DE102014205006A1

DE102014205006A1 - Endoskopisches Schaftinstrument

Info

Publication number: DE102014205006A1
Application number: DE102014205006.5A
Authority: DE
Inventors: Sören Münnig; Frank Wehrheim; Stephan Prestel; Philipp Eidner
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2015-10-08
Also published as: US10064679B2; US20150265340A1

Abstract

Die Erfindung betrifft endoskopisches Schaftinstrument mit einem an dem distalen Schaftende angeordneten Werkzeugträger, der relativ zu dem Schaft abwinkelbar ist und ein Werkzeug trägt. Das Werkzeug weist mindestens eine Elektrode auf, die über eine durch den Schaft geführte elektrische Leitung mit einer Spannungsquelle leitungsverbindbar ist. In dem Bereich des Werkzeugträgers und der Abwinkelung des Werkzeugträgers wird die Leitung von einer flexiblen Leiterplatte gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein endoskopisches Schaftinstrument mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Seit geraumer Zeit wird eine Vielzahl medizinischer Behandlungsverfahren eingesetzt, bei denen mit elektrischer Energie gezielt auf ein zu behandelndes Körpergewebe eingewirkt wird. Als Beispiele hierfür seien die Koagulation, die Elektrotomie und die Ablation von Körpergewebe genannt. Diese Verfahren kommen auch im Bereich der minimalinvasiven Chirurgie zum Einsatz. Die dort verwendeten endoskopischen Instrumente weisen üblicherweise einen länglichen Schaft auf, an dessen distalen Ende ein Werkzeug angeordnet ist, das, je nachdem, ob es sich um ein monopolares oder bipolares Instrument handelt, mit einer oder zwei Elektroden ausgestattet ist, welche über eine durch den Schaft geführte elektrische Kabelverbindung mit einer proximalseitig des Schafts angeordneten Spannungsquelle leitungsverbindbar sind.
Den Ausgangspunkt der Erfindung bilden solche Instrumente, bei denen ein das Werkzeug tragender Werkzeugträger am distalen Schaftende relativ zu dem Schaft und gegebenenfalls auch das Werkzeug relativ zu dem Werkzeugträger abwinkelbar sind. Zur Abwinkelung von Werkzeugträger und Werkzeug ist es üblich, den Werkzeugträger über ein Gelenk gelenkig mit dem Schaft und das Werkzeug über ein weiteres Gelenk gelenkig mit dem Werkzeugträger zu verbinden. In diesem Zusammenhang werden unterschiedliche Gelenkmechaniken verwendet, die aber alle zu einem vergleichsweisen komplexen mechanischen Aufbau des Instruments im Bereich des Werkzeugträgers führen. Diese Komplexität wird zusätzlich dadurch erhöht, dass innerhalb des Werkzeugträgers Führungen für die elektrischen Kabelverbindungen bereitgestellt werden müssen, über welche an dem Werkzeug angeordnete Elektroden mit einer proximalseitig des Schafts angeordneten Spannungsquelle leitungsverbindbar sind. All dies wirkt sich nachteilig auf die Querschnittsgröße des Instruments aus, die eigentlich möglichst klein gehalten werden sollte.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein endoskopisches Instrument der zuvor beschriebenen Art zu schaffen, das gegenüber den bekannten Instrumenten einen einfacheren und kompakteren Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein endoskopisches Schaftinstrument mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Schaftinstrumentes ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung. Hierbei können gemäß der Erfindung die Unteransprüche jeweils für sich, aber auch in sinnvoller Kombination miteinander das Instrument nach Anspruch 1 weiter ausgestalten.
Bei dem erfindungsgemäßen endoskopischen Schaftinstrument kann es sich sowohl um ein manuell zu betätigendes Instrument als auch um ein Instrument handeln, das Teil eines robotischen Operationssystems bildet. Das Instrument weist einen länglichen, vorzugsweise starr ausgebildeten Schaft auf, an dessen distalen Ende ein Werkzeugträger angeordnet ist. Der Werkzeugträger, der relativ zu dem Schaft abwinkelbar ist, trägt ein Werkzeug. Bevorzugt ist dieses Werkzeug bzw. sind Teile des Werkzeugs an dem Werkzeugträger relativ zu dem Werkzeugträger bewegbar und vorzugsweise in einer mit der Abwinkelungsebene des Werkzeugträgers übereinstimmenden Ebene relativ zu dem Werkzeugträger abwinkelbar.
Das Werkzeug weist mindestens eine Elektrode auf, die über eine durch den Schaft geführte elektrische Leitung mit einer Spannungsquelle leitungsverbindbar ist.
Erfindungsgemäß ist die elektrische Leitung, über die die Elektrode mit der Spannungsquelle leitungsverbindbar ist, in dem Bereich des Werkzeugträgers und der Abwinkelung des Werkzeugträgers relativ zu dem Schaft von einer flexiblen Leiterplatte gebildet. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, dass Leiterplatten vergleichsweise dünnwandig ausgebildet sein können und eine hohe Gestaltungsfreiheit hinsichtlich ihrer Formgebung aufweisen, so dass die Leitungsverbindung von der Elektrode zu der Spannungsquelle in dem Bereich der Abwinkelung des Werkzeugträgers in bestmöglicher Weise an die dort herrschenden beengten Raumverhältnisse angepasst werden kann und sich quasi gar nicht auf die radialen Abmessungen des Instruments im Bereich des Werkzeugträgers und dessen Gelenkverbindung mit dem Schaft auswirkt, so dass das erfindungsgemäße endoskopische Instrument günstigstenfalls schlanker als die bislang bekannten endoskopischen Schaftinstrumente der in Rede stehenden Art ausgebildet sein kann.
Die flexible Leiterplatte kann in an sich bekannter Weise eine elektrisch isolierende, flexible Trägerschicht, beispielsweise in Form einer flexiblen Polyimidfolie aufweisen, auf die eine einen Teil der elektrischen Leitungsverbindung von Spannungsquelle und Elektrode bildende Leiterbahn aufgetragen ist. Diese Leiterbahn kann aufgrund des höheren Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisses vorteilhafterweise einen Leitungsquerschnitt aufweisen, der deutlich geringer als derjenige der bislang verwendeten elektrischen Leitungskabel ist. Die Leiterbahn wirkt sich durch die flache Bauweise ebenfalls vorteilhaft aus, wenn die an dem Werkzeug angeordnete Elektrode, wie es z. B. bei elektrochirurgischen Instrumenten üblich ist, mit einem HF-Generator als Spannungsquelle leitungsverbindbar ist, da hierdurch der Skin-Effekt, welcher an von hochfrequentem Wechselstrom durchflossenen Leitungen grundsätzlich auftritt, in erheblichem Maße verringert wird.
In dem Instrument ist die Leiterplatte zweckmäßigerweise derart angeordnet, dass ihre Vorzugsbiegerichtung parallel zu der Ebene liegt, in welcher der Werkzeugträger relativ zu dem Schaft und gegebenenfalls das Werkzeug oder Teile des Werkzeugs relativ zu dem Werkzeugträger abwinkelbar sind. Grundsätzlich kann die Leiterplatte so ausgestaltet und dimensioniert sein, dass sie sich von dem Werkzeug durch den Schaft bis zum proximalen Instrumentenende erstreckt. Bevorzugt ist allerdings eine kürzere Ausgestaltung der Leiterplatte vorgesehen, bei der diese lediglich in einem distalen Endabschnitt des Schaftes hinein ragt, wo die auf der Leiterplatte ausgebildete Leiterbahn beispielsweise mit einem Leitungskabel verbunden ist, das proximalseitig des Schaftes an der Spannungsquelle angeschlossen ist.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen endoskopischen Schaftinstruments ist es vorgesehen, dass die Elektrode des Werkzeugs über einen Gleitkontakt mit der Leiterplatte leitungsverbunden ist. Demzufolge ist die Leiterplatte vorzugsweise nicht fest mit dem Werkzeug verbunden, sondern steht stattdessen nur in reibschlüssigem, elektrisch leitendem Kontakt mit der Elektrode des Werkzeugs, wobei die Leiterplatte aber zweckmäßigerweise formschlüssig mit dem Werkzeugträger verbunden ist. Die Gleitverbindung der Leiterplatte mit der Elektrode des Werkzeugs ist vor allem dann von Vorteil, wenn das Werkzeug oder ein mit der Elektrode ausgestattetes Werkzeugteil relativ zu dem Werkzeugträger bewegbar ist. Hierbei ermöglicht die Leitungsverbindung der Leiterplatte mit dem Werkzeug über den Gleitkontakt Relativbewegungen des Werkzeugs bzw. eines mit der Elektrode ausgestatteten Werkzeugteils zu der Leiterplatte, ohne dass diese Bewegung die Unterbrechung der elektrisch leitenden Verbindung von Elektrode und Leiterplatte zur Folge hat. Zudem wird die Bewegung des Werkzeugs nicht durch die ansonsten verwendeten Kabel behindert oder begrenzt.
Bei einer elektrischen Leitungsverbindung der an dem Werkzeug vorgesehenen Elektrode mit der Leiterplatte über einen Gleitkontakt erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn mindestens ein Reibpartner des Gleitkontakts, d. h. das Werkzeug bzw. eine daran angeordnete Elektrode und/oder die Leiterplatte in einem Kontaktbereich miteinander jeweils mit einer Hartgoldbeschichtung versehen sind. Bevorzugt sind sowohl ein die Leiterplatte und die daran ausgebildete Leiterbahn gleitend kontaktierender Bereich des Werkzeugs bzw. eine daran angeordnete Elektrode als auch ein in Gleitkontakt mit dem Werkzeug stehender Bereich der Leiterplatte vorzugsweise flächig mit Hartgold beschichtet, wodurch der Übergangswiderstand zwischen der Leiterbahn und der an dem Werkzeug vorgesehenen Elektrode gesenkt und die mechanische Belastbarkeit der Leiterplatte vor allem im Hinblick auf die zwischen Werkzeug und Leiterplatte auftretende Reibung erhöht wird.
Zweckmäßigerweise ist bei einer elektrischen Leitungsverbindung der an dem Werkzeug vorgesehenen Elektrode mit der Leiterplatte über einen Gleitkontakt sicherzustellen, dass es nicht zu einer Unterbrechung der Leitungsverbindung durch eine Relativbewegung von Werkzeug und Leiterplatte entgegengesetzt zur Kontaktrichtung von Werkzeug und Leiterplatte kommt. Daher ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen endoskopischen Schaftinstruments mindestens ein Federelement vorgesehen, durch welches eine Anpresskraft im Gleitkontakt realisiert wird, und welches die Leiterplatte in Kontaktrichtung von Leiterplatte und Elektrode gegen das Werkzeug drückt.
Bei einer Abwinkelung des Werkzeugträgers relativ zu dem Schaft kommt es dann, wenn die Leiterplatte radial beabstandet von einer Abwinkelungsachse des Werkzeugträgers angeordnet ist, zu einer Bewegung der formschlüssig mit dem Werkzeugträger verbundenen Leiterplatte relativ zu dem Schaft, bei der die Leiterplatte bezogen auf den Schaft in distaler Richtung bewegt wird. In diesem Zusammenhang ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Leiterplatte in dem Schaft in axialer Richtung durch ein elastisches Element vorgespannt ist, welches die Bewegung der Leiterplatte kompensiert und eine elektrisch leitende Verbindung der Leiterplatte mit einem in dem Schaft angeordneten Leitungskabel sicherstellt.
Um die mit der Spannungsquelle leitungsverbundene Elektrode am Werkzeug von elektrisch leitenden Teilen des erfindungsgemäßen Instruments elektrisch zu isolieren und insbesondere um bei einem bipolaren Werkzeug zwei jeweils mit einer Elektrode ausgestattete Werkzeugteile voneinander elektrisch zu isolieren, ist der Werkzeugträger zweckmäßigerweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet, so dass er einen Stromfluss von der Elektrode zu einem elektrisch leitendenden Teil des Instruments und/oder einen Stromfluss von der Elektrode zu einer zweiten gegenpoligen Elektrode verhindert.
Hierbei kann der Werkzeugträger prinzipiell aus einem beliebigen nicht leitenden Material ausgebildet sein. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass der Werkzeugträger aus Polyetheretherketon ausgebildet ist. Die Verwendung von Polyetheretherketon als Material für den Werkzeugträger ist insofern vorteilhaft, als Polyetheretherketon biokompatibel ist und eine Schmelztemperatur aufweist, die oberhalb der beim Autoklavieren medizinischer Instrumente erforderlichen Temperatur liegt.
Bevorzugt handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen endoskopischen Schaftinstrument um eine bipolare Koagulationszange. Dementsprechend ist das Werkzeug des Instruments vorzugsweise ein Maulwerkzeug mit zwei relativ zueinander verschwenkbaren Maulteilen, welche jeweils mit einer Leiterplatte leitungsverbunden sind. Das Instrument weist in diesem Fall somit zwei Leiterplatten auf, die den Bereich der Gelenkverbindung des Werkzeugträgers mit dem Schaft überbrücken. Die Maulteile des Werkzeugs sind vorzugsweise elektrisch leitend ausgebildet, so dass sie jeweils als Ganzes eine Elektrode bilden und an dem Werkzeugträger typischerweise gegeneinander isoliert und bevorzugt voneinander räumlich getrennt angeordnet sind.
Zur Steuerung des Werkzeugträgers und der an dem Werkzeugträger schwenkbar angeordneten Maulteile können grundsätzlich alle bei bekannten Instrumenten dieser Art verwendeten Steuerungsmittel wie beispielsweise Betätigungsstangen oder Betätigungswellen in Verbindung mit entsprechenden Abwinkelungsmechaniken eingesetzt werden. Konstruktiv besonders einfach werden zur Steuerung des Werkzeugträgers und zur Steuerung der Maulteile des Maulteilwerkzeugs bei dem erfindungsgemäßen Schaftinstrument aber Seilzüge verwendet. Um keinen unerwünschten Strompfad in dem Instrument zu bilden, sind diese Seilzüge zweckmäßigerweise aus einem elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet. In diesem Zusammenhang ist eine Ausbildung der Seilzüge aus Aramidfasern oder aus ultrahochmolekulargewichtigen Polyethylenfasern bevorzugt. Hierbei erweist es sich zudem als Vorteil, dass diese Fasern eine vergleichsweise hohe Reißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit aufweisen.
Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen endoskopischen Schaftinstrumentes als Koagulationszange erweist es sich ferner als vorteilhaft, wenn die beiden Maulteile zumindest einen vorzugsweise kreisförmigen Lagerungskörper aufweisen, über den sie auf einer an dem Werkzeugträger vorgesehenen Gelenkachse drehbar gelagert sind, wobei eine Stirnseite des Lagerungskörpers eine Kontaktfläche mit einem Kontaktbereich der Leiterplatte bildet. An ihrem jeweiligen Lagerungskörper sind die Maulteile zweckmäßigerweise mit den zum Verschwenken der Maulteile vorgesehenen Steuerungsmitteln bewegungsgekoppelt. Vor allem, wenn es sich bei den Steuerungsmitteln um Zugmittel wie Seilzüge handelt, greifen diese vorteilhafterweise am Außenumfang des Lagerungskörpers an, wobei der Außendurchmesser des Lagerungskörpers möglichst groß gewählt wird, um ein ausreichendes Drehmoment zum Verschwenken des Maulteils erzeugen zu können. Weiter vorteilhaft resultiert aus dieser Maßnahme auch ein vergleichsweise großer Kontaktbereich des Maulteils mit dem korrespondierenden Kontaktbereich der Leiterplatte. Dieser Kontaktbereich der Leiterplatte weist günstigerweise einen Querschnitt auf, der dem Querschnitt des Lagerungskörpers entspricht.
Obwohl an dem Kontaktbereich der Leiterplatte mit dem an dem Maulteil vorgesehenen Kontaktbereich prinzipiell nur ein elektrisch leitender Kontaktpunkt mit dem elektrisch leitenden Maulteil ausgebildet sein muss, sind an dem Kontaktbereich der Leiterplatte bevorzugt mindestens zwei elektrisch leitende Kontaktpunkte ausgebildet, die von einem Zentrum des Kontaktbereichs unterschiedlich beabstandet sind. Ziel dieser Ausgestaltung ist es, die Funktionssicherheit des erfindungsgemäßen endoskopischen Instruments zu erhöhen.
Zu diesem Zweck kann als Alternative zu den mindestens drei an dem Kontaktbereich der Leiterplatte ausgebildeten Kontaktpunkten auch vorgesehen sein, dass eine auf der Leiterplatte ausgebildete Leiterbahn an dem Kontaktbereich der Leiterplatte spiralförmig um das Zentrum des Kontaktbereichs verläuft. Auch diese konstruktive Maßnahme dient dazu, den elektrischen Kontakt von Leiterplatte und Maulteil sicherzustellen. Zudem wird durch diese Ausgestaltung erreicht, dass ein gegebenenfalls durch den Reibkontakt zwischen Leiterplatte und Maulteil entstehendes Abriebmaterial von Leiterplatte und/oder Maulteil oder andere, beispielsweise biologische Stoffe aus dem Kontaktbereich von Leiterplatte und Maulteil heraus nach außen transportiert werden.
Als weitere vorteilhaftere Alternative zu den mindestens drei an dem Kontaktbereich der Leiterplatte ausgebildeten Kontaktpunkten erweist sich eine Ausgestaltung, bei der eine auf der Leiterplatte ausgebildete Leiterbahn an dem Kontaktbereich der Leiterplatte als mehrgängige Spirale um das Zentrum des Kontaktbereichs herum verläuft.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt in unterschiedlichen Maßstäben:
1 in einer schematisch stark vereinfachten Prinzipskizze ein endoskopisches Schaftinstrument,
2 einen distalen Endbereich des endoskopischen Schaftinstruments nach Anspruch 1 in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht mit Darstellung der Positionierung einer Leiterplatte bei Weglassung von zum Steuern eines Maulwerkzeugs erforderlichen Zugmitteln,
3 die Ansicht nach 2 bei Weglassung der Leiterplatte und Darstellung von zum Steuern eines Maulwerkzeugs erforderlichen Zugmitteln,
4 eine erste Einzelheit aus 3,
5 eine zweite Einzelheit aus 3,
6 eine dritte Einzelheit aus 3,
7 die Leiterplatte aus 2,
8 ein Schnitt entlang der Schnittlinie VIII-VIII in 2,
9 eine distalseitige Erweiterung der Leiterplatte nach 7 gemäß einer ersten Ausgestaltung,
10 eine distalseitige Erweiterung der Leiterplatte nach 7 gemäß einer zweiten Ausgestaltung, und
11 eine distalseitige Erweiterung der Leiterplatte nach 7 gemäß einer dritten Ausgestaltung.
Bei dem in 1 dargestellten endoskopischen Schaftinstrument handelt es sich um eine Koagulationszange. Diese Koagulationszange weist einen als Hohlschaft ausgebildeten Schaft 2 auf, distalseitig dessen ein Werkzeugträger 4 angeordnet ist. Der Werkzeugträger 4 ist aus Polyetheretherketon ausgebildet und somit elektrisch nicht leitend. Über eine Gelenkverbindung 6 ist der Werkzeugträger 4 relativ zu dem Schaft 2 abwinkelbar. An seinem distalen Ende trägt der Werkzeugträger 4 ein Maulwerkzeug 8 mit zwei um eine Gelenkachse 10 relativ zueinander verschwenkbaren Maulteilen 12 und 14. Wie nachfolgend näher erläutert wird, erfolgt die Steuerung der beiden Maulteile 12 und 14 sowie des Werkzeugträgers 4 über Seilzüge, die durch den Schaft 2 bis proximalseitig des Schaftes 2 geführt sind, wo sie mit einer Steuerungseinrichtung 16 wirkungsverbunden sind. Bei der Steuerungseinrichtung 16 kann es sich, wenn das Instrument ein manuell zu betätigendes Instrument ist, um eine Handhabe handeln, wie sie z. B. in DE 10 2011 085 512 A1 beschrieben ist. Bildet das Instrument einen Teil eines robotischen Operationssystems, so handelt es sich bei der Steuerungseinrichtung 16 um eine Steuerungsschnittstelle des Operationssystems, wie beispielsweise in US 5,797,900 A beschrieben. Das Maulwerkzeug 8 dient zur Koagulation von Körpergewebe. Hierzu bilden die beiden Maulteile 12 und 14 voneinander elektrisch isolierte Elektroden, die jeweils mittels einer durch den Schaft 2 geführten Leitung proximalseitig des Schaftes 2 im Bereich der Steuerungseinrichtung 16 an einen HF-Generator als Spannungsquelle anschließbar sind.
Wie aus den 2 bis 6 hervorgeht, wird die Gelenkverbindung 6 des Werkzeugträgers 4 mit dem Schaft 2 von einem Gelenkstift 18 gebildet, welcher im Bereich des distalen Endes des Schaftes 2 an dem Schaft 2 drehbar gelagert ist. Der Schaft 2 ist in den 2 bis 6 aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der Werkzeugträger 4 ist mit dem Gelenkstift 18 drehfest verbunden, so dass der Werkzeugträger 4 bei einer Drehung des Gelenkstiftes 18 relativ zu dem Schaft 2 verschwenkt wird. Die Verbindung des Werkzeugträgers 4 mit dem Gelenkstift 18 erfolgt über zwei an dem proximalen Ende des Werkzeugträgers 4 ausgebildete proximalwärts gerichtete Vorsprünge 20 und 22, die in Richtung der Längsausdehnung des Gelenkstiftes 18 voneinander beabstandet sind.
Zur Steuerung der Abwinkelung des Werkzeugträgers 4 ist an dem Gelenkstift 18 eine drehfest mit dem Gelenkstift 18 verbundene Betätigungsrolle 24 angeordnet (siehe insbesondere 6). An der Betätigungsrolle 24 sind zwei Seilzüge 26 und 28 befestigt. Die Befestigung der Seilzüge 26 und 28 ist derart, dass sie antagonistisch auf die Betätigungsrolle 24 und hiermit einhergehend antagonistisch auf den Werkzeugträger 4 wirken. Die Betätigungsrolle 24 ist an dem Gelenkstift 18 so angeordnet, dass sie in den Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 20 und 22 des Werkzeugträgers 4 eingreift. Die mit der Betätigungsrolle 24 verbundenen Seilzüge 26 und 28 sind durch den Schaft 2 zu dessen proximalen Ende geführt, wo sie mit der Steuerungseinrichtung 16 wirkungsverbunden sind.
An dem distalen Ende des Werkzeugträgers 4 sind zwei Vorsprünge 30 und 32 ausgebildet, die voneinander in Richtung quer zur Längsausdehnung des Gelenkstiftes 18 beabstandet sind. Die Vorsprünge 30 und 32 sind mittels eines Stiftes 34 miteinander verbunden, der die Gelenkachse 10 bildet, um welche die Maulteile 12 und 14 relativ zueinander verschwenkbar sind. Zur Festlegung des Stiftes 34 an den Vorsprüngen 30 und 32 ist der Stift 34 durch an den Vorsprüngen 30 und 32 ausgebildete Durchbrechungen hindurchgeführt, wobei die beiden Enden des Stiftes 34 außenseitig der voneinander abgewandten Außenseiten der Vorsprünge 30 und 32 hervorstehen. Der Stift 34 ist normal zu dem Gelenkstift 18 ausgerichtet, so dass die Maulteile 12 und 14 in einer Ebene normal zur Schwenkebene des Werkzeugträgers 4 relativ zu dem Schaft 2 verschwenkbar sind. In dem Bereich zwischen den beiden voneinander abgewandten Außenseiten der Vorsprünge 30 und 32 ist der Stift 34 von einer Hülse 36 aus elektrisch nicht leitendem Material umgeben (8).
Zur drehbaren Lagerung des Maulteils 12 an dem Stift 34 weist das Maulteil 12 an seinem proximalen Ende zwei Lagerungskörper 38 und 40 auf, welche das proximale Ende des Maulteils 12 bilden. Die im Wesentlichen kreisförmig ausgebildeten Lagerungskörper 38 und 40 sind in Richtung der Längsausdehnung des Stiftes 34 voneinander beabstandet. Die Anordnung des Maulteils 12 auf dem Stift 34 erfolgt derart, dass die Lagerungskörper 38 und 40 die an dem Werkzeugträger 4 ausgebildeten Vorsprünge 30 und 32 außenseitig umgreifen.
Das proximale Ende des Maulteils 14 wird von einem ebenfalls im Wesentlichen kreisförmigen Lagerungskörper 42 gebildet, über den das Maulteil 14 drehbar auf dem Stift 34 gelagert ist, wobei der Lagerungskörper 42 in den Zwischenraum zwischen den an dem Werkzeugträger 4 ausgebildeten Vorsprüngen 30 und 32 eingreift.
Zur Bewegungssteuerung des Maulteils 12 ist an den voneinander abgewandten Außenseiten der Lagerungskörper 38 und 40 jeweils ein Seilzug 44 bzw. 46 befestigt. Die Seilzüge 44 und 46 sind durch den Schaft 2 zu der Steuerungseinrichtung 16 geführt und mit dieser wirkungsverbunden. Die Befestigung der Seilzüge 44 und 46 an den Außenseiten der Lagerungskörper 38 und 40 ist derart, dass sie bei Zugbeanspruchung antagonistisch auf das Maulteil 12 wirken. Im Bereich der Gelenkverbindung 6 des Werkzeugträgers 4 mit dem Schaft 2 sind die Seilzüge 44 und 46 über Umlenkrollen 48 und 50 geführt, die an dem Gelenkstift 18 außenseitig der Betätigungsrolle 24 drehbar gelagert sind. Hierbei umschlingt der Seilzug 44 die Umlenkrolle 48 und der Seilzug 46 die Umlenkrolle 50, wodurch sichergestellt wird, dass die Seilzüge 44 und 46 auch bei einer Abwinkelung des Werkzeugträgers 4 im Bereich der Abwinkelung definiert geführt sind.
Die Bewegungssteuerung des Maulteils 14 erfolgt über zwei Seilzüge 52 und 54. Diese sind so an dem Lagerungskörper 42 des Maulteils 14 befestigt, dass sie antagonistisch auf den Lagerungskörper 42 wirken. Von dem Lagerungskörper 42 sind die Seilzüge 52 und 54 durch den Schaft 2 zu dem proximalen Schaftende geführt, wo sie mit der Steuerungseinrichtung 16 wirkungsverbunden sind. Im Bereich der Gelenkverbindung 6 des Werkzeugträgers 4 mit dem Schaft 2 umschlingt der Seilzug 42 eine Umlenkrolle 56, die außenseitig der Umlenkrolle 48 drehbar auf dem Gelenkstift 18 gelagert ist. In ähnlicher Weise umschlingt der Seilzug 54 eine Umlenkrolle 58, die außenseitig der Umlenkrolle 50 drehbar auf dem Gelenkstift 18 gelagert ist. Auch diese Führung der Seilzüge 52 und 54 an den Umlenkrollen 56 und 58 dient dazu, auch bei abgewinkeltem Werkzeugträger 4 eine definierte Führung der Seilzüge 52 und 54 im Bereich der Abwinkelung sicherzustellen. Die Seilzüge 52 und 54 sind, wie im Übrigen auch die Seilzüge 26, 28, 44 und 46, aus Aramidfasern ausgebildet und somit sehr reißfest und elektrisch nicht leitend.
Wie bereits erwähnt, sind die beiden Maulteile 12 und 14 jeweils über eine Leitung mit einem im Bereich der Steuerungseinrichtung 16 vorgesehenen, in der Zeichnung nicht dargestellten Anschluss für einen HF-Generator elektrisch leitend verbunden. Im Bereich der Abwinkelung des Werkzeugträgers 4 relativ zu dem Schaft 2 werden die beiden Leiter jeweils von einer Leiterplatte 60 bzw. 62 gebildet. Die Leiterplatten 60 und 62 sind, wie anhand der in 7 dargestellten Leiterplatte 60 deutlich wird, im Wesentlichen länglich ausgebildet, wobei die Leiterplatte 60 an ihrem im Einbauzustand distalen Ende eine kreisförmige Erweiterung 64 und die Leiterplatte 62 eine kreisförmige Erweiterung 66 aufweist. Die Leiterplatten 60 und 62 sind sehr dünnwandig ausgebildet und bestehen aus einer elektrisch isolierenden Trägerschicht in Form einer flexiblen Polyimid-Folie, in die eine elektrische Leiterbahn 68, 70, 72 eingebettet ist (9 bis 11). In Richtung ihrer Wandstärke sind die Leiterplatten 60 und 62 reversibel biegbar ausgebildet.
Über die an ihnen ausgebildete Erweiterung 64 bzw. 66 sind die Leiterplatten 60 und 62 an dem Werkzeugträger 4 festgelegt. Hierzu ist an den Erweiterungen 64 und 66 jeweils eine Durchbrechung 74 ausgebildet, welche zur Aufnahme des Stiftes 34 dient. An den Werkzeugträger 4 ist die Erweiterung 64 der Leiterplatte 60 an dem Lagerungskörper 40 des Maulteils 12 mit der Flachseite anliegend angeordnet, an welcher die Leiterbahn 68, 70 bzw. 72 ausgebildet ist. Die Erweiterung 64 der Leiterplatte 60 bildet hierbei einen Gleitkontakt zu dem relativ zu der Erweiterung 64 der Leiterplatte 60 verdrehbaren Lagerungskörper 40 des Maulteils 12. Die Erweiterung 66 der Leiterplatte 62 ist zwischen dem an dem Werkzeugträger 4 ausgebildeten Vorsprung 30 und dem Lagerungskörper 42 des Maulteils angeordnet, wobei die Flachseite, an der die Leiterbahn 68, 70 bzw. 72 ausgebildet ist, an dem Lagerungskörper 42 anliegt. Die Erweiterung 66 der Leiterplatte 62 bildet einen Gleitkontakt zu dem relativ zu der Erweiterung 66 der Leiterplatte 62 verdrehbaren Lagerungskörper 42 des Maulteils 14. Wie aus 8 erkennbar, korrespondieren die radialen Abmessungen der Erweiterung 64 mit den radialen Abmessungen eines elektrischen Kontaktbereichs an dem Lagerungskörper 40 und die radialen Abmessungen der Erweiterung 66 mit den radialen Abmessungen eines elektrischen Kontaktbereichs an dem Lagerungskörper 42.
Um eine elektrisch leitende Verbindung der Leiterplatte 60 mit dem Lagerungskörper 40 und eine elektrisch leitende Verbindung der Leiterplatte 62 mit dem Lagerungskörper 42 sicherzustellen, sind Federelemente 76 und 78 vorgesehen, welche die Erweiterung 64 der Leiterplatte 60 an den Lagerungskörper 40 und die Erweiterung 66 der Leiterplatte 62 an den Lagerungskörper 42 drücken (8). Zur Aufnahme des Federelements 76, bei dem es sich um eine Tellerfeder handelt, ist an dem Vorsprung 30 des Werkzeugträgers 4 an dessen dem Lagerungskörper 40 des Maulteils 12 zugewandten Seite eine Ausnehmung 80 ausgebildet. Das Federelement 78, welches ebenfalls eine Tellerfeder ist, ist in einer Ausnehmung 82 angeordnet, die an dem Lagerungskörper 42 des Maulteils 14 an einer dem Vorsprung 30 des Werkzeugträgers 4 zugewandten Seite ausgebildet ist.
Ausgehend von der Erweiterung 64 bzw. 66 erstrecken sich die Leiterplatten 60 und 62 an zwei voneinander abgewandten Seiten des Gelenkstifts 18 in proximaler Richtung bis in einen distalen Endabschnitt des Schaftes 2. Hierbei greift die Betätigungsrolle 24 in einen jeweils an der Leiterplatte 60 und 62 ausgebildeten Längsschlitz 84 ein. Im Bereich des Gelenkstifts 18 sind die Leiterplatten 60 und 62 an die Instrumentengeometrie angepasst verformt und so im Bereich der Abwinkelung des Werkzeugträgers 4 möglichst platzsparend angeordnet. An einem Kontaktbereich 86, der an dem von der Erweiterung 64 bzw. 66 der Leiterplatten 60 und 62 abgewandten Ende ausgebildet ist, sind die Leiterplatten 60 und 62 jeweils mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Leitungskabel verbunden, das zu dem proximalseitig des Schaftes 2 angeordneten Anschluss für den HF-Generator führt. Die Verbindung der Leiterplatten 60 und 62 mit den Leitungskabeln erfolgt hierbei jeweils über eine Zugfederhalterung, die in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt ist.
Aus den 9–11 wird deutlich, dass sich die auf den Leiterplatten 60 und 62 aufgetragenen Leiterbahnen 68, 70 und 72 im Bereich der Erweiterung 64 bzw. 66 unterscheiden können. So endet die in 9 dargestellte Leiterbahn 68 an drei elektrisch leitenden Kontaktpunkten 88, 90 und 92, die einen unterschiedlichen radialen Abstand von dem Zentrum der Erweiterung 64 bzw. 66 aufweisen. Die in 10 dargestellte Leiterbahn 70 ist im Bereich der Erweiterung 64 bzw. 66 spiralförmig ausgebildet und die in 11 dargestellte Leiterbahn 72 ist im Bereich der Erweiterung 64 bzw. 66 als mehrgängige Spirale um das Zentrum der Erweiterung 64 bzw. 66 herum ausgebildet.
Bezugszeichenliste

2: Schaft
4: Werkzeugträger
6: Gelenkverbindung
8: Maulwerkzeug
10: Gelenkachse
12: Maulteil
14: Maulteil
16: Steuerungseinrichtung
18: Gelenkstift
20: Vorsprung
22: Vorsprung
24: Betätigungsrolle
26: Seilzug
28: Seilzug
30: Vorsprung
32: Vorsprung
34: Stift
36: Hülse
38: Lagerungskörper
40: Lagerungskörper
42: Lagerungskörper
44: Seilzug
46: Seilzug
48: Umlenkrolle
50: Umlenkrolle
52: Seilzug
54: Seilzug
56: Umlenkrolle
58: Umlenkrolle
60: Leiterplatte
62: Leiterplatte
64: Erweiterung
66: Erweiterung
68: Leiterbahn
70: Leiterbahn
72: Leiterbahn
74: Durchbrechung
76: Federelement
78: Federelement
80: Ausnehmung
82: Ausnehmung
84: Längsschlitz
86: Kontaktbereich
88: Kontaktpunkt
90: Kontaktpunkt
92: Kontaktpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011085512 A1 [0035]
US 5797900 A [0035]

Claims

Endoskopisches Schaftinstrument mit einem am distalen Schaftende angeordneten Werkzeugträger (4), welcher relativ zu dem Schaft (2) abwinkelbar ist und ein Werkzeug trägt, welches mindestens eine Elektrode aufweist, die über eine durch den Schaft (2) geführte elektrische Leitung mit einer Spannungsquelle leitungsverbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung in dem Bereich des Werkzeugträgers (4) und der Abwinkelung des Werkzeugträgers (4) von einer flexiblen Leiterplatte (60, 62) gebildet wird.
Endoskopisches Schaftinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode des Werkzeugs über einen Gleitkontakt mit der Leiterplatte (60, 62) leitungsverbunden ist.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Reibpartner des Gleitkontakts mit einer Hartgoldbeschichtung versehen ist.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Federelement vorgesehen ist, durch welches eine Anpresskraft im Gleitkontakt realisiert wird.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (60, 62) in dem Schaft (2) in axialer Richtung durch ein elastisches Element vorgespannt ist.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (4) aus einem elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet ist.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (4) aus Polyetheretherketon ausgebildet ist.
Endoskopisches Schaftinstrument nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug ein Maulwerkzeug (8) mit zwei relativ zueinander verschwenkbaren Maulteilen (12, 14) ist, welche jeweils mit einer Leiterplatte (60, 62) leitungsverbunden sind.
Endoskopisches Schaftinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Werkzeugträgers (4) und zur Steuerung der Maulteile (12, 14) des Maulteilwerkzeugs (8) Seilzüge (26, 28, 44, 46, 52, 54) vorgesehen sind, welche aus einem elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet sind.
Endoskopisches Schaftinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Seilzüge (26, 28, 44, 46, 52, 54) aus Aramid- oder ultrahochmolekulargewichtigen Polyethylenfasern ausgebildet sind.
Endoskopisches Schaftinstrument nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Maulteile (12, 14) zumindest einen vorzugsweise kreisförmigen Lagerungskörper (38, 40, 42) aufweisen, über den sie auf einer an dem Werkzeugträger (4) vorgesehenen Gelenkachse (10) drehbar gelagert sind, wobei eine Stirnseite des Lagerungskörpers (40, 42) eine Kontaktfläche mit einem Kontaktbereich der Leiterplatte (60, 62) bildet.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich der Leiterplatte (60, 62) einen Querschnitt aufweist, der dem Querschnitt des Lagerungskörpers (40, 42) entspricht.
Endoskopisches Schaftinstrument nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kontaktbereich der Leiterplatte (60, 62) mindestens zwei elektrisch leitende Kontaktpunkte (88, 90, 92) ausgebildet sind, die von einem Zentrum des Kontaktbereichs unterschiedlich beabstandet sind.
Endoskopisches Schaftinstrument nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der Leiterplatte (60, 62) ausgebildete Leiterbahn (70) an dem Kontaktbereich der Leiterplatte spiralförmig um das Zentrum des Kontaktbereichs verläuft.
Endoskopisches Schaftinstrument nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der Leiterplatte (60, 62) ausgebildete Leiterbahn (72) an dem Kontaktbereich der Leiterplatte (60, 62) als mehrgängige Spirale um das Zentrum des Kontaktbereichs verläuft.