DE102014206653A1

DE102014206653A1 - Endoskopisches Instrument

Info

Publication number: DE102014206653A1
Application number: DE102014206653.0A
Authority: DE
Inventors: Sören Münnig; Frank Wehrheim
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2015-10-08
Also published as: US20150282792A1

Abstract

Das erfindungsgemäße endoskopische Instrument weist einen langgestreckten Hohlkörper und mindestens ein darin axial beweglich gelagertes Zugelement auf. Das Zugelement ist in seiner Längserstreckung aus mindestens zwei biegsamen Abschnitten gebildet, wobei ein erster Abschnitt mechanisch fester als ein zweiter Abschnitt ausgebildet ist und der zweite Abschnitt flexibler als der erste Abschnitt ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein endoskopisches Instrument mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
Bei bekannten endoskopischen Instrumenten mit beweglichen Instrumententeilen am distalen Ende werden Zugelemente, welche den Schaft des Instrumentes axialbeweglich durchgreifen, oft durch starre Stäbe gebildet. Um beispielsweise eine Zugübertragung in einem gewinkelten Instrument zu realisieren, sind auch Seilsysteme bekannt, welche über Rollen im Schaft geführt werden, wobei abschnittsweise die Seile auch mit starren Stäben verbunden sein können.
Die durch Stäbe gebildeten Zugelemente weisen zumeist ein recht hohes Eigengewicht auf, sodass das Gewicht des endoskopischen Instruments merklich erhöht ist, was die Handhabung erschwert. Die bekannten Seilsysteme in endoskopischen Instrumenten weisen über ihre Gesamtlänge hinweg eine zumeist recht hohe Dehnbarkeit auf. Diese beeinflusst etwa bei der Verwendung des Instruments mit einem robotischen System die Dynamik und Regelbarkeit negativ. Zudem kann die elastisch gespeicherte Energie die Sicherheit des Patienten gefährden. Werden die Seilzüge dicker ausgebildet, führt dies zu einer schlechteren Umlenkbarkeit um die Seilrollen und auch zu einem größeren Instrumentendurchmesser.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein endoskopisches Instrument mit ausreichend zugfesten, über die Gesamtlänge gering elastischen und gleichzeitig zumindest bereichsweise flexiblen Zugelementen zu bilden.
Diese Aufgabe wird durch ein endoskopisches Instrument mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße endoskopische Instrument weist einen langgestreckten Hohlkörper und mindestens ein darin axial beweglich gelagertes Zugelement auf, welches in seiner Längserstreckung aus mindestens zwei biegsamen Abschnitten gebildet ist, wobei ein erster Abschnitt andere mechanische Eigenschaften als ein zweiter Abschnitt aufweist. Beide Abschnitte können beispielsweise unterschiedlich biegsam bzw. flexibel sein, d. h. sie können jeweils quer zu ihrer Längserstreckung unterschiedlich biegbar, d. h. elastisch biegbar sein. Einer der beiden Abschnitte kann aber auch biegesteif ausgebildet sein. Weiterhin kann der erste Abschnitt beispielsweise eine andere Dehnfestigkeit, Biegesteifheit und/oder eine allgemein andere mechanische Festigkeit im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt aufweisen. So kann beispielsweise der erste Abschnitt aus einem mechanisch festeren Material gebildet sein und/oder einen größeren Querschnitt aufweisen als der zweite Abschnitt.
Das mindestens eine Zugelement weist erfindungsgemäß immer zumindest sowohl den ersten als auch den zweiten Abschnitt auf. Die Reihenfolge des ersten und des zweiten Abschnitts im Zugelement kann dabei je nach Ausführungsform unterschiedlich sein. Die Kombination des ersten und zweiten Abschnitts ermöglicht, dass das so gebildete Zugelement an dem ersten Abschnitt eine andere mechanische Eigenschaft aufweist als an dem zweiten Abschnitt. Die Anordnung der mindestens zwei Abschnitte entlang der Längserstreckung des Zugelements hängt somit vorzugsweise von lokalen Anforderungen an das Zugelement ab. So kann es vorteilhaft sein, an einer bestimmten Stelle des Zugelementes einen flexibleren Abschnitt anzuordnen und distalseitig davon einen mechanisch stabileren Abschnitt; es kann aber auch gerade von Vorteil sein, dass das Zugelement in einem proximalen Bereich einen mechanisch stabileren Abschnitt und in einem darauf distal folgenden Bereich einen flexibleren Abschnitt aufweist.
Neben diesem ersten und zweiten Abschnitt kann das Zugelement weitere Abschnitte aufweisen. Die weiteren Abschnitte können dabei ähnliche oder gleiche Eigenschaften wie der erste oder der zweite Abschnitt aufweisen, können sich aber in ihrer Ausbildung auch von dem ersten und dem zweiten Abschnitt unterscheiden. Diese weiteren Abschnitte können dabei in Längsrichtung sowohl zwischen als auch vor und/oder hinter dem ersten und zweiten Abschnitt im Zugelement ausgebildet sein. Das Zugelement ist somit beispielsweise derart lokal flexibel oder mechanisch stabil durch die einzelnen Abschnitte gebildet, wie es für die Anforderungen des endoskopischen Instrumentes erforderlich ist. Weist ein Zugelement distalseitig eines ersten Abschnitts einen zweiten Abschnitt auf, so kann es von Vorteil sein, wenn sich am zweiten Abschnitt distal ein weiterer mechanisch anders ausgebildeter Abschnitt anschließt, welcher dann beispielsweise mit einem Werkzeug verbunden ist.
Besonders bevorzugt weist der erste Abschnitt eine höhere axiale Steifigkeit als der zweite Abschnitt auf. Der erste Abschnitt ist somit gegenüber dem zweiten Abschnitt entlang der Längserstreckung des Hohlkörpers weniger dehnbar. Insgesamt wird somit die Dehnbarkeit des Zugelements über die Gesamtlänge hinweg verringert. Bevorzugt ist der zweite Abschnitt flexibler als der erste Abschnitt ausgebildet. Er kann biegsamer sein als der erste Abschnitt. So kann beispielsweise der zweite Abschnitt gerade in einem Bereich im Hohlkörper angeordnet sein, in dem sich Umlenkungen für das Zugelement befinden. Der zweite Abschnitt kann dann aufgrund seiner Flexibilität ohne Probleme umgelenkt werden.
Das Zugelement weist somit eine Kombination des ersten und zweiten Abschnitts auf, sodass das so gebildete Zugelement bevorzugt nur an den Stellen im Sinne des zweiten Abschnitts besonders flexibel, d. h. besonders biegsam ist, wo es aufgrund der Ausbildung des endoskopischen Instruments, beispielsweise an Umlenkungen im Hohlkörper, notwendig ist, während der Rest des Zugelements vorzugsweise mechanisch fest ausgebildet ist, insbesondere eine geringere Dehnbarkeit aufweist.
Bevorzugt sind der erste Abschnitt an einem proximalen Ende des Hohlkörpers und der zweite Abschnitt an einem distalen Ende des Hohlkörpers angeordnet. Das heißt, der erste Abschnitt ist in dem Hohlkörper näher zum proximalen Ende gelegen, während der zweite Abschnitt näher zum distalen Ende gelegen ist. Das Zugelement ist im proximalen Bereich mechanisch stabil und im distalen Bereich flexibel ausgebildet. Die höhere Flexibilität des Zugelements am distalen Ende kann beispielsweise durch einen gegenüber dem Durchmesser des ersten Abschnitts dünneren Durchmesser des zweiten Abschnitts erreicht werden, weshalb z. B. auch der Hohlkörper des endoskopischen Instruments an seinem distalen Ende dünner ausgebildet sein kann. Der Durchmesser eines Zugangs in einem Körper, in welchen das endoskopische Instrument eingeführt werden soll, kann somit klein gehalten werden.
In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist zumindest einer der Abschnitte durch verdrillte, verseilte und/oder verflochtene Litzen oder Filamente gebildet. Die Eigenschaften, insbesondere die Flexibilität oder mechanische Festigkeit der einzelnen Abschnitte, ergeben sich dabei durch die Materialwahl der Litzen, durch deren Durchmesser, durch deren Anzahl und/oder durch die Art der Verarbeitung der Litzen, d.h. durch das Schlagen der Litzen. Die aus Litzen gebildeten Abschnitte des Zugelements lassen sich einfach an die an sie gestellten Anforderungen anpassen. Insbesondere kann eine flexible, beispielsweise biegsame Ausbildung durch die Litzen ermöglicht werden. Insgesamt weisen durch Litzen gebildete Abschnitte eine hohe Zugfestigkeit auf, sodass es von Vorteil ist, wenn das Zugelement vollständig aus Litzen gebildet ist. Sind zumindest der erste und der zweite Abschnitt durch Litzen gebildet, so können wie vorhergehend beschrieben die unterschiedlichen mechanischen Festigkeiten und Flexibilitäten der Abschnitte beispielsweise durch die Anzahl der jeweils im Abschnitt vorhandenen Litzen eingestellt sein. Die Litzen sind vorzugsweise aus Metall und/oder Kunststoff gefertigt. Alternativ und/oder ergänzend kann mindestens ein Abschnitt des Zugelements aus einem oder mehreren Filamenten gebildet sein. Filamente können beispielsweise aus Fasern bestehen. Diese weisen insbesondere keine Knicksteifigkeit auf, sodass die Filamente an Umlenkrollen umgelenkt werden können, ohne dabei geknickt zu werden.
Der Einfachheit halber sind im Folgenden nur Litzen genannt, es können im Sinne der Erfindung aber auch Filamente gemeint sein.
Der erste Abschnitt weist bevorzugt einen größeren Querschnitt auf als der zweite Abschnitt. Der größere Querschnitt ermöglicht die mechanisch festere Ausbildung des ersten Abschnitts gegenüber dem zweiten Abschnitt. So können beispielsweise die beiden Abschnitte durch dasselbe Material gebildet sein, wobei der größere Durchmesser des ersten Abschnitts zu der höheren mechanischen Stabilität führt. Sind die beiden Abschnitte durch Litzen gebildet, so können z. B. die Litzen des ersten Abschnitts dicker ausgebildet sein, als die Litzen des zweiten Abschnitts, was insgesamt den Durchmesser des ersten Abschnitts erhöht. Alternativ oder zusätzlich weist der erste Abschnitt mehr Litzen als der zweite Abschnitt auf. Bei einer seilartigen Ausbildung zumindest des ersten Abschnitts des Zugelements können Litzen um eine sich axial erstreckende Einlage geschlagen sein. Somit können unterschiedliche Querschnitte des ersten und zweiten Abschnitts durch unterschiedliche Durchmesser der einzelnen Litzen, durch unterschiedliche Anzahl der seilartig geschlagenen Litzen und/oder durch Schlagen von Litzen um eine Einlage erreicht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann sich eine Einlage durch beide Abschnitte erstrecken.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist mindestens ein Abschnitt am Außenumfang eine Umhüllung auf. Die Umhüllung umschließt außenumfänglich diesen Abschnitt zumindest teilweise. Solch eine Umhüllung bzw. Ummantelung eines Abschnitts kann beispielsweise in Form einer Hülse eine gegenüber dem zweiten Abschnitt mechanisch festere Ausbildung des ersten Abschnitts ermöglichen, wobei ohne die Umhüllung der erste Abschnitt identisch zu dem zweiten Abschnitt ausgebildet sein kann. Alternativ können der erste und der zweite Abschnitt auch innerhalb einer Umhüllung unterschiedlich, z. B. unterschiedlich im Durchmesser, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Umhüllung ferner bspw. als außenumfängliche elektrische bzw. magnetische Isolierung des Abschnitts ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen mindestens der erste und der zweite Abschnitt unterschiedliche elektrische und/oder magnetische Eigenschaften auf. Die beiden Abschnitte können sich somit nicht nur in ihrer Flexibilität und mechanischen Festigkeit, sondern auch durch ihre magnetischen bzw. elektrischen Eigenschaften unterscheiden.
Z. B. für HF-Instrumente ist besonders vorteilhaft der zweite Abschnitt elektrisch isolierend ausgebildet. Dies verhindert einen Stromfluss durch den zweiten Abschnitt.
Weiter bevorzugt sind der erste und der zweite Abschnitt kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Verbindung der beiden Abschnitte kann unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann der erste Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt verklebt, verschweißt und/oder bspw. durch gegenseitiges Ineinandergreifen der beiden Abschnitte verbunden sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der erste Abschnitt ein Ende auf, welches einem Ende des zweiten Abschnitts zugewandt ist, wobei an und/oder zwischen den einander zugewandten Enden der beiden Abschnitte eine Kopplungsstelle ausgebildet ist, welche diese Abschnitte miteinander verbindet. Die beiden Abschnitte sind einander benachbart angeordnet, wobei ein Längsende des ersten Abschnitts an ein Längsende des zweiten Abschnitts angrenzt. Die einander zugewandten Enden der beiden Abschnitte können in der Kopplungsstelle beispielsweise durch Verlöten, Verkleben, Klemmung oder in anderer geeigneter Weise verbunden sein. Diese beiden einander zugewandten Enden bilden die Kopplungsstelle, welche die beiden Abschnitte miteinander verbindet.
Bevorzugt ist die Kopplungsstelle innerhalb einer distalen Hälfte, vorzugsweise innerhalb eines distalen Drittels des Hohlkörpers ausgebildet. Bilden beispielsweise nur der erste und der zweite Abschnitt das Zugelement, so ist einer dieser beiden Abschnitte derart lang erstreckt ausgebildet, dass er zumindest von dem proximalen Ende bis in die distale Hälfte des Hohlkörpers reicht, während der andere Abschnitt somit innerhalb der distalen Hälfte des Hohlkörpers ausgebildet ist. Die Kopplungsstelle ist da angeordnet, wo der eine Abschnitt endet und der andere Abschnitt beginnt, d. h. die Kopplungsstelle verbindet beide Abschnitte. Ist der erste Abschnitt der proximale, lang gestreckte Abschnitt, so ist das Zugelement in diesem langen Abschnitt vorzugsweise mechanisch fester ausgebildet. In der distalen Hälfte des Hohlkörpers ist dann der zweite Abschnitt angeordnet. Weist dieser zweite Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt z. B. einen geringeren Durchmesser auf, so kann der Hohlkörper in seiner distalen Hälfte verjüngt ausgebildet werden.
Je nach Anforderung an das endoskopische Instrument kann es von Vorteil sein, wenn sich ein Abschnitt der beiden Abschnitte von dem proximalen Ende des Hohlkörpers bis in das distale Drittel des Hohlkörpers erstreckt und somit der andere Abschnitt sich anschließend an diesen Abschnitt in dem distalen Drittel bis zum distalen Ende des Hohlkörpers erstreckt. Bildet der erste Abschnitt den proximalen Teil des Zugelements, so ist ein Großteil des Zugelements durch den mechanisch festeren ersten Abschnitt gebildet. Insgesamt kann somit die Gesamt-Dehnung des Zugelements verringert, gleichzeitig aber im distalen Bereich eine ausreichende Flexibilität sichergestellt werden. Ist beispielsweise in dem distalen Drittel eine Umlenkung angeordnet, so kann das mindestens eine Zugelement aufgrund der Flexibilität des zweiten Abschnitts der Umlenkung folgen. Ist dieser zweite Abschnitt im Querschnitt dünner als der erste Abschnitt ausgebildet, so kann ferner z. B. das distale Drittel des Hohlkörpers auch eine radial verjüngte Ausbildung aufweisen.
Besonders bevorzugt ist an der Kopplungsstelle ein Übergangsstück angeordnet, welches die einander zugewandten Enden der beiden Abschnitte umfänglich umgreift. Das Übergangsstück ist somit außenumfänglich an dem Zugelement angeordnet und verbindet die beiden Abschnitte miteinander. Durch die umfängliche Anordnung des Übergangsstücks kann dieses radial auf die beiden Abschnitte drücken, was zu einem Kraftschluss zwischen dem Übergangsstück und den beiden Abschnitten führt. Ferner schließt das Übergangsstück somit die Enden der Abschnitte ein, sodass z. B. ein Ausfransen der Enden verhindert werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der erste Abschnitt eine lokale Aufdickung auf, welche von einem radial nach außen aufgeweiteten Teil des zweiten Abschnitts umgriffen wird. Die einander zugewandten Enden der beiden Abschnitte liegen somit nicht nur aneinander an, sie überlagern sich entlang der Längserstreckung des Zugelements. Die lokale Aufdickung ist bevorzugt an dem mechanisch stabileren ersten Abschnitt ausgebildet und weitet den Querschnitt dieses Abschnitts gegenüber der restlichen Erstreckung des Abschnitts auf. An der lokalen Aufdickung, vorzugsweise dem ersten Abschnitt zugewandt, ist weiter bevorzugt umfänglich ein Übergangsstück ausgebildet, welches somit an der lokalen Aufdickung sowohl den ersten Abschnitt als auch den den ersten Abschnitt radial umgreifenden Teil des zweiten Abschnitts umgreift und miteinander verbindet. Das Übergangsstück bewirkt dabei insbesondere einen radialen Formschluss zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt. Durch die Aufweitung führt dieser radiale Formschluss zu einem Formschluss zwischen den beiden Abschnitten entlang der Längserstreckung. Alternativ kann die Verbindung auch umgekehrt ausgebildet sein, das heißt die lokale Aufdickung könnte auch am zweiten Abschnitt ausgebildet sein.
Weiter bevorzugt ist das dem ersten Abschnitt zugewandte Ende des zweiten Abschnitts gegenüber dem aufgeweiteten Teil radial verjüngt und umgreift hinter der Aufdickung den ersten Abschnitt. Das dem ersten Abschnitt zugewandte Ende des zweiten Abschnitts umgreift dabei vorzugsweise nicht nur die Aufdickung, sondern auch einen im Vergleich zu der Aufdickung dünneren Teil des ersten Abschnitts, welcher an der von dem zweiten Abschnitt abgewandten Seite der Aufdickung angrenzt. Ein Übergangsstück in Form einer ringförmigen Klammer ist dabei vorteilhaft an dem den ersten Abschnitt hinter der Aufdickung umgreifenden Teil des zweiten Abschnitts außenumfänglich angeordnet und bewirkt einen Kraftschluss mit dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt. Zusätzlich kann das Übergangsstück auch zusammen mit der lokalen Aufdickung des ersten Abschnitts einen Formschluss in Längsrichtung des Zugelements bewirken. So kann das Übergangsstück in Richtung der Längserstreckung des Zugelements gesehen ein axiales Ende aufweisen, welches direkt an der lokalen Aufdickung, d. h. dem direkt die lokale Aufweitung umgebenden Teil des zweiten Abschnitts anliegt. Während des Ziehens an dem Zugelement wird die lokale Aufweitung zusammen mit dem die lokale Aufweitung umgebenden Teil des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts gegen das Übergangsstück 10 gezogen und aufgrund des Formschlusses zusammengehalten.
Besonders bevorzugt durchsetzt mindestens eine Litze zumindest den ersten und den zweiten Abschnitt. An der Kopplungsstelle sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt somit nicht völlig getrennt, sondern zumindest eine Litze ist sowohl in dem ersten als auch in dem zweiten Abschnitt angeordnet und erstreckt sich durch beide Abschnitte. Sind sowohl der erste als auch der zweite Abschnitt verseilt ausgebildet, so kann die sich durch beide Abschnitte erstreckende Litze z. B. die vorhergehend aufgeführte Einlage bilden. Die durchgängigen Litzen verbinden die beiden Abschnitte äußerst stabil miteinander. Die den einzelnen Abschnitt bildenden Litzen führen zu den unterschiedlichen Eigenschaften des ersten Abschnitts (mechanisch fest) und des zweiten Abschnitts (flexibel), wobei der flexiblere zweite Abschnitt vorzugsweise durch einen gegenüber dem ersten Abschnitt kleineren Durchmesser gebildet ist. Bevorzugt erstreckt sich der zweite dünnere Abschnitt vollständig in den ersten Abschnitt hinein und ist dort mit zusätzlichen Litzen umgeben.
Ein distales Ende des Zugelements ist bevorzugt mit einem Werkzeug bzw. Werkzeugteil bewegungsübertragend verbunden. Die Ausbildung des Zugelements mit zumindest einem ersten und einem zweiten Abschnitt ermöglicht eine verlustarme Kraft- und Bewegungsübertragung auf das Werkzeug. Der Schaft des endoskopischen Instruments, welcher durch den Hohlkörper gebildet wird, kann an die entsprechenden Aufgaben des endoskopischen Instruments und insbesondere des Werkzeugs angepasst sein, wobei das Zugelement durch zumindest den ersten und den zweiten Abschnitt in einer an die Gestalt und Funktion des endoskopischen Instruments angepassten Form ausgebildet werden kann. Aufgrund einer erhöhten Flexibilität des zweiten Abschnitts gegenüber dem ersten Abschnitt kann der Hohlkörper in dem Bereich, durch den sich der zweite Abschnitt erstreckt, z. B. gewinkelt oder gekrümmt ausgebildet sein, wobei durch die Flexibilität des zweiten Abschnitts das Zugelement sich problemlos durch diese Abwinkelung bzw. Krümmung bewegen kann. Gleichzeitig jedoch kann das Zugelement aufgrund des ersten Abschnittes in den Bereichen ohne Abwinkelung eine höhere mechanische Stabilität aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an einem proximalen Ende des Instruments eine Handhabe und/oder ein Griffstück oder eine Schnittstelle zur Anbringung an einen Roboterarm angeordnet. Über die Handhabe und/oder das Griffstück lässt sich das Zugelement auslenken bzw. bewegen. Ist am distalen Ende des endoskopischen Instruments ein Werkzeug angeordnet, so kann dieses entsprechend durch die Bewegung betätigt werden.
Ist an dem proximalen Ende eine Schnittstelle zur Anbringung an einem Roboterarm angeordnet, so kann das Zugelement über eine entsprechende Mechanik am Roboterarm bewegt werden. Die aufgrund der Ausbildung des Zugselements durch mindestens einen ersten und einen zweiten Abschnitt verringerte Dehnung des Zugelementes ist gerade für ein robotergesteuertes endoskopisches Instrument von Vorteil, da somit über das Zugelement aufgrund dessen verringerter Dehnung eine präzise Steuerung eines an dem endoskopischen Instrument distal angeordneten Werkzeugs ermöglicht wird.
Die Erfindung ist nachfolgend beispielhaft anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines endoskopischen Instruments gemäß der Erfindung,
2 eine geöffnete, vergrößerte Darstellung der Einzelheit II in 1,
3a, b eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Kopplungsstelle zwischen zwei Abschnitten eines Zugelements,
4 eine alternative Ausführungsform der Kopplungsstelle,
5 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen endoskopischen Instrumentes,
6 eine weitere alternative Ausführungsform des endoskopischen Instruments, und
7 eine perspektivische Ansicht eines Roboters mit angeschlossenem endoskopischen Instrument gemäß 6.
Das in 1 und in Teilansicht in 2 schematisch dargestellte endoskopische Instrument weist einen Instrumentenschaft 2 in Form eines langgestreckten Hohlkörpers auf, welchen entlang seiner Längsachse X mehrere Zugelemente 4 axialbeweglich durchsetzen. Proximalseitig des Instrumentenschafts 2 ist eine Handhabe 6 angeordnet, welche mit den Zugelementen 4 verbunden ist. Distalseitig des Instrumentenschafts 2 ist ein Werkzeug 8 in Form eines Zangenmauls über ein Abwinklungsgelenk 10 mit dem Instrumentenschaft 2 verbunden. Das Abwinklungsgelenk 10 weist dabei zwei Schwenkachsen quer zur Längserstreckung des Instrumentenschafts 2 auf, um welche das Abwinklungsgelenk 10 abgewinkelt werden kann. Je Schwenkachse ist mindestens eines der Zugelemente 4 mit dem Abwinklungsgelenk 10 zur Steuerung der Abwinklung verbunden. Alle weiteren Zugelemente 4 durchgreifen das Abwinklungsgelenk 10 und sind mit dem Werkzeug 8 bewegungsübertragend verbunden.
Die Zugelemente 4 weisen in einer distalen Hälfte 5 des Instrumentenschafts 2 vor dem Abwinklungsgelenk 10 jeweils eine Kopplungsstelle 12 auf, an welcher ein proximaler erster Abschnitt 14 des Zugelements 4 mit einem distalen zweiten Abschnitt 16 des Zugelements 4 verbunden ist. Ein Übergangsstück 18 ist an der Kopplungsstelle 12 sowohl am ersten Abschnitt 14 als auch am zweiten Abschnitt 16 außenumfänglich form-, reib- und/oder kraftschlüssig angeordnet, z. B. gecrimpt. Alternativ oder zusätzlich kann das Übergangsstück 18 verlötet oder verklebt sein.
Der erste Abschnitt 14 ist gegenüber dem zweiten Abschnitt 16 mechanisch stabiler ausgebildet, das heißt der erste Abschnitt 14 weist eine geringere Dehnbarkeit auf und ist insbesondere zugfester ausgebildet. Der zweite Abschnitt 16 ist gegenüber dem ersten Abschnitt 14 flexibler ausgebildet, das heißt er weist eine größere Biegsamkeit als der erste Abschnitt 14 auf.
Die zweiten Abschnitte 16 der Zugelemente 4 durchsetzen das Abwinklungsgelenk 10 bzw. greifen an diesem zu dessen Bewegung an.
Somit sind die flexiblen zweiten Abschnitte 16 der Zugelemente 4 im Bereich der Abwinklung angeordnet und können so jeder Stellung des Abwinklungsgelenks 10 folgen. Die zweiten Abschnitte 16 bilden die Verbindung mit dem Werkzeug 8 aus.
Sowohl die ersten Abschnitte 14 als auch die zweiten Abschnitte 16 der Zugelemente 4 werden aus miteinander verdrehten Litzen 20, 22 gebildet (3a). Die Litzen 20, 22 weisen gleiche Durchmesser auf. Beide Abschnitte 14, 16 sind jeweils biegsam ausgebildet. Der erste Abschnitt 14 weist dabei eine größere Anzahl Litzen 20 auf als der zweite Abschnitt 16 Litzen 22, weshalb der erste Abschnitt 14 einen größeren Querschnitt als der zweite Abschnitt 16 aufweist und somit mechanisch stabiler und biegesteifer, insbesondere zugfester ausgebildet sein kann. Alternativ oder ergänzend könnten die Litzen 20 des ersten Abschnitts 14 aus einem anderen Material bestehen oder eine andere Geometrie aufweisen, als die Litzen 22 des zweiten Abschnitts 16. Entsprechend weist der zweite Abschnitt 16 eine höhere Flexibilität bzw. Biegbarkeit auf als der erste Abschnitt 14. Diese gegenüber dem ersten Abschnitt 14 erhöhte Flexibilität des zweiten Abschnitts 16 ermöglicht insbesondere, dass der zweite Abschnitt 16 im Bereich des Abwinklungsgelenks 10 eine erforderliche Flexibilität bzw. Beweglichkeit aufweist.
Bei der in 3a schematisch dargestellten ersten Ausführungsform der Kopplungsstelle 12 eines Zugelements 4 weist der erste Abschnitt 14 ein Ende 15 und der zweite Abschnitt 16 weist ein Ende 17 auf, wobei Enden 15, 17 einander zugewandt sind. Die einander zugewandten Enden 15, 17 sind zur Bildung eines durchgängigen Zugelements 4 von einem Übergangsstück 18 wie in 2 gezeigt form- und kraftschlüssig außenumfänglich umschlossen. Zusätzlich ist beispielsweise durch Verlöten das Übergangsstück 18 mit den ersten und zweiten Abschnitten 14, 16 stoffschlüssig verbunden. Das Übergangsstück 18 ist als Hohlkegelstumpf ausgebildet, an dessen einem sich in Richtung des ersten Abschnitts 14 erstreckenden, axialen Stumpfende eine zylindrische Hülse 19 ausgebildet ist. Die zylindrische Hülse 19 umschließt außenumfänglich die Litzen 20 am Ende 15 des ersten Abschnitts 14 und der Hohlkegelstumpf des Übergangsstücks 18 umschließt die Enden der Litzen 20 zusammen mit dem Ende 17 des zweiten Abschnitts 16. Das Übergangsstück 18 verhindert somit zum einen ein Auseinanderfransen der Litzen 20 des ersten Abschnitts 14 und der Litzen 22 des zweiten Abschnitts 16. Zum anderen werden die beiden Abschnitte 14, 16 durch das Übergangsstück 18 an der Kopplungsstelle 12 zusammengehalten. In einer nicht gezeigten alternativen Ausbildung können die einander zugewandten Enden 15, 17 der beiden Abschnitte 14 und 16 ineinander greifen, was den Form- und Kraftschluss an der Kopplungsstelle 12 weiter erhöht.
Bei der in 3b gezeigten Kopplungsstelle 12' handelt es sich um eine alternative Ausführungsform der Kopplungsstelle 12. In der Kopplungsstelle 12' erstreckt sich ein innerer Strang von Litzen 20' aus dem Ende 15' des ersten Abschnitts 14' hinaus und bildet dabei in seiner weiteren Erstreckung den zweiten Abschnitt 16' des Zugelements 4. Die Litzen 22' des zweiten Abschnitts 16' sind somit einstückig mit einem inneren Teil der Litzen 20' des ersten Abschnitts 14' ausgebildet. Dies führt zu einer hohen Festigkeit der Verbindung zwischen den beiden Abschnitten 14', 16', da keine Verbindung zweier loser Enden erforderlich ist. Ein in 3b nicht dargestelltes Übergangsstück 18 umgibt die beiden Abschnitte 14', 16' außenumfänglich an der Kopplungsstelle 12' in zu der vorherigen Beschreibung analoger Weise, sichert die freien Enden der Litzen 20‘ des ersten Abschnitts 14‘ und verbindet diese mit dem inneren Strang der Litzen 20‘.
Eine weitere alternative Kopplungsstelle 12'' ist in 4 schematisch dargestellt. An dem dem zweiten Abschnitt 16'' zugewandten Ende des aus Litzen 20'' gebildeten ersten Abschnitts 14'' ist eine kugelförmige Aufdickung 24 ausgebildet bzw. angeformt. Die Aufdickung 24 kann dabei durch Aufschmelzen und Umformen der Enden der Litzen 20‘‘ gebildet werden, es kann aber auch eine entsprechende Aufdickung, hier in Form einer Kugel, an das Ende der Litzen 20‘‘ gelötet, geklebt oder gegossen werden. Die Litzen 22'' des zweiten Abschnitts 16'' umgreifen die Aufdickung 24 sowie das zugewandte Ende des ersten Abschnitts 14'' außenumfänglich. Dem ersten Abschnitt 14'' zugewandt ist am Ende des zweiten Abschnitts 16'' ein die Aufdickung 24 in Form einer ringförmigen Klammer hintergreifendes Übergangsstück 18' angeordnet. Das Übergangsstück 18' ist als Hohlzylinderstück ausgebildet und wird von dem ersten Abschnitt 14'' durchgriffen. Zusammen mit dem ersten Abschnitt 14'' ist das dem ersten Abschnitt 14'' zugewandte Ende des zweiten Abschnitts 16'' von dem Übergangsstück 18‘ umschlossen und sichert so die freien Enden der Litzen 22'' des zweiten Abschnitts 16'' am Außenumfang des ersten Abschnitts 14''. Das Übergangsstück 18‘ kann zusätzlich mit dem ersten und zweiten Abschnitt 14‘‘, 16‘‘ verbunden, etwa verlötet, sein. Der Durchmesser der kugelförmigen Aufdickung 24 ist größer als der Innendurchmesser des Übergangsstück 18', sodass das Übergangsstück 18' die Aufdickung 24 formschlüssig hintergreift. So wird eine Zugkraftübertragung von der Aufdickung 24 über das Übergangsstück 18' auf den zweiten Abschnitt 16'' ermöglicht.
Gemäß der schematischen Darstellung in 5 weist eine alternative Ausführungsform des endoskopischen Instruments eine Schnittstelle 26 anstelle einer Handhabe 6 auf. Die Schnittstelle 26 ist dazu ausgebildet, das endoskopische Instrument mit einem medizinischen Gerät wie einem medizinischen Roboterarm zu verbinden. Dazu weist die Schnittstelle 26 Übertragungselemente auf, welche mit den Instrumentenschaft 2 durchgreifenden Zugelementen 4 verbunden sind und welche mit dem medizinischen Gerät derart in Verbindung treten, dass durch das medizinische Gerät die Zugelemente 4 und somit das Werkzeug und/oder, soweit vorhanden, das Abwinklungsgelenk 10 betätigt werden können.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die Schnittstelle durch eine Antriebseinheit 28 zur Betätigung der Zugelemente gebildet (6). Die Antriebseinheit 28 weist dabei Antriebselemente auf, über welche die Zugelemente 4 bewegt und somit das Werkzeug 8 und/oder das Abwinklungsgelenk 10 betätigt werden. Zur Ansteuerung der Antriebselemente ist eine Schnittstelle an der Antriebseinheit 28 ausgebildet, über welche eine Energieversorgung der Antriebselemente erfolgt.
Das endoskopische Instrument wird über eine an der Antriebseinheit 28 ausgebildete Kupplung an einen Roboterarm 30 angeschlossen (7). Der Roboterarm 30 führt die Bewegung des endoskopischen Instruments und steuert auch die Betätigung des Werkzeugs 8 und/oder des Abwinklungsgelenks 10 über eine Ansteuerung der Antriebselemente.
Bezugszeichenliste

2: Instrumentenschaft
4: Zugelement
5: distale Hälfte
6: Handhabe
8: Werkzeug
10: Abwinklungsgelenk
12, 12', 12'': Kopplungsstelle
14, 14', 14'': erster Abschnitt
15: Ende des ersten Abschnitts
16, 16', 16'': zweiter Abschnitt
17: Ende des zweiten Abschnitts
18, 18': Übergangsstück
19: zylindrische Hülse
20, 20', 20'': Litzen
22, 22', 22'': Litzen
24: Aufdickung
26: Schnittstelle
28: Antriebseinheit
30: Roboterarm
X: Längsachse des Hohlkörpers

Claims

Endoskopisches Instrument mit einem langgestreckten Hohlkörper (2) und mindestens einem darin axial beweglich gelagerten Zugelement (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Zugelement (4) in seiner Längserstreckung aus mindestens zwei biegsamen Abschnitten gebildet ist, wobei ein erster Abschnitt (14, 14‘, 14‘‘) andere mechanische Eigenschaften als ein zweiter Abschnitt (16, 16‘, 16‘‘) aufweist.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (14, 14', 14'') eine höhere axiale Steifigkeit als der zweite Abschnitt (16, 16', 16'') aufweist.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt (16, 16', 16'') flexibler als der erste Abschnitt (14, 14', 14'') ausgebildet ist.
Endoskopisches Instrument nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (14, 14‘, 14‘‘) an einem proximalen Ende des Hohlkörpers (2) und der zweite Abschnitt (16, 16‘, 16‘‘) an einem distalen Ende des Hohlkörpers (2) angeordnet ist.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Abschnitte (14, 14‘, 14‘‘, 16, 16‘, 16‘‘) durch verdrillte, verseilte und/oder verflochtene Litzen (20, 20‘, 20‘‘, 22, 22‘, 22‘‘) oder Filamente gebildet sind.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (14, 14‘, 14‘‘) einen größeren Querschnitt aufweist als der zweite Abschnitt (16, 16‘, 16‘‘).
Endoskopisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abschnitt (16, 16‘, 16‘‘) am Außenumfang eine Umhüllung aufweist.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der erste und der zweite Abschnitt (14, 14‘, 14‘‘, 16, 16‘, 16‘‘) unterschiedliche elektrische und/oder magnetische Eigenschaften aufweisen.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (14, 14‘, 14‘‘) und der zweite Abschnitt (16, 16‘, 16‘‘) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (14, 14‘, 14‘‘) ein Ende (15) aufweist, welches einem Ende (17) des zweiten Abschnitts (16, 16‘, 16‘‘) zugewandt ist, wobei an und/oder zwischen den einander zugewandten Enden (15, 16) der beiden Abschnitte (14, 14‘, 14‘‘, 16, 16‘, 16‘‘) eine Kopplungsstelle (12, 12‘, 12‘‘) ausgebildet ist, welche diese Abschnitte (14, 14‘, 14‘‘, 16, 16‘, 16‘‘) miteinander verbindet.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsstelle (12, 12‘ 12‘‘) innerhalb einer distalen Hälfte (5), vorzugsweise innerhalb eines distalen Drittels, des Hohlkörpers ausgebildet ist.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kopplungsstelle (12, 12‘ 12‘‘) ein Übergangsstück (18, 18‘) angeordnet ist, welches die einander zugewandten Enden (15, 16) der beiden Abschnitte (14, 14‘, 14‘‘, 16, 16‘, 16‘‘) umfänglich umgreift.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (14‘‘) eine lokale Aufdickung (24) aufweist, welcher von einem radial nach außen aufgeweiteten Teil des zweiten Abschnitts (16‘‘) umgriffen wird.
Endoskopisches Instrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das dem ersten Abschnitt (14‘‘) zugewandte Ende (17) des zweiten Abschnitts (16‘‘) gegenüber dem aufgeweiteten Teil radial verjüngt ist und hinter der Aufdickung (24) den ersten Abschnitt umgreift.
Endoskopisches Instrument nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Litze (22‘) zumindest den ersten und den zweiten Abschnitt (14‘, 16‘) durchsetzt.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein distales Ende des Zugelements (4) mit einem Werkzeug (8) bewegungsübertragend verbunden ist.
Endoskopisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem proximalen Ende eine Handhabe und/oder ein Griffstück oder eine Schnittstelle (26, 28) zur Anbringung an einen Roboterarm (30) angeordnet ist.