DE102015204486A1

DE102015204486A1 - Chirurgisches Instrument

Info

Publication number: DE102015204486A1
Application number: DE102015204486.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Spindler; Dominik Kaltenbacher; Auguste Van Poelgeest; Timo Cuntz; Robert Kenneweg
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2035-03-13
Also published as: DE102015204486B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit einer Haltevorrichtung und zwei Branchen, die jeweils über zumindest ein Gelenk mit der Haltevorrichtung verbunden sind, sowie mit einem Balgaktuator.

Description

Die Erfindung betrifft ein chirurgisches Instrument mit einer Haltevorrichtung und zwei Branchen, die jeweils über zumindest ein Gelenk mit der Haltevorrichtung verbunden sind, sowie mit einem Balgaktuator.
Um bei minimalinvasiven Eingriffen das Trauma für einen Patienten zu verringern, können Single-Port oder NOTES-Operationen durchgeführt werden. Bei diesen chirurgischen Verfahren wird durch nur einen Einschnitt in der Bauchdecke des Patienten oder durch natürliche Körperöffnungen behandelt. Besondere Vorteile bietet eine NOTES-Operation durch den Mund über den Magen, da dieser steril ist und dadurch das Risiko an Infektionen erheblich gesenkt wird. Dieser Eingriff wird derzeit mit Hilfe von flexiblen Endoskopen durchgeführt. Die dafür notwendigen minimalinvasiven Instrumente müssen dementsprechend einen langen biegbaren Schaft besitzen, um in den Bauchraum zu gelangen. Will man nun am Ort der Operation komplexe aufwendige Gewebemanipulationen durchführen, muss die Instrumentenspitze abwinkelbar und intuitiv bedienbar sein. Auch sind dafür mehrere Instrumente notwendig, weshalb es wichtig ist, dass die Instrumentenspitze so klein wie möglich gehalten wird.
Die derzeit für NOTES-Operationen oder für endoskopische Eingriffe verwendeten Instrumente werden mit Seilzügen angetrieben und sind weder intuitiv bedienbar noch abwinkelbar. Deshalb ist ein zusätzliches durch die Bauchdecke eingeführtes konventionelles minimalinvasives Hilfsinstrument notwendig.
Die Instrumente des Standes der Technik haben einen weiteren entscheidenden Nachteil. Die Kraft wird am Handgriff, durch die Hand oder Motoren erzeugt und dann mittels Schubstangen oder Seilzügen an die Spitze des Instrumentes übertragen. Aufgrund der komplizierten mechanischen Kraftübertragung sind sie nur mit einem starren geraden Schaft ausführbar. Insbesondere gebogene Instrumente lassen sich nur sehr eingeschränkt, flexible Instrumente, wie sie in der flexiblen Endoskopie benötigt werden, lassen sich mit diesen mechanischen Aufbauten überhaupt nicht realisieren. Ein zweites Problem dieser mechanischen Lösungen ist die Krafterzeugung und Bewegungseingabe. Erfolgt beides direkt über einen Handgriff, dann entstehen komplizierte Instrumente, deren Bedienung nur mit sehr großem Lernaufwand und dann auch nur eingeschränkt sinnvoll möglich ist. Mangelnde Stabilität und Kraftübertragung sind weitere Probleme dieser Systeme, welche eine robuste Gewebemanipulation verhindern. Wird die Krafterzeugung mit Motoren realisiert, und die Bewegungseingabe erfolgt über eine Eingabeinterface, ist zwar eine einfache und intuitive Bedienung möglich, das gesamte Instrumentarium inklusive Haltearmen wird aber schwer, groß und unhandlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein chirurgisches Instrument anzugeben, das die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das chirurgische Instrument nach Anspruch 1 und das Verfahren zur Herstellung eines chirurgischen Instrumentes nach Anspruch 25. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des chirurgischen Instrumentes nach Anspruch 1 an.
Ein erfindungsgemäßes chirurgisches Instrument weist eine Haltevorrichtung auf, sowie zwei Branchen, die über jeweils zumindest ein Gelenk mit der Haltevorrichtung verbunden sind. Unter einer Haltevorrichtung kann dabei jede Struktur verstanden werden, die geeignet ist, die Branchen zu halten. Vorteilhaft ist mittels der Haltevorrichtung das chirurgische Instrument am Ende eines Schlauches eines Endoskops befestigbar, so dass das chirurgische Instrument mittels des Schlauches führbar ist.
Die genannten Branchen können Schenkel oder Hebel sein, beispielsweise einer Schere oder eine Zange. Die Branchen können beispielsweise länglich ausgebildet sein und in einem Teilbereich ihres Umfangs um die Längsachse einen Wirkbereich aufweisen, wie beispielsweise eine Greiffläche im Falle einer Zange oder einer Klinge im Falle einer Schere.
Erfindungsgemäß haben die beiden zumindest einen Gelenke der zwei Branchen zueinander koaxiale Gelenkachsen. Die Gelenke ermöglichen also jeweils eine Drehung der über sie verbundenen Elemente gegeneinander um eine Gelenkachse, die für beide der Gelenke auf einer gemeinsamen Geraden liegen. Unter einer Gelenkachse soll hierbei die Gerade verstanden werden, um die sich die über das entsprechende Gelenk miteinander verbundenen Elemente gegeneinander drehen.
Das erfindungsgemäße chirurgische Instrument weist außerdem zumindest einen hydraulischen Balgaktuator auf, der einerseits an der Haltevorrichtung angeordnet ist und andererseits mit zumindest einer der Branchen verbunden ist. Vorzugsweise ist der hydraulische Balgaktuator länglich ausgestaltet und dann mit einem seiner Enden in Längsrichtung an der Haltevorrichtung angeordnet und mit seinem gegenüberliegenden Ende in Längsrichtung an der entsprechenden Branche.
Ein Balgaktuator kann ein rohrförmiges Bauteil sein, dessen Wände im Längsschnitt s-förmig oder j-förmig gewellt sind. Die Enden des Rohres können mit Deckeln versehen sein. Es kann einseitig oder beidseitig ein Anschluss für die Zuführung eines hydraulischen Mediums und/oder zur Entlüftung vorgesehen sein. Bei einer solchen Ausgestaltung biegen sich bei Druckbeaufschlagung die Wände elastisch und nehmen eine weniger gewellte bis annähernd gerade Gestalt an. Hierdurch ändert sich die Länge des Balgaktuators in axialer Richtung, so dass dieser als Linearmotor genutzt werden kann. Bei Verringerung des Druckes im Inneren des Balgaktuators verformen sich die Wände wieder in den Ausgangszustand zurück und der Balgaktuator zieht sich zusammen, verringert also seine Länge in axialer Richtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Gelenke, über die die Branchen mit der Haltevorrichtung verbunden sind, Festkörpergelenke sein. Unter einem Festkörpergelenk wird dabei ein Bereich verstanden, der eine Relativbewegung, insbesondere eine Drehung, zwischen zwei Starrkörperbereichen, beispielsweise der Haltevorrichtung und der entsprechenden Branche, durch Biegung erlaubt. Vorteilhafterweise kann das Festkörpergelenk stoffschlüssig in die Haltevorrichtung und/oder die entsprechende Branche übergehen. Vorteilhafterweise kann jener Bereich der Haltevorrichtung, an dem die entsprechende Branche angeordnet ist, sowie die entsprechende Branche und das Festkörpergelenk monolithisch ausgestaltet sein, und das Festkörpergelenk kann durch einen gegenüber dem besagten Bereich der Haltevorrichtung und der Branche verjüngten Abschnitt zwischen der Haltevorrichtung und der Branche gebildet werden.
Die Drehachse des Festkörpergelenkes kann jene Gerade sein, um die sich die Branche gegenüber jenem Bereich der Haltevorrichtung dreht, an dem sie über das Festkörpergelenk angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann einer der zumindest einen hydraulischen Balgaktuatoren mit beiden Branchen verbunden sein. In dieser Ausgestaltung kann das chirurgische Instrument vorteilhaft mit genau einem hydraulischen Balgaktuator realisiert werden. Der hydraulische Balgaktuator kann dabei mit seinem den Branchen zugewandten Ende vorteilhaft an einer Trägerstruktur angreifen, die beide Branchen trägt. Beispielsweise können beide Branchen über jeweils ein Gelenk an dieser Trägerstruktur angeordnet sein. Das andere Ende des Balgaktuators kann wiederum an der Haltevorrichtung angeordnet sein.
Eine Realisierung mit einem Balgaktuator, der mit beiden Branchen verbunden ist, ist auch möglich, indem der eine Balgaktuator an beiden Branchen angreift, während die Branchen über jeweils ein Gelenk mit der Haltevorrichtung verbunden sind. Eine Auslenkung des Balgaktuators führt dann zu einer Drehung der Branchen um die Gelenkachsen. Beispielsweise kann der Balgaktuator über jeweils eine Stange mit den beiden Branchen verbunden sein, wobei sich die Stangen durch einen Bereich der Haltevorrichtung hindurch erstrecken können, an dem die Branchen über die Gelenke angeordnet sind.
Bevorzugterweise kann der zumindest eine hydraulische Balgaktuator mit zumindest einer oder beiden der Branchen stoffschlüssig verbunden sein. Hierdurch kann das chirurgische Instrument monolithisch ausgebildet werden und beispielsweise mittels generativer Fertigung hergestellt werden. Vorzugsweise sind hierbei der hydraulische Balgaktuator und die Branchen und vorzugsweise auch die Haltevorrichtung aus dem gleichen Material hergestellt.
Vorzugsweise kann auch der Balgaktuator mit der Haltevorrichtung stoffschlüssig verbunden sein. Auch hierdurch wird eine generative Fertigung des chirurgischen Instrumentes vereinfacht.
Sind zwischen dem Balgaktuator und der Haltevorrichtung oder zwischen dem Balgaktuator und den Branchen oder der entsprechenden Branche weitere Strukturen wie beispielsweise Schubstangen vorgesehen, so können auch diese stoffschlüssig und aus dem gleichen Material wie der Balgaktuator und die Haltevorrichtung bzw. der Balgaktuator und die Branchen hergestellt sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung greift der zumindest eine Balgaktuator jeweils über ein Festkörpergelenk an der entsprechenden Branche an. Auf diese Weise kann der Balgaktuator mit seiner Längsrichtung beispielsweise der Erstreckung eines Endoskops folgen und seine Kraft durch Ausdehnung in Längsrichtung auf die Branchen übertragen. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauform ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das chirurgische Instrument zumindest zwei der genannten Balgaktuatoren aufweisen, die einerseits jeweils an einer der Branchen angeordnet sind und andererseits an der Haltevorrichtung angeordnet sind, so dass die Branchen mittels der Balgaktuatoren um die Gelenkachsen gegeneinander drehbar sind. In dieser Ausführungsform kann also jede der Branchen mittels eines eigenen Balgaktuators bewegbar sein. Bevorzugterweise sind in dieser Ausführungsform die Balgaktuatoren mit zueinander parallelen Längsachsen angeordnet. Die Gelenkachsen können hierbei zwischen den beiden Balgaktuatoren angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Haltevorrichtung rohrförmig und/oder stabförmig sein und die Gelenke können an einem Ende des Rohres oder Stabes angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Haltevorrichtung vorteilhaft am Ende des Schlauches eines Endoskops angeordnet werden, ohne radial über den Schlauch überzustehen. Vorteilhafterweise ist die Haltevorrichtung zumindest bereichsweise zylinderförmig. Es kann dann der Balgaktuator oder die Balgaktuatoren im Inneren des Zylinders angeordnet sein. Der Balgaktuator kann dann auf die am Ende des Rohres angeordneten Gelenke wirken.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können zwei Balgaktuatoren vorgesehen sein, die jeweils einerseits an einer Stirnseite der Haltevorrichtung, an der die Gelenke angeordnet sind, angeordnet sind und andererseits jeweils an einer der Branchen angreifen. In dieser Ausgestaltung können die Balgaktuatoren besonders vorteilhaft gekrümmt verlaufen und zwar dergestalt, dass jene Stirnfläche des Balgaktuators, mit welcher dieser an der Haltevorrichtung angeordnet ist, parallel liegt zur entsprechenden Stirnfläche der Haltevorrichtung, an dem der Balgaktuator angeordnet ist. Die andere Stirnfläche des Balgaktuators kann dann parallel zu einer Längsrichtung der Branche angeordnet sein, an der der Balgaktuator angreift. Da die Branche mit ihrer Längsrichtung normalerweise in einem Winkel zur Stirnfläche der Haltevorrichtung steht, verläuft der Balgaktuator normalerweise gekrümmt. Ist also der Balgaktuator vorteilhaft zylindrisch ausgestaltet, so liegt eine gekrümmte Zylinderachse vor.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können zwei Balgaktuatoren vorgesehen sein, die einerseits jeweils auf einer Mantelfläche der Haltevorrichtung angeordnet sind und andererseits an der entsprechenden Branche angreifen. Hier ist es besonders bevorzugt, wenn die Haltevorrichtung zylinderförmig ausgestaltet ist mit kreisförmiger oder quadratischer Grundfläche. Es kann dann der Balgaktuator mit einer seiner Stirnflächen parallel bzw. tangential an der Mantelfläche der Haltevorrichtung angreifen. Bevorzugterweise ist die gegenüberliegende Stirnfläche des Balgaktuators parallel zur Längsachse der Branche, an der dieser Balgaktuator angreift. Im Normalfall verläuft der Balgaktuator auch hier gekrümmt, also bei zylinderförmiger Ausgestaltung des Balgaktuators mit gekrümmter Zylinderachse. Sind in dieser Ausführungsform die Branchen über die Gelenke am entsprechenden Ende der Haltevorrichtung angeordnet, so können die Balgaktuatoren um die Gelenkachse herum geführt sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Gelenke über einen weiteren Balgaktuator mit der Haltevorrichtung verbunden sein. Wie bereits oben beschrieben, können hierbei die Gelenke beider Branchen an einer gemeinsamen Tragestruktur angeordnet sein, die ihrerseits mit dem weiteren Balgaktuator verbunden ist. Der weitere Balgaktuator kann auf diese Weise also auf beide Branchen gemeinsam eine Kraft ausüben. Jenes Ende des Balgaktuators, das jenem Ende gegenüberliegt, an dem die Branchen angeordnet sind, ist vorzugsweise mit der Haltevorrichtung verbunden. Der weitere Balgaktuator kann wie die bereits beschriebenen Balgaktuatoren ausgestaltet sein. In dieser Ausführungsform kann der weitere Balgaktuator zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Aktuatoren vorgesehen sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Branchen über das entsprechende Gelenk sowie den Balgaktuator mit der Haltevorrichtung verbunden sein. Haltevorrichtung, Balgaktuator, die Gelenke und die entsprechenden Branchen sind dabei vorteilhafterweise jeweils kinematisch in Reihe angeordnet. Bevorzugt weist hier das chirurgische Instrument außerdem eine Führungsvorrichtung mit zwei Leitelementen auf. Es können die Gelenke dann zwischen den zwei Leitelementen angeordnet sein, so dass die Branchen zwischen den Leitelementen herausragen und jeweils an einer Kante eines der beiden Leitelemente anliegen. Verkürzt sich der Balgaktuator, so werden die beiden Branchen zwischen die Leitelemente gezogen und durch diese aufeinander zu gedrückt. Verlängert sich der Balgaktuator, so werden die beiden Branchen zwischen den Leitelementen herausgeschoben und drehen sich dadurch voneinander weg. Die Branchen können jeweils vorteilhaft über zumindest ein Festkörpergelenk mit den Leitelementen verbunden sein.
Die zwei Leitelemente können vorteilhaft gegenüberliegende Wandabschnitte eines Gehäuses sein, welches die Haltevorrichtung umfasst und in welchem der Balgaktuator und die Gelenke angeordnet sind. Die Branchen können sich durch eine Öffnung des Gehäuses aus diesem heraus erstrecken. Die besagten Kanten können dann durch eine Innenkante der Öffnung, durch welche sich die Branchen heraus erstrecken, gebildet werden. Dass das Gehäuse die Haltevorrichtung umfasst, bedeutet dabei, dass die Haltevorrichtung Teil des Gehäuses ist oder fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Gehäuse kann beispielsweise zylinderförmig sein. In diesem Fall kann die Haltevorrichtung durch eine den Branchen abgewandte Zylindergrundfläche gebildet werden. Der oder die Balgaktuatoren können an dieser Grundfläche angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Branchen über das zumindest eine Gelenk und den Balgaktuator mit der Haltevorrichtung verbunden sein und die Branchen an ihren dem Balgaktuator abgewandten Ende über jeweils ein Zusatzgelenk mit jeweils einem Scherenhebel verbunden sein, wobei die beiden Scherenhebel über ein Scherengelenk miteinander verbunden sein können. Jede Branche ist in diesem Fall also über jeweils ein Zusatzgelenk mit einem Scherenhebel verbunden. Die beiden Scherenhebel sind in diesem Fall über das Scherengelenk miteinander verbunden. Der Balgaktuator kann in dieser Ausführungsform auf zwei Weisen angeordnet sein. Zum einen kann er so angeordnet sein, dass er bei Beaufschlagung mit Druck in Richtung der Branchen wirkt. Hierbei öffnen sich die Branchen bei Druckbeaufschlagung, was zu einem Öffnen der Scherenhebel führt. Alternativ kann der Balgaktuator so angeordnet sein, dass er bei Beaufschlagung mit Druck in Richtung von den Branchen weg wirkt. In diesem Falle schließen sich die Branchen bei Beaufschlagung mit Druck und die Scherenhebel schließen sich entsprechend. Vorteilhafterweise ist ein Balgaktuator vorgesehen, der auf beide Branchen wirkt. Die Branchen können mit dem Balgaktuator verbunden sein, wie dies vorstehend für jene Ausführungsform beschrieben wurde, in denen ein Balgaktuator an beiden Branchen angreift. Auch eine Ausführung mit zwei Balgaktuatoren wie vorstehend beschrieben kann jedoch mit den Scherenhebeln kombiniert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das chirurgische Element eine erste Branche und eine zweite Branche als die beiden genannten Branchen aufweisen. Hierbei kann die erste Branche eine biegeelastische erste äußere Strebe mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweisen. Dabei kann die erste äußere Strebe mit ihrem ersten Ende mit der Haltevorrichtung verbunden sein. Die erste Branche kann außerdem eine biegeelastische erste innere Strebe mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweisen. Diese erste innere Strebe kann mit ihrem ersten Ende mit dem zweiten Ende der ersten äußeren Strebe so verbunden sein, dass die beiden Streben einen spitzen Winkel bilden. Die zweite Branche kann ebenfalls eine biegeelastische zweite äußere Strebe mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweisen, wobei die zweite äußere Strebe mit ihrem ersten Ende mit der Haltevorrichtung verbunden sein kann. Darüber hinaus kann die zweite Branche eine biegeelastische zweite innere Strebe mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweisen, die mit ihrem ersten Ende mit dem zweiten Ende der zweiten äußeren Strebe so verbunden ist, dass die beiden Streben einen spitzen Winkel bilden. Das zweite Ende der ersten inneren Strebe und das zweite Ende der zweiten inneren Strebe können an einem Verbindungspunkt miteinander verbunden sein. Mit dem Balgaktuator ist eine Kraft ausübbar, so dass sich die zwei Enden der äußeren Streben aufeinander zu bewegen.
Vorzugsweise greift der Balgaktuator an den zweiten Enden der beiden inneren Streben an. Übt der Balgaktuator eine Kraft in Richtung von den inneren Streben weg, d.h. in Richtung der Haltevorrichtung, aus, so werden diese durch den Balgaktuator bezogen, wodurch sich die zweiten Enden der äußeren Streben aufeinander zu bewegen. Gleichzeitig bewegen sich auch die ersten Enden der inneren Streben aufeinander zu, da diese jeweils mit den zweiten Enden der äußeren Strebe verbunden sind. Die Streben der ersten Branche und der zweiten Branche bilden jeweils ein Festkörpergelenk. Hierbei ist einer der Starrkörperbereiche auf den Verbindungspunkt der zweiten Enden der äußeren Streben mit den ersten Enden der inneren Streben reduziert. Die Drehung der Branchen wird durch die Bewegung dieser Verbindungspunkte definiert. Die Verbindungspunkte drehen sich dabei um eine gemeinsame Achse, die als Gelenkachse der Festkörpergelenke angesehen werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die zwei Branchen in allen vorbeschriebenen Ausführungsformen jeweils über das entsprechende Festkörpergelenk an einem gemeinsamen Trägerelement der Haltevorrichtung angeordnet sein. Der Balgaktuator kann dann jeweils über eine Stange mit der entsprechenden Branche verbunden sein, welche durch das Trägerelement hindurch angeordnet ist. Das Trägerelement kann hierzu Öffnungen aufweisen. Vorteilhafterweise kann das Trägerelement kreisscheibenförmig ausgestaltet sein.
Vorteilhafterweise kann das chirurgische Element eine feste oder elastische Führungsstruktur aufweisen, die den Balgaktuator umgibt und eine Ausdehnung des Balgaktuators in Richtung einer Längsachse der Führungsstruktur führt. Besonders vorteilhaft kann die Führungsstruktur zylindrisch ausgestaltet sein mit einem inneren Durchmesser, der im Wesentlichen gleich einem maximalen äußeren Durchmesser des Balgaktuators ist. Eine solche Führungsstruktur ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Balgaktuator in radialer Richtung flexibel ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Führungsstruktur eine Vielzahl von entlang einer Zylinderfläche bzw. in einer Zylinderfläche angeordneten Stäben aufweisen, die mit zu einer Zylinderachse der Zylinderfläche parallelen Längsrichtungen angeordnet sind. Die Stäbe können beiderseitig jeweils durch einen für eine Reihe der Stäbe gemeinsamen Ring begrenzt werden. Vorzugsweise sind in Richtung der Zylinderachse mehrere durch Ringe in dieser Weise begrenzte Reihen von Stäben mit koaxialen Längsrichtungen der Stäbe hintereinander angeordnet. Entlang einer Reihe sind die Stäbe vorzugsweise äquidistant angeordnet. Dass die Stäbe mehrere Reihen koaxialer Längsrichtungen haben, bedeutet, dass die Stäbe benachbarter Reihen jeweils auf gemeinsamen Geraden angeordnet sind.
Eine besonders gute Stabilität dieser Struktur ist erzielbar, wenn jeweils die Stäbe in den sie begrenzenden Ring in drei Abschnitten übergehen, wobei sich ein Durchmesser der Stäbe in jedem Abschnitt vom dem Ring zugewandten Ende des Abschnitts zu jenem dem Ring abgewandten Ende des Abschnitts linear verkleinert, und wobei die Verkleinerungsrate der Verkleinerung des Durchmessers von einem Abschnitt zum in Richtung vom Ring weg nächsten Abschnitt abnimmt. Bevorzugterweise kann sich hierdurch eine Oberfläche ergeben, bei der die Oberfläche des ersten Abschnitts ausgehend vom entsprechenden Ring ein Winkel von 45° zu einer Ebene des Rings einschließt, wobei eine Oberfläche des zweiten Abschnitts, der sich ausgehend vom entsprechenden Ring an den ersten Abschnitt anschließt, ein Winkel von 67,5° zur Ebene des Rings einschließt und die Oberfläche eines dritten Abschnitts, der sich ausgehend vom entsprechenden Ring an den zweiten Abschnitt anschließt, einen Winkel von 78,75° zur Ebene des Rings einschließt. Vorzugsweise geht die Oberfläche des ersten Abschnitts in die Oberfläche des zweiten Abschnitts bei einer Hälfte des Abstands in Richtung der ersten Oberfläche zwischen dem entsprechenden Ring und einer zylinderförmigen Fortsetzung des entsprechenden Stabes über. Vorzugsweise geht die Oberfläche des zweiten Abschnitts in die Oberfläche des dritten Abschnitts bei einer Hälfte des Abstands in Richtung der zweiten Oberfläche zwischen der ersten Oberfläche und der zylinderförmigen Fortsetzung des entsprechenden Stabes über.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Führungsstruktur eine Mehrzahl von entlang einer Längsachse der Führungsstruktur koaxial nebeneinander angeordneten Ringen aufweisen, wobei jeweils zueinander benachbarte Ringe mittels zweier Festkörpergelenke mit koaxialen Gelenkachsen miteinander verbunden sind. Dabei können die Gelenkachsen von entlang der Längsrichtung nebeneinander benachbart angeordneten Festkörpergelenken jeweils um 90° um die Längsachse zueinander gedreht sein. Vorzugsweise sind die Festkörpergelenke in einer durch die Ringe definierten Zylinderfläche angeordnet. In Richtung parallel zur Zylinderachse können die Gelenke vorteilhafterweise als taillierte Elemente ausgestaltet sein.
Die beschriebenen Strukturen der Führungsstruktur ermöglichen eine hohe radiale Festigkeit zur Führung des Balgaktuators in Längsrichtung und sind gleichzeitig in Richtung senkrecht zur Längsachse flexibel. Sie sind daher für den Einsatz des chirurgischen Instrumentes am Endoskop sehr geht geeignet.
Vorteilhafterweise ist in allen Ausführungsformen der Erfindung die Haltevorrichtung und alle an dieser angeordneten Komponenten in Richtung senkrecht zu einer Längsachse des chirurgischen Instrumentes flexibel. Vorteilhafterweise weist das chirurgische Element keine in Richtung senkrecht zur Längsachse des chirurgischen Elementes starren Komponenten auf. Auf diese Weise ist das chirurgische Element besonders günstig endoskopisch einsetzbar, da es Biegungen wie ein Endoskopschlauch folgen kann.
Vorzugsweise können die genannten Balgaktuatoren und/oder Festkörpergelenke monolithisch und/oder generativ herstellbar sein. Besonders vorteilhaft kann das chirurgische Element mittels eines generativen Fertigungsverfahrens unter Verwendung von Formgedächtnislegierungen hergestellt werden.
Generative Fertigung ermöglicht die Herstellung des chirurgischen Instrumentes vorteilhaft aus einem Stück ohne nachfolgende Fügeprozesse. Die Fertigung kann direkt aus einem CAD-Modell ohne weitere Fertigungszeichnungen erfolgen. Generative Herstellung ermöglicht die Fertigung von komplexen Geometrien, die mit anderen Verfahren nicht oder nur durch Kombination mehrerer Verfahren möglich sind. So sind beispielsweise Materialhäufungen und Wandstärkenunterschiede herstellbar. Auch Hinterschnitte, die mit trennenden Fertigungsverfahren wie beispielsweise Fräsen schwierig zu realisieren sind, sind durch generative Fertigung durchführbar. Insbesondere der Balgaktuator mit seinen vorteilhafterweise s- bzw. j-förmigen Längsquerschnittsstrukturen kann Hinterschnitte und variable Wandstärken aufweisen, so dass generative Fertigung hier besonders vorteilhaft ist.
Der Balgaktuator für minimalinvasive Instrumente ist vorzugsweise robust für hohe Drücke und weist vorteilhafterweise geringe Wandstärken auf. Gleichzeitig weisen die Wände bevorzugt eine hohe elastische Biegeverformung auf. Diese Eigenschaften können besonders vorteilhaft mittels Formgedächtnislegierungen erzielt werden. Diese können ähnliche Festigkeitseigenschaften wie Stahl haben, aber 8 bis 10% elastisch bzw. pseudoelastisch dehnbar sein.
Zur Herstellung aus Formgedächtnislegierung kann vorteilhaft Pulver mit geeigneten Partikelgrößen und Formen sowie geeigneten Legierungsbestandteilen verwendet werden. Vorteilhafterweise sollten diese von potentiellen Reaktionspartnern abgeschirmt gelagert werden. Beim Verarbeitungsprozess wird vorzugsweise das Pulver so bereitgestellt, dass die gewünschten Dichten und Wandstärken erreicht werden. Der energetische Eintrag wird vorzugsweise so abgestimmt, dass die gewünschten Dichten und superelastischen Eigenschaften sichergestellt werden. Um die gewünschten Aktuatoreigenschaften des Balgs zu erreichen, kann eventuell eine Nachbehandlung erfolgen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dabei gleiche oder entsprechende Merkmale. Die in den Beispielen gezeigten Merkmale können auch unabhängig vom konkreten Beispiel realisiert sein und zwischen unterschiedlichen Beispielen kombiniert werden.
Es zeigt
1 eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes,
2 eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes,
3 eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes,
4 eine vierte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes,
5 eine fünfte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes,
6 eine Ausgestaltung von koaxialen Gelenken mit Festkörpergelenken,
7 eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes,
8 eine alternative Ausgestaltung des in 7 gezeigten chirurgischen Instrumentes,
9 eine Detailansicht eines Balgaktuators in einem erfindungsgemäßen chirurgischen Instrument,
10 ein Beispiel für eine Führungsstruktur,
11 ein Konstruktionsdetail der in 10 gezeigten Führungsstruktur,
12 eine weitere Führungsstruktur,
13 ein erfindungsgemäßes chirurgisches Instrument mit einer Führungsstruktur und
14 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes.
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines chirurgischen Instrumentes. Das in 1 gezeigte chirurgische Instrument weist eine Haltevorrichtung 1 sowie zwei Branchen 2a und 2b auf, die über jeweils zumindest ein Gelenk 3a bzw. 3b mit der Haltevorrichtung 1 verbunden sind. In 1 haben die Gelenke 3a und 3b zueinander koaxiale Gelenkachsen, die senkrecht auf der Figurenebene stehen. In 1 ist daher nur eins der Gelenke 3a und 3b zu erkennen. Die Branchen 2a und 2b sind um die Gelenke 3a bzw. 3b drehbar.
Das in 1 gezeigte chirurgische Instrument weist außerdem zwei hydraulische Balgaktuatoren 4a und 4b auf, die einerseits an der Haltevorrichtung 1 angeordnet sind und andererseits jeweils mit einer der Branchen 2a bzw. 2b verbunden sind.
Im in 1 gezeigten Beispiel können die Balgaktuatoren länglich ausgestaltet sein und einen s-förmigen Längsquerschnitt entlang der Längsachse haben. In 1 sind die Balgaktuatoren 4a und 4b mit zueinander parallelen Längsachsen nebeneinander angeordnet. Die Gelenke 3a und 3b befinden sich zwischen den Balgaktuatoren 4a und 4b.
Die Branchen 2a und 2b sind jeweils länglich ausgestaltet und können beispielsweise Greifer einer Zange oder Klingen einer Schere sein. Sie sind über das jeweilige Gelenk 3a bzw. 3b mit der Haltevorrichtung 1 verbunden. Hierzu weist die Haltevorrichtung 1 ein Element 5 auf, welches die Gelenke 3a und 3b trägt und sie zwischen den Balgaktuatoren 4a und 4b positioniert.
Die Balgaktuatoren 4a und 4b greifen an der jeweiligen Branche 2a und 2b mit einem Abstand von größer als Null gegenüber den Gelenken 3a und 3b an. Eine Ausdehnung in Längsrichtung oder Kontraktion in Längsrichtung der Balgaktuatoren 4a und 4b führt daher zu einer Drehung der Branchen 2a und 2b um die Gelenkachsen der Gelenke 3a und 3b. Im gezeigten Beispiel sind die Branchen 2a und 2b gleich lang. Sind die Branchen Greifer einer Zange, können sie in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Sind die Branchen Klingen einer Schere, so können sie auch in gegeneinander versetzten Ebenen verlaufen. Die besagten Ebenen liegen dabei parallel zur Figurenebene.
2 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes. Wiederum sind zwei Branchen 2a und 2b über jeweils ein Gelenk 3a und 3b mit einer Haltevorrichtung 1 verbunden, wobei die Gelenke 3a und 3b zueinander koaxiale Gelenkachsen haben, die im gezeigten Beispiel senkrecht auf der Figurenebene stehen. Die Branchen 2a und 2b sind um die Gelenkachsen der Gelenke 3a und 3b drehbar. Das chirurgische Instrument gemäß 2 weist außerdem zwei Balgaktuatoren 4a und 4b auf, die einerseits an der Haltevorrichtung 1 und andererseits mit jeweils einer der Branchen 2a bzw. 2b verbunden sind.
Im gezeigten Beispiel ist die Haltevorrichtung 1 als zylinderförmiges Rohr ausgebildet, an dessen einer Stirnfläche die Branchen 2a und 2b mit den Gelenken 3a und 3b angeordnet sind. Die Balgaktuatoren 4a und 4b sind mit einer Stirnseite parallel zur Stirnfläche der Haltevorrichtung 1 an dieser Stirnfläche angeordnet. Mit ihrem gegenüberliegenden Ende sind die Balgaktuatoren 4a und 4b an der jeweiligen Branche 2a und 2b so angeordnet, dass die der entsprechenden Branche zugewandte Stirnseite des Aktuators zur Längsachse der Branche 2a bzw. 2b parallel liegt. Da die Stirnfläche der Haltevorrichtung 1 und die Längsachse der Branchen 2a und 2b normalerweise in einem Winkel größer als Null zueinander stehen, sind die Balgaktuatoren 4a und 4b gekrümmt.
3 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Branchen 2a und 2b über jeweils ein Gelenk 3a bzw. 3b mit einer Haltevorrichtung 1 verbunden, wobei wiederum die Gelenkachsen der Gelenke 3a und 3b koaxial zueinander sind und im gezeigten Beispiel senkrecht auf der Figurenebene stehen. Die Branchen 2a und 2b sind um die Gelenkachsen drehbar. Die Haltevorrichtung 1 ist in diesem Beispiel länglich ausgestaltet und kann beispielsweise zylinderförmig sein. Die Balgaktuatoren 4a und 4b erstrecken sich in diesem Beispiel von einer Außenfläche der Haltevorrichtung, beispielsweise einer Zylindermantelfläche, hin zu den Branchen. Dabei ist jene Stirnseite des Balgaktuators 4a bzw. 4b, der auf der Außenwand der Haltevorrichtung angeordnet ist, parallel zu dieser Außenwand, während das gegenüberliegende Ende, mit dem der Balgaktuator 4a, 4b an der entsprechenden Branche 2a, 2b angeordnet ist, parallel zu einer Längsrichtung dieser Branche ist. Auch hier verlaufen die Balgaktuatoren 4a und 4b entlang ihrer Längsachse gekrümmt von der Außenseite der Haltevorrichtung 1 zur entsprechenden Branche 2a bzw. 2b.
4 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes. Die in 4 gezeigte Ausgestaltung ist ähnlich wie jene in 1 gezeigte ausgebildet. Es wird daher auf die Beschreibung der 1 verwiesen. Die in 4 gezeigte Ausgestaltung des chirurgischen Instrumentes unterscheidet sich von jener in 1 gezeigten dadurch, dass, während in 1 die Gelenke 3a und 3b an einem Element 5 der Haltevorrichtung angeordnet sind und durch dieses zwischen den Balgaktuatoren 4a und 4b positioniert werden, in 4 die Gelenke 3a und 3b an einem weiteren Balgaktuator 6 angeordnet sind. Der weitere Balgaktuator 6 ist also mit einem Ende an der Haltevorrichtung 1 angeordnet und mit seinem anderen Ende trägt er die Gelenke 3a und 3b. Der zusätzliche Balg 6 ermöglicht es, dass die Greiferbranchen 2a und 2b durch Druckbeaufschlagung dieses Balgaktuators 6 aktiv geöffnet werden können. Eine Längsachse des zusätzlichen Balgaktuators 6 steht im gezeigten Beispiel parallel zu den Längsachsen der Aktuatoren 4a und 4b. Im gezeigten Beispiel ist der Aktuator 6 in der Mitte zwischen den Aktuatoren 4a und 4b angeordnet.
5 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes. In diesem Beispiel ist nur ein Balgaktuator 4 vorgesehen, der zwischen der Haltevorrichtung 1 einerseits und den Branchen 2a und 2b andererseits angeordnet ist. Dabei sind auch die Gelenkachsen 3a und 3b mit dem Balgaktuator 4 verbunden. Die Haltevorrichtung 1 umfasst im gezeigten Beispiel eine Führungsvorrichtung 7 mit zwei Leitelementen 7a und 7b, zwischen denen die Gelenke 3a und 3b angeordnet sind. Der Balgaktuator 4 ist ebenfalls zwischen den Leitelementen 7a und 7b der Führungsvorrichtung 7 angeordnet. Die Branchen 2a und 2b werden mittels der inneren Kanten der Leitelemente 7a und 7b geführt. Die Führungsvorrichtung 7 kann beispielsweise ein Zylinder sein, dessen gegenüberliegende Bereiche der Zylinderwand als Leitelement 7a und 7b fungieren. Hier werden die Branchen 2a und 2b durch die Innenkante jener den Branchen zugewandten Öffnung des Zylinders geführt. In dieser Ausgestaltung der Erfindung führt eine Ausdehnung des Balgaktuators 4 in Längsrichtung zu einem Öffnen der Branchen 2a und 2b und eine Kontraktion zu einem Schließen. Die Greiferbranchen 2a und 2b können als Gegenlager mit der Wand des Zylindergehäuses 7 verbunden sein. Die Verbindung kann auch als Gelenk ausgestaltet sein.
Unter einem Öffnen der Branchen 2a und 2b wird im allgemeinen eine Bewegung zumindest einer der Branchen 2a bzw. 2b, vorzugsweise beider Branchen 2a und 2b verstanden, durch die sich die Branchen 2a und 2b voneinander weg drehen, so dass sich die Wirkbereiche voneinander weg bewegen. Entsprechend wird unter einem Schließen eine Bewegung zumindest einer, vorzugsweise beider Branchen 2a und 2b verstanden, durch die sich die Branchen aufeinander zu drehen, so dass sich ihre Wirkbereiche aufeinander zu bewegen.
6 zeigt beispielhaft, wie die Greiferbranchen 2a und 2b über Festkörpergelenke 3a und 3b, die koaxiale Achsen haben, mit einem Balgaktuator oder der Haltevorrichtung 1 verbunden sein können. In 6 ist unten jeweils ein Balg 4, 6 gezeigt, wie er beispielsweise in den 4, 5, 7 und 8 zum Einsatz kommen kann. Alternativ kann jedoch hier auch die Haltevorrichtung 1 angreifen.
6 zeigt im linken Teilbild einen Schnitt durch das chirurgische Instrument und im rechten Teilbild eine perspektivische Ansicht des gleichen chirurgischen Instrumentes.
Die Branchen 2a und 2b sind über jeweils ein Festkörpergelenk 3a bzw. 3b stoffschlüssig an einer Tragevorrichtung 8 angeordnet. Die Festkörpergelenkbereiche 3a und 3b sind im linken Teilbild in Richtung senkrecht zur Figurenebene gegeneinander versetzt, vorzugsweise so, dass die Festkörpergelenke 3a, 3b in zur Figurenebene senkrechter Richtung unmittelbar benachbart sind und/oder einander berühren. Die Tragevorrichtung 8 weist Öffnungen auf, durch welche Stangen 9a und 9b hindurch verlaufen. Die Stangen 9a und 9b greifen oberhalb der Tragevorrichtung 8 jeweils an einer Branche 2a bzw. 2b an, so dass eine Bewegung der Stangen 9a, 9b in ihrer Längsrichtung zu einer Bewegung der entsprechenden Branche um das entsprechende Festkörpergelenk 3a bzw. 3b führt. Im in 6 gezeigten Beispiel sind die Stangen über jeweils ein Festkörpergelenk 10a bzw. 10b an der Branche 2a bzw. 2b angeordnet. Im in 6 gezeigten Beispiel erstreckt sich die Branche 2a in der Ebene ihres Festkörpergelenkes 3a. Die Branche 2b hingegen ist gegenüber der Ebene ihres Festkörpergelenkes 3b in jene Ebene versetzt, in der sich die Branche 2a erstreckt. Auf diese Weise können die Branchen 2a und 2b als Zange wirken. Dieser Versatz ist jedoch nicht notwendig, beispielsweise wenn die Branchen 2a, 2b als Klingen einer Schere wirken sollen.
Ist die Tragevorrichtung 8 gegenüber der Haltevorrichtung 1 fixiert, so kann durch Bewegen der Stangen 9a und 9b die jeweilige Branche 2a bzw. 2b um die gemeinsame Gelenkachse gedreht werden. Ein paralleles Bewegen der Stangen 9a und 9b in Richtung der Branchen 2a und 2b führt zu einem Schließen der Branchen 2a, 2b und ein Bewegen in entgegengesetzte Richtung zu einem Öffnen der Branchen 2a und 2b. Die Bewegung der Stangen 9a und 9b kann beispielsweise durch den Balgaktuator 4, 6 bewirkt werden.
Allgemein können pro Branche 2a, 2b zwei Gelenke zum Einsatz kommen, eines 3a, 3b zur Lagerung der Branche 2a, 2b und das andere zur Aktuierung des Schließmechanismus unabhängig vom Winkel. In 6 sind diese Festkörpergelenke mit 3a und 10a bzw. 3b und 10b gekennzeichnet. Im in 6 gezeigten Beispiel ist jeweils das Festkörpergelenk 3 zur Lagerung ein kreisförmiges Festkörpergelenk und das zur Aktuierung verwendete Festkörpergelenk 10 ein elliptisches Festkörpergelenk. Es ist jedoch auch möglich und vorteilhaft, alle Festkörpergelenke 3 und 10 elliptisch zu gestalten.
In 6 wird die Kraftübertragung vom Balgaktuator zu den Branchen durch die Trägerstruktur bzw. Verbindungsplatte 8 mittels zweier Stangen 9a, 9b realisiert. Bei Druck dehnt sich der Balgaktuator 4, 6 vorrangig in Längsrichtung aus. Mittels Festkörpergelenken 10a, 10b wird diese Bewegung der Balgspitze in eine Drehbewegung der Branchen 2a, 2b umgeleitet. Die Kraft wird vom Balgaktuator über die zwei festen Stangen 9a, 9b auf die Branchen 2a, 2b geleitet. Zwischen den Stangen 9a, 9b und den Branchen 2a, 2b befindet sich jeweils ein Gelenk 10a, 10b, um die Winkeländerung beim Schließvorgang zu kompensieren. Die beiden Branchen sind jeweils in einem Festkörpergelenk 3a, 3b gelagert. Durch die Kraft an den Branchen verformen sich hier die Gelenke 3a, 3b elastisch und die Zange schließt. Nach Reduzierung des Drucks und der damit abnehmenden Kraft öffnen sich die Branchen wieder. Dies geschieht durch die elastische und die anschließende pseudoelastische Verformung der Gelenke.
Kommt eine Trägerstruktur 8 wie in 6 gezeigt zum Einsatz, so kann die Trägerstruktur 8 vorteilhaft einen Zapfen zur Zentrierung des Balges aufweisen. Dieser Zapfen kann dabei im Mittelpunkt einer kreisförmigen Trägerstruktur 8 angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Montage bei einer mehrstückigen Herstellung vereinfacht werden. Die einzelnen Teile können dabei verklebt oder verschweißt werden.
7 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes. Wiederum sind zwei Branchen 2a und 2b über jeweils ein Gelenk 3a und 3b mit einem Balgaktuator 4 verbunden und über diesen mit einer Haltevorrichtung 1. Die Gelenke 3a und 3b haben wiederum koaxiale Gelenkachsen, die senkrecht auf der Figurenebene stehen. Der Balgaktuator 4 ist einerseits an der Haltevorrichtung 1 angeordnet und andererseits mit den Branchen 2a und 2b über die Gelenke 3a und 3b verbunden.
Im gezeigten Beispiel sind die Branchen 2a und 2b an ihren dem Balgaktuator 4 abgewandten Enden über jeweils ein Zusatzgelenk 13a bzw. 13b mit jeweils einem Scherenhebel 11a bzw. 11b verbunden. Die Scherenhebel 11a und 11b sind Ihrerseits über ein Scherengelenk 12 miteinander verbunden, dessen Gelenkachse in diesem Beispiel parallel steht zu den Gelenkachsen der Gelenke 3a und 3b. Auch die Gelenkachsen der Zusatzgelenke 13a und 13b stehen parallel zu den Gelenkachsen der Gelenke 3a und 3b. Sowohl die Branchen 2a und 2b als auch die Scherenhebel 11a und 11b sind im gezeigten Beispiel länglich ausgestaltet.
Im in 7 gezeigten Beispiel ist der Balgaktuator so angeordnet, dass eine Ausdehnung des Balgaktuators 4 in Längsrichtung zu einem Schließen der Branchen 2a und 2b und damit zu einem Schließen der Scherenhebel 11a und 11b führt.
8 zeigt eine alternative Ausgestaltung des in 7 gezeigten Beispiels. Die zu 7 gemachten Aussagen sind direkt auf 8 übertragbar, wobei sich jedoch 8 von 7 darin unterscheidet, dass der Balgaktuator 4 so angeordnet ist, dass eine Ausdehnung des Balgaktuators 4 in Längsrichtung zu einem Öffnen der Branchen 2a und 2b führt und damit zu einem Öffnen der Scherenhebel 11a, 11b.
9 zeigt beispielhaft einen Balgaktuator 4, 6 wie er in allen Ausführungsbeispielen dort zum Einsatz kommen kann, wo ein Balgaktuator 4 oder 6 vorgesehen ist.
Der Balgaktuator 4, 6 ist in 9 in einem Längsschnitt gezeigt. Es ist zu erkennen, dass er im in 9 gezeigten Zustand eine mäandernde Außenwand aufweist, die ziehharmonikaartig gefaltet ist. Er ist länglich entlang einer Längsachse ausgebildet und die Ringe maximalen Durchmessers liegen in einer gemeinsamen gedachten Zylindermantelfläche. Die Balgstruktur kann dadurch gebildet werden, dass sich entlang der Längsachse des Aktuators der Durchmesser des Innenraums des Aktuators und/oder der Außendurchmesser periodisch vergrößert und verkleinert und zwar besonders bevorzugt abwechselnd jeweils auf einen für alle Perioden konstanten Maximalradius und einen für alle Perioden konstanten Minimalradius.
10 zeigt beispielhaft eine Führungsstruktur 14, innerhalb derer der Balgaktuator angeordnet sein kann und die eine Ausdehnung des Balgaktuators in Richtung einer Längsachse der Führungsstruktur 14 führt. Im gezeigten Beispiel weist die Führungsstruktur 14 eine Vielzahl von in einer gedachten Zylinderfläche angeordneten Stäben 15a, 15b, 15c auf, die mit zu der Zylinderachse der Zylinderfläche parallelen Längsrichtungen zueinander parallel angeordnet sind. Die Stäbe werden beiderseitig jeweils durch einen für eine Reihe von Stäben 15b, 15c gemeinsamen Ring 16a bzw. 16b begrenzt, wobei im gezeigten Beispiel in Richtung der Zylinderachse mehrere durch Ringe 16a, 16b begrenzte Reihen von Stäben 15a, 15b, 15c mit koaxialen Längsrichtungen der Stäbe 15a, 15b, 15c hintereinander angeordnet sind.
11 zeigt eine Konstruktionsmethode, die beschreibt, wie die Stäbe 15a, 15b, 15c am entsprechenden Ring 16a oder 16b angeordnet sein können. Dabei gehen die Stäbe in den sie begrenzenden Ring 16a, 16b in drei Abschnitten 17a, 17b und 17c über. Der Durchmesser der Stäbe in jedem Abschnitt von einem dem Ring 16a zugewandten Ende des Abschnitts 17a, 17b, 17c zu einem dem Stab zugewandten Ende des Abschnitts 17a, 17b, 17c verkleinert sich linear. Eine Verkleinerungsrate der Verkleinerung des Durchmessers nimmt von einem Abschnitt 17a zum in Richtung des Stabes nächsten Abschnitt 17b ab. Bevorzugterweise kann die Oberfläche des ersten Abschnitts 17a ausgehend vom entsprechenden Ring 16a einen Winkel von 45° zu einer Ebene des Rings 16a einschließen. Eine Oberfläche des zweiten Abschnitts 17b, der sich ausgehend vom entsprechenden Ring 16a an den ersten Abschnitt 17a anschließt, kann einen Winkel von 67,5° zur Ebene des Rings 16a einschließen, und eine Oberfläche des dritten Abschnitts 17c, der sich ausgehend vom entsprechenden Ring 16a an den zweiten Abschnitt 17b anschließt, kann einen Winkel von 78,75° zur Ebene des Rings 16a einschließen. Dabei geht die Oberfläche des ersten Abschnitts 17a in die Oberfläche des zweiten Abschnitts 17b bei einer Hälfte des Abstands in Richtung der ersten Oberfläche 17a zwischen dem entsprechenden Ring 16a und einer zylinderförmigen Fortsetzung des entsprechenden Stabes 15c über, und die Oberfläche des zweiten Abschnitts 17b geht in die Oberfläche des dritten Abschnitts 17c bei einer Hälfte des Abstands in Richtung der zweiten Oberfläche 17b zwischen der ersten Oberfläche 17a und der zylinderförmigen Fortsetzung des entsprechenden Stabes 15c über. Alternativ kann eine Kerbe, die bei einem direkten Übergang von Stab 15c in den entsprechenden Ring 16a entstünde, mit Flächen überbrückt werden. Die Kerbe kann in einem ersten Schritt mit einer geraden Linie im Winkel von 45° überbrückt werden. An der Hälfte der Strecke wird im zweiten Schritt eine Linie mit einem 67,5°-Winkel zur Ebene des Rings 16a gezogen. Im letzten Schritt wird eine weitere Verbindungsfläche zwischen dem ursprünglichen Körper und der Mitte der Linie aus dem zweiten Schritt gezogen, wobei der Winkel 78,75° betragen kann. Die dadurch entstehende Geometrie ist weitaus weniger anfällig für ein Bauteilversagen durch Ermüdungsrisse als ein unmittelbarer senkrechter Übergang zwischen dem Ring 16a, 16b und dem Stab 15a, 15b, 15c.
12 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Führungsstruktur 14. Die Führungsstruktur 14 ist wiederum zylinderförmig ausgeführt, so dass ein Balgaktuator 4 bzw. 6 mit zur Längsachse der Führungsstruktur koaxialer Längsachse im Inneren der Führungsstruktur 14 angeordnet werden kann. Die Führungsstruktur 14 wird durch Ringe 16a und 16b gebildet, die konzentrisch übereinander angeordnet sind. Es können hierbei eine Vielzahl derartiger Ringe 16a und 16b, vorzugsweise äquidistant, konzentrisch zueinander angeordnet sein. Benachbarte Ringe sind jeweils über zwei Festkörpergelenke 18a, 18b, 18c miteinander verbunden, die so angeordnet sind, dass ihre Drehachsen koaxial liegen und eine Mittelachse bzw. Längsachse der Führungsstruktur 14 schneiden. Im gezeigten Beispiel sind die Festkörpergelenke 18a, 18b und 18c als sich in einer gedachten Zylinderfläche der Führungsstruktur 14 zur Mitte zwischen zwei benachbarten Ringen 16a, 16b verjüngende Elemente ausgestaltet.
Die Führungsstruktur 14 kann allgemein als starre Verbindung ähnlich einer Hülse realisiert sein oder als flexible Verbindung, die zusätzlich Vorteile von flexiblen Materialien wie Formgedächtnislegierungen ausnutzt. Eine starre Hülse bietet die größte Stabilität, jedoch erlaubt sie keine Verformung des Instrumentes beim Einsatz in einem flexiblen Endoskop, wodurch der minimale Biegeradius begrenzt ist. Bei der Konstruktion sollte vorteilhaft beachtet werden, dass mehrere Aussparungen in der Hülse vorgesehen sind, um Pulver nach der generativen Fertigung zu entfernen. Ein besonders vorteilhaftes Material für alle hier beschriebenen Instrumente ist Nitinol, das superelastisch ist.
Die in den 10 und 12 gezeigten Führungsstrukturen 14 unterscheiden sich unter anderem dadurch, dass die in 10 gezeigte Führungsstruktur 14 eine Verbiegung unter Beibehaltung der Orientierung der Ringe 16a, 16b ermöglicht. Die Ringe 16a und 16b können sich also parallel verschieben. Im Gegensatz dazu führt eine Biegung der in 12 gezeigten Führungsstruktur zu einer Drehung der Ringe 16a, 16b zueinander. Je nach Anwendungsgebiet kann daher die in 10 gezeigte Führungsstruktur oder die in 12 gezeigte Führungsstruktur vorteilhaft sein.
Die in den 10 und 12 gezeigten Führungsstrukturen sind besonders vorteilhaft in erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumenten einsetzbar, da sie generativ in einem Stück monolithisch fertigbar sind und die Eigenschaft haben, in radialer Richtung starr zu sein, jedoch für senkrecht zur Längsachse der Führungsstruktur 14 wirkende Kräfte flexibel zu sein. Auf diese Weise kann die Führungsstruktur den Balgaktuator 4, 6 in Richtung der Längsachse führen und gleichzeitig Krümmungen folgen, beispielsweise bei einem endoskopischen Einsatz.
Die in 12 gezeigte Führungsstruktur weist zuoberst einen Ring 19 auf, der beispielsweise der Aufnahme der Trägerstruktur 8, wie sie in 6 gezeigt wurde, dienen kann. Im gezeigten Beispiel weist der Ring 19 Aussparungen auf, die bei generativer Herstellung eine Pulverentfernung ermöglichen.
13 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes. Es sind hierbei die Branchen 2a und 2b über jeweils ein Gelenk 3a, 3b und eine Stange 9a, 9b mit einem Balgaktuator 4 verbunden. Der Balgaktuator 4 wird durch eine Führungsvorrichtung 14, wie sie in 12 gezeigt ist, geführt. Über eine Zuleitung 20 kann dem Balgaktuator 4 Hydraulikflüssigkeit zugeführt oder abgeführt werden. Die gesamte in 13 gezeigte Struktur kann monolithisch durch generative Fertigung hergestellt werden. Besonders vorteilhaft kann hierzu Formgedächtnislegierung zum Einsatz kommen. Hierdurch kann die gesamte in 13 gezeigte Struktur für Kräfte, die senkrecht zur Längsrichtung dieser Struktur wirken, flexibel sein. Auf diese Weise kann das chirurgische Instrument einer Krümmung folgen, beispielsweise beim endoskopischen Einsatz.
14 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes. Eine erste Branche 2a weist hierbei eine biegeelastische äußere Strebe 21a auf, die ein erstes Ende und ein zweites Ende hat. Dabei ist die erste äußere Strebe 21a mit ihrem ersten Ende mit der Haltevorrichtung 1 verbunden. Die erste Branche 2a weist außerdem eine biegeelastische erste innere Strebe 22a auf, die wiederum ein erstes und ein zweites Ende hat. Die erste innere Strebe 22a ist mit ihrem ersten Ende mit dem zweiten Ende der ersten äußeren Strebe 21a einen spitzen Winkel bildend verbunden. Entsprechend weist die zweite Branche 2b eine biegeelastische zweite äußere Strebe 21b auf, die wiederum ein erstes und ein zweites Ende hat. Die zweite äußere Strebe 21b ist mit ihrem ersten Ende mit der Haltevorrichtung 1 verbunden. Die zweite Branche 2b weist außerdem eine biegeelastische zweite innere Strebe 22b auf, die wiederum ein erstes und ein zweites Ende hat. Die zweite innere Strebe 22b ist mit ihrem ersten Ende mit dem zweiten Ende der zweiten äußeren Strebe 21b verbunden, so dass die beiden Streben einen spitzen Winkel bilden. Das zweite Ende der ersten inneren Strebe 22a und das zweite Ende der zweiten inneren Strebe 22b sind an einem Verbindungspunkt miteinander verbunden. Die Greiferbranchen 2a und 2b werden also jeweils durch zwei Streben 21a, 22a bzw. 21b, 22b gebildet, die am distalen Ende zusammenlaufen und dort fest miteinander verbunden sind. An dem Verbindungspunkt greift der Balgaktuator 4 an, so dass durch diesen eine Kraft ausübbar ist. In 14B ist die Deformation der in 14A gezeigten Vorrichtung gezeigt, wenn der Balgaktuator 4 eine Zugkraft in Richtung der Haltevorrichtung 1 ausübt. Es bewegen sich dann die Verbindungspunkte der Streben 21a und 22a und der Verbindungspunkt der Strebe 22b und 21b aufeinander zu, so dass sie eine Greifbewegung ausführen können.
Vorteilhaft an dieser Ausführung des erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes ist, dass die Greiferbranchen 2a und 2b sich individuell an das zu greifende Objekt anpassen können.
In allen gezeigten Ausführungsformen kann dem Balgaktuatoren mittels einer Pumpe Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden. Dies kann beispielsweise über eine Kapillare 20 erfolgen, wie sie in 13 gezeigt ist. Vorzugsweise wird die Kapillare entsprechend dem maximal auftretenden Druck, der Flexibilität und der Klebbarkeit mit dem Instrument ausgewählt. Beispielsweise können PEEK-Kapillare mit einem Außendurchmesser von beispielsweise 1/32‘‘ (ca. 0,8 mm) und einem Durchmesser von 0,5 mm eingesetzt werden. PEEK (Polyetheretherketon) ist ein thermoplastischer Hochleistungskunststoff. Er zeichnet sich durch eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit und eine Dehngrenze von 91 MPa aus. Hierdurch kann eine Kapillare mit bis zu 193 Bar Druck beaufschlagt werden. Derartige Kapillare sind äußerst flexibel und damit gut für flexible Endoskopie einsetzbar.
Die Kapillare kann mit dem Instrument beispielsweise mittels Klebung verbunden werden. Der Klebstoff ist außerdem für den Einsatz in Medizinprodukten zugelassen. Die Klebeverbindung kann beispielsweise mittels der Formel ü = λt_min berechnet werden, wobei λ die Überlappungslänge zwischen dem Metall und der Kapillare beschreibt. t_min ist die dünnste Schichtdicke und ü das Überlappungsverhältnis. Zur besseren Montage der Kapillare am Instrument kann eine Zentrierung für den Schlauch vorgesehen sein, wodurch ein Klebespalt konstant gehalten wird. Es kann hier also die Kapillare in eine zylinderförmige Nut eingelassen werden und die Klebung zwischen der Außenwand der Kapillare und der Innenwand der zylinderförmigen Nut vorgenommen werden.
Die Branchen 2a und 2b können beispielsweise eine Zange oder Schere bilden. Derartige Zangen sind universell einsetzbar und werden bei vielen Operationen genutzt. Da die Funktion bei den meisten Instrumenten ähnlich ist, lässt sich die Zange durch beispielsweise eine Schere ersetzen. Die in den hier gezeigten Beispielen dargestellten Zangen müssen nicht notwendigerweise diese Form haben. Vielmehr können jede Form von in der minimalinvasiven Chirurgie zum Einsatz kommenden Formen vorteilhaft eingesetzt werden. Geometrie und Art der Branchen können ohne weiteres geändert werden. Beispielsweise können anstelle eines einfachen Zweipunktgreifers auch Dreipunktgreifer zum Einsatz kommen.
Die in den gezeigten Beispielen beschriebenen Gelenke können vorteilhafterweise Festkörpergelenke sein, da diese monolithisch und/oder generativ gefertigt werden können. Festkörpergelenke können in drei Hauptarten unterschieden werden, die sich in ihrer Geometrie unterscheiden. Zum einen gibt es sogenannte Blattfedergelenke, zum anderen kreisförmige und elliptische Festkörpergelenke. Die Biegung erfolgt allgemein um den dünnsten Punkt. Bei einem Blattfedergelenk werden zwei Starrkörperbereiche mittels einer Blattfeder verbunden oder die Blattfeder stellt selbst das mittels des Gelenks zu bewegende Element dar, wie dies beispielsweise in 14 der Fall ist. Elliptische Festkörpergelenke verjüngen sich zwischen den Starrkörperbereichen, wobei die Außenkontur des sich verjüngenden Bereichs einen Ellipsenabschnitt beschreibt. Entsprechend verjüngen sich kreisförmige Gelenke zwischen den Starrkörperbereichen mit einer kreisförmigen Außenkontur. Alle genannte Arten von Festkörpergelenken können in allen gezeigten Beispielen zum Einsatz kommen, wobei lediglich das in 14 gezeigte Beispiel auf Blattfedergelenke beschränkt ist. Allgemein bieten elliptische Festkörpergelenke gegenüber kreisförmigen eine erhöhte Bewegungsfreiheit, was bevorzugt sein kann. Gleichzeitig halten sie durch einen gut definierten Drehpunkt die notwendige Genauigkeit bei.
In den meisten minimalinvasiven Anwendungen ist eine große Bewegungsfreiheit vorteilhaft. Gleichzeitig ist eine möglichst genaue Festlegung des Drehpunkts vorteilhaft, da dies einen sauberen Schluss der Branchen begünstigt. In den meisten minimalinvasiven Anwendungen sind daher elliptische Festkörpergelenke bevorzugt.
Vorteilhafterweise sind die Branchen 2a und 2b in allen Ausführungsformen so angeordnet, dass sich ihre Verlängerungen in der Drehachse der Gelenke 3a und 3b treffen. Auf diese Weise kann ein sauberer Schluss der Branchen gewährleistet werden.
Die in 6 gezeigte Ausführungsform hat unter anderem den Vorteil, dass sie gut sterilisierbar ist und keine tiefen scharfen Kanten hat. Außerdem gibt es keine tiefen Furchen und konventionelle Gelenke. Die Fertigung in einem Teil ist mit der in 6 gezeigten Geometrie ohne Probleme möglich.
Alle in den Figuren gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen chirurgischen Instrumentes können vorteilhaft generativ gefertigt werden. Es muss dann nicht mehr auf die Anbringung des Balgaktuators geachtet werden. Bei einer generativen Fertigung kann der Balg in einem Stück mit dem Rest des Instrumentes gefertigt werden. Eine gesonderte Anbringung der Zange bzw. des Kraftübertragungsmechanismus ist durch eine generative Fertigung in einem Teil nicht mehr notwendig.

Claims

Chirurgisches Instrument aufweisend eine Haltevorrichtung, zwei Branchen, die über jeweils zumindest ein Gelenk mit der Haltevorrichtung verbunden sind, wobei die jeweils zumindest einen Gelenke zueinander koaxiale Gelenkachsen haben, um die sie drehbar sind, zumindest einen hydraulischen Balgaktuator, der einerseits an der Haltevorrichtung angeordnet ist und andererseits mit zumindest einer der Branchen verbunden ist.
Chirurgisches Instrument nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die jeweils zumindest einen Gelenke Festkörpergelenk sind.
Chirurgisches Instrument nach dem vorhergehenden Anspruch, aufweisend einen der zumindest einen hydraulischen Balgaktuatoren, der mit beiden Branchen verbunden ist.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei der zumindest eine hydraulische Balgaktuator mit der zumindest einen der Branchen stoffschlüssig verbunden ist.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Balgaktuator mit der Haltevorrichtung stoffschlüssig verbunden ist.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Balgaktuator jeweils über ein Festkörpergelenk an der entsprechenden Branche angreift.
Chirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend zumindest zwei der Balgaktuatoren, die jeweils einerseits an einer der Branchen angeordnet sind und andererseits an der Haltevorrichtung angeordnet sind, so dass die Branchen mittels der Balgaktuatoren um die Gelenkachsen gegeneinander drehbar sind.
Chirurgisches Instrument einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltevorrichtung rohrförmig und/oder stabförmig ist, und die Gelenke an einem Ende des Rohres oder Stabes angeordnet ist.
Chirurgisches Instrument nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zwei der Balgaktuatoren jeweils einerseits an einer Stirnseite der Haltevorrichtung an jenem Ende, an dem die Gelenke angeordnet sind, und andererseits jeweils an einer der Branchen angreifen.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 7, wobei die Balgaktuatoren einerseits auf einer Mantelfläche der Haltevorrichtung und andererseits an der entsprechenden Branche angreifen.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gelenke über einen weiteren Balgaktuator mit der Haltevorrichtung verbunden sind.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Branchen über das Gelenk und den Balgaktuator mit der Haltevorrichtung verbunden sind, weiter aufweisend eine Führungsvorrichtung mit zwei Leitelementen, wobei die Gelenke zwischen den zwei Leitelementen angeordnet sind und die Branchen jeweils an einer Kante eines der beiden Leitelemente anliegen.
Chirurgisches Instrument nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zwei Leitelemente gegenüberliegende Wandabschnitte eines Gehäuses sind, welches die Haltevorrichtung umfasst und in welchem der Balgaktuator und die Gelenke angeordnet sind, und aus welchem sich die Branchen durch eine Öffnung heraus erstrecken.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Branchen über das jeweilige Gelenk und den Balgaktuator mit der Haltevorrichtung verbunden sind, und wobei die Branchen an ihren dem Balgaktuator abgewandten Enden über jeweils ein Zusatzgelenk mit jeweils einem Scherenhebel verbunden sind, und wobei die beiden Scherenhebel über ein Scherengelenk miteinander verbunden sind.
Chirurgisches Instrument nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Balgaktuator so angeordnet ist, dass er bei Beaufschlagung mit Druck in Richtung der Branchen wirkt.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 14, wobei der Balgaktuator so angeordnet ist, dass er bei Beaufschlagung mit Druck in Richtung von den Branchen weg wirkt.
Chirurgisches Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend eine erste Branche und eine zweite Branche als die zwei Branchen, wobei die erste Branche eine biegeelastische erste äußere Strebe mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, wobei die erste äußere Strebe mit ihrem ersten Ende mit der Haltevorrichtung verbunden ist, wobei die erste Branche eine biegeelastische erste innere Strebe mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist, die mit ihrem ersten Ende mit dem zweiten Ende der ersten äußeren Strebe einen spitzen Winkel bildend verbunden ist, wobei die zweite Branche eine biegeelastische zweite äußere Strebe mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende aufweist, wobei die zweite äußere Strebe mit ihrem ersten Ende mit der Haltevorrichtung verbunden ist, wobei die zweite Branche eine biegeelastische zweite innere Strebe mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist, die mit ihrem ersten Ende mit dem zweiten Ende der zweiten äußeren Strebe einen spitzen Winkel bildend verbunden ist, wobei das zweite Ende der ersten inneren Strebe und das zweite Ende der zweiten inneren Strebe an einem Verbindungspunkt miteinander verbunden sind, wobei mit dem Balgaktuator eine Kraft ausübbar ist, so dass sich die zweiten Enden der äußeren Streben aufeinander zu bewegen.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei Branchen jeweils über das entsprechende Festkörpergelenk an einem gemeinsamen Trägerelement der Haltevorrichtrung angeordnet sind, und der Balgaktuator jeweils über eine Stange mit der entsprechenden Branche verbunden ist, die durch das Trägerelement hindurch angeordnet ist.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Balgaktuator von einer festen oder elastischen Führungsstruktur umgeben ist, die eine Ausdehnung des Balgaktuators in Richtung einer Längsachse der Führungsstruktur führt.
Chirurgisches Instrument nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Führungsstruktur eine Vielzahl von entlang einer Zylinderfläche angeordneten Stäben aufweist, die mit zu einer Zylinderachse der Zylinderfläche parallelen Längsrichtungen zueinander parallel angeordnet sind, wobei die Stäbe beiderseitig jeweils durch einen für eine Reihe der Stäbe gemeinsamen Ring begrenzt werden, und wobei vorzugsweise in Richtung der Zylinderachse mehrere durch Ringe begrenzte Reihen von Stäben mit koaxialen Längsrichtungen der Stäbe hintereinander angeordnet sind.
Chirurgisches Instrument nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei jeweils die Stäbe in den sie begrenzenden Ring in drei Abschnitten übergehen, wobei sich ein Durchmesser der Stäbe in jedem Abschnitt von einem dem Ring zugewandten Ende des Abschnitts zu einem dem Stab zugewandten Ende des Abschnitts linear verkleinert und wobei eine Verkleinerungsrate der Verkleinerung des Durchmessers von einem Abschnitt zum in Richtung des Stabes nächsten Abschnitt abnimmt.
Chirurgisches Instrument nach Anspruch 19, wobei die Führungsstruktur eine Mehrzahl von entlang einer Längsachse der Führungsstruktur koaxial nebeneinander angeordneten Ringen aufweist, wobei jeweils zueinander benachbarte Ringe mittels zweier Festkörpergelenke mit koaxialen Gelenkachsen miteinander verbunden sind, und wobei die Gelenkachsen von entlang der Längsrichtung hintereinander benachbart angeordneten Festkörpergelenken jeweils um 90° zueinander gedreht sind.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltevorrichtung und alle an dieser angeordneten Komponenten in Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung des chirurgischen Instrumentes flexibel sind.
Chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest einen Balgaktuatoren und/oder die Festkörpergelenke monolithisch und/oder generativ hergestellt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Chirurgischen Instrumentes, wobei ein chirurgisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche mittels eines generativen Fertigungsverfahrens unter Verwendung einer Formgedächtnislegierung hergestellt wird.