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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Chirurgierobotersystem mit einer Roboteranordnung und einer damit gekoppelten Instrumentenanordnung, ein chirurgisches Instrument, eine sterilisierbare Antriebseinheit für ein chirurgisches Instrument und ein Verfahren zum Sterilisieren einer solchen Antriebseinheit.
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Um Sterilitätsanforderungen zu erfüllen, werden Operationssaalgegenstände üblicherweise vorab sterilisiert, meist, indem sie mit Heißdampf und/oder -luft beaufschlagt werden.
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Nach betriebsinternem Stand der Technik sind bereits Chirurgierobotersysteme mit einem oder mehreren Robotern und durch diese geführten chirurgischen Instrumenten bekannt, die einen Instrumentenschaft und eine damit koppelbare Antriebseinheit zur Aktuierung von Freiheitsgraden eines Endeffektors aufweisen.
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Bestimmte Komponenten solcher Chirurgierobotersysteme sind teilweise nicht für thermische Belastungen vorgesehen, wie sie bei einer Sterilisierung auftreten. Dies gilt insbesondere für bestimmte elektronische Bauteile von Antriebseinheiten von robotergeführten chirurgischen Instrumenten, insbesondere für Positionssensoren, die insbesondere zur teleoperativen Aktuierung eines Endeffektors bei minimalinvasiver Roboterchirurgie vorteilhaft sind.
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Daher wird bisher das komplette Chirurgierobotersystem mit einer sterilen Einmalhülle abgedeckt, was kostspielig und abfallintensiv ist und die Handhabung erschwert.
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Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, die Sterilisierung von Antriebseinheiten chirurgischer Instrumente von Chirurgierobotersystemen zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine sterilisierbare Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. Anspruch 13 stellt ein Verfahren zum Sterilisieren einer solchen Antriebseinheit, Anspruch 2 ein chirurgisches Instrument mit einer solchen Antriebseinheit und Anspruch 1 ein Chirurgierobotersystem mit einem solchen Instrument unter Schutz. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
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Eine sterilisierbare Antriebseinheit nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Aktuatoranordnung mit einem oder mehreren Aktuatoren zur Aktuierung von einem oder mehreren Freiheitsgraden eines Endeffektors eines chirurgischen Instruments auf, in einer Ausführung eines Endoskops mit distaler Kinematik. Ein Aktuator kann in einer Ausführung zumindest einen, vorzugsweise kraft- und/oder positionsgeregelten, Elektromotor aufweisen, insbesondere zumindest ein, vorzugsweise kraft- und/oder positionsgeregelter, Elektromotor sein. Ein positionsgeregelter Elektromotor kann vorteilhaft eine teleoperative Aktuierung eines Endeffektors bei minimalinvasiver Roboterchirurgie verbessern.
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Die Antriebseinheit weist weiter eine Bauteilanordnung mit einem oder mehreren elektronischen Bauteilen auf. Ein elektronisches Bauteil kann in einer Ausführung ein Positionserfassungsmittel, insbesondere ein Positionssensor, zur Ermittelung einer Position eines Aktuators der Aktuatoranordnung aufweisen, insbesondere sein, etwa ein Resolver, Inkrement- oder Absolutwertgeber oder Winkelencoder. Zusätzlich oder alternativ kann ein elektronisches Bauteil in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zum Verarbeiten und/oder Speichern von Daten eingerichtet sein, beispielsweise zum Filtern von Signalen oder dergleichen, es kann insbesondere ein Mikorchip oder -controller aufweisen, insbesondere sein. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das elektronische Bauteil eine Temperaturobergrenze von höchstens 100°C, insbesondere höchstens 90°C auf.
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Die Antriebseinheit weist ein sterilisierbares Gehäuse auf. Ein sterilisierbares Gehäuse kann insbesondere zur Beaufschlagung mit Heißdampf und/oder -luft mit einer Temperatur von wenigstens 100°C, insbesondere wenigstens 120°C, vorzugsweise wenigstens 130°C, insbesondere für wenigstens 5 Minuten, vorzugsweise wenigstens 20 Minuten und/oder bei einem Druck von wenigstens 2 bar, insbesondere wenigstens 3 bar vorgesehen bzw. ausgebildet sein. Das Gehäuse kann in einer Ausführung – wenigstens im Wesentlichen – zylinder- oder kastenförmig ausgebildet sein.
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Das Gehäuse ist in einer Ausführung fluiddicht, insbesondere gegenüber dem vorgenannten Heißdampf und/oder luftdicht. Es kann in einer Ausführung zwei- oder mehrteilig sein, wobei in einer Weiterbildung wenigstens zwei Gehäuseteile lösbar miteinander verbindbar bzw. verbunden sein können, um Zugang zu einem Inneren des Gehäuses zu schaffen. Zwei miteinander verbundene Gehäuseteile weisen in einer Ausführung ein, insbesondere elastisches, Dichtmittel, insbesondere eine O-Ring-Dichtung auf. Sie können in einer Ausführung miteinander verschraubt, verrastet, verclipst oder dergleichen sein.
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Die Aktuator- und die Bauteilanordnung sind im Inneren des Gehäuses angeordnet. In einer Ausführung ist die Aktuatoranordnung mittels eines Trägers an dem Gehäuse lösbar oder dauerhaft befestigt. Die Bauteilanordnung kann insbesondere an der Aktuatoranordnung und/oder dem Gehäuse lösbar oder dauerhaft befestigt sein.
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Das Gehäuse weist eine Gehäusewand auf. Eine Gehäusewand im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine Außen- und/oder Innenwand des Gehäuses sein. Eine Gehäusewand im Sinne der vorliegenden Erfindung kann das Innere des Gehäuses vollständig umschließen und hierzu mehrere, insbesondere gegeneinander abgewinkelte Wandteile aufweisen, beispielsweise die Seitenwände eines kastenförmigen Gehäuses oder die Mantelfläche eines zylinderförmigen Gehäuses sowie jeweils deren stirnseitige Deckel, von denen vorzugsweise wenigstens einer lösbar befestigt ist. Die Gehäusewand kann in einer Ausführung formsteif sein. Sie kann Metall und/oder Kunststoff aufweisen, insbesondere hieraus bestehen.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an der Gehäusewand eine thermische Isolierschicht angeordnet. Diese kann auf einer der Bauteilanordnung zugewandten Seite der Gehäusewand angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine thermische Isolierschicht auf einer der Bauteilanordnung abgewandten Seite der Gehäusewand angeordnet sein. Nach einer Ausführung kann also insbesondere die Gehäusewand eine Außenwand des Gehäuses sein, auf deren dem Gehäuseinneren bzw. der Bauteilanordnung zugewandten Innenseite eine thermische Isolierschicht angeordnet ist. Gleichermaßen kann die Gehäusewand eine Innenwand des Gehäuses sein, auf deren dem Gehäuseinneren bzw. der Bauteilanordnung abgewandten Außenseite eine thermische Isolierschicht angeordnet ist. In einer Weiterbildung kann auch auf der dem Gehäuseinneren bzw. der Bauteilanordnung zugewandten Innenseite einer solchen Innenwand eine weitere thermische Isolierschicht angeordnet bzw. die Gehäuseinnenwand sandwichartig zwischen zwei thermischen Isolierschichten angeordnet sein.
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Eine thermische Isolierschicht kann in einer Ausführung die innere und/oder äußere Oberfläche der Gehäusewand, wenigstens im Wesentlichen, vollständig abdecken bzw. ein Gehäuseinneres, wenigstens im Wesentlichen, vollständig umschließen. Gleichermaßen kann eine thermische Isolierschicht in einer Ausführung nur auf einem oder mehreren Teilen bzw. Abschnitten der Gehäusewand angeordnet sein, vorzugsweise wenigstens auf Höhe der Bauteilanordnung bzw. der Bauteilanordnung gegenüberliegend.
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Durch eine thermische Isolierschicht auf einem oder mehreren Abschnitten der Gehäusewand kann die Wärmeleitung durch die gesamte Gehäusewand und damit eine Temperaturbeaufschlagung der Bauteilanordnung vorteilhaft reduziert werden. Deckt eine thermische Isolierschicht die Gehäusewand, wenigstens im Wesentlichen, vollständig ab, so kann der Wärmeeintrag ins Gehäuseinnere und damit auf die Bauteilanordnung insbesondere minimiert werden.
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Zusätzlich oder alternativ zu einer thermischen Isolierschicht an der Gehäusewand kann nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zwischen der Bauteilanordnung und der Aktuatoranordnung eine thermische Isolierschicht angeordnet sein. Hierdurch kann vorteilhaft eine Wärmeleitung von der Aktuatoranordnung zu der Bauteilanordnung und damit eine Temperaturbeaufschlagung der Bauteilanordnung reduziert werden.
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Eine thermische Isolierschicht an der Gehäusewand und/oder zwischen Bauteil- und Aktuatoranordnung kann jeweils ein- oder mehrlagig sein. Eine oder mehrere Lagen einer thermischen Isolierschicht können in einer Ausführung einen oder mehrere Thermodämmstoffe, insbesondere Mineralwolle, PUR-Hartschäume oder dergleichen, aufweisen, insbesondere hieraus bestehen. Zusätzlich oder alternativ können eine oder mehrere Lagen einer thermischen Isolierschicht eine Vakuumisolation aufweisen. Hierzu kann die jeweilige Lage zwei voneinander beabstandete Flächen aufweisen, welche zwischen sich einen fluid-, insbesondere luftdichten Raum begrenzen, der vorzugsweise mit Luft oder Gas unter Unterdruck gefüllt ist. In einer Weiterbildung kann in dem Raum ein poröser Stützkern angeordnet sein. In einer Ausführung bildet die Gehäusewand eine Fläche einer Vakuumisolationslage. In einer Weiterbildung ist die Gehäusewand, wenigstens abschnittsweise, doppelwandig ausgebildet und bildet die zwei voneinander beabstandeten Flächen einer Vakuumisolationslage.
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Eine thermische Isolierschicht im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere bei 20°C eine Wärmeleitfähigkeit λ aufweisen, die höchstens 1 W/(K·m), insbesondere höchstens 0,5 W/(K·m), vorzugsweise höchstens 0,05 W/(K·m) beträgt.
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Durch eine thermische Isolierschicht an der Gehäusewand kann vorteilhaft ein Wärmeeintrag ins Gehäuseinnere während eines Sterilisierens, insbesondere mit Heißdampf oder -luft, reduziert werden. Im Betrieb kann jedoch insbesondere die Aktuatoranordnung Abwärme entwickeln, deren Abfuhr durch eine thermische Isolierschicht an der Gehäusewand nachteilig reduziert sein kann.
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Insbesondere daher kann in einer Ausführung vorgesehen sein, dass – insbesondere auf Höhe einer Befestigung der Aktuatoranordnung an der Gehäusewand bzw. der Aktuatoranordnung gegenüberliegend an der Gehäusewand nur eine thermische Isolierschicht mit größerer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere dünner und/oder mit weniger Lagen, angeordnet ist, oder die Gehäusewand in diesem Bereich ganz oder teilweise isolierschichtfrei ausgebildet ist. Auf diese Weise kann im Betrieb Abwärme der Aktuatoranordnung über deren Anbindung bzw. Befestigung an die Gehäusewand geleitet und von dieser an die Umgebung abgegeben werden.
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In einer Ausführung weist, insbesondere hierzu, eine Antriebseinheit eine Wärmeleitmittelanordnung mit einem oder mehreren Wärmeleitmitteln mit einer Wärmeabgabefläche auf, welche auf einer der Aktuatoranordnung gegenüberliegenden Außenseite der Gehäusewand angeordnet ist. Die Wärmeabgabefläche kann insbesondere an einer äußeren Oberfläche des Gehäuses angeordnet sein oder von dieser abstehen. Ein Wärmeleitmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere bei 20°C eine Wärmeleitfähigkeit λ aufweisen, die wenigstens 10 W/(K·m), insbesondere wenigstens 100 W/(K·m), vorzugsweise wenigstens 200 W/(K·m) beträgt. Ein Wärmeleitmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine thermische Isolierschicht durchgreifen bzw. eine Wärmeabgabefläche auf der Außenseite der Gehäusewand und eine damit materialverbundene Wärmeaufnahmefläche im Inneren des Gehäuses aufweisen, um kanalisiert Wärme von der Wärmeaufnahme- zu der Wärmeabgabefläche zu übertragen.
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In einer Ausführung kontaktieren ein oder mehrere Wärmeleitmittel bzw. deren Wärmeaufnahmeflächen einen Träger bzw. eine Befestigung der Aktuatoranordnung an der Gehäusewand, vorzugsweise sind sie mit einer solchen Anbindung der Aktuatoranordnung, insbesondere lösbar oder integral, verbunden. Auf diese Weise kann Abwärme der Aktuatoranordnung mittels Wärmeleitung über die Wärmeaufnahmefläche(n), von dieser mittels Wärmeleitung und/oder Konvektion an die Wärmeabgabefläche(n) geleitet und von dieser bzw. diesen an die Umgebung abgegeben werden.
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Die Wärmeabgabefläche einer oder mehrerer Wärmeleitmittel kann eine gegenüber einer Grundfläche der Wärmeabgabefläche vergrößerte Oberfläche aufweisen, um die Wärmeabgabe zu vergrößern. Insbesondere kann eine Wärmeabgabefläche eine oder mehrere Kühlrippen, -lamellen und/oder -stifte aufweisen.
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Die Wärmeabgabefläche einer oder mehrerer Wärmeleitmittel kann lösbar mit dem jeweiligen Wärmeleitmittel verbunden sein. Insbesondere kann eine Steck- und/oder Clipsverbindung zwischen Wärmeabgabefläche und Wärmeleitmittel ausgebildet bzw. vorgesehen sein. Dies kann es ermöglichen, eine Verbindungsfläche des Wärmeleitmittels zu der von diesem gelösten Wärmeabgabefläche, die eine kleinere Oberfläche aufweist als die Wärmeabgabefläche, und die Wärmeabgabefläche jeweils für sich zu sterilisieren, wobei aufgrund der kleineren Verbindungsfläche weniger Wärme in das Gehäuseinnere eingetragen wird. Bei befestigter Wärmeabgabefläche kann über diese hingegen Abwärme der Aktuatoranordnung stärker abgeführt werden. Gleichermaßen kann die Wärmeabgabefläche auch dauerhaft mit dem Wärmeleitmittel verbunden, insbesondere integral mit diesem ausgebildet, insbesondere urgeformt, sein.
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Ein oder mehrere Wärmeleitmittel der Wärmeleitmittelanordnung, die auch als stationäre Wärmeleitmittel bezeichnet werden, können fest bzw. dauerhaft mit dem Gehäuse, insbesondere der Aktuatoranordnung, verbunden, insbesondere integral mit einem Träger der Aktuatoranordnung ausgebildet sein. Insbesondere durch eine abnehmbare Wärmeabgabefläche und/oder eine lokale thermische Kopplung mit der Aktuatoranordnung kann deren Abwärme im Betrieb abgeführt und gleichwohl der Wärmeeintrag in die Bauteilanordnung während der Sterilisierung reduziert werden.
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In einer Ausführung weist die Wärmeleitmittelanordnung ein oder mehrere schaltbare Wärmeleitmittel auf, die zwischen einem ersten, wärmeleitenderen und einem zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand umschaltbar sind. Unter einem wärmeleitenderen Zustand im Sinne der vorliegenden Erfindung wird insbesondere ein Zustand verstanden, in dem ein Wärmeleitmittel bei ansonsten gleichen Randbedingungen, insbesondere bei gleicher Temperaturdifferenz zwischen Gehäuseinnerem und -äußerem, von einem Wärmestrom Φ durchflossen wird, der wenigstens das 10fache, insbesondere wenigstens das 100fache des Wärmestroms in dem weniger wärmeleitenderen Zustand beträgt. Ein zweiter, weniger wärmeleitenderer Zustand im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein thermisch isolierender Zustand sein, in dem das Wärmeleitmittel eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die höchstens 0,05 W/(K·m) beträgt.
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Auf diese Weise können ein oder mehrere schaltbare Wärmeleitmittel der Wärmeleitmittelanordnung vorteilhafterweise während der Beaufschlagung mit erwärmtem Fluid in den zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand umgeschaltet werden, um den Wärmeeintrag während der Sterilisierung zu reduzieren, und in den ersten, wärmeleitenderen Zustand umgeschaltet werden, um Abwärme der Aktuatoranordnung während des Betriebs besser abzuführen.
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In einer Ausführung können ein oder mehrere schaltbare Wärmeleitmittel einen Spalt und ein bewegliches Element zum wahlweisen wärmeleitenden Überbrücken dieses Spaltes aufweisen. Der Spalt kann insbesondere fluiddicht ausgebildet sein und in einer Weiterbildung einen Unterdruck bzw. ein Vakuum aufweisen, um seine Wärmeleitfähigkeit zu reduzieren. In einer Ausführung kann der Spalt durch eine elastische Hülle begrenzt sein, die in einer Weiterbildung eine Faltung aufweisen bzw. balgartig ausgebildet sein kann. Im ersten, wärmeleitenderen Zustand überbrückt das bewegliche Element den Spalt und erhöht so die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitmittels, im zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand wird der Spalt nicht überbrückt und isoliert auf diese Art thermisch, so dass das Wärmeleitmittel durch Bewegen des beweglichen Elements umschaltbar ist. der Spalt kann in einer Ausführung in der thermischen Isolierschicht angeordnet bzw. ausgebildet sein.
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In einer Ausführung können ein oder mehrere schaltbare Wärmeleitmittel jeweils ein oder mehrere Peltierelemente aufweisen. Unter einem Peltierelemente wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein elektrothermischer Wandler verstanden, der basierend auf dem Peltier-Effekt bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz erzeugt, insbesondere ein sogenannter TEC („thermoelectric cooler”).
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In einer Ausführung können ein oder mehrere Wärmeleitmittel eine Fluidpassage mit einem Arbeitsfluid aufweisen, welches Wärme mit einer Wärmeabgabefläche und einer Wärmeaufnahmefläche des Wärmeleitmittels austauschen kann. Das Arbeitsfluid kann im Betrieb insbesondere gasförmig und/oder flüssig vorliegen. Insbesondere kann das Wärmeleitmittel ein sogenanntes Wärmerohr („heat pipe”) aufweisen, insbesondere sein.
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In einer Weiterbildung kann ein Wärmeleitmittel mit einer Fluidpassage mit einem Arbeitsfluid als schaltbares Wärmeleitmittel ausgebildet sein. Hierzu kann es ein Strömungsmittel zum wahlweisen aktiven Strömen und/oder Sperren des Arbeitsfluids aufweisen. Ein Strömungsmittel zum wahlweisen aktiven Strömen kann insbesondere eine steuerbare, insbesondere wahlweise aktivierbare, Umwälzpumpe zum Umwälzen des Arbeitsfluids zwischen Wärmeaufnahme- und -abgabefläche aufweisen, insbesondere sein. Durch Aktivieren oder stärkeres Umwälzen kann das Wärmeleitmittel in den ersten, wärmeleitenderen Zustand, durch Deaktivieren oder schwächeres Umwälzen in den zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand umgeschaltet werden. Zusätzlich oder alternativ, insbesondere bei einem umwälzpumpenlosen Wärmerohr, kann ein Strömungsmittel zum wahlweisen Sperren des Arbeitsfluids ein steuerbares, insbesondere öffen- und schließbares, Ventil aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann ein schaltbares Wärmeleitmittel mit einem Wärmerohr zwei Wärmerohrabschnitte mit durch einen Spalt beabstandeten thermischen Kontaktflächen und einem beweglichen Element zum wahlweisen wärmeleitenden Überbrücken dieses Spaltes aufweisen.
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Ein Chirurgierobotersystem nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Roboteranordnung mit einem oder mehreren Robotern auf, die jeweils ein chirurgisches Instrument führen, welches, insbesondere mittels eines Roboterflansches bzw. einer hierzu eingerichteten Roboterschnittstelle, lösbar mit dem jeweiligen Roboter gekoppelt ist, insbesondere mechanisch, in einer Weiterbildung auch elektrisch und/oder thermisch. Ein oder mehrere der Roboter können in einer Ausführung jeweils sechs oder mehr Freiheitsgrade, insbesondere Drehfreiheitsgrade, aufweisen. Sie können stationär oder mobil sein. Insbesondere können ein oder mehrere der Roboter, insbesondere lösbar, an einem Operationstisch befestigt sein. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere der Roboter auf einer fahrbaren Plattform befestigt sein. Das bzw. die robotergeführten Instrumente werden in einer Ausführung durch die Roboteranordnung positioniert.
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Ein chirurgisches Instrument nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einer Ausführung robotergeführt, indem es wie vorstehend lösbar mit einem Roboter gekoppelt bzw. hierzu eingerichtet ist, insbesondere eine hierzu eingerichtete Roboterschnittstelle aufweist. Es weist einen Instrumentenschaft, der in einer Ausführung zur teilweisen Einführung in einen Patienten, insbesondere durch einen Trokar, vorgesehen bzw. eingerichtet ist, und einen Endeffektor auf, der in einer Ausführung dazu vorgesehen ist, intrakorporal zu agieren bzw. durch eine oder mehrere chirurgische oder natürliche Öffnungen in einen Patienten eingeführt zu werden. Der Endeffektor weist in einer Weiterbildung einen, zwei, drei oder mehr Bewegungsfreiheitsgrade auf, wobei in einer Weiterbildung ein oder mehrere der Freiheitsgrade einen, insbesondere durch Anschläge, begrenzten Arbeitsbereich aufweisen können. Der Endeffektor kann beispielsweise ein Skalpell, eine Zange, Klemme, Schere oder dergleichen aufweisen, insbesondere sein. Gleichermaßen kann der Endeffektor ein optische Schnittstelle zum Aussenden und/oder Empfangen von Licht, insbesondere Laserlicht oder einem Kamerabild, und/oder eine Fluidöffnung zum Einführen und/oder Absaugen von Fluiden, insbesondere Flüssigkeiten und/oder Gasen, aufweisen, insbesondere sein.
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In einer Ausführung kann der Instrumentenschaft mit der Roboteranordnung gekoppelt sein bzw. eine hierzu eingerichtete Roboterschnittstelle aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die Antriebseinheit mechanisch und/oder elektrisch mit der Roboteranordnung gekoppelt sein bzw. eine hierzu eingerichtete Roboterschnittstelle aufweisen.
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Die sterilisierbare Antriebseinheit, insbesondere deren Aktuatoranordnung, ist in einer Ausführung mittels einer Schnittstelle lösbar mit dem Instrumentenschaft gekoppelt. Auf diese Weise kann vorteilhaft derselbe Instrumentenschaft wahlweise mit verschiedenen Antriebseinheiten gekoppelt werden, beispielsweise, um unterschiedliche Freiheitsgrade zu aktuieren, eine Aktuierungsleistung und/oder -genauigkeit zu variieren und/oder einen Energiespeicher, insbesondere einen Akkumulator, der Antriebseinheit wieder aufzuladen.
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Entsprechend weist in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine sterilisierbare Antriebseinheit eine Schnittstelle zur lösbaren Kopplung der Aktuatoranordnung mit einem Instrumentenschaft eines chirurgischen Instruments auf. Antriebseinheit und Instrumentenschaft können in einer Ausführung lösbar miteinander verbunden sein, insbesondere miteinander verschraubt, geklemmt, verrastet, verclipst oder dergleichen.
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Die Schnittstelle kann eine oder mehrere translatorisch und/oder rotatorisch bewegbare Abtriebsachsen der Aktuatoranordnung aufweisen. Eine translatorisch bewegbare Abtriebsachse kann insbesondere eine sterilisierbare Axialdichtung aufweisen, vorzugsweise eine schleifende Dichtung, insbesondere eine sogenannte Kolbenstangendichtung mit einem oder mehreren elastisch deformierten Elementen, die zwischen der Abtriebsachse und einer Führung elastisch komprimiert bzw. verspannt sind, wobei bei einer translatorischen Bewegung der Abtriebsachse relativ zu der Führung eine translatorische Relativbewegung zwischen dem bzw. den elastisch deformierten Elementen und der Abtriebsachse und/oder der Führung unter Schleifkontakt auftritt.
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Eine rotatorisch bewegbare Abtriebsachse kann insbesondere eine sterilisierbare Radialdichtung aufweisen, vorzugsweise eine schleifende Dichtung, insbesondere eine sogenannte Radialwellendichtung mit einem oder mehreren elastisch deformierten Elementen, die zwischen der Abtriebsachse und einer Führung elastisch komprimiert bzw. verspannt sind, wobei bei einer rotatorischen Bewegung der Abtriebsachse relativ zu der Führung eine rotatorische Relativbewegung zwischen dem bzw. den elastisch deformierten Elementen und der Abtriebsachse und/oder der Führung unter Schleifkontakt auftritt.
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In einer Ausführung weist die Schnittstelle eine Hülle auf, welche eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen des Gehäuses fluiddicht abdeckt und jeweils einen diese Durchtrittsöffnung durchgreifenden Teil einer Abtriebsachse der Aktuatoranordnung umhüllt, wobei vorzugsweise die Hülle durch eine Bewegung dieses Teils der Abtriebsachse(n) elastisch deformiert wird. Die Hülle kann hierzu insbesondere eine Faltung aufweisen bzw. balgartig ausgebildet sein.
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Zum Sterilisieren einer Antriebseinheit wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine äußere Oberfläche der Antriebseinheit, insbesondere für eine vorgegebene Zeitdauer, insbesondere für wenigstens 5 Minuten, vorzugsweise wenigstens 20 Minuten, und/oder bei einem Druck von wenigstens 2 bar, insbesondere wenigstens 3 bar mit erwärmtem Fluid, insbesondere Dampf oder Luft, vorzugsweise mit wenigstens 100°C, insbesondere wenigstens 120°C, vorzugsweise wenigstens 130°C, beaufschlagt.
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Ein oder mehrere schaltbare Wärmeleitmittel sind dabei vorzugsweise in den zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand geschaltet. Lösbare Wärmeabgabeflächen sind vorzugsweise von dem jeweiligen Wärmeleitmittel getrennt und können zusammen mit dem Gehäuse beaufschlagt werden.
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Im Betrieb kann Abwärme der Aktuatoranordnung vorteilhaft abgeführt werden, wenn schaltbare Wärmeleitmittel in den ersten, wärmeleitenderen Zustand geschaltet sind. Hierzu weist die Antriebseinheit in einer Ausführung ein Umschaltmittel zum wahlweisen Umschalten wenigstens eines schaltbaren Wärmeleitmittels der Wärmeleitmittelanordnung in den ersten, wärmeleitenderen Zustand auf.
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Das wahlweise Umschalten kann manuell erfolgen. In einer Ausführung ist das Umschaltmittel zum automatischen Umschalten, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur in einem Inneren des Gehäuses und/oder einer Arbeitsgröße der Aktuatoranordnung, ausgebildet bzw. eingerichtet. Es kann beispielsweise eine Temperatur in einem Inneren des Gehäuses erfassen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes ein oder mehrere schaltbare Wärmeleitmittel in den ersten, wärmeleitenderen Zustand schalten. Gleichermaßen kann es eine Arbeitsgröße der Aktuatoranordnung, beispielsweise eine Betriebsdauer und/oder verrichtete mechanische oder elektrische Arbeit, etwa ein Integral einer von der Aktuatoranordnung aufgenommenen elektrischen Leistung, erfassen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes ein oder mehrere schaltbare Wärmeleitmittel in den ersten, wärmeleitenderen Zustand schalten, da damit eine entsprechende Abwärme verbunden ist. Gleichermaßen kann die Wärmeleitmittelanordnung auch nach der Sterilisierung in den ersten Zustand geschaltet werden. Das Umschaltmittel kann insbesondere eine Bewegung eines beweglichen Elements, eine Strombeaufschlagung eines Peltierelements, eine Umwälzpumpe, ein Ventil eines schaltbaren Wärmeleitmittels steuern. In einer Ausführung weist das Umschaltmittel einen Mechanismus auf, der durch Temperierung eines Bimetalls, einer Formgedächtnislegierung oder dergleichen selbsttätig betätigt wird.
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In einer Ausführung kann durch die Kopplung der Antriebseinheit mit dem Instrumentenschaft und/oder mit der Roboteranordnung ein schaltbares Wärmeleitmittel, insbesondere mechanisch, in den ersten Zustand geschaltet werden. Beispielsweise kann durch die Kopplung ein Element bewegt werden, um einen Spalt zu überbrücken, oder ein Ventil geöffnet werden, um ein Strömen von Arbeitsfluid in einem Wärmeleitmittel freizugeben.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigen, teilweise schematisiert:
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1: eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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2–10: jeweils eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung; und
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11: einen Teil der sterilisierbare Antriebseinheit nach einer der 1 bis 10.
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1 zeigt eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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Die sterilisierbare Antriebseinheit weist eine Aktuatoranordnung mit einem oder mehreren Aktuatoren in Form von kraft- und/oder positionsgeregelten Elektromotoren auf, von denen in 1 exemplarisch zwei dargestellt sind, deren Abtriebsachsen mit 1A bzw. 1B bezeichnet sind. Im Ausführungsbeispiel sind diese Abtriebsachsen 1A, 1B translatorisch aktuierbar (vertikal in den Figuren), beispielsweise, indem die Elektromotoren ein entsprechendes Umsetzungsgetriebe zum Umsetzen einer rotatorischen in einer translatorische Abtriebsbewegung aufweisen oder als Linearelektromotoren ausgebildet sind.
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Die Aktuatoranordnung ist mittels einer Schnittstelle lösbar mit einem Instrumentenschaft des chirurgischen Instruments des Chirurgierobotersystems (nicht dargestellt) gekoppelt. Die Schnittstelle weist eine Hülle 100 auf (vgl. 11), welche Durchtrittsöffnungen 3.1 eines Gehäuses 3 der Antriebseinheit fluiddicht abdeckt und jeweils einen diese Durchtrittsöffnung durchgreifenden Teil einer Abtriebsachse 1A, 1B der Aktuatoranordnung umhüllt. Die Hülle 100 ist balgartig ausgebildet bzw. weist eine Faltung auf und ist dazu vorgesehen, translatorische Bewegungen der Abtriebsachsen 1A, 1B mitzumachen. Die Hülle 100 kann mit dem Gehäuse lösbar, insbesondere durch Schrauben, oder unlösbar, insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise durch Schweißen oder Kleben, verbunden sein. Translatorische Bewegungen der Abtriebsachsen 1A, 1B aktuieren entsprechende Freiheitsgrade eines Endeffektors des Instrumentenschafts (nicht dargestellt).
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Die Antriebseinheit weist weiter eine Bauteilanordnung mit mehreren elektronischen Bauteilen in Form von Positionssensoren zur Ermittlung von Positionen der Aktuatoren auf, von denen in 1 exemplarisch zwei Positionssensoren 2A, 2B dargestellt sind. Die Antriebseinheit kann optional weitere elektronische Bauelemente bzw. Baugruppen enthalten, insbesondere zur Signalerfassung, -aufbereitung und/oder -verarbeitung, zur Ansteuerung der Motoren und/oder zur Kommunikation mit einer übergeordneten Steuerung.
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Die Aktuator- und die Bauteilanordnung sind im Inneren des sterilisierbaren Gehäuses 3 angeordnet, welches zwei lösbar miteinander verbindbare Gehäuseteile in Form eines Gehäusetopfes 3.2 und eines damit fluiddicht verschraubten Deckels 3.3 aufweist, zwischen denen eine O-Ring-Dichtung angeordnet ist.
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Die beiden Gehäuseteile weisen eine formsteife Gehäusewand 3.4 auf, die im Ausführungsbeispiel als Außenwand aus Metall und/oder Kunststoff besteht.
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An dieser Gehäusewand 3.4 ist innenseitig eine thermische Isolierschicht 4 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel als Vakuumisolierschicht ausgebildet ist bzw. eine Vakuumisolation aufweist.
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Hierzu ist parallel zu der Gehäuseaußenwand 3.4 eine Gehäuseinnenwand angeordnet bzw. die Gehäuseaußenwand 3.4 doppelwandig ausgebildet. Gehäuseaußen- und -innenwand begrenzen zwischen sich einen luftdichten Raum, der mit Luft unter Unterdruck gefüllt bzw. evakuiert ist. Die Gehäuseinnenwand kann optional entfallen, insbesondere falls die Isolationsschicht ohne Vakuum ausgebildet ist.
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Die thermische Isolierschicht 4 deckt die innere Oberfläche der Gehäuseaußenwand 3.4 bis auf die Durchtrittsöffnungen 3.1 (vgl. 11) vollständig ab bzw. umschließt das Gehäuseinnere mit Aktuator- und Bauteilanordnung, wenigstens im Wesentlichen, vollständig. Auf diese Weise kann ein Wärmeeintrag in das Gehäuseinnere während einer Beaufschlagung mit Heißdampf und/oder -luft zur Sterilisierung der Antriebseinheit minimiert und damit eine thermische Überlastung insbesondere der temperaturempfindlichen Positionssensoren 2A, 2B vermieden werden. Die Isolierschicht kann in einer Abwandlung weitere Unterbrechungen aufweisen, insbesondere für Kabeldurchführungen, Steckverbinder, elektrische Kontakte, Schraubenverbindungen oder dergleichen.
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2 zeigt in 1 entsprechender Darstellung eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nur auf die Unterschiede der Ausführungen eingegangen wird.
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In der Ausführung der 2 ist die thermische Isolierschicht mehrlagig ausgebildet und weist zwei Lagen 4.1, 4.2 auf, von denen eine insbesondere einen Dämmstoff, etwa Mineralwolle oder PUR-Hartschaum aufweisen, die andere insbesondere wie vorstehend beschrieben als Vakuumisolierschicht ausgebildet sein kann. Hierdurch kann die thermische Isolierung des Gehäuses 3 noch erhöht werden.
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3 zeigt in 1, 2 entsprechender Darstellung eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nur auf die Unterschiede der Ausführungen eingegangen wird.
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In der Ausführung der 3 ist zusätzlich zu der thermischen Isolierschicht 4 an der Gehäusewand 3.4 zwischen der Bauteilanordnung 2A, 2B und der Aktuatoranordnung eine thermische Isolierschicht 5 angeordnet, im Ausführungsbeispiel exemplarisch aus Kunststoff mit einer Wärmleitfähigkeit λ < 0,4 W/(K·m). Hierdurch kann vorteilhaft eine Wärmeleitung von der Aktuatoranordnung zu der Bauteilanordnung und damit eine Temperaturbeaufschlagung der Bauteilanordnung reduziert werden. Eine solche zusätzliche thermische Isolierschicht 5 kann gleichermaßen auch bei einer mehrlagigen thermischen Isolierschicht 4.1, 4.2 an der Gehäusewand 3.4 vorgesehen sein, wie sie mit Bezug auf 2 erläutert wurde.
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Während in den Ausführungen der 1 bis 3 eine thermische Isolierschicht die innere Oberfläche der Gehäuseaußenwand 3.4 bis auf die Durchtrittsöffnungen 3.1 vollständig abdeckt, ist sie in den nachfolgend mit Bezug auf 4 bis 11 erläuterten Ausführungen jeweils nur auf Teilen bzw. Abschnitten der Gehäusewand 3.4 angeordnet, insbesondere auf Höhe der Bauteilanordnung 2A, 2B bzw. dieser Bauteilanordnung gegenüberliegend.
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4 zeigt in 1 bis 3 entsprechender Darstellung eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nur auf die Unterschiede der Ausführungen eingegangen wird.
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In der Ausführung der 4 durchgreifen stationäre Wärmeleitmittel 6 aus Kupfer, Aluminium oder dergleichen die thermische Isolierschicht 4. Sie sind dauerhaft mit der Aktuatoranordnung verbunden und weisen eine Wärmeabgabefläche 6.1 auf der Außenseite der Gehäusewand 3.4 und eine damit materialverbundene Wärmeaufnahmefläche 6.2 im Inneren des Gehäuses auf, die mit der Befestigung der Aktuatoranordnung mit dem Gehäuse fest verbunden, insbesondere integral ausgebildet sein kann. Insbesondere kann die Wärmeaufnahmefläche 6.2 ein Gehäuse der Elektromotoren kontaktieren bzw. damit wärmeleitend verbunden sein.
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Durch die Wärmeleitmittel 6 kann während des Betriebs Abwärme der Elektromotoren aus dem abschnittsweise thermisch isolierten Gehäuseinneren abgeführt werden. Hierzu weisen die Wärmeabgabeflächen 6.1 eine vergrößerte Oberfläche mit Kühlrippen, -lamellen und/oder -stiften auf. Die Wärmeabgabeflächen 6.1 können lösbar mit den Wärmeleitmitteln 6 verbunden sein.
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5 zeigt in 4 entsprechender Darstellung eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nur auf die Unterschiede der Ausführungen eingegangen wird.
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In der Ausführung der 5 sind die Wärmeleitmittel schaltbar ausgebildet und können zwischen einem ersten, wärmeleitenderen Zustand, der in der rechten Hälfte der insoweit geteilten 5 dargestellt ist, und einem zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand umgeschaltet werden, der in der linken Hälfte der 5 dargestellt ist. Die Wärmeleitmittel können beispielsweise mit dem Roboter verbundene Kühlkörper 7 aufweisen bzw. sein, die in dem ersten, wärmeleitenderen Zustand Aussparungen in der thermischen Isolierschicht 4 durchgreifen und die Gehäuse der Elektromotoren kontaktieren (vgl. 5 rechts). Dieser Kontakt kann beim Ankoppeln der Antriebseinheit an den Roboter automatisch hergestellt werden. In dem zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand sind hingegen die Elektromotoren und die Kühlkörper 7 durch einen Spalt beabstandet (vgl. 5 links).
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6 zeigt in 5 entsprechender Darstellung eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nur auf die Unterschiede der Ausführungen eingegangen wird.
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Auch in der Ausführung der 6 sind die Wärmeleitmittel schaltbar ausgebildet und können zwischen einem ersten, wärmeleitenderen Zustand, der in der rechten Hälfte der insoweit geteilten 6 dargestellt ist, und einem zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand umgeschaltet werden, der in der linken Hälfte der 6 dargestellt ist.
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Die Wärmeleitmittel weisen einen Spalt 8.1 in der thermischen Isolierschicht 4 und ein bewegliches Element 8.2 zum wahlweisen wärmeleitenden Überbrücken dieses Spaltes auf. Der Spalt 8.1 ist fluiddicht ausgebildet und weist einen Unterdruck bzw. ein Vakuum auf, um seine Wärmeleitfähigkeit zu reduzieren. Der Spalt ist durch eine elastische Hülle 8.3 begrenzt, die eine Faltung aufweist bzw. balgartig ausgebildet ist. Im ersten, wärmeleitenderen Zustand (vgl. 6 rechts). überbrückt das bewegliche Element 8.2 den Spalt und erhöht so die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitmittels, im zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand (vgl. 5 links) wird der Spalt 8.1 nicht überbrückt und isoliert so thermisch, so dass das Wärmeleitmittel durch Bewegen des beweglichen Elements 8.2 umschaltbar ist.
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7 zeigt in 6 entsprechender Darstellung eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nur auf die Unterschiede der Ausführungen eingegangen wird.
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Auch in der Ausführung der 7 ist ein Wärmeleitmittel schaltbar ausgebildet und kann zwischen einem ersten, wärmeleitenderen Zustand, der 7B dargestellt ist, und einem zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand umgeschaltet werden, der in 7A dargestellt ist.
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Im Unterschied zur Ausführung der 6 ist bei der Ausführung der 7 keine direkte Kontaktierung der Elektromotorengehäuse durch das bewegliche Element vorgesehen. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wie sie exemplarisch in 7 dargestellt ist, ist allgemein ein Wärmesammelmittel (in 7 exemplarisch 9.4) vorgesehen, welches dauerhaft mehrere, insbesondere alle Aktuatoren der Aktuatoranordnung kontaktiert, und welches durch ein bewegliches Element 9.2 wahlweise kontaktiert werden kann.
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Auch bei dieser Ausführung ist ein Spalt 9.1 ausgebildet, welcher durch das bewegliche Element 9.2 wahlweise überbrückt werden kann. Der Spalt ist fluiddicht durch eine elastische Hülle 9.3 begrenzt, die eine Faltung aufweist bzw. balgartig ausgebildet ist. Er weist im Ausführungsbeispiel der 7 keinen Unterdruck auf. In einer Abwandlung kann jedoch das Gehäuseinnere evakuiert sein, um eine thermische Isolierung der Bauteilanordnung vorteilhaft zu erhöhen, wobei dann auch der Spalt 9.1 Unterdruck aufweist. Allgemein kann in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Gehäuseinneres evakuiert bzw. mit Luft oder Gas unter Unterdruck gefüllt sein.
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Im Ausführungsbeispiel der 7 ist das bewegliche Element zweiteilig ausgebildet, wobei ein Teil, welches dauerhaft in der Hülle 9.3 angeordnet ist, beweglich und unverlierbar in dem Gehäuse 3 angeordnet ist, während ein anderes Teil dieses Teil wahlweise kontaktieren und im Gehäuse bewegen kann. Das in der Hülle 9.3 angeordnete Teil ist durch diese elastisch von dem Wärmesammelmittel 9.4 weg vorgespannt und kann durch das andere Teil gegen das Wärmesammelmittel 9.4 bewegt werden, um den Spalt zu diesem zu überbrücken.
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8 zeigt in 1 entsprechender Darstellung eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nur auf die Unterschiede der Ausführungen eingegangen wird.
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In der Ausführung der 8 weist das schaltbare Wärmeleitmittel mehrere Peltierelemente 10 auf. Durch Anlegen einer Spannung kann wahlweise eine Temperaturdifferenz und damit ein erster, wärmeleitenderer Zustand erzeugt werden. Die Peltierelemente 10 weisen Wärmeabgabeflächen 10.1 auf, die an der Außenseite des Gehäuses 3 angeordnet sind.
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9 zeigt in 8 entsprechender Darstellung eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nur auf die Unterschiede der Ausführungen eingegangen wird.
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In der Ausführung der 9 weist das Wärmeleitmittel Fluidpassagen 11 mit einem Arbeitsfluid, beispielsweise einem flüssigen Kältemittel, auf, welches Wärme mit einer Wärmeabgabefläche (nicht dargestellt) auf der Außenseite des Gehäuses 3 und einer Wärmeaufnahmefläche 11.2 des Wärmeleitmittels austauschen kann. Ein Strömungsmittel zum wahlweisen aktiven Strömen in Form einer steuerbaren, wahlweise aktivierbaren, Umwälzpumpe (nicht dargestellt) kann im Betrieb das Arbeitsfluid zwischen Wärmeaufnahme- und -abgabeflache umwälzen, wie in 9 durch Arbeitsfluidströmungspfeile angedeutet.
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10 zeigt in 9 entsprechender Darstellung eine sterilisierbare Antriebseinheit eines chirurgischen Instruments eines Chirurgierobotersystems nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung. Übereinstimmende Merkmale sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet, so dass auf deren Beschreibung Bezug genommen und nur auf die Unterschiede der Ausführungen eingegangen wird.
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In der Ausführung der 10 sind die Fluidpassagen als umwälzpumpenlose Wärmerohre 12 mit einem Arbeitsfluid ausgebildet, welches unter Phasenumwandlung Wärme mit einer Wärmeabgabefläche 12.1 und einer Wärmeaufnahmefläche 11.2 des Wärmeleitmittels austauschen kann. Ein Strömungsmittel zum wahlweisen Sperren des Arbeitsfluids in Form eines steuerbaren Ventils (nicht dargestellt) kann im Betrieb das Arbeitsfluid ein Strömen von Arbeitsfluid in dem Wärmerohr ermöglichen oder unterbinden.
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Zum Sterilisieren einer Antriebseinheit, wie sie vorstehend mit Bezug auf die 1 bis 11 erläutert wurde, wird eine Außenseite der Antriebseinheit für eine vorgegebene Zeitdauer, vorzugsweise wenigstens 5 Minuten, insbesondere wenigstens 20 Minuten, und/oder bei einem Druck von wenigstens 2 bar, insbesondere wenigstens 3 bar, mit erwärmtem Fluid, insbesondere Dampf oder Luft, vorzugsweise mit wenigstens 100°C, insbesondere wenigstens 120°C, vorzugsweise wenigstens 130°C beaufschlagt.
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Schaltbare Wärmeleitmittel 7, 8.2, 9.2 10, 11 bzw. 12 sind dabei in den zweiten, weniger wärmeleitenderen Zustand geschaltet (links in 5, 6; 7A). Im Betrieb schaltet ein Umschaltmittel diese in den ersten, wärmeleitenderen Zustand um (rechts in 5, 6; 7B, 8, 9, 10). Dies kann manuell oder automatisch erfolgen, insbesondere durch eine Ankopplung an den Roboter, durch die die beweglichen Elemente 7, 8.2, 9.2 in Kontakt mit der Aktuatoranordnung bzw. dem Wärmesammelmittel 9.4 gebracht werden können, oder in Abhängigkeit von einer Temperatur in einem Inneren des Gehäuses. Hierzu kann ein Umschaltmittel (nicht dargestellt) eine Temperatur in einem Inneren des Gehäuses 3 erfassen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes ein oder mehrere schaltbare Wärmeleitmittel in den ersten, wärmeleitenderen Zustand schalten, beispielsweise eine Umwälzpumpe der Ausführung der 9 aktivieren, ein Ventil der Ausführung der 10 öffnen oder ein Peltierlement Ausführung der 8 bestromen.
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Bezugszeichenliste
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- 1A, 1B
- Abtriebsachse eines Aktuators einer Aktuatoranordnung
- 2A, 2B
- Positionssensor (elektronisches Bauteil)
- 3
- Gehäuse
- 3.1
- Durchtrittsöffnungen
- 3.2
- Gehäusetopf (Gehäuseteil)
- 3.3
- Gehäusedeckel (Gehäuseteil)
- 3.4
- Gehäusewand
- 4; 4.1, 4.2
- thermische Isolierschicht
- 5
- thermische Isolierschicht
- 6;
- stationäres Wärmeleitmittel
- 6.1
- Wärmeabgabefläche
- 6.2
- Wärmeaufnahmefläche
- 7
- bewegliches Element (schaltbares Wärmeleitmittel)
- 8.1; 9.1
- Spalt
- 8.2; 9.2
- bewegliches Element (schaltbares Wärmeleitmittel)
- 8.3; 9.3
- Hülle
- 9.4
- Wärmesammelmittel
- 10
- Peltierelement (schaltbares Wärmeleitmittel)
- 10.1
- Wärmeabgabefläche
- 11
- Arbeitsfluidpassage (schaltbares Wärmeleitmittel)
- 11.2
- Wärmeaufnahmefläche
- 12
- Wärmerohr (schaltbares Wärmeleitmittel)
- 12.1
- Wärmeabgabefläche
- 12.2
- Wärmeaufnahmefläche
- 100
- Hülle
