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Die Erfindung betrifft einen Aktuator, insbesondere einen bistabilen Aktuator, für ein chirurgisches Instrument, insbesondere Endoskop, mit einem Gleitrohr zur Aufnahme eines Läufers und einem im Gleitrohr angeordneten Läufer. Ferner betrifft die Erfindung einen Läuferpositionierungsschlüssel für einen Läufer eines, insbesondere bistabilen, Aktuators.
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Aus
DE 196 18 355 C2 ist ein Endoskop mit einem distal angeordneten Objektiv bekannt, dessen Bild ein Bildweiterleiter zum proximalen Ende weiterleitet und das wenigstens ein optisches Element wie eine Linsengruppe aufweist, das in Richtung der optischen Achse zur Fokussierung und/oder zur Veränderung der Brennweite durch einen Mikroantrieb verschiebbar ist, wobei der Mikroantrieb wenigstens eine rotationssymmetrische axial bewegliche Hülse aufweist, die die Linsen bzw. das optische Element der bewegbaren Linsengruppe umgibt und aufnimmt, und wobei die Hülse aus einem permanent magnetischen Material besteht, und in einem Magnetfeld beweglich ist, das von einer Spulenanordnung erzeugt wird. Um die Hülse zu bewegen und zu halten, wird dauernd ein elektromagnetisches Feld erzeugt.
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Aus
DE 1 253 407 B ist ein Endoskop mit einer distal ausstrahlenden Beleuchtungseinrichtung für einen zu beobachtenden Körperhöhlenteil und einem Bildleiter bekannt, von dem das beleuchtete Bild über ein in axialer Richtung einstellbares Objektiv aufgenommen und einem Okular oder einer Kamera zugeleitet wird, wobei das Objektiv für mindestens zwei Bildschärfeneinstellungen durch elektromagnetische Beeinflussung einer als Anker dienenden Objektivfassung von einer Stellung in eine andere Stellung gegenüber dem distalen Ende eines Bildleiters verstellbar ist. Hierbei wird wenigstens eine der beiden Stellungen durch ein permanent anliegendes elektromagnetisches Feld hervorgerufen und die andere Stellung durch die Wirkung einer Feder.
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Außerdem ist in
DE 10 2011 006 814 A1 ein elektromagnetischer Aktuator für ein chirurgisches oder medizinisches Instrument, insbesondere ein Endoskop, beschrieben.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Handhabung eines Aktuators für ein chirurgisches Instrument auf einfache Weise zu verbessern.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Aktuator, insbesondere bistabiler Aktuator, für ein chirurgisches Instrument, insbesondere Endoskop, mit einem Gleitrohr zur Aufnahme eines Läufers und einem im Gleitrohr angeordneten Läufer, der dadurch weitergebildet wird, dass das Gleitrohr an einem Ende eine Aufnahmekavität für einen Läuferpositionierungsschlüssel aufweist, wobei die Aufnahmekavität derart ausgebildet ist, dass nach Positionierung des Läuferpositio- nierungsschlüssels in der Aufnahmekavität und nach einer Verdrehung des Läuferpositionierungsschlüssels in der Aufnahmekavität der Läuferpositionierungsschlüssel lösbar fixiert ist.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass unter Verwendung eines Läuferpositionierungsschlüssels, der in der Aufnahmekavität des Gleitrohrs anordbar ist, der Hub eines Läufers im Gleitrohr des Aktuators auf einfache Weise eingestellt werden kann, da im Zusammenwirken der Aufnahmekavität mit dem Läuferpositionierungsschlüssel der Läuferpositionierungsschlüssel sicher am Ende des Gleitrohrs gehalten wird, wobei der Hub des Läufers bestimmt wird durch die Dicke des Schlüsselkopfes des Läuferpositionierungsschlüssels. Hierdurch wird ein festes Distanzelement beim Einstellen des Stellwegs des Läufers bereitgestellt. Nach der Aufnahme des Läuferpositionierungsschlüssels in der Aufnahmekavität wird der Läuferpositionierungsschlüssel verdreht, so dass nach Ausführung der Verdrehung der Läuferpositionierungsschlüssel in einer entsprechenden Einstellposition für den Läufer gebracht ist.
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Hierzu weist die Aufnahmekavität eine Drehkulisse auf, die im Zusammenwirken mit dem Läuferpositionierungsschlüssel ein Verdrehen des Läuferpositionierungsschlüssels und ein Fixieren des Schlüssels gewährleistet. Somit hat die Drehkulisse eine Funktion einer Drehführungseinrichtung für den Läuferpositionierungsschlüssel.
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Im Rahmen der Erfindung wird unter einem Aktuator für ein chirurgisches oder medizinisches Instrument, insbesondere für ein Endoskop, ein, vorzugsweise bistabiler, Aktuator verstanden. Hierbei weist der elektromagnetische Aktuator einen Stator und einen verschiebbaren Läufer auf. Hierbei befindet sich der Läufer im Inneren eines Gleitrohrs. Der Läufer selbst weist in einer Ausgestaltung wenigstens teilweise ein paramagnetisches und/oder ferromagnetisches Material auf, wobei durch Beaufschlagung mit einem elektromagnetischen Feld der Läufer von einer ersten Position in eine zweite Position verschiebbar ist. Dabei ist der Läufer in einer ersten Position durch ein Permanentmagnetfeld gehalten und nach Verschieben in eine zweite Position in der zweiten Position durch ein Permanentmagnetfeld gehalten.
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Weitere Einzelheiten eines elektromagnetischen, bistabilen Aktuators eines chirurgischen oder medizinischen Instruments sind in
DE 10 2011 006 814 A1 beschrieben, wobei der Offenbarungsgehalt dieses Dokumentes vollumfänglich und ausdrücklich für die Offenbarung der vorliegenden Patentanmeldung umfasst wird.
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Darüber hinaus zeichnet sich eine Ausführungsform des Aktuators dadurch aus, dass die Aufnahmekavität einen Anschlag für den Läuferpositionierungsschlüssel aufweist. Hierdurch wird in axialer Richtung, d. h. in Bewegungsrichtung des Läufers, ein definierter Anschlagpunkt für den Läuferpositionierungsschlüssel bereitgestellt.
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Außerdem ist insbesondere die Aufnahmekavität des Gleitrohrs formkomplementär und/oder funktionskomplementär an die Kontur eines Schlüsselkopfes des Läuferpositionierungsschlüssels angepasst.
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Vorzugsweise weist dabei die Aufnahmekavität eine nicht-runde und/oder sternförmige, insbesondere polygonalartige oder polygone, Querschnittskontur auf.
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Im Zusammenwirken der Drehkulisse des Gleitrohrs und des Läuferpositionierungsschlüssels, der in der Aufnahmekavität des Gleitrohrs angeordnet und gedreht wird, und aufgrund der form- und funktionskomplementären Ausgestaltung der Aufnahmekavität und des mit der Aufnahmekavität zusammenwirkenden Schlüsselkopfes des Läuferpositionierungsschlüssels wird auf einfache Weise als Anschlagposition eine Endposition des Läufers im Gleitrohr bereitgestellt. Hierbei wird der Läuferpositionierungsschlüssel nach Anordnung in der Aufnahmekavität um seine Achse in der dafür vorgesehenen Drehkulisse gedreht, wodurch aufgrund der auskragenden Ausformung des Schlüsselkopfes der Schlüsselkopf des Läuferpositionierungsschlüssels in einem definierten Abstand zwischen dem Anschlag im Gleitrohr und der Endfläche des Läuferpositionierungsschlüssels für die Einstellung der Hublänge des Läufers im Gleitrohr fixiert wird.
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Nach dem Einführen und dem Verdrehen des Läuferpositionierungsschlüssels wird der Läufer im Gleitrohr, ggf. zusammen mit einem Stopper oder dergleichen, im Gleitrohr, mit Kraft gegen die Anschlagfläche des fixierten Schlüsselkopfes, die dem Läufer zugewandt ist, gedrückt. In diesem Zustand wird anschließend z. B. ein Stopper mit dem Gleitrohr z. B. durch einen Klebevorgang oder dergleichen verbunden bzw. gefügt. Im Anschluss daran wird der Läuferpositionierungsschlüssel in der Aufnahmekavität in der Drehkulisse zurückgedreht und aus der Aufnahmekavität entfernt, so dass Raum für den Hub des Läufers im Gleitrohr entsteht.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch einen Läuferpositionierungsschlüssel für einen Läufer eines, insbesondere bistabilen, Aktuators eines chirurgischen Instruments, insbesondere eines Endoskops, wobei der Läuferpositionierungsschlüssel in einem Gleitrohr des Aktuators lösbar fixierbar ist und in einer Drehkulisse, insbesondere der Aufnahmekavität, verdrehbar ist. Insbesondere ist das Gleitrohr des Aktuators wie voranstehend beschrieben ausgeführt.
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In einer Weiterbildung weist der Läuferpositionierungsschlüssel vorzugsweise einen endseitigen, verbreiterten Schlüsselkopf zur Anordnung und zum Einbringen in die Aufnahmekavität des Gleitrohrs bzw. in die für den Läuferpositionierungsschlüssel vorgesehene Drehkulisse und einen Schlüsselschaft zum Verdrehen des Läuferpositionierungsschlüssels, vorzugsweise in der Drehkulisse, auf.
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Dadurch wird ein sicheres Anordnen sowie Führen des Schlüsselkopfes in der Aufnahmekavität erreicht, wobei der Schlüsselkopf mit der Aufnahmekavität des Gleitrohrs bei Anordnung des Schlüsselkopfes zusammenwirkt. Vorzugsweise ist der Schlüsselkopf des Läuferpositionierungsschlüssels unrund und/oder sternförmig, insbesondere polygonalartig, ausgebildet.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch Verwendung eines voranstehend beschriebenen Läuferpositionierungsschlüssels für einen Aktuator eines chirurgischen Instruments, insbesondere in Kombination mit einem voranstehend beschriebenen Aktuator. Hierzu wird ausdrücklich auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Teil eines Endoskops mit einem Aktuator,
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2 schematisch einen Ausschnitt eines Gleitrohrs eines elektromagnetischen Aktuators;
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3 schematisch eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Läuferpositionierungsschlüssels in einer perspektivischen Ansicht;
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4 eine Draufsicht auf eine N-Seite des Gleitrohrs mit darin angeordnetem Läuferpositionierungsschlüssel.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Teil eines Endoskops mit einem Aktuator. Der Aktuator kann in einem nicht dargestellten Schaft eines Endoskops angeordnet sein. Der Schaft des Endoskops wäre in 1 um den Aktuator angeordnet, und zwar mit einem Durchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des distalen Endes 18 des Gleitrohrs 11.
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Das Gleitrohr 11, das aus einem Metall oder Kunststoff sein kann, wobei es hierbei darauf ankommt, dass dieses aus nicht-magnetischen Materialien besteht, dient als Führung des axial verschiebbaren Läufers 10. Der als verschiebbares Element ausgebildete Läufer 10 kann beispielsweise eine Linse 13 aufweisen, die Bestandteil eines Objektivs ist, das außerdem noch Linsen 14 und 15 aufweist, die in einem fixierten Halteelement 12 eingebracht sind und entsprechend gehalten sind.
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Das fixierte Halteelement 12 ist in dem Gleitrohr 11 fixiert bzw. angebracht und definiert einen Anschlag 16. Der weitere Anschlag 17 zum distalen Ende wird auch durch das Gleitrohr 11 durch einen Kragen nach innen definiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß 1 handelt es sich um einen rotationssymmetrischen Aufbau, bei dem ein axial verschiebbarer Läufer 10 vorgesehen ist. Der axial verschiebbare Läufer 10 kann aus einer proximalen Position in 1 nach links an den Anschlag 17 verschoben werden in eine distale Position. Das verschiebbare Element 10 ist als eine Art Hülse ausgebildet, die insbesondere aus einem weichmagnetischen Material, wie z. B. einem ferromagnetischen Material, besteht bzw. dieses Material aufweist.
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Außer aus ferromagnetischem und/oder paramagnetischem Material kann der verschiebbare Läufer 10 noch eine Reibung vermindernde Beschichtung auf der Oberfläche aufweisen, die zur Innenwand des Gleitrohrs 11 angeordnet ist.
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Der im Gleitrohr 11 axial verschiebbare Läufer 10 weist einen distalen Polschuh und einen proximalen Polschuh auf, die mit dem Magnetfeld der Permanentmagneten 20 und 21, die als Ringe ausbildet sind und rotationssymmetrisch um die Längsachse des elektromagnetischen Aktuators angeordnet sind, zusammenwirken. Zwischen den Permanentmagneten 20 und 21 sind ein erstes Zwischenteil 22 und ein zweites Zwischenteil 23 aus paramagnetischem oder ferromagnetischem Material vorgesehen, die auch mit Polschuhen oder als Polschuhe ausgebildet sind. Das erste Zwischenteil 22 und das zweite Zwischenteil 23 können auch einstückig sein, also ein einziges Zwischenteil bilden.
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Ferner ist eine Spule 24 vorgesehen, die nach außen hin durch das erste Zwischenteil 22 und das zweite Zwischenteil 23 umschlossen ist und nach innen bis auf die Unterbrechung durch das Gleitrohr 11 auch von paramagnetischem und/oder ferromagnetischem Material des verschiebbaren Läufers 10 umgeben ist. Hierdurch wird eine sehr große Verstärkung des elektromagnetischen Feldes erzielt. Der Stator 19 des elektromagnetischen Aktuators besteht im Wesentlichen aus den beiden Permanentmagnetringen 20 und 21, den beiden Zwischenteilen 22 und 23 und der Spule 24.
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2 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht einen endseitigen Abschnitt des Gleitrohrs 11, wobei das Gleitrohr 11 an dem dargestellten Ende eine Aufnahmekavität 30 aufweist. Die Aufnahmekavität 30 weist eine unrund geformte Innenkontur als Drehkulisse auf, wobei die Aufnahmekavität 30 zusammen mit der Kontur eines Läuferpositionierungsschlüssels zusammenwirkt. Die Aufnahmekavität 30 weist hierfür an ihrem Umfang Aussparungen 32 und Hinterschneidungen 34 für die Drehkulisse auf, die in regelmäßigen Abständen in Umfangsrichtung des Gleitrohres 11 angeordnet sind.
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Die Hinterschneidungen 34 bilden dabei nach Einbringen eines Läuferpositionierungsschlüssels in die Aufnahmekavität 30 hintere Anschläge bzw. außenseitige Anschläge für den Läuferpositionierungsschlüssel aus. Die in Umfangsrichtung abwechselnd angeordneten Ausnehmungen 32 und Hinterschneidungen 34 sind gleichmäßig in Umfangsrichtung angeordnet. In einer Ausgestaltung können hierbei die Ausnehmungen 32 und die Hinterschneidungen 34 unregelmäßig in Umfangsrichtung angeordnet sein.
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In 3 ist schematisch im Ausschnitt eine perspektivische Darstellung eines Läuferpositionierungsschlüssels 40 für die Drehkulisse der Aufnahmekavität dargestellt. Der Läuferpositionierungsschlüssel 40 weist dabei einen drehbaren Schaft 42 auf, an dessen Ende ein verbreiterter Schlüsselkopf 44 angeordnet ist. Der Schlüsselkopf 44 ist dabei sternförmig oder sternartig ausgebildet. Der in die Aufnahmekavität einbringbare Schlüsselkopf 44 weist eine Dicke d auf, die nach Justierung eines Läufers im Gleitrohr 11 der Hublänge des Läufers im Gleitrohr 11 entspricht. Hierbei ist bei der Justierung des im Inneren des Gleitrohrs 11 angeordneten Läufers der Läuferpositionierungsschlüssel 40 in der Aufnahmekavität 30 eingebracht, wobei nach Anordnung des Läuferpositionierungsschlüssels 40 in der Aufnahmekavität 30 der Läuferpositionierungsschlüssel 40 verdreht wird. Somit wird der Läuferpositionierungsschlüssel 40 zur Einstellung der Hublänge eines Läufers im Inneren des Gleitrohrs 11 lösbar fixiert.
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Der Schlüsselkopf 44 weist eine unrunde Außenkontur auf, wobei die Außenkontur des Schlüsselkopfes 44 sternförmig ausgebildet ist, wobei die Form des Schlüsselkopfes 44 formkomplementär zu der Anordnung der Ausnehmung 32 und der Hinterschneidungen 34 der Aufnahmekavität 30 sowie der Drehkulisse der Aufnahmekavität ausgebildet ist. Hierdurch wird beim Einbringen des Schlüsselkopfes 44 in die Aufnahmekavität 30 passgenau der Läuferpositionierungsschlüssel 40 eingebracht und anschließend durch Verdrehen der Läuferpositionierungsschlüssel fixiert, so dass die Auskragungen bzw. zungenartigen Vorsprünge des Schlüsselkopfes 44 im Bereich der Hinterschneidungen 32 angeordnet sind.
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Bei dieser Positionierung des Läuferpositionierungsschlüssels 40 werden anschließend der Läufer und ein im Gleitrohr 44 angeordneter Stopper mit Kraft gegen die äußere, dem Läufer zugewandte Kontaktfläche des Schlüsselkopfes 44 gedrückt, so dass anschließend der Stopper mit dem Gleitrohr, beispielsweise durch Kleben, verbunden wird. Danach wird der Läuferpositionierungsschlüssel 40 zurückgedreht und aus der Aufnahmekavität 30 entfernt. Hierdurch entsteht zwischen dem Läufer und dem offenen bzw. geöffneten Ende des Gleitrohres 11 Raum für den Hub des Läufers im Inneren des Gleitrohrs 11.
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In 4 ist schematisch in einer Seitenansicht die Anordnung des Schlüsselkopfes 44 in der Aufnahmekavität 30 im verdrehten Zustand bzw. fixierten Zustand des Läuferpositionierungsschlüssels 40 dargestellt. Hierbei sind die zungenartigen Vorsprünge des Schlüsselkopfes 34 hinter den Hinterschneidungen 34 der Aufnahmekavität 30 angeordnet.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Aufnahmekavität 30 drei Anlagepunkte oder Auflagepunkte für den Läuferpositionierungsschlüssel 40 auf. Hierdurch wird unter Verwendung der drei Auflagepunkte eine Anschlagebene bzw. Anlageebene für den Schlüsselkopf 44 bereitgestellt. Im Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls denkbar, dass mehr als drei Auflagepunkte für den Schlüsselkopf 44 durch die Aufnahmekavität bereitgestellt werden.
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Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Läufer
- 11
- Gleitrohr
- 12
- fixiertes Halteelement
- 13
- Linse
- 14
- Linse
- 15
- Linse
- 16
- Anschlag
- 17
- Anschlag
- 18
- distales Ende
- 19
- Stator
- 20
- Permanentmagnet
- 21
- Permanentmagnet
- 22
- 1. Zwischenteil
- 23
- 2. Zwischenteil
- 24
- Spule
- 30
- Aufnahmekavität
- 32
- Ausnehmung
- 34
- Hinterschneidung
- 40
- Läuferpositionierungsschlüssel
- 42
- Schaft
- 44
- Schlüsselkopf
- d
- Dicke Schlüsselkopf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19618355 C2 [0002]
- DE 1253407 B [0003]
- DE 102011006814 A1 [0004, 0010]
