DE102013004487A1 - Drive train arrangement for a, in particular robot-guided, surgical instrument - Google Patents

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Abstract

Eine erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung weist wenigstens einen Antriebsstrang (11, 12, 21, 22) zur Aktuierung eines Freiheitsgrades (q1) eines Endeffektors (2.1, 2.2) eines, insbesondere robotergeführten, chirurgischen Instruments relativ zu einem Instrumentenschaft (20) durch einen Antrieb (13) und eine an dem Antriebsstrang angeordnete Messanordnung (31–34) zum Erfassen einer Last (F1, F2) in dem Antriebsstrang auf.A drive train arrangement according to the invention has at least one drive train (11, 12, 21, 22) for actuating a degree of freedom (q1) of an end effector (2.1, 2.2) of a, in particular robot-guided, surgical instrument relative to an instrument shaft (20) by a drive (13) and a measuring arrangement (31-34) arranged on the drive train for detecting a load (F1, F2) in the drive train.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsstranganordnung zur Aktuierung wenigstens eines Freiheitsgrades eines Endeffektors eines, insbesondere robotergeführten, chirurgischen Instruments, ein Antriebsmodul und einen Instrumentenschaft eines solchen Instruments, ein Instrument mit einem solchen Instrumentenschaft und/oder Antriebsmodul, eine Manipulatoranordnung mit wenigstens einem solchen Instrument, welches durch einen Manipulator geführt ist, sowie ein Verfahren und ein Steuermittel zum Steuern eines solchen Instruments, insbesondere seines Antriebs und/oder eines manuellen Teleoperationsmittels.The present invention relates to a drive train arrangement for actuating at least one degree of freedom of an end effector of a, in particular robotically guided, surgical instrument, a drive module and instrument shaft of such an instrument, an instrument with such an instrument shaft and / or drive module, a manipulator arrangement with at least one such instrument is guided by a manipulator, and a method and a control means for controlling such an instrument, in particular its drive and / or a manual teleoperation means.

Ein robotergeführtes minimalinvasives chirurgisches Instrument weist allgemein einen Instrumentenschaft auf. Bei durch einen Trokar teileingeführtem Instrumentenschaft kann ein distales bzw. intrakorporales Instrumentenschaftende noch in maximal vier Freiheitsgraden durch den Roboter bewegt werden (drei Drehachsen durch den Trokarpunkt und eine Translation in Richtung der Schaftachse).A robotic minimally invasive surgical instrument generally has an instrument shaft. In the case of a trocar-inserted instrument shaft, a distal or intracorporeal instrument shaft end can still be moved by the robot in a maximum of four degrees of freedom (three axes of rotation through the trocar point and one translation in the direction of the shaft axis).

Um in einem minimalinvasiven Operationsgebiet mehr Freiheitsgrade zur Verfügung zu haben, ist es aus der WO 2009/079301 A1 bekannt, einen Endeffektor gelenkig an dem distalen Instrumentenschaftende zu lagern und durch eine Antriebsstranganordnung zusätzlich zu aktuieren. Beispielsweise kann so eine Klemme geschlossen oder eine Endoskop-Optik umorientiert werden.In order to have more degrees of freedom available in a minimally invasive operating area, it is out of the WO 2009/079301 A1 It is known to pivotally support an end effector at the distal end of the instrument shaft and additionally actuate it by means of a drive train arrangement. For example, such a clamp can be closed or an endoscope optics can be reoriented.

Um einem Teleoperateur, der den Chirurgieroboter bedient, eine haptische Rückmeldung aus dem Operationsgebiet zu geben, schlägt die WO 2009/079301 A1 vor, zwischen Instrumentenschaft und Endeffektorlager einen sechsachsigen Kraft-Momenten-Sensor anzuordnen.In order to give a haptic feedback from the operating area to a teleoperator who operates the surgery robot, the WO 2009/079301 A1 to arrange between the instrument shaft and Endeffektorlager a six-axis force-torque sensor.

Ein Nachteil dieser Lösung lässt sich anschaulich anhand der 1 erläutern: dort ist, wie nachfolgend näher beschrieben, ein Instrumentenschaft 20 gezeigt, an dem ein Endeffektor in Form einer Klemme mit zwei Klingen 2.1, 2.2 angeordnet ist. Die Klinge 2.1 ist durch zwei gegensinnige Antriebsstränge 21, 22 in ihrem Drehfreiheitsgrad q1 gegen den Instrumentenschaft verstellbar, die Klinge 2.2 entsprechend. Greift die Klemme an einem Lumen (nicht dargestellt) an, wirken auf sie die Reaktionskräfte FE1 bzw. FE2. Diese Kräfte bewirken in der in 1 dargestellten Konstellation keine Kräfte im Instrumentenschaft 20, da ihre Resultierende verschwindet. Entsprechend kann ein Kraft-Momenten-Sensor, wie ihn die WO 2009/079301 A1 vorschlägt, einem Teleoperateur keine Rückmeldung über die von der Klemme ausgeübten Kräfte vermitteln, da er unabhängig von den tatsächlich aufgeprägten Klemmkräften FE1, FE2 keine Kräfte oder Momente im Instrumentenschaft erfasst.A disadvantage of this solution can be clearly seen from the 1 explain: there is, as described in more detail below, a range of instruments 20 shown on which an end effector in the form of a clamp with two blades 2.1 . 2.2 is arranged. The blade 2.1 is by two opposing drive trains 21 . 22 adjustable in its rotational freedom q 1 against the instrument shaft, the blade 2.2 corresponding. When the clamp engages a lumen (not shown), the reaction forces F E1 and F E2 act on it. These forces effect in the in 1 shown constellation no forces in the instrument shaft 20 because their resultant disappears. Accordingly, a force-moment sensor, like him WO 2009/079301 A1 proposes to give a teleoperateur no feedback on the forces exerted by the terminal forces, as it detects regardless of the actual imposed clamping forces F E1 , F E2 no forces or moments in the instrument shaft.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes chirurgisches Instrument zur Verfügung zu stellen und/oder dessen Steuerung zu verbessern.An object of the present invention is to provide an improved surgical instrument and / or to improve its control.

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsstranganordnung zur Aktuierung eines Endeffektors eines chirurgischen Instruments mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 9–11 stellen ein Antriebsmodul, einen Instrumentenschaft bzw. ein Instrument mit einer solchen Antriebsstranganordnung unter Schutz, die Ansprüche 12–14 eine Manipulatoranordnung mit einem solchen Instrument, ein Verfahren bzw. Steuermittel zum Steuern eines solchen Instruments. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by a drive train arrangement for actuating an end effector of a surgical instrument having the features of claim 1. The claims 9-11 provide a drive module, an instrument shaft or an instrument with such a drive train arrangement under protection, the claims 12-14 a manipulator arrangement with such an instrument, a method or control means for controlling such an instrument. The subclaims relate to advantageous developments.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein chirurgisches Instrument einen Instrumentenschaft, an dem ein Endeffektor angeordnet ist, und ein Antriebsmodul mit einem Antrieb zur Aktuierung eines oder mehrerer Freiheitsgrade des Endeffektors relativ zum Instrumentenschaft auf. Instrumentenschaft und Antriebsmodul sind in einer Ausführung, insbesondere lösbar, miteinander verbindbar bzw. verbunden. In einer Weiterbildung ist zwischen Instrumentenschaft und Antriebsmodul eine Sterilbarriere angeordnet, insbesondere, um einen schlechter bzw. nicht sterilisierbaren Antrieb gegen ein Operationsumfeld abzuschirmen. Das chirurgische Instrument ist in einer Ausführung ein minimalinvasives chirurgisches Instrument, dessen Instrumentenschaft zum teilweisen Einführen in einen Patienten vorgesehen bzw. eingerichtet ist, insbesondere durch einen Trokar und/oder einen lokalen Zugang, dessen Umfang in einer Ausführung höchstens dem Doppelten des Außenumfangs des einzuführenden Instrumentenschaftteils entspricht.According to one aspect of the present invention, a surgical instrument has an instrument shaft on which an end effector is arranged, and a drive module with a drive for actuating one or more degrees of freedom of the end effector relative to the instrument shaft. Instrument shaft and drive module are in one embodiment, in particular detachable connected or connected to each other. In a further development, a sterile barrier is arranged between the instrument shaft and the drive module, in particular in order to shield a poor or non-sterilizable drive against an operating environment. In one embodiment, the surgical instrument is a minimally invasive surgical instrument whose instrument shaft is intended for partial insertion into a patient, in particular by a trocar and / or local access whose circumference in one embodiment is at most twice the outer circumference of the instrument shaft part to be inserted equivalent.

Das Instrument kann insbesondere ein manipulatorgeführtes Instrument sein. Hierzu weist in einer Ausführung der Instrumentenschaft und/oder das Antriebsmodul eine mechanische und/oder signaltechnische Schnittstelle zum Ankoppeln an einen Manipulator auf. Entsprechend wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Manipulatoranordnung mit einem oder mehreren Manipulatoren, insbesondere sechs- oder mehrachsigen Roboteren, unter Schutz gestellt, die ein erfindungsgemäßes chirurgisches Instrument führen.In particular, the instrument may be a manipulator-guided instrument. For this purpose, in an embodiment of the instrument shaft and / or the drive module on a mechanical and / or signal interface for coupling to a manipulator. Accordingly, according to one aspect of the present invention, a manipulator arrangement is provided with one or more manipulators, in particular six- or multi-axis robots, which carry a surgical instrument according to the invention.

Der Endeffektor weist einen, zwei oder mehrere translatorische Freiheitsgrade und/oder einen, zwei oder mehrere rotatorische Freiheitsgrade gegenüber bzw. relativ zu dem Instrumentenschaft auf. In einer Ausführung weist der einteilige Endeffektor einen translatorischen oder Drehfreiheitsgrad auf und ist beispielsweise als ausfahrbare Nadel bzw. drehbare Skalpellklinge ausgebildet. In einer anderen Ausführung weist der zweiteilige Endeffektor zwei Drehfreiheitsgrade auf und ist beispielsweise als Schere, Klemme oder dergleichen ausgebildet. Gleichermaßen kann der Endeffektor insbesondere eine Optik zum Aussenden und/oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, insbesondere eine Laseraustritts- oder Endoskop-Linse, und/oder eine Öffnung zum Einsaugen und/oder Ausbringen von Gas und/oder Flüssigkeit aufweisen, die um eine oder mehrere Freiheitsgradachsen verdreht und/oder ein- bzw. ausgefahren werden kann.The end effector has one, two or more translational degrees of freedom and / or one, two or more rotational degrees of freedom relative to the instrument shaft. In one embodiment, the one-piece end effector has a translatory or rotational degree of freedom and is designed, for example, as an extendable needle or rotary scalpel blade. In another embodiment, the two-part end effector on two rotational degrees of freedom and is designed for example as a pair of scissors, clamp or the like. Likewise, the end effector can in particular have an optical system for emitting and / or receiving electromagnetic radiation, in particular a laser exit or endoscope lens, and / or an opening for sucking and / or discharging gas and / or liquid, which is surrounded by one or more axes of freedom twisted and / or retracted or extended.

Der Antrieb weist in einer Ausführung einen oder mehrere Motoren, insbesondere Elektromotoren, zum Aktuieren des bzw. der Freiheitsgrade des Endeffektors auf. Zusätzlich oder alternativ kann der Antrieb auch elektromagnetische, hydraulische und/oder pneumatische Aktuatoren aufweisen.In one embodiment, the drive has one or more motors, in particular electric motors, for actuating the degree of freedom or the end effector. Additionally or alternatively, the drive may also comprise electromagnetic, hydraulic and / or pneumatic actuators.

Um einen Endeffektor, insbesondere durch einen Antrieb, zu aktuieren, ist nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Antriebsstranganordnung vorgesehen. Diese kann in einer Ausführung als instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung an, insbesondere in, einem Instrumentenschaft eines, insbesondere minimalinvasiven und/oder manipulatorgeführten, chirurgischen Instruments angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung als antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung an, insbesondere in, einem Antriebsmodul eines, insbesondere minimalinvasiven und/oder manipulatorgeführten, chirurgischen Instruments angeordnet sein. Entsprechend werden nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Instrumentenschaft und ein Antriebsmodul mit einer erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung unter Schutz gestellt.In order to actuate an end effector, in particular by a drive, a drive train arrangement is provided according to one aspect of the present invention. This can be arranged in one embodiment as the instrument shaft side drive train arrangement on, in particular, an instrument shaft of a, in particular minimally invasive and / or manipulator-guided, surgical instrument. Additionally or alternatively, a drive train arrangement according to the invention can be arranged as a drive train-side drive train arrangement, in particular in a drive module of a, in particular minimally invasive and / or manipulator-guided, surgical instrument. Accordingly, according to one aspect of the present invention, an instrument shaft and a drive module are provided with a drive train arrangement according to the invention under protection.

Eine Antriebsstranganordnung nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist einen oder mehrere Antriebsstränge zur Aktuierung von einem oder mehreren Freiheitsgraden eines Endeffektors eines chirurgischen Instruments relativ zu einem Instrumentenschaft durch einen Antrieb auf.A powertrain assembly according to one aspect of the present invention includes one or more drive trains for actuating one or more degrees of freedom of an end effector of a surgical instrument relative to an instrument shaft by a drive.

Ein Antriebsstrang kann in einer Ausführung, wenigstens im Wesentlichen, nur Zugkräfte übertragen bzw. als biegeweicher Antriebsstrang, insbesondere als Zugseil bzw. -kabel ausgebildet sein. In einer anderen Ausführung kann ein Antriebsstrang Druckkräfte übertragen, insbesondere, wenigstens im Wesentlichen, nur Druckkräfte oder Zug- und Druckkräfte, insbesondere als Druckstab bzw. -stange bzw. Stößel. Gleichermaßen kann ein Antriebsstrang in einer Ausführung auch oder, wenigstens im Wesentlichen, nur Drehmomente übertragen und/oder eine Übersetzung und/oder ein Getriebe aufweisen. In einer Ausführung ist ein Antriebsstrang als Vollwelle oder Hohlwelle oder als Vollstab oder Hohlstab ausgebildet. Allgemein überträgt ein Antriebsstrang im Sinne der vorliegenden Erfindung, insbesondere mechanisch, Kräfte und/oder Bewegungen zwischen dem Antrieb und dem Endeffektor, insbesondere, um diesen in einem Freiheitsgrad gegenüber dem Instrumentenschaft zu aktuieren.In one embodiment, at least essentially, a drive train can only transmit tensile forces or be designed as a soft-flexing drive train, in particular as a traction cable or cable. In another embodiment, a drive train can transmit compressive forces, in particular, at least essentially, only compressive forces or tensile and compressive forces, in particular as a pressure rod or rod or plunger. Likewise, in one embodiment, a drive train may also or only, at least substantially, transmit torques and / or have a transmission and / or transmission. In one embodiment, a drive train is designed as a solid shaft or hollow shaft or as a solid rod or hollow rod. In general, a drive train in the sense of the present invention, in particular mechanically, transmits forces and / or movements between the drive and the end effector, in particular in order to actuate it in one degree of freedom with respect to the instrument shaft.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an der Antriebsstranganordnung eine Messanordnung zum Erfassen einer Last in einem oder mehreren, insbesondere allen Antriebssträngen angeordnet.According to one aspect of the present invention, a measuring arrangement for detecting a load in one or more, in particular all drive trains is arranged on the drive train arrangement.

Dadurch können vorzugsweise direkt eine oder mehrere sogenannte aktive bzw. generalisierte Lasten erfasst werden, die in dem bzw. den Freiheitsgraden des Endeffektors wirken. Unter einer generalisierten oder Minimalkraft wird vorliegend insbesondere in fachüblicher Weise eine Last verstanden, die bei einer, gegebenenfalls virtuellen, Bewegung im Freiheitsgrad physikalische, gegebenenfalls virtuelle, Arbeit leistet. Beispielsweise ist die generalisierte Kraft in einem Drehfreiheitsgrad ein Drehmoment um die Drehfreiheitsgradachse. Entsprechend kann eine Last im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Kraft, ein antiparalleles Kräftepaar bzw. ein Drehmoment, eine Spannung, insbesondere eine Zug-, Druck- und/oder Biegespannung, und/oder eine, insbesondere elastische, Deformation infolge solcher Kräfte, Momente bzw. Spannungen, insbesondere eine Dehnung bzw. Kompression umfassen, insbesondere sein.As a result, preferably one or more so-called active or generalized loads can be detected directly, which act in the degree of freedom or degrees of the end effector. Under a generalized or minimal force, in the present case, in particular in the usual way, a load is understood that performs physical, possibly virtual, work in the case of an optionally virtual movement in the degree of freedom. For example, the generalized force in a rotational degree of freedom is a torque about the rotational degree of freedom axis. Accordingly, a load in the sense of the present invention may in particular be a force, an antiparallel force pair or a torque, a tension, in particular a tensile, compressive and / or bending stress, and / or a, in particular elastic, deformation as a result of such forces, moments or stresses, in particular an expansion or compression, in particular.

Dies kann wiederum anschaulich am Beispiel der 1 erläutert werden: die Klemmkraft FE1 bewirkt ein Drehmoment um die Drehlagerachse der Klinge 2.1 mit dem Drehfreiheitsgrad q1. Dieses wiederum bewirkt entsprechende Lasten FS1, FS2 in den instrumentenschaftseitige Antriebssträngen 21, 22 und diese ihrerseits Lasten F1, F2 in antriebsmodulseitigen Antriebssträngen 11, 12. Man erkennt, dass durch eine Messanordnung an den Antriebssträngen 21, 22 und/oder an den Antriebssträngen 11, 12 direkt die aktiven bzw. generalisierten Lasten erfasst werden, die in den Freiheitsgraden des Endeffektors wirken und so insbesondere einem Teleoperateur eine vorteilhafte Rückmeldung aus einem Operationsgebiet vermitteln können. Natürlich kann in einer Ausführung das chirurgische Instrument zusätzlich eine Messanordnung zum Erfassen einer Last in dem Instrumentenschaft, insbesondere zwischen Instrumentenschaft und Endeffektor(lager) und/oder zwischen Instrumentenschaft und Antriebsmodul aufweisen, um zusätzlich zu den aktiven auch sogenannte passive Lasten zu erfassen, insbesondere Stütz- bzw. Lagerlasten. Drückt beispielsweise die Klemme der 1 in der dargestellten Konstellation mit ihren Spitzen vertikal nach unten, resultieren hieraus reine Lagerlasten in den Drehgelenken der Klingen 2.1, 2.2, die über eine solche zusätzliche Messanordnung zum Erfassen einer Last in dem Instrumentenschaft 20 erfasst und weiterverarbeitet, insbesondere dem Teleoperateur vermittelt werden können.This can again be illustrated by the example of 1 be explained: the clamping force F E1 causes a torque about the pivot axis of the blade 2.1 with the rotational degree of freedom q 1 . This in turn causes corresponding loads F S1 , F S2 in the instrument shaft side drive trains 21 . 22 and these in turn loads F 1 , F 2 in drive module side drive trains 11 . 12 , It can be seen that by a measuring arrangement on the drive trains 21 . 22 and / or on the drive trains 11 . 12 directly the active or generalized loads are detected, which act in the degrees of freedom of the end effector and so in particular a teleoperator can convey an advantageous feedback from a surgical area. Of course, in one embodiment, the surgical instrument can additionally comprise a measuring arrangement for detecting a load in the instrument shaft, in particular between instrument shaft and end effector (bearing) and / or between instrument shaft and drive module, in order to detect so-called passive loads, in particular support, in addition to the active ones - or bearing loads. For example, press the terminal of the 1 in the illustrated constellation with their tips vertically down, resulting in pure bearing loads in the hinges of the blades 2.1 . 2.2 via such an additional measuring arrangement for detecting a load in the instrument shaft 20 recorded and further processed, in particular the teleoperator can be mediated.

In einer Ausführung kann ein weiterer Vorteil darin liegen, dass die Messanordnung zum Erfassen wenigstens einer Last in der Antriebsstranganordnung an der Antriebsstranganordnung und somit vorzugsweise im Inneren des Instrumentenschafts oder an, insbesondere in, einem Antriebsmodul angeordnet ist und so eine vorteilhafte, insbesondere geschützte und/oder vom Operationsgebiet bzw. Endeffektor entfernte, insbesondere extrakorporale und/oder antriebsnahe Messstelle zur Verfügung gestellt werden kann.In one embodiment, a further advantage may be that the measuring arrangement for detecting at least one load in the drive train arrangement is arranged on the drive train arrangement and thus preferably in the interior of the instrument shaft or on, in particular, a drive module and thus an advantageous, in particular protected and / or or remote from the operating area or end effector, in particular extracorporeal and / or drive-near measuring point can be provided.

In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Antriebsstranganordnung zwei oder mehr, insbesondere gegensinnige, Antriebsstränge zur Aktuierung desselben Freiheitsgrades des Endeffektors auf. Dies ist exemplarisch in 1 veranschaulicht: dort wird die Klinge 2.1 in ihrem Freiheitsgrad q1 durch die gegensinnigen Antriebstränge 21, 22, beispielsweise zwei Zugseile oder Druckstangen, aktuiert, die wiederum translatorisch durch die gegensinnigen Antriebstränge 11, 12 aktuiert werden, zum Beispiel Stößel, die von einem Elektromotor 13 gegensinnig aktuiert werden.In one embodiment of the present invention, the drive train arrangement comprises two or more, in particular opposing, drive trains for actuating the same degree of freedom of the end effector. This is exemplary in 1 illustrates: there is the blade 2.1 in their degree of freedom q 1 by the opposing drive trains 21 . 22 , For example, two tension cables or push rods, aktuiert, in turn, translationally by the opposite drive trains 11 . 12 be actuated, for example, ram, by an electric motor 13 be actuated in opposite directions.

Die Messanordnung weist in einer Ausführung wenigstens ein Messmittel auf, welches an einem der Antriebsstränge zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist. In einer Weiterbildung weist die Messanordnung ein erstes Messmittel, welches an einem ersten Antriebsstrang zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, und ein zweites Messmittel auf, welches an einem zweiten, insbesondere gegensinnigen, Antriebsstrang zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, wobei derselbe Freiheitsgrad des Endeffektors durch den ersten und zweiten Antriebsstrang aktuierbar ist.In one embodiment, the measuring arrangement has at least one measuring means which is arranged on one of the drive trains for detecting a load in this drive train. In a further development, the measuring arrangement has a first measuring means, which is arranged on a first drive train for detecting a load in this drive train, and a second measuring means, which is arranged on a second, in particular opposing, drive train for detecting a load in this drive train, wherein the same degree of freedom of the end effector is actuatable by the first and second drive train.

In einer Ausführung weist die Antriebsstranganordnung einen ersten Antriebsstrang zum Aktuieren eines ersten Freiheitsgrades des Endeffektors und einen weiteren ersten Antriebsstrang zum Aktuieren eines weiteren Freiheitsgrades des Endeffektors auf. In einer Weiterbildung kann die Antriebsstranganordnung einen zweiten Antriebsstrang zum Aktuieren des ersten Freiheitsgrades des Endeffektors und/oder einen weiteren zweiten Antriebsstrang zum Aktuieren des weiteren Freiheitsgrades des Endeffektors aufweisen. Natürlich kann der Endeffektor noch weitere Freiheitsgrade und entsprechende erste und gegebenenfalls zweite Antriebsstränge aufweisen.In one embodiment, the powertrain assembly includes a first driveline for actuating a first degree of freedom of the end effector and another first driveline for actuating a further degree of freedom of the end effector. In a development, the drive train arrangement may have a second drive train for actuating the first degree of freedom of the end effector and / or a further second drive train for actuating the further degree of freedom of the end effector. Of course, the end effector may have even more degrees of freedom and corresponding first and optionally second drive trains.

In einer Weiterbildung weist die Messanordnung ein erstes Messmittel auf, welches an dem ersten Antriebsstrang zum Aktuieren des ersten Freiheitsgrades des Endeffektors zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ weist die Messanordnung ein zweites Messmittel auf, welches an dem zweiten, insbesondere gegensinnigen, Antriebsstrang zum Aktuieren des ersten Freiheitsgrades des Endeffektors zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ weist die Messanordnung ein weiteres erstes Messmittel auf, welches an dem weiteren ersten Antriebsstrang zum Aktuieren des weiteren Freiheitsgrades des Endeffektors zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ weist die Messanordnung ein weiteres zweites Messmittel auf, welches an dem weiteren zweiten, insbesondere gegensinnigen, Antriebsstrang zum Aktuieren des weiteren Freiheitsgrades des Endeffektors zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist.In one development, the measuring arrangement has a first measuring means, which is arranged on the first drive train for actuating the first degree of freedom of the end effector for detecting a load in this drive train. Additionally or alternatively, the measuring arrangement has a second measuring means, which is arranged on the second, in particular opposing, drive train for actuating the first degree of freedom of the end effector for detecting a load in this drive train. Additionally or alternatively, the measuring arrangement has a further first measuring means, which is arranged on the further first drive train for actuating the further degree of freedom of the end effector for detecting a load in this drive train. Additionally or alternatively, the measuring arrangement has a further second measuring means, which is arranged on the further second, in particular opposing, drive train for actuating the further degree of freedom of the end effector for detecting a load in this drive train.

In einer Ausführung sind zwei oder mehr Messmittel, die an zwei, insbesondere gegensinnigen, Antriebssträngen zum Aktuieren desselben Freiheitsgrades des Endeffektors angeordnet sind, signaltechnisch miteinander verknüpft. Sie können insbesondere leitungstechnisch miteinander verschaltet oder, insbesondere in einem Steuermittel, rechentechnisch miteinander verknüpft sein bzw. werden, insbesondere additiv bzw. subtraktiv.In one embodiment, two or more measuring means, which are arranged on two, in particular opposing, drive trains for actuating the same degree of freedom of the end effector, signal-technically linked together. In particular, they can be interconnected with each other in terms of line technology or, in particular in a control means, can be linked to one another in a computational manner or, in particular, be additive or subtractive.

Hierdurch kann in einer Ausführung insbesondere eine gemeinsame Last, insbesondere eine Vorspannung, in zwei Antriebssträngen zum Aktuieren desselben Freiheitsgrades, wenigstens im Wesentlichen, signaltechnisch kompensiert und so vorzugsweise direkt die resultierende aktive bzw. generalisierte Last ermittelt werden. Allgemein sind in einer Ausführung ein erstes und ein zweites Messmittel, die an zwei, insbesondere gegensinnigen, Antriebssträngen zum Aktuieren desselben Freiheitsgrades des Endeffektors angeordnet sind, kompensatorisch miteinander verknüpft. Unter einer kompensatorischen Verknüpfung wird insbesondere eine Verknüpfung der Signale des ersten und zweiten Messmittels derart verstanden, dass eine vorgegebene Last, insbesondere eine Last in einer vorgegebenen Richtung, wenigstens im Wesentlichen kompensiert wird bzw. das gemeinsame, verknüpfte Signal des ersten und zweiten Messmittels, wenigstens im Wesentlichen, unabhängig von einer Last ist, die sowohl durch das erste als auch das zweite Messmittel erfasst wird.In this way, in one embodiment, in particular a common load, in particular a bias voltage, in two drive trains for actuating the same degree of freedom, at least substantially, signal-compensated and thus preferably directly the resulting active or generalized load can be determined. In general, in one embodiment, a first and a second measuring means, which are arranged on two, in particular opposing, drive trains for actuating the same degree of freedom of the end effector, compensatorily linked together. A compensatory linkage is understood in particular to mean a combination of the signals of the first and second measuring means in such a way that a predetermined load, in particular a load in a predetermined direction, is at least substantially compensated or the common, linked signal of the first and second measuring means, at least is substantially independent of a load detected by both the first and second measuring means.

Insbesondere hierzu können das erste und zweite Messmittel, die an einem ersten bzw. zweiten Antriebsstrang zum Aktuieren desselben Freiheitsgrades angeordnet sind, in zwei Zweigen einer Wheatstoneschen Brückenschaltung miteinander verknüpft sein, insbesondere in zwei Zweigen einer Wheatstoneschen Halbbrückenschaltung, die vorzugsweise in Reihe zwischen einer Brücken-Eingangs- bzw. Speisespannung liegen. In einer Weiterbildung kann die Messanordnung ein drittes Messmittel, welches, insbesondere dem ersten Messmittel gegenüberliegend, an dem ersten Antriebsstrang zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, und ein viertes Messmittel aufweisen, welches, insbesondere dem zweiten Messmittel gegenüberliegend, an dem zweiten Antriebsstrang zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, wobei das erste Messmittel in einem ersten Zweig, das zweite Messmittel in einem zweiten Zweig, insbesondere in Reihe mit dem ersten Messmittel zwischen einer Brücken-Eingangs- bzw. Speisespannung, das dritte Messmittel in einem dritten Zweig, insbesondere parallel zu dem zweiten Messmittel zwischen der Speise- bzw. Erregerspannung, und das vierte Messmittel in einem vierten Zweig, insbesondere parallel zu dem ersten Messmittel zwischen der Speisespannung, einer elektrischen Schaltung, insbesondere einer Wheatstoneschen Vollbrückenschaltung miteinander verknüpft sind. Hierdurch können in einer Ausführung nicht nur gemeinsame Lasten, sondern auch Ungleichförmigkeiten, insbesondere Biegemomente, in demselben Antriebsstrang, wenigstens im Wesentlichen, bereits signaltechnisch kompensiert werden. Zusätzlich oder alternativ können erfasste Lasten so signaltechnisch verstärkt werden, insbesondere, indem einander entsprechende Lastkomponenten, die von verschiedenen Messmitteln erfasst werden, sich durch die Verknüpfung addieren.In particular, for this purpose, the first and second measuring means, which are arranged on a first and second drive train for actuating the same degree of freedom, in two branches a Wheatstone bridge circuit, in particular in two branches of a Wheatstone half-bridge circuit, which are preferably in series between a bridge input and supply voltage. In a refinement, the measuring arrangement may comprise a third measuring means, which is arranged opposite the first measuring means on the first drive train for detecting a load in this drive train, and a fourth measuring means which, in particular opposite the second measuring means, on the second drive train is arranged for detecting a load in this drive train, wherein the first measuring means in a first branch, the second measuring means in a second branch, in particular in series with the first measuring means between a bridge input or supply voltage, the third measuring means in a third Branch, in particular parallel to the second measuring means between the supply or excitation voltage, and the fourth measuring means in a fourth branch, in particular parallel to the first measuring means between the supply voltage, an electrical circuit, in particular a Wheatstone full bridge circuit are linked together , As a result, not only common loads, but also irregularities, in particular bending moments, in the same drive train, at least substantially, can already be signal-compensated in one embodiment. In addition or as an alternative, detected loads can be amplified in terms of signal technology, in particular by adding corresponding load components, which are detected by different measuring means, through the linkage.

Ein Messmittel der Messanordnung kann in einer Ausführung einen oder mehrere Dehnungsmesser zum, insbesondere elektrischen, magnetischen, optischen und/oder akustischen, Erfassen einer mechanischen Last aufweisen. Hierbei kann es sich insbesondere um, vorzugsweise folienartige, Dehnmessstreifen, deren Widerstand sich vorzugsweise mit ihrer elastischen Dehnung ändert, Halbleiterdehnungsmesser, optische, vorzugsweise faserartige, Dehnungsmesser, insbesondere auf Bragg oder Fabry-Perot-Technologie basierende Dehnungsmesser wie FBG-Dehnungsmesser („optic fiber Bragg grating”), akustische Dehnungsmesser wie insbesondere sogenannte SAW-Dehnungsmesser („strain sensing surface acoustic wave”), piezoelektrische oder magnetoelastische Signalgeber oder dergleichen handeln.In one embodiment, a measuring means of the measuring arrangement can have one or more strain gauges for, in particular, electrical, magnetic, optical and / or acoustic, detection of a mechanical load. These may be, in particular, strain gauges, preferably foil-like, whose resistance preferably changes with their elastic elongation, semiconductor strain gauges, optical, preferably fibrous, strain gauges, in particular Bragg or Fabry-Perot technology based strain gauges such as FBG strain gauges ("optic fiber Bragg grating "), acoustic strain gauges such as in particular so-called SAW strain gauge (" strain sensing surface acoustic wave "), piezoelectric or magnetoelastic signal generator or the like act.

In einer Ausführung sind ein oder mehr Messmittel der Messanordnung, wenigstens im Wesentlichen, zum Erfassen einer axialen Zug- und/oder Drucklast in einem Antriebsstrang an diesem Antriebsstrang angeordnet. Beispielsweise kann ein Dehnmessstreifen, wenigstens im Wesentlichen, in Längsrichtung an einem Zugseil oder Druckstab angeordnet bzw. ausgerichtet sein.In one embodiment, one or more measuring means of the measuring arrangement are arranged, at least substantially, for detecting an axial tensile and / or compressive load in a drive train on this drive train. For example, a strain gauge, at least substantially, be arranged or aligned in the longitudinal direction on a pull rope or push rod.

In einer Ausführung sind ein oder mehr Messmittel der Messanordnung, wenigstens im Wesentlichen, in einer Aussparung eines Antriebsstrangs angeordnet. Hierdurch kann in einer Ausführung die Messanordnung geschützt werden. Zusätzlich oder alternativ kann so ein Hervorragen der Messanordnung über eine Außenkontur des bzw. der Antriebsstränge reduziert, insbesondere verhindert werden, was die Handhabung, insbesondere den Betrieb und/oder die Montage erleichtern kann.In one embodiment, one or more measuring means of the measuring arrangement are arranged, at least substantially, in a recess of a drive train. As a result, in one embodiment, the measuring arrangement can be protected. In addition or as an alternative, a protrusion of the measuring arrangement over an outer contour of the drive train (s) can be reduced, in particular prevented, which can facilitate handling, in particular operation and / or assembly.

Zusätzlich oder alternativ kann der Antriebsstrang im Bereich eines oder mehrerer Messmittel eine Wandstärkenreduzierung aufweisen, insbesondere durch die vorstehend erläuterte Aussparung. Hierdurch kann in einer Ausführung die Sensitivität der Messanordnung erhöht werden. In einer Ausführung kann der Antriebsstrang im Bereich eines oder mehrerer Messmittel zur Wandstärkenreduzierung einen Hohlraum, insbesondere eine Hohlraumerweiterung aufweisen. In einer Weiterbildung kann der Antriebsstrang eine, vorzugsweise dünnwandige, Hülse aufweisen, auf der außen- und/oder innenseitig ein oder mehr Messmittel der Messanordnung angeordnet sind. Die Hülse kann stoffschlüssig mit weiteren Teilen, insbesondere Stäben oder Wellen mit Vollquerschnitt, zu dem Antriebsstrang verbunden, insbesonder verschweißt oder -klebt, werden.Additionally or alternatively, the drive train in the region of one or more measuring means may have a wall thickness reduction, in particular by the recess explained above. As a result, in one embodiment, the sensitivity of the measuring arrangement can be increased. In one embodiment, the drive train may have a cavity, in particular a cavity enlargement, in the region of one or more measuring means for reducing the wall thickness. In a development, the drive train can have a, preferably thin-walled, sleeve, on the outside and / or inside of which one or more measuring means of the measuring arrangement are arranged. The sleeve can be materially connected to other parts, in particular rods or shafts with a solid cross-section, connected to the drive train, in particular welded or -klebt be.

In einer Ausführung ist eine erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung an, insbesondere in, einem Antriebsmodul eines chirurgischen Instruments angeordnet, mit dem ein Instrumentenschaft, der einen Endeffektor aufweist, insbesondere lösbar, verbindbar ist. Die antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung kann insbesondere eine mechanische Schnittstelle zum Ankoppeln einer instrumentenschaftseitigen Antriebsstranganordnung zum Aktuieren des Endeffektors aufweisen. Ein antriebsmodulseitiger Antriebsstrang kann insbesondere eine Welle eines Elektromotors des Antriebs aufweisen oder mit dieser, insbesondere gelenkig, gekoppelt sein. Durch eine antriebsmodulseitige Messanordnung können in vorteilhafter Weise Lasten weit entfernt von dem Endeffektor, insbesondere extrakorporal, vorzugsweise hinter einer Sterilbarriere bzw. in einem sterilen Gehäuse des Antriebsmoduls, erfasst werden.In one embodiment, a drive train arrangement according to the invention is arranged on, in particular, a drive module of a surgical instrument with which an instrument shaft which has an end effector, in particular detachably, can be connected. The drive module-side drive train arrangement can in particular a mechanical interface for coupling an instrument shaft side drive train arrangement for actuating the end effector. A drive-module-side drive train may, in particular, have a shaft of an electric motor of the drive or be coupled thereto, in particular articulated. By means of a drive module-side measuring arrangement, loads can be detected far away from the end effector, in particular extracorporeally, preferably behind a sterile barrier or in a sterile housing of the drive module.

Zusätzlich oder alternativ kann in einer Ausführung eine erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung an, insbesondere in, einem Instrumentenschaft eines chirurgischen Instruments mit einem Endeffektor angeordnet sein, mit dem ein Antriebsmodul, das einen Antrieb aufweist, insbesondere lösbar, verbindbar ist. Die instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung kann insbesondere eine mechanische Schnittstelle zum Ankoppeln einer antriebsmodulseitigen Antriebsstranganordnung aufweisen, die mit dem Antrieb gekoppelt ist. Durch eine instrumentenschaftseitige Messanordnung können vorzugsweise Lasten in der Nähe des Endeffektors unmittelbar erfasst werden.Additionally or alternatively, in one embodiment, a drive train arrangement according to the invention can be arranged on, in particular, an instrument shaft of a surgical instrument with an end effector with which a drive module which has a drive, in particular detachably, can be connected. The instrument shaft side drive train arrangement may in particular have a mechanical interface for coupling a drive module-side drive train arrangement, which is coupled to the drive. By an instrument shaft side measuring arrangement preferably loads in the vicinity of the end effector can be detected directly.

Eine antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung und eine instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung, von denen an wenigstens einer eine Messanordnung zum Erfassen von Lasten in dieser Antriebsstranganordnung angeordnet ist, sind in einer Ausführung der vorliegenden Erfindung über eine Schnittstelle koppelbar bzw. lösbar gekoppelt.A drive module-side drive train arrangement and a drive shaft arrangement on the instrument shaft side, of which at least one measuring arrangement for detecting loads in this drive train arrangement, are coupled or detachably coupled via an interface in one embodiment of the present invention.

Sie können in einer Ausführung translatorisch koppelbar bzw. gekoppelt sein. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass ein antriebsmodulseitiger und ein damit gekoppelter instrumentenschaftseitiger Antriebsstrang an der Schnittstelle translatorisch beweglich sind bzw. bewegt werden, um einen Freiheitsgrad des Endeffektors zu aktuieren, wobei diese translatorische Bewegung im weiteren antriebsmodulseitigen und/oder instrumentenschaftseitigen Antriebsstrang in eine rotatorische Bewegung umgesetzt werden bzw. sein kann. Gleichermaßen können ein antriebsmodulseitiger und ein damit gekoppelter instrumentenschaftseitiger Antriebsstrang an der Schnittstelle rotatorisch gekoppelt sein bzw. werden, wobei diese rotatorische Bewegung in der Schnittstelle im weiteren antriebsmodulseitigen und/oder instrumentenschaftseitigen Antriebsstrang in eine translatorische Bewegung umgesetzt werden bzw. sein kann.In one embodiment, they can be translatorily coupled or coupled. In the present case, this is understood in particular to mean that a drive shaft side and a coupled drive shaft side are translationally movable at the interface to actuate a degree of freedom of the end effector, this translational movement in a further rotational drive movement in the drive module side and / or instrument shaft side drive train be implemented or can be. Similarly, a drive module side and a coupled instrument shaft side drive train can be rotatably coupled to the interface or be, said rotational movement in the interface in the further drive module side and / or instrument shaft side drive train are converted into a translational movement or can be.

In einer Ausführung sind eine antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung und eine instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung, von denen an wenigstens einer eine Messanordnung zum Erfassen von Lasten in dieser Antriebsstranganordnung angeordnet ist, über eine Schnittstelle einseitig koppelbar bzw. lösbar gekoppelt. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass ein antriebsmodulseitiger und ein damit gekoppelter bzw. koppelbarer instrumentenschaftseitiger Antriebsstrang eine sogenannte einseitige Bindung aufweisen bzw. nur Kräfte oder Momente in einer Richtung übertragen können, insbesondere nur Druckkräfte. In einer Weiterbildung weisen ein antriebsmodulseitiger und ein damit gekoppelter bzw. koppelbarer instrumentenschaftseitiger Antriebsstrang an der Schnittstelle einander gegenüberliegende, vorzugsweise fluchtende, Stößel auf, die verschieblich gelagert sind und aufeinander, wenigstens im Wesentlichen, nur Druckkräfte übertragen.In one embodiment, a drive module-side drive train arrangement and an instrument shaft-side drive train arrangement, of which at least one measuring arrangement for detecting loads in this drive train arrangement is coupled to one side via an interface coupled or releasably coupled. In the present case, this is to be understood in particular as meaning that a drive-shaft-side drive train coupled to or couplable to the instrument shaft side has a so-called unilateral bond or can only transmit forces or moments in one direction, in particular only compressive forces. In a further development, a drive-module-side drive train and an instrument shaft-side drive train coupled thereto or coupled to one another at the interface have opposing, preferably aligned, plungers which are displaceably mounted and transmit at least substantially only compressive forces.

In einer Ausführung sind eine antriebsmodulseitige und eine damit gekoppelte bzw. koppelbare instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung über eine, vorzugsweise folienartige und/oder flexible Sterilbarriere gekoppelt. Die Sterilbarriere kann in einer Ausführung translatorische Bewegungen der Antriebsstranganordnungen an der Schnittstelle unter, vorzugweise elastischer, Deformation mitmachen und/oder beweglich, insbesondere verschieblich und/oder drehbar, gelagerte Kupplungselemente aufweisen.In one embodiment, a drive module-side and a drive shaft arrangement coupled thereto or coupled thereto or coupled thereto are coupled via a, preferably foil-like and / or flexible sterile barrier. In one embodiment, the sterile barrier may include translatory movements of the drive train arrangements at the interface under, preferably elastic, deformation and / or may have movable, in particular displaceable and / or rotatable, mounted coupling elements.

Wie vorstehend erläutert, kann durch die erfindungsgemäße Messanordnung in einer Ausführung vorzugsweise eine aktive bzw. generalisierte Last direkt erfasst und so eine Rückmeldung an einen Teleoperateur verbessert werden. Entsprechend wird nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein manuelles Teleoperationsmittel eines chirurgischen Instruments auf Basis einer oder mehrerer durch die Messanordnung erfassten Lasten gesteuert, wobei zur kompakteren Darstellung auch ein Regeln verallgemeinernd als Steuern im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet wird. Ein manuelles Teleoperationsmittel kann insbesondere einen oder mehrere Hebel, Handgriffe, Handschuhe, Joysticks oder ein sogenanntes Spiegelinstrument aufweisen, dessen Bewegungen mit den Bewegungen des chirurgischen Instruments, vorzugsweise steuerungstechnisch, gekoppelt sind. Auf Basis von durch die Messanordnung erfassten Lasten kann ein solches Teleoperationsmittel, insbesondere motorisch, aktuiert werden, um dem Teleoperateur eine haptische Rückmeldung über den Operationsvorgang zu vermitteln. Insbesondere können auf den Endeffektor wirkende Kräfte auf Basis von durch die Messanordnung erfasste Lasten auf das Teleoperationsmittel aufgeprägt werden, um dem Teleoperateur ein Kraft-Feedback zu vermitteln.As explained above, in one embodiment, preferably, an active or generalized load can be detected directly by the measuring arrangement according to the invention, thus improving feedback to a teleoperator. Accordingly, according to one aspect of the present invention, a manual teleoperation means of a surgical instrument is controlled on the basis of one or more loads detected by the measuring arrangement, the generalization being referred to more generally as controlling in the sense of the present invention for more compact representation. A manual teleoperation means may in particular comprise one or more levers, handles, gloves, joysticks or a so-called mirror instrument whose movements are coupled with the movements of the surgical instrument, preferably in terms of control technology. On the basis of loads detected by the measuring arrangement, such a teleoperation means, in particular a motor, can be actuated in order to provide the teleoperator with haptic feedback about the operation procedure. In particular, forces acting on the end effector can be impressed on the teleoperation means on the basis of loads detected by the measuring arrangement in order to provide the teleoperator with force feedback.

Zusätzlich oder alternativ können durch die Messanordnung erfasste Lasten auch zum Steuern, insbesondere Regeln, des Antriebs genutzt werden. Beispielsweise kann eine von einem Motor aufzuprägende Sollkraft mit einer Istkraft in einem Antriebsstrang verglichen und auf dieser Basis der Motor geregelt werden.Additionally or alternatively, loads detected by the measuring arrangement can also be used for controlling, in particular controlling, the drive. For example, a desired force to be applied by an engine can be compared with an actual force in a drive train and the engine can be controlled on this basis.

Entsprechend ist nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Steuermittel zum Steuern eines chirurgischen Instruments dazu eingerichtet, eine oder mehrere durch die Messanordnung erfasste Lasten weiterzuverarbeiten, insbesondere den Antrieb und/oder ein manuelles Teleoperationsmittel auf Basis von durch die Messanordnung erfassten Lasten zu steuern. Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbeitungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Befehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. auszuführen imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere den Antrieb und/oder das Teleoperationsmittel steuern kann.Accordingly, according to one aspect of the present invention, a control means for controlling a surgical instrument is adapted to further process one or more loads detected by the measurement arrangement, in particular to control the drive and / or a manual teleoperation means based on loads detected by the measurement arrangement. A means in the sense of the present invention may be designed in terms of hardware and / or software, in particular a data or signal-connected, preferably digital, processing, in particular microprocessor unit (CPU) and / or a memory and / or bus system or multiple programs or program modules. The CPU may be configured to execute instructions as a program stored in a memory system are implemented to process, input signals from a data bus to capture and / or output signals to a data bus. A storage system may comprise one or more, in particular different, storage media, in particular optical, magnetic, solid state and / or other non-volatile media. The program may be such that it is capable of embodying or executing the methods described herein so that the CPU may perform the steps of such methods and thereby control, in particular, the drive and / or the teleoperation means.

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

1: einen Teil eines chirurgischen Instruments nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; 1 a part of a surgical instrument according to an embodiment of the present invention;

2: eine signaltechnische Verknüpfung von Messmitteln einer Messanordnung des chirurgischen Instruments der 1; und 2 : a signal linking of measuring means of a measuring arrangement of the surgical instrument of 1 ; and

3: ein Steuermittel bzw. Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. 3 a control means or method according to an embodiment of the present invention.

1 zeigt einen Teil eines robotergeführten minimalinvasiven chirurgischen Instruments nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung mit einem Antriebsmodul 10 und einem damit in nicht näher gezeigter Weise lösbar verbundenen Instrumentenschaft 20 mit einem Endeffektor in Form einer beweglichen Klemme mit zwei Klingen 2.1, 2.2. Nachfolgend wird die Erfindung insbesondere anhand der Klinge 2.1 näher erläutert, Aufbau und Funktion der Klinge 2.2 sind analog, so dass hierauf Bezug genommen wird. 1 shows a portion of a robot-guided minimally invasive surgical instrument according to an embodiment of the present invention with a drive module 10 and a tool shaft detachably connected thereto in a manner not shown in greater detail 20 with an end effector in the form of a movable clamp with two blades 2.1 . 2.2 , In the following, the invention will be described in particular with reference to the blade 2.1 explained in detail, structure and function of the blade 2.2 are analogous, so that reference is made to this.

Die Klinge 2.1 weist gegenüber dem Instrumentenschaft 20 einen Drehfreiheitsgrad q, auf. Um diesen Freiheitsgrad zu aktuieren bzw. die Klinge 2.1 der Klemme zu öffnen bzw. zu schließen, sind zwei Antriebsstränge 21, 22 einer instrumentenschaftseitigen Antriebsstranganordnung gegensinnig an der Klinge 2.1 angelenkt. Bei den Antriebssträngen 21, 22 kann es sich beispielsweise um Druckstangen bzw. Stößel handeln, die in dem Instrumentenschaft translatorisch beweglich gelagert sind.The blade 2.1 points opposite the instrument shaft 20 a rotational degree of freedom q, on. To actuate this degree of freedom or the blade 2.1 To open or close the clamp are two drive trains 21 . 22 an instrument shaft side drive train arrangement in opposite directions on the blade 2.1 hinged. At the drive trains 21 . 22 it may be, for example, push rods or plungers, which are mounted in the instrument shaft translationally movable.

Um die Druckstangen 21, 22 gegensinnig zu aktuieren, weist das Antriebsmodul zwei gegensinnige Antriebsstränge 11, 12 einer antriebsmodulseitigen Antriebsstranganordnung auf, die über eine Wippe durch einen Elektromotor 13 eines Antriebs des Antriebsmoduls gegensinnig aktuierbar sind. Bei den Antriebssträngen 11, 12 kann es sich ebenfalls um Druckstangen bzw. Stößel handeln, die in dem Antriebsmodul translatorisch beweglich gelagert sind.To the push rods 21 . 22 To counteract in opposite directions, the drive module has two opposing drive trains 11 . 12 a drive module-side drive train arrangement, which via a rocker by an electric motor 13 a drive of the drive module can be actuated in opposite directions. At the drive trains 11 . 12 it may also be push rods or plungers, which are mounted translationally movable in the drive module.

In einer Schnittstelle zwischen Antriebsmodul und Instrumentenschaft ist optional eine flexible Sterilbarriere 4 angeordnet, über die die instrumentenschaftseitige und die antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung miteinander lösbar gekoppelt sind.In an interface between the drive module and the instrument shaft, a flexible sterile barrier is optional 4 arranged, via which the instrument shaft side and the drive module side drive train arrangement are releasably coupled together.

Die Antriebsstranganordnungen sind einseitig translatorisch gekoppelt: die Druckstangen bzw. Stößel 11 und 21 bzw. 12 und 22 sind translatorisch verschiebbar und können aufeinander über die Sterilbarriere hinweg nur Druckkräfte übertragen.The drive train arrangements are coupled on one side in a translatory manner: the push rods or plungers 11 and 21 respectively. 12 and 22 are translationally displaceable and can only transmit compressive forces to one another across the sterile barrier.

Um den Kraftschluss zwischen den Druckstangen bzw. Stößeln 11 und 21 sowie 12 und 22 sicherzustellen, die nur Druckkräfte über die Sterilbarriere 4 übertragen können, ist die antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung gegen die Schnittstelle vorgespannt, wie in 1 durch eine durch eine Feder 5 vorgespannte Lagerung des Elektromotors 13 mit angekoppelter Antriebsstranganordnung angedeutet.To the adhesion between the push rods or plungers 11 and 21 such as 12 and 22 Ensure only compressive forces on the sterile barrier 4 can transmit, the drive module side drive train arrangement is biased against the interface, as in 1 through one by a spring 5 preloaded bearing of the electric motor 13 indicated with coupled drive train arrangement.

An dem ersten antriebsmodulseitigen Antriebsstrang 11 sind zum Erfassen einer Last F1 in diesem Antriebsstrang ein erstes Messmittel in Form eines Dehnmessstreifens 31 und diesem gegenüberliegend ein drittes Messmittel in Form eines Dehnmessstreifens 33 einer Messanordnung angeordnet.On the first drive module-side drive train 11 are for detecting a load F 1 in this drive train, a first measuring means in the form of a strain gauge 31 and this opposite a third measuring means in the form of a strain gauge 33 arranged a measuring arrangement.

An dem zweiten antriebsmodulseitigen Antriebsstrang 12 zum Aktuieren desselben Freiheitsgrades q1 der Klinge 2.1 des Endeffektors sind zum Erfassen einer Last F2 in diesem Antriebsstrang ein zweites Messmittel in Form eines Dehnmessstreifens 32 und diesem gegenüberliegend ein viertes Messmittel in Form eines Dehnmessstreifens 34 der Messanordnung angeordnet.On the second drive module side drive train 12 for actuating the same degree of freedom q 1 of the blade 2.1 of the end effector are for detecting a load F 2 in this drive train, a second measuring means in the form of a Dehnmessstreifens 32 and this opposite a fourth measuring means in the form of a strain gauge 34 the measuring arrangement arranged.

Wie in 2 gezeigt, sind das erste Messmittel 31 in einem ersten Zweig, das zweite Messmittel 32 in einem zweiten Zweig, das dritte Messmittel 33 in einem dritten Zweig und das vierte Messmittel 34 in einem vierten Zweig einer Wheatstoneschen Vollbrückenschaltung miteinander signaltechnisch verknüpft.As in 2 shown are the first measuring device 31 in a first branch, the second measuring means 32 in a second branch, the third measuring means 33 in a third branch and the fourth measuring means 34 in a fourth branch of a Wheatstone full bridge circuit signal technology linked together.

Dabei ist das zweite Messmittel 32 in Reihe mit dem ersten Messmittel 31 zwischen einer Speisespannung UE angeordnet, das dritte Messmittel 33 parallel zu dem zweiten Messmittel 32 zwischen der Speisespannung, und das vierte Messmittel 34 parallel zu dem ersten Messmittel 31 zwischen der Speisespannung.Here is the second measuring device 32 in series with the first measuring device 31 arranged between a supply voltage U E , the third measuring means 33 parallel to the second measuring means 32 between the supply voltage, and the fourth measuring means 34 parallel to the first measuring means 31 between the supply voltage.

Durch die Verschaltung des ersten und dritten bzw. zweiten und vierten Messmittels zu einem verknüpften Ausgangssignal in Form einer Brücken-Ausgangsspannung UA können insbesondere Biegemomente in den Antriebssträngen 11, 12 kompensiert werden, die mit keinen aktiven Kräften des Endeffektors korrespondieren. Durch die Verschaltung des ersten und zweiten bzw. dritten und vierten Messmittels im bzw. der Brücken-Ausgangsspannung UA kann insbesondere die gemeinsame Vorspannung der antriebsmodulseitigen Antriebsstranganordnung kompensiert werden, die auf die gegensinnigen Stößel 11, 12 wirkt und somit keine aktive, die Klinge 2.1 aktuierende Kraft ist. Bei im unbelasteten Zustand abgeglichener Brücke ergibt sich im Ausführungsbeispiel ein, wenigstens im Wesentlichen, linearer Zusammenhang zwischen der um die Vorspannung der Feder 5 bereinigten, d. h. aktiv die Klinge 2.1 aktuierenden Kraft und dem Doppelten der von dem Dehnmessstreifen 31 erfassten Dehnung, vorteilhafterweise also zusätzlich eine signaltechnische Verstärkung der erfassten Last.By interconnecting the first and third or second and fourth measuring means to a linked output signal in the form of a bridge output voltage U A , in particular bending moments in the drive trains 11 . 12 be compensated with no active forces of the End effector correspond. By the interconnection of the first and second or third and fourth measuring means in or the bridge output voltage U A , in particular the common bias of the drive module-side drive train arrangement can be compensated, which on the opposing plunger 11 . 12 works and therefore no active, the blade 2.1 Actuating force is. When balanced in the unloaded condition bridge results in the embodiment a, at least substantially, linear relationship between the bias of the spring 5 cleaned, ie actively the blade 2.1 actuation force and twice that of the strain gauge 31 detected strain, advantageously so in addition a signal-technical amplification of the detected load.

Wie in 1 angedeutet, sind die Messmittel 31–34 der Messanordnung zum Erfassen axialer Drucklasten in Längsrichtung der Antriebsstränge 11, 12 ausgerichtet und in radialen Aussparungen der Antriebsstränge 11, 12 angeordnet.As in 1 indicated are the measuring means 31 - 34 the measuring arrangement for detecting axial compressive loads in the longitudinal direction of the drive trains 11 . 12 aligned and in radial recesses of the drive trains 11 . 12 arranged.

Insbesondere, um den Elektromotor 13 und/oder ein manuelles Teleoperationsmittel, beispielsweise ein Spiegelinstrument (nicht dargestellt) zu steuern, werden durch die Messmittel 31–34 die aktiven bzw. generalisierten Lasten F1, F2 erfasst und der Antrieb und das Teleoperationsmittel auf Basis dieser erfassten Lasten gesteuert. Auf diese Weise kann dem Teleoperateur beispielsweise eine haptische Rückmeldung über die Klemmkräfte vermittelt werden, die der Endeffektor auf ein Lumen ausübt, bzw. über den Widerstand, den das Lumen der Klemme 2.1, 2.2 entgegensetzt.In particular, to the electric motor 13 and / or a manual teleoperation means, for example a mirror instrument (not shown), are controlled by the measuring means 31 - 34 detects the active or generalized loads F 1 , F 2 and controls the drive and the teleoperation means on the basis of these detected loads. In this way, the teleoperator, for example, a haptic feedback on the clamping forces are transmitted, which exerts the end effector on a lumen, or on the resistance, the lumen of the terminal 2.1 . 2.2 opposes.

3 zeigt zur kompakteren Darstellung gleichermaßen einen Teil eines Steuermittels wie auch eines Verfahrens nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. 3 For a more compact illustration, it likewise shows a part of a control means as well as a method according to an embodiment of the present invention.

Ein Steuermittel 3, das beispielsweise in einer Steuerung des Roboters implementiert sein kann, der das minimalinvasive chirurgische Instrument der 1 führt, erhält von der Messanordnung 31–34 (vgl. auch 2) das verknüpfte Ausgangssignal UA, das, wie vorstehend erläutert, insbesondere proportional zum Doppelten der Last F1 im Antriebsstrang 11 ist. Auf Basis dieser durch die Messanordnung erfassten Last bestimmt das Steuermittel 3 ein Kommando S, welches es beispielsweise an eine Motorsteuerung des Elektromotors 13 oder ein Teleoperationsmittel in Form eines Spiegelinstruments (nicht dargestellt) ausgibt, so dass der Motor 13 eine gewünschte Soll-Kraft im Antriebsstrang 11 realisiert bzw. das Spiegelinstrument dem Teleoperateur eine virtuelle Belastung vermittelt, die den tatsächlich am Endeffektor wirkenden Kräften FE1, FE2 entspricht.A control agent 3 , which may, for example, be implemented in a controller of the robot which is the minimally invasive surgical instrument of the 1 leads, receives from the measuring arrangement 31 - 34 (see also 2 ), the associated output signal U A , which, as explained above, in particular in proportion to twice the load F 1 in the drive train 11 is. On the basis of this load detected by the measuring arrangement, the control means determines 3 a command S, which, for example, to a motor control of the electric motor 13 or a teleoperation means in the form of a mirror instrument (not shown), so that the engine 13 a desired target force in the drive train 11 realized or the mirror instrument gives the teleoperateur a virtual load, which corresponds to the forces acting on the end effector forces F E1 , F E2 .

Ein Verfahren, das beispielsweise von dem vorstehend erläuterten Steuermittel 3 ausgeführt wird, steuert in entsprechender Weise den Antrieb 13 bzw. das Spiegelinstrument, indem es in einem Schritt S1 von der Messanordnung 31–34 das verknüpfte Ausgangssignal UA erhält und auf Basis dieser durch die Messanordnung erfassten Last das Kommando S bestimmt, welches beispielsweise die Motorsteuerung des Elektromotors 13 oder das Spiegelinstrument derart steuert, dass der Motor 13 die gewünschte Soll-Kraft im Antriebsstrang 11 realisiert bzw. das Spiegelinstrument dem Teleoperateur die virtuelle Belastung vermittelt, die den tatsächlich am Endeffektor wirkenden Kräften FE1, FE2 entspricht.A method, for example, by the above-described control means 3 is executed, controls the drive in a similar manner 13 or the mirror instrument, in a step S1 of the measuring arrangement 31 - 34 receives the associated output signal U A and determined on the basis of this detected by the measuring device load the command S, which, for example, the motor control of the electric motor 13 or the mirror instrument controls such that the engine 13 the desired force in the drive train 11 realized or the mirror instrument to the teleoperateur mediates the virtual load that corresponds to the forces acting on the end effector forces F E1 , F E2 .

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

2.1, 2.22.1, 2.2
Klinge (Endeffektor)Blade (end effector)
33
Steuermittelcontrol means
44
Sterilbarrieresterile barrier
55
Federfeather
1010
Antriebsmoduldrive module
11, 1211, 12
Stößel ((antriebsmodulsseitige) Antriebsstrang(anordnung))Ram ((drive module side) drivetrain (arrangement))
1313
Elektromotor (Antrieb)Electric motor (drive)
2020
Instrumentenschaftinstrument shaft
21, 2221, 22
Stößel ((instrumentenschaftseitige) Antriebsstrang(anordnung))Ram ((instrument shaft side) driveline (arrangement))
31–3431-34
Dehnmessstreifen (Messmittel/-anordnung)Strain gauges (measuring equipment / arrangement)
FE1, FE2 F E1 , F E2
Klemmkraftclamping force
FS1, FS2 F S1 , F S2
Instrumentenschaft-Stößel-KraftInstrument shaft tappet force
F1, F2 F 1 , F 2
Antriebsmodul-Stößel-KraftDrive module ram force
q1 q 1
(Dreh)Freiheitsgrad(Rotational) degrees of freedom
S1S1
Verfahrensschrittstep
UA U A
Brücken-AusgangsspannungBridge output voltage
UE U E
Speisespannungsupply voltage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2009/079301 A1 [0003, 0004, 0005] WO 2009/079301 A1 [0003, 0004, 0005]

Claims (14)

Antriebsstranganordnung mit wenigstens einem Antriebsstrang (11, 12, 21, 22) zur Aktuierung eines Freiheitsgrades (q1) eines Endeffektors (2.1, 2.2) eines, insbesondere robotergeführten, chirurgischen Instruments relativ zu einem Instrumentenschaft (20) durch einen Antrieb (13), gekennzeichnet durch eine an dem Antriebsstrang angeordnete Messanordnung (31–34) zum Erfassen einer Last (F1, F2) in dem Antriebsstrang.Drive train arrangement with at least one drive train ( 11 . 12 . 21 . 22 ) for actuating a degree of freedom (q 1 ) of an end effector ( 2.1 . 2.2 ) of a, in particular robotically guided, surgical instrument relative to an instrument shaft ( 20 ) by a drive ( 13 ), characterized by a arranged on the drive train measuring arrangement ( 31 - 34 ) for detecting a load (F 1 , F 2 ) in the drive train. Antriebsstranganordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsstranganordnung wenigstens zwei, insbesondere gegensinnige, Antriebsstränge (11, 12; 21, 22) zur Aktuierung desselben Freiheitsgrades (q1) des Endeffektors aufweist, wobei die Messanordnung wenigstens ein Messmittel (31–34) aufweist, welches an einem dieser Antriebsstränge zum Erfassen einer Last in diesem Antriebsstrang angeordnet ist.Drive train arrangement according to the preceding claim, characterized in that the drive train arrangement has at least two, in particular opposing, drive trains ( 11 . 12 ; 21 . 22 ) for actuating the same degree of freedom (q 1 ) of the end effector, wherein the measuring arrangement comprises at least one measuring means ( 31 - 34 ), which is arranged on one of these drive trains for detecting a load in this drive train. Antriebsstranganordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung ein erstes Messmittel (31), welches an einem ersten Antriebsstrang (11) zum Erfassen einer Last (F1) in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, und ein zweites Messmittel (32) aufweist, welches an einem zweiten, insbesondere gegensinnigen, Antriebsstrang (12) zum Erfassen einer Last (F2) in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, wobei derselbe Freiheitsgrades (q1) des Endeffektors durch den ersten und zweiten Antriebsstrang aktuierbar ist, und wobei das erste und zweite Messmittel signaltechnisch miteinander verknüpft sind.Drive train arrangement according to the preceding claim, characterized in that the measuring arrangement comprises a first measuring means ( 31 ), which on a first drive train ( 11 ) is arranged for detecting a load (F 1 ) in this drive train, and a second measuring means ( 32 ), which on a second, in particular opposing, drive train ( 12 ) is arranged for detecting a load (F 2 ) in this drive train, wherein the same degree of freedom (q 1 ) of the end effector can be actuated by the first and second drive train, and wherein the first and second measuring means are linked by signal technology. Antriebsstranganordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Messmittel kompensatorisch, insbesondere in zwei Zweigen einer Wheatstoneschen Brückenschaltung miteinander verknüpft sind.Drive train arrangement according to the preceding claim, characterized in that the first and second measuring means are compensatorily linked together, in particular in two branches of a Wheatstone bridge circuit. Antriebsstranganordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung ein drittes Messmittel (33), welches, insbesondere dem ersten Messmittel (31) gegenüberliegend, an dem ersten Antriebsstrang (11) zum Erfassen einer Last (F1) in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, und ein viertes Messmittel (34) aufweist, welches, insbesondere dem zweiten Messmittel (32) gegenüberliegend, an dem zweiten Antriebsstrang (12) zum Erfassen einer Last (F2) in diesem Antriebsstrang angeordnet ist, wobei die Messmittel kompensatorisch, insbesondere das erste Messmittel in einem ersten Zweig, das zweite Messmittel in einem zweiten Zweig, das dritte Messmittel in einem dritten Zweig und das vierte Messmittel in einem vierten Zweig der Wheatstoneschen Vollbrückenschaltung, miteinander verknüpft sind.Drive train arrangement according to the preceding claim, characterized in that the measuring arrangement comprises a third measuring means ( 33 ), which, in particular the first measuring means ( 31 ) opposite, on the first drive train ( 11 ) is arranged for detecting a load (F 1 ) in this drive train, and a fourth measuring means ( 34 ), which, in particular the second measuring means ( 32 ) opposite, on the second drive train ( 12 ) is arranged for detecting a load (F 2 ) in this drive train, wherein the measuring means compensatory, in particular the first measuring means in a first branch, the second measuring means in a second branch, the third measuring means in a third branch and the fourth measuring means in one fourth branch of the Wheatstone full bridge circuit are linked together. Antriebsstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messmittel der Messanordnung einen, insbesondere elektrischen, magnetoelastischen, optischen und/oder akustischen, Dehnungsmesser (31–34) zum Erfassen einer mechanischen Last (F1, F2) aufweist, insbesondere ist.Drive train arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a measuring means of the measuring arrangement one, in particular electrical, magnetoelastic, optical and / or acoustic, strain gauge ( 31 - 34 ) for detecting a mechanical load (F 1 , F 2 ), in particular. Antriebsstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messmittel (31-34) der Messanordnung, wenigstens im Wesentlichen, zum Erfassen einer axialen Zug- und/oder Drucklast (F1, F2) in einem Antriebsstrang an diesem Antriebsstrang (11, 12) angeordnet ist.Drive train arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a measuring means ( 31-34 ) of the measuring arrangement, at least substantially, for detecting an axial tensile and / or compressive load (F 1 , F 2 ) in a drive train on this drive train ( 11 . 12 ) is arranged. Antriebsstranganordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messmittel (31–34) der Messanordnung in einer Aussparung und/oder in einem Bereich einer Wandstärkenreduzierung eines Antriebsstrangs angeordnet ist.Drive train arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a measuring means ( 31 - 34 ) of the measuring arrangement is arranged in a recess and / or in a region of a wall thickness reduction of a drive train. Antriebsmodul (10) eines chirurgischen Instruments zur lösbaren Verbindung mit einem Instrumentenschaft (20), der einen Endeffektor (2.1, 2.2) aufweist, mit einem Antrieb (13) und einer antriebsmodulseitigen Antriebsstranganordnung (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Aktuierung wenigstens eines Freiheitsgrades (q1) des Endeffektors, welche über eine Schnittstelle mit einer instrumentenschaftseitigen Antriebsstranganordnung (21, 22) zur Aktuierung des Endeffektors, insbesondere einseitig, translatorisch und/oder über eine Sterilbarriere (4), koppelbar ist.Drive module ( 10 ) of a surgical instrument for detachable connection with an instrument shaft ( 20 ), which has an end effector ( 2.1 . 2.2 ), with a drive ( 13 ) and a drive module-side drive train arrangement ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims for the actuation of at least one degree of freedom (q 1 ) of the end effector, which interface with an instrument shaft side drive train arrangement ( 21 . 22 ) for the actuation of the end effector, in particular on one side, translationally and / or via a sterile barrier ( 4 ), can be coupled. Instrumentenschaft (20) eines chirurgischen Instruments zur lösbaren Verbindung mit einem Antriebsmodul (10), der einen Endeffektor (2.1, 2.2) und eine instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung (21, 22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Aktuierung wenigstens eines Freiheitsgrades (q1) des Endeffektors aufweist, welche über eine Schnittstelle mit einer antriebsmodulseitigen Antriebsstranganordnung (11, 12) zur Aktuierung des Endeffektors durch einen Antrieb (13) des Antriebsmoduls, insbesondere einseitig, translatorisch und/oder über eine Sterilbarriere (4), koppelbar ist.Instrumentation ( 20 ) of a surgical instrument for detachable connection to a drive module ( 10 ), which has an end effector ( 2.1 . 2.2 ) and an instrument shaft-side drive train arrangement ( 21 . 22 ) according to one of the preceding claims for the actuation of at least one degree of freedom (q 1 ) of the end effector, which via an interface with a drive module side drive train arrangement ( 11 . 12 ) for actuation of the end effector by a drive ( 13 ) of the drive module, in particular on one side, translationally and / or via a sterile barrier ( 4 ), can be coupled. Chirurgisches Instrument mit einem Instrumentenschaft (20), der einen Endeffektor (2.1, 2.2) aufweist, und mit einem Antriebsmodul (10), das einen Antrieb (13) aufweist, wobei der Instrumentenschaft eine instrumentenschaftseitige Antriebsstranganordnung (21, 22) und/oder das Antriebsmodul eine antriebsmodulseitige Antriebsstranganordnung (11, 12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Aktuierung wenigstens eines Freiheitsgrades (q1) des Endeffektors aufweist.Surgical instrument with an instrument shaft ( 20 ), which has an end effector ( 2.1 . 2.2 ), and with a drive module ( 10 ), which has a drive ( 13 ), wherein the instrument shaft an instrument shaft side drive train arrangement ( 21 . 22 ) and / or the drive module has a drive module-side drive train arrangement ( 11 . 12 ) according to one of the preceding claims for the actuation of at least one degree of freedom (q 1 ) of the end effector. Manipulatoranordnung mit wenigstens einem Manipulator, insbesondere Roboter, und einem durch den Manipulator geführten chirurgischen Instrument nach dem vorhergehenden Anspruch. Manipulator arrangement with at least one manipulator, in particular a robot, and a guided by the manipulator surgical instrument according to the preceding claim. Verfahren zum Steuern eines Antriebs (13) und/oder manuellen Teleoperationsmittels eines chirurgischen Instruments nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antrieb und/oder das Teleoperationsmittel auf Basis wenigstens einer durch die Messanordnung erfassten Last (F1, F2) gesteuert wird.Method for controlling a drive ( 13 ) and / or manual teleoperation means of a surgical instrument according to one of the preceding claims, wherein the drive and / or the teleoperation means is controlled on the basis of at least one load (F 1 , F 2 ) detected by the measuring arrangement. Steuermittel zum Steuern eines chirurgischen Instruments nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das dazu eingerichtet ist, wenigstens eine durch die Messanordnung erfasste Last (F1, F2) weiterzuverarbeiten, insbesondere den Antrieb (13) und/oder ein manuelles Teleoperationsmittel auf Basis wenigstens einer durch die Messanordnung erfassten Last zu steuern.Control means for controlling a surgical instrument according to one of the preceding claims, which is set up to process at least one load (F 1 , F 2 ) detected by the measuring arrangement, in particular the drive ( 13 ) and / or to control a manual teleoperation means based on at least one load detected by the measuring arrangement.
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