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Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zum Steuern des Betriebs eines Operationsinstruments, insbesondere einen Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments.
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In
1 ist eine Vorrichtung gezeigt, die aus dem Dokument
US 5,397,323 bekannt ist und bei der Bindeglieder
11,
12 über Drehzapfen
14 mit parallel zueinander verlaufenden Verbindungsstangen
13A,
13B,
13C drehbar verbunden sind. Unter Verwendung von Antrieben
15A,
15B kann sich ein Operationsinstrument
16 mehrachsig bewegen, um eine Untersuchung oder Behandlung durchzuführen. Es gibt immer noch folgende Mängel, die zu verbessern sind.
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Der relativ zu dem Patienten 17 ein- und ausfahrbare Mechanismus des Operationsinstruments 16 wird durch den Linierantrieb 15A bereitgestellt. Der Linierantrieb 15A ist an Außenteilen 11A, 12A der Bindeglieder 11, 12 so angebracht, dass dieser zu dem Operationsinstrument 16 benachbart angeordnet ist. Damit ist dieser nahe dem Einstechpunkt P an dem Patienten 17 angeordnet. Auf diese Weise kann der Arzt das Operationsinstrument 16 nur eingeschränkt bedienen, was die minimalinvasive Operation erschwert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments zu schaffen, bei dem keine Antriebe im Bereich des Operationsinstruments und des Einstechpunkts an dem Patienten vorgesehen sind, um die teleskopische Bewegung des Operationsinstruments zu steuern, sodass der Bedienungsraum im Bereich des Einstechpunkts an dem Patienten erweitert wird, sodass der Arzt einen minimalinvasiven chirurgischen Eingriff leichter ausführen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments vorgesehenen Mechanismus, der die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß der Erfindung wird ein Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments bereitgestellt, wobei das Operationsinstrument eine Bewegungsachse aufweist, die mit einem Patienten derart in Berührung kommt, dass sich ein Einstechpunkt ergibt, wobei der Mechanismus Folgendes aufweist:
einen Sockel,
ein erstes Drehmodul, das am Sockel angebracht ist und eine durch den Einstechpunkt hindurch verlaufende, erste Achse aufweist, wobei der Sockel des ersten Drehmoduls mittels Rotation um die erste Achse versetzbar ist,
ein zweites Drehmodul, das am Sockel angebracht ist und eine im Sockel gelagerte, zweite Ausgangswelle aufweist, wobei die zweite Ausgangswelle eine senkrecht zur ersten Achse stehende, zweite Achse besitzt,
ein Verbindungsmodul, das eine proximale Verbindungseinheit und eine distale Verbindungseinheit aufweist, wobei die proximale Verbindungseinheit und die distale Verbindungseinheit miteinander verbunden sind, und wobei die proximale Verbindungseinheit an der zweiten Ausgangswelle des zweiten Drehmoduls angeordnet ist und parallel zur Bewegungsachse verläuft, und wobei die distale Verbindungseinheit einen verschiebbar an der proximalen Verbindungseinheit angeordneten, ersten distalen Verbindungsabschnitt und einen zweiten distalen Verbindungsabschnitt, der zur Anbringung des Operationsinstruments dient, aufweist, und
ein teleskopisches Mitnehmermodul, das an der proximalen Verbindungseinheit montiert und mit der distalen Verbindungseinheit so verbunden ist, dass die distale Verbindungseinheit an der proximalen Verbindungseinheit hin und her verschiebbar ist, wodurch sich das Operationsinstrument entlang der Bewegungsachse hin und her verschieben lässt.
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Gemäß der Erfindung weist das erste Drehmodul einen ersten Motor, ein erstes Reduziergetriebe und einen ersten Antriebsriemen auf, wobei der erste Motor am Sockel angebracht und mit einer ersten Drehachse versehen ist, und wobei das erste Reduziergetriebe am Sockel befestigt ist und eine erste Eingangswelle und eine mit der ersten Eingangswelle kraftverbundene, erste Ausgangswelle aufweist, und wobei die Achse der ersten Ausgangswelle mit der ersten Achse überlappt, und wobei die erste Drehachse und die erste Eingangswelle über den ersten Antriebsriemen verbunden sind.
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Gemäß der Erfindung ist eine Grundbasis an der ersten Ausgangswelle des ersten Reduziergetriebes drehbar angeordnet.
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Gemäß der Erfindung weist das zweite Drehmodul einen zweiten Motor, ein zweites Reduziergetriebe und einen zweiten Antriebsriemen auf, wobei der zweite Motor am Sockel angebracht und mit einer zweiten Drehachse versehen ist, wobei das zweite Reduziergetriebe am Sockel befestigt ist und eine zweite Eingangswelle und eine mit der zweiten Eingangswelle kraftverbundene, zweite Ausgangswelle aufweist, und wobei die zweite Drehachse und die zweite Eingangswelle über den zweiten Antriebsriemen verbunden sind, wodurch der zweite Motor so antreibbar ist, dass die zweite Ausgangswelle in eine In-situ-Drehbewegung versetzt wird, sodass das Verbindungsmodul, das teleskopische Mitnehmermodul und das Operationsinstrument um die zweite Achse hin und her verschwenkbar sind.
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Gemäß der Erfindung weist die proximale Verbindungseinheit des Verbindungsmoduls eine erste proximale Führungsschiene, eine parallel zur ersten proximalen Führungsschiene verlaufende, zweite proximale Führungsschiene, eine die erste und die zweite proximale Führungsschiene verbindende Verbindungsstange, einen auf der ersten proximalen Führungsschiene verschiebbar angeordneten, ersten Führungsschlitten und einen auf der zweiten proximalen Führungsschiene verschiebbar angeordneten, zweiten Führungsschlitten auf, wobei die erste proximale Führungsschiene einen an der zweiten Ausgangswelle befestigten, ersten proximalen Endabschnitt besitzt, und wobei die zweite proximale Führungsschiene einen am Sockel befestigten, zweiten proximalen Endabschnitt aufweist. Das teleskopische Mitnehmermodul weist eine parallel zur zweiten proximalen Führungsschiene verlaufende Spindel, eine auf die Spindel aufgeschraubte, im zweiten Führungsschlitten befestigte Schraubenmutter und einen eine Insitu-Drehbewegung der Spindel antreibenden, dritten Motor auf. Der erste distale Verbindungsabschnitt der distalen Verbindungseinheit des Verbindungsmoduls ist gleichzeitig am ersten Führungsschlitten und der Schraubenmutter befestigt.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Vorrichtung gemäß
US 5,397,323 ,
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2 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments,
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3 eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments,
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4 eine Rückseitenansicht des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments,
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5 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments,
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6 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments, wobei das Operationsinstrument hin- und her bewegt wird,
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7 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments, wobei das Operationsinstrument um eine erste Achse verschwenkt wird, und
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8 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments, wobei das Operationsinstrument um eine zweite Achse verschwenkt wird.
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In 2 bis 5 ist ein Mechanismus zum Steuern eines teleskopischen Operationsinstruments 91 gezeigt, wobei das Operationsinstrument 91 eine Bewegungsachse 911 aufweist, die mit einem Patienten 92 derart in Berührung kommt, dass sich ein Einstechpunkt P ergibt. Der Mechanismus weist einen Sockel 20, ein erstes Drehmodul 30, ein zweites Drehmodul 40, ein Verbindungsmodul 50 und ein teleskopisches Mitnehmermodul 60 auf.
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Das erste Drehmodul 30 ist am Sockel 20 angebracht und weist eine durch den Einstechpunkt P hindurch verlaufende, erste Achse 31 auf, wobei der Sockel 20 vom ersten Drehmodul 30 in eine Rotation um die erste Achse 31 versetzbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das erste Drehmodul 30 einen ersten Motor 32, ein erstes Reduziergetriebe 33 und einen ersten Antriebsriemen 34 auf, wobei der erste Motor 32 am Sockel 20 angebracht und mit einer ersten Drehachse 321 versehen ist. Das erste Reduziergetriebe 33 ist am Sockel 20 befestigt und weist eine erste Eingangswelle 331 und eine mit der ersten Eingangswelle 331 kraftverbundene, erste Ausgangswelle 332 auf, wobei die Achse der ersten Ausgangswelle 332 mit der ersten Achse 31 überlappt. Die erste Drehachse 321 und die erste Eingangswelle 331 sind über den ersten Antriebsriemen 34 verbunden. Eine Grundbasis 96 ist auf der ersten Ausgangswelle 332 des ersten Reduziergetriebes 33 drehbar angeordnet.
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Das zweite Drehmodul 40 ist am Sockel 20 angebracht und weist eine im Sockel 20 gelagerte, zweite Ausgangswelle 432 auf, wobei die zweite Ausgangswelle 432 eine senkrecht zur ersten Achse 31 stehende, zweite Achse 41 besitzt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das zweite Drehmodul 40 einen zweiten Motor 42, ein zweites Reduziergetriebe 43 und einen zweiten Antriebsriemen 44 auf, wobei der zweite Motor 42 am Sockel 20 angebracht und mit einer zweiten Drehachse 421 versehen ist. Das zweite Reduziergetriebe 43 ist am Sockel 20 befestigt und weist eine zweite Eingangswelle 431 und eine mit der zweiten Eingangswelle 431 kraftverbundene, zweite Ausgangswelle 432 auf. Die zweite Drehachse 421 und die zweite Eingangswelle 431 sind über den zweiten Antriebsriemen 44 verbunden, wobei der zweite Motor 42 so antreibbar ist, dass die zweite Ausgangswelle 432 in eine In-situ-Drehbewegung versetzt wird, sodass das Verbindungsmodul 50, das teleskopische Mitnehmermodul 60 und das Operationsinstrument 91 um die zweite Achse 41 hin und her verschwenkbar sind.
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Das Verbindungsmodul 50 weist eine proximale Verbindungseinheit 51 und eine distale Verbindungseinheit 52 auf, wobei die proximale Verbindungseinheit 51 und die distale Verbindungseinheit 52 miteinander verbunden sind. Die proximale Verbindungseinheit 51 ist an der zweiten Ausgangswelle 432 des zweiten Drehmoduls 40 angeordnet und verläuft parallel zur Bewegungsachse 911. Die distale Verbindungseinheit 52 weist einen verschiebbar an der proximalen Verbindungseinheit 51 angeordneten, ersten distalen Verbindungsabschnitt 521 und einen zweiten distalen Verbindungsabschnitt 522 auf, der zur Anbringung des Operationsinstruments 91 dient.
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Das teleskopische Mitnehmermodul 60 ist an der proximalen Verbindungseinheit 51 montiert und mit der distalen Verbindungseinheit 52 so verbunden, dass die distale Verbindungseinheit 52 an der proximalen Verbindungseinheit 51 hin und her verschiebbar ist, wodurch sich das Operationsinstrument 91 entlang der Bewegungsachse 911 hin und her verschieben lässt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die proximale Verbindungseinheit 51 des Verbindungsmoduls 50 eine erste proximale Führungsschiene 511, eine parallel zur ersten proximalen Führungsschiene 511 verlaufende, zweite proximale Führungsschiene 512, eine die erste und die zweite proximale Führungsschiene 511, 512 verbindende Verbindungsstange 513, einen auf der ersten proximalen Führungsschiene 511 verschiebbar angeordneten, ersten Führungsschlitten 514 und einen auf der zweiten proximalen Führungsschiene 512 verschiebbar angeordneten, zweiten Führungsschlitten 515 auf. Die erste proximale Führungsschiene 511 besitzt einen an der zweiten Ausgangswelle 432 befestigten, ersten proximalen Endabschnitt 511A, wobei die zweite proximale Führungsschiene 512 einen am Sockel 20 befestigten, zweiten proximalen Endabschnitt 512A aufweist. Die distale Verbindungseinheit 52 ist aus zwei Stangen aufgebaut. Das teleskopische Mitnehmermodul 60 weist eine parallel zur zweiten proximalen Führungsschiene 512 verlaufende Spindel 61, eine auf die Spindel 61 aufgeschraubte, im zweiten Führungsschlitten 515 befestigte Schraubenmutter 62 und einen dritten Motor 63 zum Antrieb einer In-situ-Drehbewegung der Spindel 61 auf. Der erste distale Verbindungsabschnitt 521 der distalen Verbindungseinheit 52 des Verbindungsmoduls 50 ist gleichzeitig am ersten Führungsschlitten 514 und der Schraubenmutter 62 so befestigt, dass durch das teleskopische Mitnehmermodul 60 die distale Verbindungseinheit 52 an der proximalen Verbindungseinheit 51 hin- und herbewegt wird. Dadurch lässt sich das Operationsinstrument 91 entlang der Bewegungsachse 911 hin und her verschieben. Wird der dritte Motor 63 betätigt, wird die Spindel 61 in-situ gedreht, wodurch sich die Schraubenmutter 62 entlang der Spindel 61 entlang der Bewegungsachse 911 hin- und herbewegt. Das heißt, dass sich die auf der Schraubenmutter 62 montierte, distale Verbindungseinheit 52 und das Operationsinstrument 91 entlang der Bewegungsachse 911 hin und her verschieben lassen [siehe 2, 3 und 6].
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Die obige Beschreibung betrifft die Konstruktion und/oder Anordnung der erfindungsgemäßen Bauteile.
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Durch das erste Drehmodul 30, das zweite Drehmodul 40 und das teleskopische Mitnehmermodul 60 im Zusammenwirken mit dem Verbindungsmodul 50 kann das Operationsinstrument 91 am Einstechpunkt P gehalten werden, um eine Schwenkbewegung um die erste Achse 31 und die zweite Achse 41 durchzuführen. Außerdem kann dieses durch den Einstechpunkt P eine Hin- und Herbewegung entlang der Bewegungsachse 911 ausführen. Dadurch kann mithilfe des Operationsinstruments 91 eine Untersuchung oder Behandlung in unterschiedlicher Tiefe vorgenommen werden.
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Durch die proximale Verbindungseinheit 51 und die distale Verbindungseinheit 52 des Verbindungsmoduls 50 im Zusammenwirken mit dem teleskopischen Mitnehmermodul 60 kann das Operationsinstrument 91 durch den Einstechpunkt P eine Hin- und Herbewegung entlang der Bewegungsachse 911 ausführen. Das teleskopische Mitnehmermodul 60 ist an der proximalen Verbindungseinheit 51 angeordnet, wobei der erste distale Verbindungsabschnitt 521 der distalen Verbindungseinheit 52 an der proximalen Verbindungseinheit 51 verschiebbar angeordnet ist. Der zweite distale Verbindungsabschnitt 522 der distalen Verbindungseinheit 52 dient der Anordnung des Operationsinstruments 91. Daher ist das teleskopische Mitnehmermodul 60, durch das das Operationsinstrument 91 die Hin- und Herbewegung entlang der Bewegungsachse 911 ausführt, an einer von dem Operationsinstrument 91 bzw. dem Einstechpunkt P an dem Patienten 92 entfernten Stelle angeordnet. Somit weist der erfindungsgemäße Mechanismus im Bereich des Operationsinstruments 91 und des Einstechpunkts P an dem Patienten 92 keine Antriebsmechanismen auf. Dadurch kann die teleskopische Bewegung des Operationsinstruments 91 gesteuert werden, wobei der Bedienungsraum im Bereich des Einstechpunkts P an dem Patienten 92 erweitert wird, wodurch der Arzt den minimalinvasiven chirurgischen Eingriff leichter ausführen kann.
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Die Schwenkbewegung des Operationsinstruments 91 am Einstechpunkt P an dem Patienten 92 um die erste Achse 31 und die zweite Achse 41 wird im Folgenden erläutert:
Bezüglich der Schwenkbewegung um die erste Achse 31 wird auf 2, 4, 5 und 7 verwiesen. Wird der erste Motor 32 betätigt, wird die erste Eingangswelle 331 des ersten Reduziergetriebes 33 durch den ersten Antriebsriemen 34 in Rotation versetzt, wodurch die erste Ausgangswelle 332 verzögert gedreht wird. Auf diese Weise werden der Sockel 20 und die unmittelbar oder mittelbar auf dem Sockel 20 montierten Module 40, 50, 60 um die erste Ausgangswelle 332 bzw. um die erste Achse 31 verschwenkt. Da die erste Achse 31 durch den Einstechpunkt P hindurch verläuft, kann das Operationsinstrument 91 in einem bestimmten Winkel um den Einstechpunkt P verschwenkt werden. Demgemäß erfolgt die erste Schwenkbewegung des Operationsinstruments 91 um die erste Achse 31.
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Bezüglich der Schwenkbewegung um die zweite Achse 41 wird auf 2, 3, 4 und 8 verwiesen. Wird der zweite Motor 42 betätigt, wird die zweite Eingangswelle 431 des zweiten Reduziergetriebes 43 durch den zweiten Antriebsriemen 44 in Rotation versetzt, wodurch die zweite Ausgangswelle 432 verzögert gedreht wird. Auf diese Weise werden der Sockel 20 und die unmittelbar oder mittelbar an der zweiten Ausgangswelle 432 montierten Module 50, 60 um die zweite Ausgangswelle 432 bzw. um die zweite Achse 41 verschwenkt. Da die zweite Achse 41 senkrecht zur ersten Achse 31 steht und die erste Achse 31 durch den Einstechpunkt P hindurch verläuft, kann das Operationsinstrument 91 in einem bestimmten Winkel um den Einstechpunkt P verschwenkt werden. Demgemäß erfolgt die erste Schwenkbewegung des Operationsinstruments 91 um die zweite Achse 41.
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Bezugszeichenliste
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- 11, 12
- Bindeglieder
- 11A, 12A
- Außenteil
- 13A, 13B, 13C
- Verbindungsstange
- 14
- Drehzapfen
- 15A, 15B
- Antrieb
- 16
- Operationsinstrument
- 17
- Patient
- P
- Einstechpunkt
- 20
- Sockel
- 30
- erstes Drehmodul
- 31
- erste Achse
- 32
- erster Motor
- 321
- erste Drehachse
- 33
- erstes Reduziergetriebe
- 331
- erste Eingangswelle
- 332
- erste Ausgangswelle
- 34
- erster Antriebsriemen
- 40
- zweites Drehmodul
- 41
- zweite Achse
- 42
- zweiter Motor
- 421
- zweite Drehachse
- 43
- zweites Reduziergetriebe
- 431
- zweite Eingangswelle
- 432
- zweiten Ausgangswelle
- 44
- zweiter Antriebsriemen
- 50
- Verbindungsmodul
- 51
- proximale Verbindungseinheit
- 511A
- erster proximaler Endabschnitt
- 512
- zweite proximale Führungsschiene
- 512A
- zweiter proximaler Endabschnitt
- 513
- Verbindungsstange
- 514
- erster Führungsschlitten
- 515
- zweiter Führungsschlitten
- 52
- distale Verbindungseinheit
- 521
- erster distaler Verbindungsabschnitt
- 522
- zweiter distaler Verbindungsabschnitt
- 60
- teleskopisches Mitnehmermodul
- 61
- Spindel
- 62
- Schraubenmutter
- 63
- dritter Motor
- 91
- Operationsinstrument
- 911
- Bewegungsachse
- 92
- Patient
- P
- Einstechpunkt
- 96
- Grundbasis
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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