aussparung and recess 200 200 : bei einer Ausführung, die exemplarisch in : In one embodiment, by way of example in the 19(a) 19 (a) , (b) und (d) angedeutet ist, sind Zapfen und Aussparung reibschlüssig durch elastisches Aufweiten eines, insbesondere einteilig ( , (B) and (d) is indicated, pin and recess are frictionally one, especially integrally (by elastic widening 19(d) 19 (d) ) oder mehrteilig ( ) Or multipart ( 19(a) 19 (a) , (b)) ausgebildeten, Antriebszapfens gekoppelt, der hierzu einen elastischen Körper (in , (B)) formed, the drive pin coupled to the this, an elastic body (in 19(a) 19 (a) , (b) beispielhaft: , (B) by way of example: 100.1 100.1 ) aufweisen kann, dessen Durchmesser durch elastische Verformung mittels eines Klemmmittels (in may have) whose diameter (by elastic deformation by means of a clamping means in 19(a) 19 (a) , (b), (d): , (B), (d): 100.2 100.2 ) vergrößert wird. ) Is increased. Bei einer Ausführung, die exemplarisch in In one embodiment, the example in 19(c) 19 (c) angedeutet ist, sind Zapfen und Aussparung zusätzlich oder ausschließlich formschlüssig durch elastisches Aufweiten eines ein- oder mehrteilig ausgebildeten Antriebszapfens gekoppelt. is indicated, pin and recess are additionally or exclusively positively coupled by elastic expansion of a single- or multi-part driving pin. In einer Ausführung, die in In one embodiment, the in 19(c) 19 (c) exemplarisch in Kombination mit dem Formschluss dargestellt ist, weist ein Klemmmittel (in be exemplified in combination with the form-fit, has an clamping means (in 19(c) 19 (c) beispielhaft: example: 100.2 100.2 ) eine konische Außenform auf und ist im Zapfen a conical outer shape) and is in the pin 100 100 axial verstellbar, um diesen von innen radial aufzuweiten. axially adjustable in order to radially expand it from the inside. In den Ausführungen der In the embodiments of 19(a) 19 (a) , (b) weist das Klemmmittel , (B), the clamping means 100.2 100.2 hingegen einen Flansch auf, um den elastischen Zapfen durch axiale Kompression radial aufzuweiten. on the other hand on a flange to radially expand the elastic pin by axial compression. In der Ausführung der In the execution of the 19(d) 19 (d) ist das Klemmmittel the clamping means 100.2 100.2 hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet, der Zapfen hydraulically or pneumatically formed, the pin 100 100 wird durch Druckbeaufschlagung von innen radial aufgeweitet. is expanded radially by pressure from the inside.
  • Eine sterile Schutzhülle A sterile protective sleeve 3 3 ist zwischen Zapfen und Aussparung angeordnet und ermöglicht aufgrund ihrer Elastizität den vorstehend beschrieben Form- oder Reibschluss. is disposed between the spigot and recess, allowing due to its elasticity the above-described molding or friction fit. 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. As stated elsewhere, a movement of the (non-sterile) drive unit to a (sterile) instrument shaft is not transmitted through a recess in the sterile barrier therethrough, but over the closed sterile barrier of time also in this embodiment, which facilitates the sterile handling.
  • Die Klemmbewegung bzw. das Klemmmittel (in The clamping movement or clamping means (in 19 19 beispielhaft: example: 100.2 100.2 ) kann von dem Instrumentenantrieb abhängig oder davon unabhängig betätigt werden. ) Can be actuated depending on the tool drive or independently.
  • 20(a) 20 (a) zeigt exemplarisch eine Antriebseinheit by way of example shows a drive unit 1 1 mit drei Abtriebselementen in Form von Zapfen, three output members in the form of pegs, 20(b) 20 (b) einen damit koppelbaren Instrumentenschaft an order can be coupled instrument shaft 2 2 mit drei Eintriebselementen, die entsprechende Aussparungen aufweisen. with three input drive elements having corresponding recesses. 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 In one embodiment, a pin of a decrease or input drive member may be non-elastically radially expanded and thereto one or more radially displaceable guided, preferably lamellar, separate body (in 20(a) 20 (a) beispielsweise for example 100.1 100.1 ) aufweisen, wie dies exemplarisch in ) Have, as exemplified in 20(a) 20 (a) dargestellt ist. is shown.
  • 21 21 bis to 23 23 zeigen Schnitte durch eine Antriebseinheit show sections through a drive unit 1 1 und einen damit gekoppelten Instrumentenschaft and coupled thereto instrument shaft 2 2 mit einer (Hub)Zapfen-Schnittstelle nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. with a (stroke) pin interface according to a further embodiment of the present invention. 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. With the other versions matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description.
  • Schematisch angedeutet sind insbesondere ein Klemmmittelantrieb in Form eines Elektromotors Schematically indicated drive clamping means are especially in the form of an electric motor 100.3 100.3 und eine Gewindespindel and a threaded spindle 100.2 100.2 , beispielsweise ein Wälzschraubtrieb, eines Klemmmittels, ein Hubzapfen , For example, a rolling screw drive, a clamping means, a crankpin 100 100 und eine instrumentenschaftseitige Kupplungsbuchse mit einer Aussparung and an instrument shaft-side coupling socket with a recess 200 200 . , Die Gewindespindel The threaded spindle 100.2 100.2 , beispielsweise eines Kugel- oder Rollengewindetriebs, wird von dem Elektromotor , For example a ball or roller thread drive is from the electric motor 100.3 100.3 weggesteuert angetrieben. path-driven. Die Gewindespindel ist durch eine Spindellagerung in der Antriebseinheit The threaded spindle is by means of a spindle bearing in the drive unit 1 1 gelagert. stored. Eine mit der Gewindespindel One with the threaded spindle 100.2 100.2 kämmende Spindelmutter meshing spindle nut 100.4 100.4 ist drehfest mit dem Hubzapfen is rotatably connected to the crankpin 100 100 verbunden. connected. Der Hubzapfen ist seinerseits in einem Schublager The crank pin is in turn in a thrust bearing 100.5 100.5 geführt, das nur eine Translation in Axialrichtung zulässt und sämtliche Radialkräfte und Momente aufnimmt. out, which allows only a translation in the axial direction and houses all radial forces and moments. Zum Reib- oder Formschluss (vgl. insb. For friction or form fit (see. Esp. 19 19 ) weist der Zapfen ), The pin 100 100 mehrere separate Körper in Form von lamellenartigen Spannhebeln a plurality of separate body in the form of lamellar clamping levers 100.1 100.1 auf, die gleichmäßig am Umfang des Hubzapfens verteilt sind. which are evenly distributed around the circumference of the crank pin. Die Spannhebel The clamping lever 100.1 100.1 sind am distalen Ende des Hubzapfens are at the distal end of the crank pin 100 100 (rechts in (Right in 22 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. ) Rotatably mounted in the latter and thereby guided radially displaceable, such that performs a radial deflection of the clamping lever to a force-locking or form-locking clamping of the crank pin at the instrument side coupling socket. Die Auslenkung der Spannhebel erfolgt weggesteuert durch eine Steuerkontur, die in die Gewindespindel integriert sein kann, wie exemplarisch in The deflection of the clamping lever is done path-controlled by a control contour which can be integrated into the threaded spindle, as exemplified in 21 21 bis to 23 23 angedeutet. indicated.
  • 23 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 shows steps of the path-switching operation of the driving arrangement and drive arrangement by means of the mechanical interface with each other, namely, a situation prior to the coupling of waste and input element 100 100 , . 200 200 ( ( 23(a) 23 (a) ), ein Herstellen der Klemmung nach Einführen des Antriebszapfens in die Kupplungsbuchse ( (), A production of the clamping after insertion of the drive spigot into the coupling socket 23(b) 23 (b) ) und ein Aufrechterhalten der Klemmung über den gesamten Stellbereich durch mechanische Zwangsführung der Spannhebel. ) And maintaining the clamping over the entire control range by means of mechanical forced control of the clamping lever.
  • 23(a) 23 (a) zeigt die Situation vor dem Ankoppeln. shows the situation prior to coupling. Die Antriebseinheit The drive unit 1 1 ist durch eine sterile Hülle is through a sterile sheath 3 3 abgedeckt und der Instrumentenschaft an der Antriebseinheit covered and the instrument shaft to the drive unit 1 1 fixiert. fixed. Der Antriebszapfen The drive pin 100 100 ist in eine untere Grenzlage gefahren. is driven to a lower limit position. Eine Druckfeder A compression spring 200.1 200.1 im Instrumentenschaft unterstützt den Kopplungsvorgang, indem sie sicherstellt, dass sich die Kupplungsbuchse the instrument shaft supports the pairing process, by ensuring that the coupling sleeve 200 200 ebenfalls in einer unteren Grenzlage befindet. is also located in a lower limit position. 23(b) 23 (b) zeigt die Situation unmittelbar nach dem Ankoppeln. shows the situation immediately after coupling. Durch Ausfahren des Zapfens By extending the pin 100 100 aus der Antriebseinheit from the drive unit 1 1 wird dieser in die Kupplungsbuche des Instrumentenschafts eingeführt. it is inserted into the coupling beech of the instrument shaft. Anschließend werden die Spannhebel Subsequently, the clamping levers 100.1 100.1 zwangsgeführt durch die auf die Gewindespindel forced through on the threaded spindle 100.2 100.2 aufgebrachte Steuerkontur radial ausgefahren und dadurch die reib- oder formschlüssige Verbindung hergestellt. applied control contour radially extended and prepared by the frictional or positive connection. Wie in As in 23(c) 23 (c) gezeigt, wird diese mechanische Verbindung durch eine mechanische Zwangsführung der Spannhebel shown, this mechanical connection is by a mechanical forced guidance of the clamping lever 100.1 100.1 im gesamten Arbeitsbereich des Instrumentenschafts aufrechterhalten, im Ausführungsbeispiel bei translatorisch verstell- bzw. aktuiertem Zapfen maintained in the entire operating range of the instrument shaft, adjustable in the embodiment with translatory or aktuiertem pin 100 100 (vertikal in (Vertically in 23 23 ). ).
  • 24 24 zeigt mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung. shows mechanical interfaces of tool assemblies according to other embodiments of the present invention. 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. With the other versions matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description.
  • Bei der Ausführung der In the execution of 24 24 ist der Hubzapfen- bzw. Klemmmittelantrieb kraftgesteuert, die Klemmkraft wird im Gegensatz zur Ausführung der Hubzapfen- the clamping means or the drive is force-controlled, the clamping force is in contrast to the embodiment of the 21 21 bis to 24 24 nicht durch eine vom Stellantrieb des Abtriebselements bzw. Zapfens abhängige Zwangsführung aufgebracht. not applied by a dependent from the actuator of the driven element or pin constraining guide. Die Kopplung zwischen Ab- und Eintriebselement wird durch elastisches Aufweiten des Antriebszapfens The coupling between the drain and input drive member by elastic expansion of the drive stud 100 100 hergestellt und kann kraft- oder formschlüssig erfolgen. manufactured and can be effected non-positively or positively. Durch Verspannen eines Klemmmechanismus bzw. -mittels wird der Antriebszapfen radial aufgeweitet. By clamping a clamping mechanism-sealing agent of the drive pin is radially expanded. In der Ausführung der In the execution of the 24 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. , the clamping means to this end a locking ball mechanism, in a modification not shown, it may for example have an expanding mandrel, a toggle mechanism or a star wheel. Um die Klemmkraft über den gesamten Stellbereich aufrecht zu erhalten, ist das Klemmmittel in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in In order to obtain the clamping force over the entire operating range upright, the clamping means is in an embodiment of the present invention as exemplified in 24 24 angedeutet ist, allgemein so gestaltet, dass es über einen kinematischen Totpunkt verfügt. It is indicated generally designed so that it has a kinematic dead center. 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. By this is presently understood in particular that there is a kinematic range, in which the clamping means remains stable open or off and input element not coupled, and a further kinematic separated therefrom by a dead area in which the clamping means remains stable closed or . waste input element coupled. In der Ausführung der In the execution of the 24 24 weist das Klemmmittel hierzu mehrere am Umfang des Antriebszapfens , the clamping means for this more at the periphery of the drive pin 100 100 verteilte Rastkugeln distributed locking balls 100.6 100.6 und einen Betätigungsstift and an actuating pin 100.2 100.2 mit einem Kugelkopf auf, dessen Durchmesser größer ist als der durch die nicht radial aufgeweiteten Rastkugeln definierte Innenring. with a spherical head whose diameter is greater than that defined by the non-radially expanded locking balls inner ring. Das Klemmmittel wird betätigt bzw. aktuiert, indem der Betätigungsstift The clamping means is operated or actuated by the actuating pin 100.2 100.2 in den Antriebszapfen the drive pin 100 100 vorgeschoben und somit die Rastkugeln advanced and thus the locking balls 100.6 100.6 radial nach außen gedrückt werden. are pressed radially outwards. Dadurch wird ein separater elastischer Körper in Form einer Dehnhülse Thereby, a separate elastic body in the form of an expansion sleeve 100.1 100.1 im Durchmesser aufgeweitet, die ausgeklinkt oder geschlitzt sein kann, um die Betätigungskraft möglichst gering zu halten. expanded in diameter, which can be notched or slit to keep the operating force as low as possible. Diese Hülse vermeidet vorteilhaft Punktkontakt zwischen den Rastkugeln und der Sterilbarriere, die den Zapfen This sleeve advantageously avoids point contact between the locking balls and the sterile barrier which the pin 100 100 umhüllt (nicht dargestellt), und ermöglicht eine gleichmäßigere Anpresskraft über eine möglichst große Kontaktfläche. wrapped (not shown), and enables a more uniform contact pressure over the largest possible contact area. Dadurch kann die Kontaktsteifigkeit erhöht und die Flächenpressung der Sterilbarriere minimiert werden. This can increase the contact stiffness and the surface pressure of the sterile barrier is minimized. Der Betätigungsstift The actuating pin 100.2 100.2 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. is advanced over the dead center of the locking ball mechanism of addition, so that the locking balls Reset behind the ball head of the actuation pin slightly radially inwardly in order to obtain the clamping force stably maintained.
  • Als Stellantrieb zur Aktuierung des Ab- bzw. Eintriebselements kann insbesondere ein Spindelantrieb dienen, wie er beispielsweise mit Bezug auf As an actuator for the actuation of the removal or input drive element is a spindle drive can be used, in particular, as described for example with reference to 22 22 erläutert wurde, wobei der Klemmmechanismus bzw. das Klemmmittel abhängig oder unabhängig vom Stellantrieb aktuiert werden kann. has been explained, the clamping mechanism and the clamping means can be actuated dependent or independent from the actuator. Im ersteren Fall wirkt die Vorschubbewegung der Antriebseinheit auf den Betätigungsstift In the former case, the forward movement of the drive unit acts on the actuating pin 100.2 100.2 , wie mit Bezug auf As referring to 23 23 erläutert. explained.
  • 25 25 zeigt Schritte des kraftgesteuerten Koppelvorgangs von Abtriebsanordnung und Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle der shows steps of the force-controlled switching operation of the driving arrangement and drive arrangement by means of the mechanical interface of the 24 24 miteinander, in each other in 23 23 entsprechender Darstellung, auf die ergänzend Bezug genommen wird. corresponding representation, the additional reference. 25(a) 25 (a) zeigt die Situation vor dem Einkoppeln. shows the situation before being coupled. Die Antriebseinheit The drive unit 1 1 ist durch eine sterile Hülle abgedeckt und der Instrumentenschaft an der Antriebseinheit fixiert. is covered by a sterile sheath and the instrument shaft at the drive unit fixed. Der Antriebszapfen The drive pin 100 100 ist in eine untere Grenzlage gefahren. is driven to a lower limit position. 25(b) 25 (b) zeigt die Situation unmittelbar nach dem Ankoppeln: Um den Antriebszapfen zuverlässig in die Kupplungsbuche des Instrumentenschafts einzuführen, wird das Abtriebselement shows the situation immediately after coupling: To introduce the drive pin reliably in the clutch Beech of the instrument shaft, the output element is 100 100 gegen einen Endanschlag im Instrumentenschaft gefahren und der Kupplungsmechanismus ausgelöst bzw. das Klemmmittel betätigt. moved against an end stop in the instrument shaft and the clutch mechanism triggered or actuated the clamping means. Die Rastkugeln The locking balls 100.6 100.6 werden von dem Betätigungsstift be of the operation pin 100.2 100.2 radial nach außen gedrückt und so die mechanische Verbindung von Ab- und Eintriebselement hergestellt. pressed radially outwards and so prepared, the mechanical connection of waste and input element. Wie in As in 25(c) 25 (c) gezeigt, wird die mechanische Verbindung im gesamten Arbeitsbereich des Instruments aufrechterhalten, da der Totpunkt des Klemmmechanismus überwunden ist. shown, the mechanical connection is maintained throughout the entire working range of the instrument, as the dead center of the clamp 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. In an instrument assembly according to the present invention, the instrument shaft may have in particular a flange, wherein the mechanical interface is disposed on a endeffektorzugewandten, endeffektorabgewandten or side surface of this flange. Mit anderen Worten kann die Antriebseinheit In other words, the drive unit can 1 1 als „Hinterlader”, „Vorderlader” oder „Seitenlader” ausgebildet sein. be designed as a "breech-loading", "muzzle loading" or "side loading".
  • Zur Erläuterung sind in To explain in 26 26 vorteilhafte Fügerichtungen eines Instrumentenschafts an eine Antriebseinheit einer Instrumentenanordnung nach verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. advantageous joining directions of the instrument shaft to a drive unit of an instrument assembly according to various embodiments of the present invention shown schematically. Nach einer Ausführung, die exemplarisch in According to one embodiment, the example in 26(a) 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. is indicated, the instrument shaft along the insertion direction of the instrument is fitted into the patient to the drive unit, which is therefore referred to as a "breech-loading". In einer anderen Ausführung, die exemplarisch in In another embodiment, the example in 26(b) 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. is indicated, the instrument shaft is fitted against the insertion of the instrument into the patient to the drive unit, referred to respectively as "muzzle loading". In einer anderen Ausführung, die exemplarisch in In another embodiment, the example in 26(c) 26 (c) angedeutet ist, wird der Instrumentenschaft quer zur Einführrichtung des Instruments in den Patienten an die Antriebseinheit gefügt, was als „Seitenlader” bezeichnet wird. is indicated, the instrument shaft is transverse to the direction of insertion of the instrument into the patient joined to the drive unit, which is referred to as "side loading". Bei der in When in 26 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. Instrumentation shown it can be one of the explained with reference to an execution of the other figures in particular, is so incorporated in its description.
  • 27 27 zeigt eine mechanische Schnittstelle einer Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, und zwar in einer perspektivischen Ansicht ( shows a mechanical interface of a tool assembly according to another embodiment of the present invention, namely (in a perspective view, 27(a) 27 (a) ), und zwei Schnitten in unterschiedlichen Hubstellungen ( (), And two sections in different lifting positions 27(b) 27 (b) , (c)). , (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. With the other versions matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description.
  • 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 wave-shaped in the radial direction gap is formed between the pin and the recess into which a radially displaceable axially fixed intermediate element array is arranged to transmit a translational movement via a sterile barrier.
  • Hierzu ist der Zapfen For this purpose, the pin 100 100 mit umlaufender Einkerbung und eine instrumentenschaftseitige Kupplungsbuche with circumferential groove and an instrument shaft side clutch Beech 200 200 mit einem umlaufenden Ringprofil auf der Innenseite ausgebildet. formed with a circumferential annular profile on the inside. Zapfen und Kupplungsbuchse sind so gestaltet, dass sich im gefügten Zustand zwischen diesen Bauteilen ein, vorzugsweise äquidistanter, wellenförmiger Spalt ausbildet. Spigot and coupling socket are designed so that in the joined state a between these components, preferably is formed of equidistant, wave-shaped gap. In diesen Spalt sind stabförmige Zwischenelemente In this gap are rod-shaped intermediate elements 100.7 100.7 einer Zwischenelementanordnung eingebracht, die in einer Käfighülse introduced a two-element array in a cage sleeve 100.8 100.8 raumfest gelagert und nur in radialer Richtung verschieblich sind. mounted fixed in space and are slidable only in the radial direction. Die dünne, folienartige Sterilbarriere (nicht dargestellt) ist zwischen Kupplungsbuche und Käfighülse angeordnet. The thin, foil-like sterile barrier (not shown) is disposed between the coupling sleeve and cage beech. Durch Verschieben des Zapfens By moving the pin 100 100 in axialer Richtung (vertikal in in the axial direction (vertically in 27 27 ) wird der antriebsseitige Teil des wellenförmigen Spalts zwischen Zapfen und Kupplungsbuchse verschoben. ) Is shifted to the drive-side part of the wave-shaped gap between the pin and coupling sleeve. Durch die kinematischen Zwänge in der Schnittstelle wird die Kupplungsbuchse zusammen mit dem Zapfen axial bzw. translatorisch verschoben, wie in der Figurenfolge Through the kinematic constraints in the interface, the coupling sleeve is shifted axially or in translation together with the pin, as in the sequence of figures 27(b) 27 (b) → (c) angedeutet. → (c) indicated. In einer Weiterbildung können die Zwischenelemente der Zwischenelementanordnung hülsenförmig ausgebildet sein, an deren Stirnseiten Kugeln drehbar angeordnet sind, um den Reibungswiderstand zu reduzieren. In one embodiment, the intermediate elements of the intermediate element array may be a sleeve-shaped, balls are rotatably disposed on the end faces, in order to reduce the frictional resistance.
  • 28 28 , . 29 29 zeigen mechanische Schnittstellen von Instrumentenanordnungen nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung. show mechanical interfaces of tool assemblies according to other embodiments of the present invention. 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. With the other versions matching features are denoted by identical reference numerals, so that subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description.
  • Bei diesen Ausführungen weist die mechanische Schnittstelle einen Kipphebel auf, um insbesondere eine translatorische Antriebsbewegung über eine Sterilbarriere hinweg zu übertragen. In these embodiments, the mechanical interface comprises a rocker arm, in particular in order to transfer a translational driving movement via a sterile barrier. 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. A particular advantage of this concept is a simple design of the sterile barrier: it has to be designed only for the tilting movements of the lever, and can, in a development, therefore, as a plastic molding, for example thermoplastic elastomer or silicone, in particular a deep-drawn sheet can be easily manufactured. Der Neigungswinkel des Hebels kann in einer Ausführung von einem Drehantrieb verstellt werden, insbesondere einem Elektromotor, gegebenenfalls mit zwischengeschaltetem Getriebe. The tilt angle of the lever can be adjusted in an embodiment of a rotary drive, in particular an electric motor, optionally with intermediate gear. Die Sterilbarriere kann die gesamte Antriebseinheit einhüllen und auch über den Hebel gestülpt sein. The sterile barrier may envelop the entire drive unit and be inverted via the lever. In einer nicht dargestellten Weiterbildung kann ein Hebel (in In a not shown further can be a lever (in 28 28 , . 29 29 beispielhaft: example: 1000 1000 ) allgemein auf seiner kontakt- bzw. sterilbarrierenabgewandten Seite (unten in ) Is generally at its contact or sterile barrier opposite side (bottom in 28 28 , . 29 29 ) über sein Drehlager hinaus verlängert und dort mit einem Antrieb bzw. einem instrumentenschaftseitigen Antriebsstrang, beispielsweise einem Zugseil oder einem Gestänge, gekoppelt sein. ) May be extended beyond its pivot bearing and also there, coupled to a drive or an instrument shaft-side drive train, such as a pull cable or a linkage.
  • Der Kipphebel (in The rocker arm (in 28 28 , . 29 29 beispielhaft: example: 1000 1000 ) ist in einer Ausführung allgemein formschlüssig mit einem Kupplungsteil gekoppelt, insbesondere kann er, wie in den Ausführungen der ) Is generally positively coupled in an embodiment with a coupling part, in particular it can, as in the embodiments 28 28 , . 29 29 angedeutet, in einer Nut eines Kupplungsteils (in indicated (in a groove of a coupling member 28 28 , . 29 29 beispielhaft: example: 2000 2000 ) geführt sein. be performed). 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. The rocker arm can in particular be coupled to an output member of the output assembly of the drive unit or constitute such, the coupling part may be coupled in accordance with a driving element of the drive assembly of the instrument shaft or represent such. 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. Likewise, the rocker arm to a drive member of the drive assembly of the instrument shaft can be coupled vice versa, or such a pose, the coupling part may be coupled in accordance with an output member of the output assembly of the drive unit or represent such.
  • Das Kupplungsteil The coupling part 2000 2000 kann in einer Ausführung, die exemplarisch in may, in one embodiment, by way of example in the 28 28 angedeutet ist, durch ein Schublager It is indicated by a thrust bearing 2000.1 2000.1 translatorisch verstellbar geführt sein. be guided translationally adjustable. Somit wird die Drehbewegung des Kipphebels Thus, the rotational movement of the rocker arm 1000 1000 beispielsweise im Instrumentenschaft als translatorische Bewegung abgegriffen bzw. in der Antriebseinheit als translatorische Bewegung aufgeprägt. tapped example, in the instrument shaft as a translatory movement or imprinted as translational movement in the drive unit. Die Kinematik dieser Schnittstelle ist nichtlinear und wird daher in einer Weiterbildung rechnerisch bzw. in der Antriebseinheitssteuerung kompensiert. The kinematics of this interface is not linear and is compensated in a further calculation or in the drive unit control.
  • Indem ein Kipphebel in einer Weiterbildung kardanisch gelagert ist, können auch Bewegungen in zwei Freiheitsgraden übertragen werden. By a rocker arm is mounted on gimbals in a development, even movements in two degrees of freedom can be transferred. Hierzu ist beispielsweise die Abbildung der For this example, the mapping of the 28 28 als Schnittdarstellung in zwei zueinander senkrechten Ebenen zu denken. to think as a sectional representation in two mutually perpendicular planes. Durch eine optionale zusätzliche Verschiebbarkeit des Kipphebels entlang seiner Längsachse (vertikal in An optional additional displacement of the rocker arm along its longitudinal axis (vertically in 28 28 ) kann eine Schnittstelle mit Kipphebel zur Aktuierung von drei Freiheitsgraden ausgebildet sein. ) May be configured to interface with rocker arms for actuation of three degrees of freedom.
  • In einer anderen Ausführung, die exemplarisch in In another embodiment, the example in 29 29 angedeutet ist, kann das mit dem Kipphebel formschlüssig gekoppelte Kupplungsteil ebenfalls drehbar gelagert sein bzw. in einem Drehlager geführt sein. is indicated, which may also be rotatably mounted or can be guided in a rotary bearing with the rocker arm coupled form-locking coupling member. Auch diese Ausführung kann zur Aktuierung von zwei oder mehr Freiheitsgraden erweitert sein, wie dies vorstehend mit Bezug auf This embodiment may be extended for actuation of two or more degrees of freedom, as above with respect to 28 28 erläutert wurde. explained.
  • Die Figuren The figures 30 30 bis to 32 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. Instrument show arrangements according to further embodiments of the present invention with a sterile barrier - coated a drive unit and is arranged between the drive unit and an output coupled to the latter by means of a mechanical interface instrument shaft - at least in the operating mode. 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. Drive unit, instrument shaft and / or mechanical interface can such be of other embodiments and figures so that matching features are denoted by identical reference numerals with the other embodiments, and subsequently received only the differences and reference is made, moreover, to the entire description in particular.
  • Die Sterilbarriere kann allgemein insbesondere einteilig und/oder als Folienschlauch ausgeführt sein. The sterile barrier may generally particular in one piece and / or be designed as a film tube. In einer Weiterbildung ist die Sterilbarriere luftdicht ausgebildet bzw. umhüllt die Antriebseinheit luftdicht. In one embodiment, the sterile barrier is constructed airtight and encloses the drive unit airtight. Wie insbesondere nachfolgend mit Bezug auf die As particularly with reference to the 30 30 bis to 32 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. describes a transmission of a driving or adjusting movement of a waste to an input element is performed according to an embodiment of the present invention with an opening in the sterile barrier therethrough, but on the closed in this area sterile barrier.
  • In einer Ausführung, die in zwei Varianten in In one embodiment, the in in two versions 30 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. is illustrated, the sterile barrier in the mechanical interface of at least one, in particular in the area of ​​each of the output element depending on a prestressed lots in an adjustment direction of the waste and drive arrangement. Die vorgespannte Lose ist in einer Weiterbildung als elastischer Faltenbalg, insbesondere als Elastomer-Faltenbalg ausgebildet, vorzugsweise als Wellmembran (in The biased lots is formed as an elastic bellows, in particular as an elastomeric bellows, in a further, preferably (as in corrugated diaphragm 30(a) 30 (a) beispielhaft: example: 3.2 3.2 ) oder Wellbalg (in ) Or bellows (in 30(b) 30 (b) beispielhaft: example: 3.3 3.3 ), der direkt in die sterile Hülle integriert bzw. einteilig mit dieser ausgebildet, insbesondere ur- oder umgeformt, ist. ) Which is integrated directly into the sterile sleeve or integrally formed therewith, in particular origin or reshaped. In einer anderen Ausführung, die als Variante in In another embodiment, the variant as in 30(c) 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. is illustrated, the sterile barrier in the mechanical interface of at least one, in particular in the area of ​​each output element each have a non-biased slack in an adjustment direction of the waste and drive arrangement. Diese, wenigstens im Wesentlichen nicht vorgespannte, Lose ist in einer Weiterbildung als, vorzugsweise elastische, Stulpe, insbesondere als Thermoplast- oder Elastomer-Stulpe (in This, at least substantially non-prestressed, lots is in a further development as a preferably elastic, cuff, in particular as thermoplastic or elastomeric cuff (in 30(c) 30 (c) beispielhaft: example: 3.4 3.4 ) ausgebildet, die direkt in die sterile Hülle integriert bzw. einteilig mit dieser ausgebildet, insbesondere ur- oder umgeformt, ist. ) Is formed, which is directly integrated into the sterile sleeve or integrally formed therewith, in particular origin or reshaped.
  • 30(a) 30 (a) zeigt eine Ausführung als ebene Wellmembran shows an embodiment of a flat corrugated diaphragm 3.2 3.2 , . 30(b) 30 (b) als Wellbalg as bellows 3.3 3.3 , dessen Querschnitt insbesondere zylindrisch oder kegelförmig sein kann. Whose cross section may be in particular cylindrical or conical. Beide Faltenbalge speichern Lose in Verstellrichtung (vertikal in Save both bellows lots in the adjustment direction (vertical in 30 30 ), in die durch die Faltung bzw. vorgeformten Wellen eine rückstellende Vorspannung eingeprägt ist, die bei Aktuierung des Abtriebselements (in ), In which a restoring bias voltage is impressed by the convolution or preformed waves (for actuation of the driven element in 30 30 beispielsweise for example 10A 10A , . 100 100 oder or 1000 1000 ) in Verstellrichtung den auftretenden Hub kompensiert. ) Compensates the stroke occurring in the adjustment.
  • In einer anderen Ausführung, die in drei Varianten in In another embodiment shown in three variants 31 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 is illustrated, the sterile barrier in the mechanical interface of at least one, in particular in the area of ​​each of the output element depending on a non-contact translationally displaceable seal (in 31 31 beispielhaft: example: 3.5 3.5 ). ). Diese kann in einer Weiterbildung, die exemplarisch in This can, in a development, the example in 31(a) 31 (a) angedeutet ist, als axial verschiebliche Spaltdichtung ausgebildet sein. is indicated, may be formed as an axially displaceable gap seal. Gleichermaßen kann sie in einer Weiterbildung, die exemplarisch in Similarly, it can, in a development, the example in 31(b) 31 (b) angedeutet ist, als Labyrinthdichtung ausgebildet sein. is indicated, be designed as a labyrinth seal. Wie exemplarisch in As exemplified in 31(c) 31 (c) angedeutet, kann eine translatorisch verschiebbare Dichtung vorzugsweise teleskopierbar sein, insbesondere als ein- oder mehrstufige Teleskophülse (in indicated a translatory shifting seal may preferably be telescopic, in particular as a one- or multi-stage telescopic sleeve (in 31(c) 31 (c) beispielhaft: dreistufig). example: three-stage).
  • 32 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. shows another embodiment of the sterile barrier in the mechanical interface, in particular at least one, preferably each removal or input drive element, which is characterized by a very simple structure and manufacture. 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. The sterile barrier comprises at least one, preferably each of the absence or input element a sterile extension element, which is detachably connectable to a base member which passes through the sterile barrier destructive. Wie in der Figurenfolge As in the sequence of figures 32(a) 32 (a) 32(b) 32 (b) angedeutet, durchgreift exemplarisch eine Abtriebselementbasis indicated, by way of example engages a driven element base 11 11 zerstörend die Sterilbarriere destroying the sterile barrier 3 3 und wird mit ihrem Durchtrittsbereich lösbar mit einem sterilen Elementfortsatz and is with its passage area releasably with a sterile extension element 3.6 3.6 zu einem Abtriebselement verbunden, wie es beispielsweise als coupled to an output member, as for example as 10A 10A , . 10B 10B , . 100 100 oder or 1000 1000 in den anderen Ausführungen und Figuren erläutert ist. is explained in the other embodiments and figures. Gleichermaßen kann umgekehrt auch eine Eintriebselementbasis Similarly, conversely, an input element base 21 21 zerstörend die Sterilbarriere destroying the sterile barrier 3 3 durchgreifen und mit ihrem Durchtrittsbereich lösbar mit einem sterilen Elementfortsatz pass through and with its passage area detachably connected to a sterile extension element 3.6 3.6 zu einem Eintriebselement verbunden werden, wie es beispielsweise als are connected to an input element, as for example as 20A 20A , . 20B 20B , . 200 200 oder or 2000 2000 in den anderen Ausführungen und Figuren erläutert ist. is explained in the other embodiments and figures.
  • In einer Ausführung, die exemplarisch in In one embodiment, the example in 32 32 angedeutet ist, weist die Sterilbarriere im Bereich der sie durchgreifenden Elementbasen je eine, vorzugsweise ringförmige, Aufdickung It is indicated, the sterile barrier in the region of the through cross-element bases each one, preferably annular, thickened 3.7 3.7 auf, beispielsweise durch aufgeklebte Kunststoffscheiben, urgeformte lokale Wandstärkenvergrößerungen und/oder lokaler Werkstoffänderung. on, for example, by bonded plastic discs urgeformte local wall thickness enlargements and / or local change material. In der Mitte des verstärkten Bereichs kann die Sterilbarriere wieder als dünne Membran ausgeführt sein. In the center of the amplified range, the sterile barrier may be performed again as a thin membrane. Nach dem Einhüllen der Antriebseinheit wird, wie beschrieben, beispielsweise auf einen Zapfen der sterile Fortsatz After the wrapping of the drive unit, as described, for example, a pin of the sterile extension 3.6 3.6 gefügt. together. Hierzu wird die dünne Membran der Sterilbarriere im Inneren des Verstärkungsrings durchstoßen. For this purpose, the thin membrane of the sterile barrier is pierced in the interior of the reinforcing ring. 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. The fixing of the sterile appendix may in particular frictional, substance and / or positive, conclusive for example, by a screw or bayonet connection or can also be designed as a ball lock pins.
  • 33 33 zeigt eine Instrumentenanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einer Sterilbarriere shows an instrument assembly according to another embodiment of the present invention with a sterile barrier 3 3 , die – wenigstens im OP-Betrieb – eine Antriebseinheit Which - at least in the operating mode - a drive unit 1 1 umhüllt und zwischen der Antriebseinheit und einem mit diesem mittels einer mechanischen Schnittstelle gekoppelten Instrumentenschaft and wrapped between the drive unit and an output coupled thereto by means of a mechanical interface instrument shaft 2 2 angeordnet ist. is arranged. Antriebseinheit drive unit 1 1 , Instrumentenschaft , Instrument shaft 2 2 und/oder mechanische Schnittstelle and / or mechanical interface 3 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. can in particular those of his other designs and figures so that matching features are denoted by identical reference numerals with the other versions and subsequently received only the differences and reference is made otherwise to the entire description.
  • Die Instrumentenanordnung weist ein Befestigungselement in Form eines sterilen Adapters The tool assembly includes a mounting member in the form of a sterile adapter 4 4 zur lösbaren Verbindung des Instrumentenschafts for the releasable connection of the instrument shaft 2 2 an der Antriebseinheit on the drive unit 1 1 auf, welcher auf einer der Antriebseinheit abgewandten Oberfläche der Sterilbarriere angeordnet wird bzw. ist. to which remote from the drive unit of a surface of the sterile barrier is arranged or is.
  • Die Antriebseinheit The drive unit 1 1 , die in der in That in the in 33 33 dargestellten Ausführung beispielhaft mehrere Hubzapfen Embodiment shown by way of example a plurality of crankpins 100 100 aufweist, wird von der sterilen Hülle which is from the sterile sleeve 3 3 umschlossen. enclosed. In der sterilen Hülle sind die Abdeckungen für die Abtriebselemente integriert, in der in In the sterile sheath that covers for the drive components are integrated in the in 33 33 dargestellten Ausführung beispielhaft als Elastomer-Faltenbälge wie vorstehend mit Bezug auf Embodiment by way of example as an elastomeric bellows as illustrated above with reference to 30 30 erläutert. explained. Nachdem die Antriebseinheit von der Sterilbarriere umschlossen wurde, wird der sterile Adapter After the drive unit has been enclosed by the sterile barrier, the sterile adapter 4 4 von außen an der steril verpackten Antriebseinheit fixiert. fixed to the outside of the sterile packaging drive unit. Der Adapter the adapter 4 4 interagiert somit nicht mit den Abtriebselementen thus, does not interact with the output elements 100 100 , sondern stellt lediglich eine mechanische Schnittstelle zur Befestigung des Instrumentenschafts But merely provides a mechanical interface for attaching the instrument shaft 2 2 an der umhüllten Antriebseinheit at the sheathed drive unit 1 1 zur Verfügung. to disposal. 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. This separation of the mechanical coupling of waste and input drive elements on the one hand (by the mechanical interface) and the mechanical fixing of the drive unit and the instrument shaft on the other hand (by the fixing member or adapter) facilitates the sterile handling of the instrument assembly. In einer Ausführung, die exemplarisch in In one embodiment, the example in 33 33 angedeutet ist, ist der Adapter is indicated, the adapter 4 4 form- und/oder reibschlüssig, beispielsweise durch Rast- bzw. Clipverbindungen, mit Instrumentenschaft und Antriebseinheit verbindbar bzw. verbunden, wobei die sterile Hülle form-, and / or friction, for example by latching or clip connections, with the instrument shaft and drive unit connectable or connected, wherein the sterile sheath 3 3 auch zwischen Rastvorsprüngen und -aussparungen von Antriebseinheit und Adapter dicht bzw. durchgangsfrei ist, um so die Sterilität zu wahren. is dense and free passage between latching projections and -aussparungen of the drive unit and the adapter, so as to maintain sterility.
  • Die vorstehenden Instrumentenanordnungen sind in einer Weiterbildung robotergeführt bzw. zur Befestigung an einem Manipulator eines Manipulatorchirurgiesystems eingerichtet. The above instrument arrangements are guided in a robot-training or adapted for attachment to a manipulator of a manipulator surgical system. Insbesondere kann hierzu die Antriebseinheit In particular, this may drive unit 1 1 , der Instrumentenschaft , The instrument shaft 2 2 und/oder ein Befestigungselement bzw. ein Adapter and / or a fastener or an adapter 4 4 eine entsprechend eingerichtete Befestigungsschnittstelle aufweisen, beispielsweise entsprechende Aussparungen, Verriegelungen oder dergleichen. have a correspondingly equipped mounting 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 Above, in particular components of an instrument assembly according to the invention have been described, but also method are included for loading of a manipulator of a manipulator surgical system where a modular motor drive unit and an instrument shaft, while the output assembly and the drive assembly are coupled together by means of the mechanical interface detachably connected to each other and, as for example, in the figure sequences 23(a) 23 (a) 23(b) 23 (b) 23(c) 23 (c) , . 25(a) 25 (a) 25(b) 25 (b) 25(c) 25 (c) und and 32(a) 32 (a) 32(b) 32 (b) sowie den Montagepfeilen in and the mounting arrows in 26 26 und and 33 33 . ,
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Antriebseinheit drive unit
    2 2
    Instrumentenschaft instrument shaft
    3 3
    Sterilbarriere sterile barrier
    3.1 3.1
    Ausgleichselement compensation element
    3.2 3.2
    Wellmembran (vorgespannte Lose) Well membrane (biased lots)
    3.3 3.3
    Wellbalg (vorgespannte Lose) Bellows (preloaded lots)
    3.4 3.4
    Elastomer-Stulpe (Lose) Elastomeric cuff (lots)
    3.5 3.5
    translatorisch verschiebbare Dichtung translationally displaceable seal
    3.6 3.6
    steriler Fortsatz sterile extension
    3.7 3.7
    Aufdickung thickening
    4 4
    Adapter (Befestigungselement) Adapter (bracket)
    10A, 10B 10A, 10B
    Abtriebselement (Abtriebsanordnung) An output element (output device)
    10C 10C
    Koppelmittel coupling means
    10D 10D
    Führungsschiene guide rail
    11 11
    Abtriebselementbasis Output element base
    20A, 20B 20A, 20B
    Eintriebselement (Antriebsanordnung) Input element (drive assembly)
    20C 20C
    Koppelmittel coupling means
    20D 20D
    Dreh-Schublager Rotary thrust bearings
    20E 20E
    Verzahnung gearing
    21 21
    Eintriebselementbasis Input element base
    30 30
    Rolle role
    40 40
    Koppelstange coupling rod
    50 50
    Feder feather
    60 60
    Seilzug cable
    100 100
    Zapfen (Abtriebselement) Pin (output member)
    100.1 100.1
    Dehnhülse/Spannhebel (elastischer/separater Körper) Expansion sleeve / clamping lever (elastic / separate body)
    100.2 100.2
    Gewindespindel/Betätigungsstift (Klemmmittel) Threaded spindle / actuator pin (clamping means)
    100.3 100.3
    Elektromotor electric motor
    100.4 100.4
    Spindelmutter spindle nut
    100.5 100.5
    Schublager thrust bearing
    100.6 100.6
    Rastkugeln detent balls
    100.7 100.7
    Zwischenelement(anordnung) Intermediate element (arrangement)
    100.8 100.8
    Käfighülse cage bushing
    200 200
    Kupplungsbuchse mit Aussparung (Eintriebselement) Coupling bush with opening (input element)
    200.1 200.1
    Druckfeder compression spring
    1000 1000
    Kipphebel (Ab-/Eintriebselement) Rocker arm (Decrease / input element)
    2000 2000
    Kupplungsteil (Ein-/Abtriebselement) Coupling part (input / output member)
    2000.1 2000.1
    Schublager thrust bearing
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Claims (14)

  1. Chirurgische Instrumentenanordnung, mit einer modularen motorischen Antriebseinheit ( Surgical instrument assembly (with a modular motor drive unit 1 1 ), die eine Abtriebsanordnung mit wenigstens einem Abtriebselement ( ), The (an output device comprising at least an output element 10A 10A , . 10B 10B ; ; 100 100 ; ; 1000 1000 ) aufweist; ) having; und einem Instrumentenschaft ( (And an instrument shaft 2 2 ), der lösbar mit der Antriebseinheit verbindbar ist und eine Antriebsanordnung mit wenigstens einem Eintriebselement ( ) Which is releasably connectable to the drive unit and a drive assembly having at least one input element ( 20A 20A , . 20B 20B ; ; 200 200 ; ; 2000 2000 ) aufweist, wobei die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels einer mechanischen Schnittstelle miteinander koppelbar sind, die wenigstens eine einseitige Bindung ( ), Wherein the output drive assembly and the drive assembly are coupled together by means of a mechanical interface, said at least (a single-sided bond 10A 10A - 20A 20A , . 10B 10B , . 20B 20B ); ); einen Zapfen ( a pin ( 100 100 ) und eine Aussparung, wobei der Zapfen in der Aussparung radial, insbesondere elastisch und/oder durch wenigstens einen separaten Körper ( ) And a recess, wherein the pin in the recess radially, in particular elastic and / or (at least by a separate body 100.1 100.1 ), 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 ( Is) expandable and / or a wave-shaped in the radial direction gap is formed between the pin and the recess, in which (a radially displaceable axially fixed intermediate element array 100.7 100.7 ) angeordnet ist; ) Is disposed; und/oder einen Kipphebel ( and / or a rocker arm ( 1000 1000 ) aufweist. ) having.
  2. Instrumentenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens ein Ab- und/oder Eintriebselement translatorisch oder rotatorisch verstellbar geführt ist. Instrument assembly according to the preceding claim, wherein at least one outflow and / or input element is guided translationally or rotationally adjustable.
  3. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Ab- und/oder Eintriebselement derart mit einem Koppelmittel ( Instrument assembly according to any one of the preceding claims, wherein at least one outflow and / or input member such (with a coupling agent 10C 10C , . 20C 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. coupled) that is implemented by a translatory or rotary motion from the one of the element and the coupling means in the other of a translatory or rotary movement of the other of the member and the coupling means.
  4. Instrumentenanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Koppelmittel ein Drehschublager ( Instrument assembly according to the preceding claim, wherein the coupling means includes a rotary thrust bearing ( 20D 20D ) und/oder eine Verzahnung ( () And / or a toothing 20E 20E ) aufweist. ) having.
  5. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Instrumentenschaft einen Flansch aufweist, und wobei die mechanische Schnittstelle auf einer endeffektorzugewandten ( Instrument assembly according to any preceding claim wherein the instrument shaft comprises a flange, and wherein the mechanical interface (on a endeffektorzugewandten 26(a) 26 (a) ), endeffektorabgewandten ( ) Endeffektorabgewandten ( 26(b) 26 (b) ) oder seitlichen Fläche ( ) Or side surface ( 26(c) 26 (c) ) dieses Flansches angeordnet ist. ) Of this flange is arranged.
  6. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebsanordnung und/oder die Antriebsanordnung wenigstens ein Paar gegensinniger Ab- bzw. Eintriebselemente aufweist. Instrument assembly according to any one of the preceding claims, wherein the output arrangement and / or the drive assembly has at least a pair of oppositely directed exhaust and input drive elements.
  7. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Ausgleichmittel ( Instrument assembly according to any one of the preceding claims, (a compensating means 3.1 3.1 ) zum Toleranzausgleich. ) For tolerance compensation.
  8. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Ab- und/oder Eintriebselement entgegen seiner Verstellrichtung vorgespannt ist. Instrument assembly according to any one of the preceding claims, wherein at least one outflow and / or input member is biased counter to its direction of adjustment.
  9. 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 assembly according to any one of the preceding claims, wherein at least one of facing end faces of a drain and a be coupled thereto input drive member are planar or convex and / or have a protrusion for engaging a recess in the other end face.
  10. Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Klemmmittel ( Instrument assembly according to any one of the preceding claims, (with a clamping means 100.2 100.2 ) zum radialen Aufweiten eines in eine Aussparung eingeführten Zapfens der mechanischen Schnittstelle. ) For radially expanding an inserted pin in a recess of the mechanical interface.
  11. Chirurgische Instrumentenanordnung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer modularen motorischen Antriebseinheit ( A surgical instrument assembly, in particular according to one of the preceding claims, (with a modular motor drive unit 1 1 ), die eine Abtriebsanordnung mit wenigstens einem Abtriebselement ( ), The (an output device comprising at least an output element 10A 10A , . 10B 10B ; ; 100 100 ; ; 1000 1000 ) aufweist, einem Instrumentenschaft ( ) Which (an instrument shaft 2 2 ), der lösbar mit der Antriebseinheit verbindbar ist und eine Antriebsanordnung mit wenigstens einem Eintriebselement ( ) Which is releasably connectable to the drive unit and a drive assembly having at least one input element ( 20A 20A , . 20B 20B ; ; 200 200 ; ; 2000 2000 ) aufweist, wobei die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels einer mechanischen Schnittstelle miteinander koppelbar sind, und mit einer Sterilbarriere ( ), Wherein the output drive assembly and the drive assembly are coupled together by means of a mechanical interface, and (with a sterile barrier 3 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 ( (), Which is intended to enclose the drive unit and to be disposed between the drive unit and the instrument shaft, and in the mechanical interface one, in particular pretensioned, Lose 3.2 3.2 ; ; 3.3 3.3 ; ; 3.4 3.4 ) in einer Verstellrichtung der Ab- und Antriebsanordnung, eine berührungslose translatorisch verschiebbare Dichtung ( ) (In an adjustment direction of the waste and drive assembly, a non-contact seal translationally displaceable 3.5 3.5 ), ein Ausgleichmittel zum Toleranzausgleich ( ), A compensating means for compensating tolerances ( 3.1 3.1 ) und/oder einen Elementfortsatz ( () And / or an extension element 3.6 3.6 ) aufweist, der lösbar mit einem von einer Ab- und einem Eintriebselementbasis ( ) Which is detachably connected to a (from a waste and an input element base 11 11 ; ; 21 21 ) verbindbar ist, welches die Sterilbarriere zerstörend durchgreift. is connected) which passes through the sterile barrier destructive.
  12. Chirurgische Instrumentenanordnung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer modularen motorischen Antriebseinheit ( A surgical instrument assembly, in particular according to one of the preceding claims, (with a modular motor drive unit 1 1 ), die eine Abtriebsanordnung mit wenigstens einem Abtriebselement ( ), The (an output device comprising at least an output element 10A 10A , . 10B 10B ; ; 100 100 ; ; 1000 1000 ) aufweist, einem Instrumentenschaft ( ) Which (an instrument shaft 2 2 ), der lösbar mit der Antriebseinheit verbindbar ist und eine Antriebsanordnung mit wenigstens einem Eintriebselement ( ) Which is releasably connected to the drive unit and a drive device with at least one unit input element ( 20A 20A , . 20B 20B ; ; 200 200 ; ; 2000 2000 ) aufweist, wobei die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels einer mechanischen Schnittstelle miteinander koppelbar sind, einer Sterilbarriere ( ), Wherein the output drive assembly and the drive assembly are coupled together by means of a mechanical interface, a sterile barrier ( 3 3 ), die dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit zu umhüllen, und mit einem Befestigungselement ( (), Which is intended to enclose the drive unit, and with a fastening element 4 4 ) zur lösbaren Verbindung mit der Antriebseinheit, welches dazu vorgesehen ist, auf einer der Antriebseinheit abgewandten Oberfläche der Sterilbarriere angeordnet zu werden. ) To be placed for the releasable connection with the drive unit, which is intended, facing away from the drive unit on a surface of the sterile barrier.
  13. Manipulatorchirurgiesystem mit wenigstens einem Manipulator und wenigstens einer manipulatorgeführten Instrumentenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, deren Antriebseinheit ( Manipulator surgical system having at least one manipulator and at least one manipulator-guided instrument assembly according to any preceding claim, wherein the drive unit ( 1 1 ) und Instrumentenschaft ( (), And the instrument shaft 2 2 ) miteinander verbunden sind. ) Are connected together.
  14. Verfahren zum Bestücken eines Manipulators eines Manipulatorchirurgiesystems nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine modulare motorische Antriebseinheit ( A method for mounting a manipulator of a manipulator surgical system according to the preceding claim, wherein a modular motor drive unit ( 1 1 ) und ein Instrumentenschaft ( ) And a tool shank ( 2 2 ) der Instrumentenanordnung lösbar miteinander verbunden und die Abtriebsanordnung und die Antriebsanordnung mittels der mechanischen Schnittstelle miteinander gekoppelt werden. ) Of the instrument assembly releasably connected together and the output drive assembly and the drive assembly are coupled together by means of the mechanical interface.
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