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Technologischer Hintergrund
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In der minimalinvasiven Chirurgie (MIC) wird ein chirurgisches Instrument durch eine natürliche oder eine vom Chirurgen geschaffene Öffnung in einen Körper eingeführt, um an vorbestimmten Stellen Proben zu entnehmen oder Eingriffe durchzuführen. Für die minimalinvasive Chirurgie erhältliche handgehaltene Instrumente sind in der Regel starr ausgeführt. Bei der Verwendung von solch starren Instrumenten stehen dem Chirurgen nur eine begrenzte Anzahl an Freiheitsgraden zur Verfügung.
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Wird ein Endeffektor am Instrumentenkopf wie beispielsweise eine Zange, Schere oder Greifer ins Innere eines menschlichen Körpers eingeführt, kann der Kopf eines manuell bedienten Instrumentes häufig lediglich geöffnet oder geschlossen werden und über Rotation um die Längsachse des meist stabförmigen Schaftes gedreht werden. Die Bewegungsfreiheit dieser handgehaltenen Geräte ist eingeschränkt und limitiert somit auch die Manövrierfähigkeit des Chirurgen. Eine limitierte Manövrierbarkeit kann die Operation unnötig verlängern und möglicherweise das Risiko für Patientenkomplikationen erhöhen
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Die Mehrzahl der handgeführten minimalinvasiven Instrumente weisen zu wenig Freiheitsgrade auf oder der Instrumentenkopf und Übertragungsmechanismus ist nicht ausreichend stabil ausgeführt, um beispielsweise präzise nähen oder präparieren zu können. Um weitere Freiheitsgrade wie Verschwenken des Endeffektors zu ermöglichen, sind aufwendige mechanische Konstruktionen erforderlich. Die nötige mechanische Übersetzung erlaubt zum Teil keine intuitive und präzise Bedienung. Mangelnde Stabilität und Kraftübertragung sind bekannte Probleme dieser Systeme. Darüber hinaus erfordert die manuelle Kontrolle mehrerer Freiheitsgrade mit mechanischen Instrumenten je nach Erfahrung der Bedienperson lange Einarbeitungszeiten und großes Geschick, sodass häufig der robotergestützte Ansatz bzw. die Integration von elektrischen Aktoren gegenüber handgeführten Instrumenten bevorzugt werden, um ein Verschwenken des funktionalen Instrumentenendes zu erreichen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes handgeführtes Instrument für die minimalinvasive Chirurgie zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist es Aufgabe, ein chirurgisches Instrument mit verbesserten Bedienerkomfort und Instrumentenmanövrierbarkeit zur Verfügung zu stellen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, dem Bediener ein minmalinvasives Instrument mit ausreichend Freiheit bei der Betätigung und einen erweiterten Arbeitsbereich des Instrumentenkopfes zur Verfügung zu stellen, ohne robotische Systeme zu verwenden.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Freiheitsgrade eines handgeführten Instrumentes mechanisch voneinander zu entkoppeln, um den Bediener je Freiheitsgrad ein Bedienungselement und eine stabilere Instrumentengeometrie zur Verfügung zu stellen.
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Beschreibung der Erfindung
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Auf Grundlage der Erfindung sollen die oben genannten Nachteile insbesondere die eingeschränkte Bewegungsfreiheit von herkömmlichen mechanischen Instrumenten reduziert werden. Dabei soll die Kraftübertragung von den Antriebseinheiten zu einem zweiteiligen Endeffektor optimiert werden. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mechanisches handgeführtes medizinisches Instrument weiterzubilden und eine verbesserte Getriebeanordnung bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden mit einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung und einem chirurgischen Instrument mit einer Getriebeanordnung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen wie eine Getriebeanordnung basierend auf einem Ortscheitmechanismus oder einem Planetengetriebeübertragungsmechanismus sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Getriebeanordnung bereitgestellt, die zwei Antriebseinheiten und zwei translatorische Übertragungselemente umfasst, mit denen jeweils eine rotatorisch bewegbare Funktionseinheit eines distal angeordneten zweiteiligen Endeffektors koppelbar ist. Die erste Antriebseinheit weist wenigstens ein proximal angeordnetes Drehelement oder ein Schubelement zum Öffnen oder Schließen des Endeffektors mittels Rotation wenigstens einer Funktionseinheit auf. Die zweite Antriebseinheit, mit der die translatorischen Übertragungselemente gegensinnig bewegbar sind, weist wenigstens ein proximal angeordnetes Drehelement zum seitlichen Verschwenken des Endeffektors mittels gleichsinniger Rotation beider Funktionseinheiten auf.
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Auf diese Weise kann als erster Freiheitsgrad des Endeffektors das Öffnen oder Schließen des Endeffektors mittels wenigstens einem Drehfreiheitsgrad einer Funktionseinheit mit einer eigenen separaten Antriebseinheit aktuiert werden. Eine Öffnung bzw. Schließung des Endeffektors kann dabei bewirkt werden, indem wenigstens eine Funktionseinheit in Bezug auf die andere Funktionseinheit bewegt wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Antriebseinheit ausgelegt beide Funktionseinheiten gleichzeitig zueinander bzw. voneinander weg zu verdrehen, um in Bezug auf die geschlossene Endeffektorposition einen Öffnungswinkel zu erzeugen, der vorzugsweise einen Winkelbereich von 0 ° bis 90 ° bezogen auf die Mittelachse bzw. Längsachse der Übertragungselemente umfasst.
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Mit Hilfe der zweiten Antriebseinheit der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung kann vorteilhafterweise ein zweiter Freiheitsgrad nämlich das seitliche Verschwenken bzw. Abknicken der Funktionseinheiten des Endeffektors erzeugt werden. Mittels des wenigstens einen Drehelementes der zweiten Antriebseinheit können beide Funktionseinheiten des Endeffektors simultan und gleichsinnig in einen Schwenkwinkel verschwenkt werden. Durch die Kombination der beiden Antriebseinheiten kann in jeder der Schwenkstellungen mit Hilfe eines geeigneten Bedienelements das chirurgische Instrument aktuiert d. h. geöffnet bzw. geschlossen werden.
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Durch die zweite Antriebseinheit können vorteilhafterweise Eingriffe mit einem zweiteiligen Endeffektor nicht nur wie herkömmlich in axialer Ausrichtung des Instrumentenschaftes sondern auch seitlich davon ermöglicht werden. Hierdurch kann die Bedienperson oder ein Chirurg zwischen zwei Freiheitsgraden wählen und somit durch kleinstmögliche Öffnungen zielgenau einen minimalinvasiven Eingriff ausführen.
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Durch den zusätzlichen Freiheitsgrad des seitlichen Verschwenkens kann die intrakorporale Manövrierbarkeit des Endeffektors verbessert werden, was eine wichtige Verbesserung für Anwendungen in der die minimal invasive Chirurgie darstellt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die translatorischen Übertragungselemente zwischen dem Endeffektor und den Antriebseinheiten in einem länglichen Schaft angeordnet, an dessen proximalen Ende ein Griff mit wenigstens einem einer Antriebseinheit zuordenbaren Bedienelement angeordnet ist.
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Die translatorischen Übertragungselemente können als Zug- / Schubstange ausgeführt werden, oder als flexibles Element, beispielsweise ein Seil.
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Ein sich länglich erstreckender Schaft ist speziell für die minimalinvasive Chirurgie konstruiert, um durch kleinste Körperöffnungen eingeführt werden zu können. An dem proximalen Ende des sogenannten Langschaftinstrumentes ist eine im Griff bzw. im Griffgehäuse integrierte Getriebeanordnung vorgesehen. Es besteht die Möglichkeit das gesamte Getriebe um die Achse des Instrumentenschaftes zu drehen, um eine Rotation des Instruments zu bewirken.
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Vorteilhafterweise kann als geeignetes Bedienelement für den Schwenkantrieb ein intuitiv bedienbarer Schwenkkörper vorgesehen werden. Zur Vereinfachung der Bedienung des Endeffektors kann der jeweilige Schwenkwinkel des Schwenkkörpers in einen dazu korrespondierenden Schwenkwinkel des medizinischen Instrument umgesetzt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Funktionseinheit des Endeffektors ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend: Greifer, Schere, Klemme, Maulteil, Spreizer, und Applikationszangenmaul für Clips oder Klammern.
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Die genannten Funktionseinheiten können in verschiedenen, zweckentsprechenden Formen und Größen und für die entsprechende Anwendung als Greif-, Klemm- und / oder Schneideinstrumente an den distalen Enden der Übertragungselemente angekoppelt werden. Ferner können Maulteile Teile von Zangen oder Pinzetten sein und teilweise zusätzlich ein Zahnprofil oder einen Textilgewebeüberzug aufweisen, um Gewebe zu schonen und dennoch sicher fassen zu können. Mögliche Anwendungen für die verschiedenen Funktionseinheiten sind Präparation, Schneiden, Greifen, Heben, Weghalten, Halten. Mittels Ankoppelung von Applikationszangen oder dergleichen kann das chirurgische Instrument zum Naht-, Ligatur-, Klammern oder Clips-Anlegen sowie Setzen von Klemmen benutzt werden. Dabei können die genannten Elemente, die von den Zangenschenkeln gehalten werden können, in einen Patientenkörper eingeführt werden und beispielsweise dazu benutzt werden, Gefäße oder dergleichen abzuklemmen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung basiert die Getriebeanordnung auf einem Ortscheitmechanismus und weist einen Ortscheit auf, der die Übertragungselemente jeweils im Bereich ihres proximalen Endes verbindet, wobei die erste Antriebseinheit zum Öffnen oder Schließen des Endeffektors als ein linear verschiebbares Schubelement ausgebildet ist, das am Ortscheit mittig angeordnet ist, um eine gleichsinnige lineare Bewegung beider Übertragungselemente und damit eine gegensinnige rotatorische Bewegung beider Funktionseinheiten zueinander zu bewirken.
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Der Ortscheit, der in Form einer einfachen Stange bereitstellbar ist, stellt einen einfachen und kostengünstigen Mechanismus bereit, um die jeweilige negative oder positive Schubkraft der ersten Antriebseinheit gleichmäßig auf beide Übertragungselemente zu übertragen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Ortscheit an wenigstens einem seiner Enden mit dem Drehelement der zweiten Antriebseinheit über wenigstens eine Verbindungsstange verbunden, um in Abhängigkeit von einer Verschwenkung des als Stange ausgebildeten Drehelementes ein Antriebsdrehmoment an den Ortscheit zum Verschwenken des Endeffektors zu übertragen.
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Dabei kann der Ortscheit mittels einem einfachen rechten Winkel aus Drehstange und Verbindungsstange, so manuell verschwenkt werden, dass ein Schenkel des vorzugsweise mittig abgewinkelten Ortscheites sich zu einem Übertragungselement zur Weitergabe eines positiven Schubes hinbewegt, während sich der andere Schenkel von dem anderen Übertragungselement zur Ausübung eines negativen Schubes wegbewegt. Die in diesem Fall rechtwinklige Schwenkantriebseinheit bildet einen mit der Hand bedienbaren Schwenkkörper, der leicht zu bedienen ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Ortscheit in der Mitte einen starren stumpfen Winkel auf und bildet zusammen mit wenigstens einer weiteren Verbindungsstange zwischen den freien Enden des Drehelements und des Ortscheites ein mehreckiges verschwenkbares Griffstück als Bedienelement zum Verschwenken des Endeffektors mittels gegensinniger Bewegungen der translatorischen Übertragungselemente.
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Mittels der Bereitstellung von Verbindungsstangen beidseitig des Ortscheites bildet sich ein Fachwerk oder Vieleck, welches eine stabilere Schwenkantriebseinheit als einen einfachen Winkel darstellt. Auf diese Weise können die beiden mit dem Ortscheit gekoppelten translatorischen Übertragungselemente präziser gegensinnig angesteuert werden. Die Fachwerke des Vielecks aus den Stangen der Antriebseinheit und dem gewinkelten Ortscheit bilden vorzugsweise ein Fünfeck, das in der Neutrallage bzw. unverschwenkten Grundposition des Endeffektors die Kreisbogenbewegungen des Instrumentenkopfes approximieren kann. Das um eine Drehachse drehbare Vieleck kann als relativ zum Instrumentenschaft drehbare Griffstruktur einfach von der Bedienperson gefasst und bedient werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung basiert wenigstens eine Antriebseinheit der Getriebeanordnung auf einem Planetengetriebeübertragungsmechanismus, wobei das Drehelement der zweiten Antriebseinheit bzw. des Schwenkantriebes als drehantreibbares Sonnenrad ausgebildet ist, wobei ein erstes und zweites Planetenrad zur Aufnahme eines Antriebsdrehmomentes im ständigen Zahneingriff mit dem Sonnenrad ist und resultierende Momente der Planetenräder an jeweils einen Planetensteg bzw. Planetenträger abführbar sind. Dabei sind die Übertragungselemente mit jeweils einem Planetensteg gekoppelt, um bei Antrieb des Sonnenrades gegensinnig bewegbar zu sein.
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Wenn lediglich die Schwenkantriebseinheit als Planetengetriebe ausgeführt ist, ist es notwendig, die Übertragungselemente zusätzlich gleichsinnig zur Öffnung bzw. Schließung des Endeffektors bewegen können. Dies kann durch weitere Drehelemente im Planetengetriebe oder ein an die Endbereiche der Übertragungelemente koppelbares Schubelement (wie beim Ortscheitmechanismus) erfolgen. Durch den Verzicht auf eine hohe Anzahl von Antriebselementen und Motoren bleibt das chirurgische Instrument und eine darin integrierbare Getriebeanordnung konstruktiv einfach, was sich in geringeren Herstellungskosten niederschlägt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Sonnenrad direkt oder indirekt über ein weiteres mit dem Sonnenrad fest verbundenen koaxial angeordneten Drehelement drehantreibbar, wenn das Sonnenrad oder Drehelement selektiv im Zahneingriff mit einer Außenverzahnung eines schwenkbaren Zahnradsegmentes eines Bedienelements ist.
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Durch einen selektiven Zahneingriff kann die Bedienperson wählen, ob das Sonnenrad frei läuft oder als Antriebseinheit mittels einer Bewegung des Zahnradsegments fungieren soll.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das wenigstens eine Drehelement der ersten Antriebseinheit als erstes drehantreibbares Hohlradsegment ausgebildet, wobei das erste Planetenrad zur Aufnahme eines Antriebsdrehmomentes mit dem ersten Hohlradsegment im ständigen Zahneingriff ist und resultierende Momente des ersten Planetenrades an den ersten Planetensteg abführbar sind. Dabei ist mittels dem ersten Übertragungselement der Abtrieb des ersten Planetenstegs in Abhängigkeit von der gewählten Antriebsdrehrichtung des Hohlradsegmentes in einen positiven oder negativen Schub zum Öffnen oder Schließen des Endeffektors mittels Rotation der koppelbaren ersten Funktionseinheit umsetzbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die erste Antriebseinheit ein als zweites Hohlradsegment ausgebildetes Drehelement auf, wobei das zweite Planetenrad zur Aufnahme eines Antriebsdrehmomentes mit dem zweiten Hohlradsegment im ständigen Zahneingriff ist, und die Bewegung des zweiten Planetenrades an den zweiten Planetensteg abführbar ist. Dabei ist mittels dem zweiten Übertragungselement der Abtrieb des zweiten Planetenstegs in Abhängigkeit von der gewählten Antriebsdrehrichtung des Hohlradsegmentes in einen positiven oder negativen Schub zum Öffnen oder Schließen des Endeffektors mittels Rotation der koppelbaren zweiten Funktionseinheit umsetzbar.
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Durch den Einsatz mehrerer Antriebseinheiten bzw. Antriebsdrehelemente in der Getriebeanordnung wird die exakte und separate Steuerung von Freiheitsgraden möglich. Zum einen können die als Hohlradsegmente ausgebildeten Drehelemente der ersten Antriebseinheit jeweils separat einen Drehfreiheitsgrad einer Funktionseinheit ansteuern. Zum anderen kann durch die zweite Antriebseinheit (Sonnenrad) ein Verschwenken des Endeffektors bewirkt werden.
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Für die Präzision des medizinischen Instrumentes ist die Verwendung eines Planetengetriebes besonders vorteilhaft. Diese kann durch eine hohe Steifigkeit und geringes Verdrehspiel die Kraftübertragung optimieren. Insbesondere können präzise Bewegungsabläufe mit höchster Wiederholgenauigkeit gewährleistet sein. Dies ist eine Voraussetzung für genaues Operieren bei der minimal invasiven Chirurgie.
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Im Vergleich zu dem vorher beschriebenen Antriebsmechanismus unter Verwendung eines Ortscheites und eines vieleckigen Fachwerkes zur Approximation einer Kreisbewegung, hat das Planetengetriebe den Vorteil, dass es auf einer Kreisbewegung basiert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind in der unverschwenkten Position des Endeffektors die Planetenräder und zugehörige Hohlradsegmente symmetrisch in Bezug auf eine Mittelachse der parallelen Übertragungselemente anordenbar und durch gemeinsam an beiden Hohlrädern angreifende Bedienelemente gegensinnig bewegbar, um über die jeweiligen Planetenträger eine gleichsinnige Bewegung der Übertragungselemente zum Öffnen oder Schließen des Endeffektors mittels Rotation beider Funktionseinheiten zu erzeugen.
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Durch den symmetrischen Aufbau und symmetrische Antriebsbewegungen können beide Übertragungselemente simultan angesteuert werden. Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung weist auf vorteilhafte Weise eine ausreichende Drehbarkeit der verschwenkbaren Hohlradsegmente relativ zueinander auf. Hierfür erstrecken sich die Hohlradsegmente über einen Umfangswinkel von vorzugsweise 90 ° bis 155 °.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit über die Planetengetriebeanordnung addierend koppelbar.
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Als weiterer Vorteil des Planetengetriebes hat man die Möglichkeit alle Drehelemente (Sonnenrad, Planetenräder und Hohlradsegmente) in Bewegung zu setzen, wobei mit den zwei Antriebseinheiten (Sonnenrad bzw. Hohlradsegmente) jeweils ein Planetenrad antreibbar ist (Summiergetriebe). Die als Abtriebsglieder dienenden Planetenträger bzw. Planetenstege summieren jeweils die aus den Antriebseinheiten resultierenden Momente, d. h. das Drehmoment, wenn nur das Sonnerad angetrieben würde (bei festen Hohlradsegmenten), wird zu dem Drehmoment, wenn nur die beiden Hohlradsegmente angetrieben würden, (festes, frei laufendes bzw. abstützende Sonnenrad) addiert.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zumindest eines der Bedienelemente mit einer Feststellvorrichtung zum Festlegen des Betätigungselementes in wenigstens einer Endstellung und / oder einer oder mehreren Zwischenstellungen versehen ist.
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Durch die Koppelung mit einem oder beiden Bedienelementen mit der Feststellvorrichtung kann das jeweilige Bedienelement verriegelt bzw. arretiert werden, damit es sich nicht versehentlich verstellt. Außerdem können mit der Feststellvorrichtung bestimmte Funktionsstellungen des zweiteiligen Endeffektors des medizinischen Instrumentes, beispielsweise die Greif- oder Offenstellung eines Greifers, auf einfache Weise fest eingestellt werden. Mittels Feststellvorrichtungen für die Bedienelemente oder selektiven außer Eingriff bringen der Antriebseinheit kann das chirurgische Instrument sicher und bedienerfreundlich hantiert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das wenigstens eine Bedienelement als Hebel, Joystick oder Betätigungsknopf ausgebildet.
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Ein Joystick, Betätigungsknopf oder Hebel kann beispielsweise an dem proximalen Endbereich des Schaftes als Schwenkeinrichtung für das medizinische Instrument ausgebildet sein. Vorteilhafterweise werden zur Bedienung Griffmulden oder Griffösen verwendet, die mit nur einem Finger oder wenigen Fingern auf einfache Weise beispielsweise den Schwenk- und Neigungswinkels des medizinischen Instruments ansteuern können.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die translatorischen Übertragungselemente Zug-bzw. Druck-Elemente ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Zug- bzw. Schubstange, Druckstange, Seilzug oder Kombinationen davon.
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Bei Verwendung von Seilzügen ist eine besonders enge Führung der Seilzüge in dem Schaft möglich, wobei das Außenrohr einen kleinen Durchmesser haben kann. Die Seilzüge können durch Umlenkrollen und / oder Ösen geführt werden und mit starren Schubelementen kombiniert werden. Die translatorischen Übertragungselemente bewirken eine Umsetzung der Schwenkbewegung der Planetenträger um die Sonnenradachse in eine Axialbewegung und am distalen Ende des Instruments wieder eine Umsetzung der Axialbewegung der Übertragungselemente in die Rotation der Funktionseinheiten.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein chirurgisches Instrument, das einen distal angeordneten zweiteiligen Endeffektor und einen proximal angeordneten Griff mit einem mit der Hand ergreifbaren Griffteil sowie einer Getriebeanordnung mit zwei Antriebseinheiten umfasst. Zudem wird ein Schaft bereitgestellt, der den Griff mit dem Endeffektor verbindet und translatorische Übertragungselemente aufweist, um mittels jeweils mit einem griffseitig angeordneten Bedienelement und zugeordneter Antriebseinheit den zweiteiligen distal angeordneten Endeffektor zu verschwenken oder zu öffnen bzw. zu schließen.
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Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung im Griff des chirurgischen Instrumentes beruhen zum einen auf einem Ortscheitmechanismus und zum anderen auf ein Planetengetriebe und ermöglichen ein rein manuelles, gelenkiges, kräftiges und ergonomisches minimalinvasives Instrument, mit dem präzise gearbeitet werden kann.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:
- 1a eine schematische Draufsicht eines Kopfstückes eines chirurgischen Greifinstrumentes;
- 1b schematische Draufsicht eines chirurgischen Schneidinstrumentes mit strichliniert dargestelltem geschwenkten Endeffektor;
- 2 eine Ausführungsform einer Getriebeanordnung mit einem Ortscheitmechanismus;
- 3 Schnitt einer weiteren Ausführungsform einer Getriebeanordnung mit einem Planetengetriebeübertragungsmechanismus;
- 4a schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung basierend auf einem Planetengetriebe;
- 4b die Getriebeanordnung der 4a nach Betätigung der Bedieneinheit zum Öffnen bzw. Schließen eines Endeffektors;
- 4c die Getriebeanordnung der 4 a nach Betätigung der Bedieneinheit zum Verschwenken eines Endeffektors;
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Die Darstellungen sind schematisch und nicht zwingend maßstabsgerecht. Sie zeigen darüber hinaus nicht alle Details, sondern beschränken sich auf die Darstellung der erfindungswesentlichen Einzelheiten sowie weiterer Merkmale, die die Erläuterung und Beschreibung der Erfindung erleichtern. Gleiche Elemente in den unterschiedlichen Figuren werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Detaillierte Beschreibung der Figuren
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1a zeigt ein distales Kopfstück 100 für ein medizinisches Instrument mit einem zweiteiligen Endeffektor, der zwei zusammenwirkende Funktionseinheiten 141, 142 aufweist, die eine Greifzange bilden. Der Endeffektor weist zum Greifen, Halten oder Klemmen zwei distal angeordnete, um die Drehachse 146 drehbar gelagerte Funktionseinheiten 141, 142 - auch Maulteile genannt - auf, die jeweils mit einem translatorischen Übertragungselement 151, 152 verbunden sind. Die Übertragungselemente 151, 152 sind als Zug- bzw. Druckstangen ausgeführt und können die Funktionseinheiten 141, 142 einzeln d. h. unabhängig voneinander ansteuern. Die Zug- bzw. Druckstangen 151, 152 laufen durch einen nicht näher gezeigten Schaft bis zu einem distal angeordneten Griff (nicht gezeigt in 1).
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Jede Bewegung der Zug- bzw. Druckstangen 151, 152 wird über die Gelenke 131, 132 auf die jeweiligen Maulteile 142, 141 übertragen. Ferner sind am distalen Ende der Übertragungselemente 151, 152 Gelenke 161, 162 vorgesehen, um wenigstens zwei Antriebseinheiten anzuschließen. Mittels eines nicht näher gezeigten Bedienelementes wie z.B. mit einem Hebelmechanismus können Handbewegungen einer Bedienperson über eine Antriebseinheit und damit verbundene Übertragungselemente 151, 152 an den Effektor wie z. B. eine Präparierzange übertragen werden.
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1b zeigt stark schematisiert eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen medizinisches Instrumentes, das einen zweiteiligen Endeffektor 140, einen Schaft 170 und einen Griff 180 sowie eine Bedieneinheit 190 aufweist. In dieser Ausführungsform ist der Endeffektor 140 als Schere mit zwei Schneidklingen bzw. -maulteilen 141, 142 ausgebildet. Das Außenrohr 171 des Schaftes 170 ist mit dem Gehäuse 181 verbunden. Im Inneren des Schaftes 170 verlaufen parallel zueinander translatorische Übertragungselemente 151, 152, die mit zwei im Gehäuse angeordneten Antriebseinheiten koppelbar sind. In Abhängigkeit von der gewählten Antriebseinheit können die translatorische Übertragungselemente 151, 152 jeweils einen positiven Schub- oder Druck oder einen negativen Schub erzeugen. Der Schub kann schließlich in die Rotation eines Maulteiles 141, 142 umgesetzt werden. Die Übertragungselemente 151, 152 dienen somit zur Aktuierung des Endeffektors 140 und können als Stangen oder Seilzüge oder eine Kombination davon ausgebildet sein. Bei der Verwendung von Seilzügen ist es möglich den Durchmesser des Außenrohres 171 klein zu gestalten.
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Beide Scherenmaulteile 141, 142 sind drehbar um die Drehachse 146 gelagert und sind in 1b in einer teilgeöffneten Position gezeigt. Eine vollständige Schließung der Scherenmaulteile kann durch eine Bewegung der Maulteile zueinander erfolgen. Eine Öffnung bzw. Schließung wird vorzugsweise durch eine gleichsinnige Bewegung der parallel entlang der Längsachse 154 des Schaftes 170 verlaufenden Übertragungselemente 151, 152 erzeugt.
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1b veranschaulicht eine Schwenkbewegung des Endeffektors 140 in der Zeichenebene, wobei die Maulteile 141, 142 in Bezug auf die Längsachse 154 des Schaftes 170 seitlich verschwenkt werden. Das Verschwenken beider Funktionseinheiten bzw. Maulteile 141, 142 des Endeffektors 140 erfolgt simultan und gleichsinnig um den Schwenkwinkel 149 in Bezug auf die Längsachse 154 des Schaftes, wenn die Übertragungselemente 151, 152, wie in der 1b mit den Pfeilen 156 angedeutet gegensinnig bewegt werden.
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1b veranschaulicht insbesondere eine Schwenkbewegung des Endeffektors um einen Schwenkwinkel 149. Die gleichsinnig im Uhrzeigersinn (siehe Pfeil 148) um die Drehachse 146 verschwenkten Scherenmaulteile 141', 142' werden mit einer punkt-gestrichelten Linie in Überlagerung zu dem nicht verschwenkten Endeffektor gezeigt (Maulteile 141, 142 mit durchgezogener Linie und Schwenkwinkel = 0 °).
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Zum gleichsinnigen Verschwenken der Scherenmaulteile 141', 142' in eine relativ zur Längsachse 154 des Schaftes 170 geneigte Position der Scherenmaulteile 141', 142' wird ein separates Bedienelement 192 bereitgestellt. Das Bedienelement 192 ist am Griff 180 drehbar um eine Drechachse 196 gelagert, die senkrecht zur Längsachse 154 verläuft, so dass das Bedienelement 192 in Bezug auf die Längsachse 154 beidseitig seitlich verschwenkbar ist. Zum Verschwenken des Endeffektors 140 wird das Bedienelement von seiner Grundposition 192 in die Schwenkposition 192' gedreht. Die Bedienperson kann das am endeffektorfernen Ende des Griffes 180 angeordnete Bedienelement 192 beispielsweise mit einem oder mehreren Fingern bedienen. Hierzu können eine oder mehrere Griffmulden vorgesehen werden. Neben einem Hebel kann auch ein Knopf oder Joystick Hebel als Bedienelement bereitgestellt werden.
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Die Schwenkposition des Endeffektors ist nur beispielhaft gezeigt. Die in dem Griffgehäuse 181 angeordnete Antriebseinheit zum Verschwenken ermöglicht das simultane Verschwenken der Maulteile 141, 142 in einem Winkelbereich von vorzugsweise 0 ° bis 90 °. Wenn der jeweilige Schwenkwinkel des Schwenkkörpers mit dem Schwenkwinkel des medizinischen Instrumentes korrespondiert, ist das Bedienelement 192 für den Schwenkantrieb intuitiv bedienbar. Es ist weiterhin von Vorteil, dass in jeder der Schwenkstellungen durch Betätigung eines in dieser Ansicht nicht sichtbaren weiteren Bedienelementes der Bedieneinheit 190 die Maulteile 141, 142 geöffnet bzw. geschlossen werden können.
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2 zeigt eine Ausführungsform einer Getriebeanordnung 200 zur Bewegung eines zweiteiligen Endeffektors eines chirurgischen Instrumentes. Die Getriebeanordnung 200 umfasst einen Ortscheitmechanismus, der in Abhängigkeit von an dem Ortscheit 260 angreifenden Antriebseinheiten 210, 220 eine Linearbewegung 215 oder eine Drehbewegung 228 auf die Übertragungseinheit 250 überträgt.
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2 zeigt als Übertragungseinheit 250 schematisch die Endabschnitte zweier translatorischer Übertragungselemente 251, 252, die als Zug- bzw. Druckstangen ausgeführt und jeweils an dem distalen Enden (nicht dargestellt) mit einer Funktionseinheit eines zweiteiligen Endeffektors koppelbar sind. Ein zweiteiliger Endeffektor 140 kann wie z. B. in den 1a oder b gezeigt ein Greifer oder eine Schere sein. Ferner können mit den distalen Enden der Übertragungselemente 251, 252 andere zweiteilige Endeffektoren wie Zangen oder Applikationszangen für Clips, Klemmen oder dergleichen verbunden werden. Die Zug- bzw. Druckstangen 251, 252 können in einem nicht gezeigten Schaft linear geführt werden. Die lineare Führung wird durch die jeweiligen Doppelpfeile 255, 256 veranschaulicht. An beiden proximalen Enden der Übertragungselemente 251, 252, sind jeweils Gelenkverbindungen 261, 262 vorgesehen, die den Ortscheit 260 mit der Übertragungseinheit 250 wirkverbinden.
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Der Ortscheit 260 verläuft im Wesentlichen quer im Bezug auf die Bewegungsrichtung der Übertragungselemente 251, 252, die entlang der Längsachse des Schaftes verschiebbar sind. Mittig zwischen den Übertragungselementen 251, 252 ist ein erste Antriebseinheit 210 angeordnet, die als verschiebbares Schubelement ausgeführt ist, das entlang einem Linearlager 211 linear geführt wird. Das freie Ende der Antriebseinheit 210 kann mit einem nicht näher gezeigten Bedienelement wie z.B. einen schwenkbaren Betätigungshebel über einen Hebelmechanismus verbunden sein. Das Bedienelement kann bevorzugt als Griffteil mit einer Grifföse für einen Finger ausgebildet sein, sodass mit nur einem Finger Zug- und Druckkräfte gleichermaßen auf einfache Weise aufgebracht werden können.
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Wird das Bedienelement der ersten Antriebseinheit 210 betätigt, wird das Schubelement durch den von der Bedienperson aufgewandten Druck oder Zug linear bewegt (siehe Doppelpfeil 215). Diese lineare Bewegung wird über den Ortscheit 260 auf beide Übertragungselemente 251, 252 übertragen, sodass diese sich gleichsinnig mit einem positiven oder negativen Schub in der Längsrichtung des Schaftes bewegen. Durch die gleichsinnige Bewegung der Übertragungselemente 251, 252 können die freien Enden der Maulteile des Endeffektors bei einer Schiebebewegung in Richtung des Endeffektors voneinander weg gedreht werden und mit einer Schiebebewegung in entgegengesetzter Richtung zueinander gedreht werden. Dadurch kann der Endeffektor in Abhängigkeit von der Schubrichtung geöffnet oder geschlossen werden.
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Um eine Verschwenken des Endeffektors zu bewirken ist der Ortscheit 260 mit einer zweiten Antriebseinheit 220 verbunden, der ein Drehelement 224 in Form einer Stange aufweist, die um eine Schwenkachse 226 drehbar gelagert ist. Um die Drehbewegung 228 auf den Ortscheit 260 zu übertragen, sind Verbindungsstangen 221 und 222 zwischen den jeweiligen herausragenden Enden des Ortscheits 260 und den freien Enden des Drehelementes 224 vorgesehen. Die Stangen 221, 222, 224 und der mittig stumpf gewinkelte Ortscheit 260 (stumpfer Winkel gekennzeichnet durch den Doppelpfeil bei Gelenk 216) sind über die Gelenke 263 und 265 bzw. 225 und 223 gelenkig verbunden und bilden eine mehreckiges, vorzugsweise fünfeckiges, Stangen- oder Fachwerk.
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Eine Schwenkung bzw. Drehung der Antriebseinheit 220 um die Schwenkachse 240, bewirken eine gegensinnige Schubbewegung der translatorischen Übertragungselemente 251 und 252. Diese differentielle Bewegung erzeugt wie in 1b gezeigt eine Verschwenkung des Instrumentenkopfes in Bezug auf die Längsachse. Die drehbare Antriebseinheit 220 kann als Bedienelement wie z.B. Griffkranz ausgeführt sein oder mit einem separaten Bedienelement (wie in 1b schematisch angedeutet) in Eingriff gebracht werden. Als Bedienelement können beispielsweise ein Hebelmechanismus oder Joystick verwendet werden, die im Bezug auf ein nicht näher gezeigtes Griff- bzw. Getriebegehäuse und dem Instrumentenschaft verschwenkbar gelagert sind.
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Die Fachwerke des Vielecks aus Stangen der Antriebseinheit 220 und dem gewinkelten Ortscheit 260 approximieren in der in 2 gezeigten Neutrallage die Kreisbogenbewegungen des Instrumentenkopfes. Es ist jedoch zu beachten, dass bei einer geschwenkten Position des Endeffektors der Öffnungswinkel des Endeffektors nicht linear sondern sinusförmig abhängig ist vom Verfahrweg der Druck- bzw. Zugstangen 251, 252. Um diese Abhängigkeit zu vermeiden, wurde folgende in 3 veranschaulichte Ausführungsform mit einer Getriebeanordnung entwickelt, die auf einer Kreisbewegung basiert.
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3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Getriebeanordnung 300, die wenigstens eine Funktionseinheit eines Instrumentenkopfes mittels einem Planetengetriebemechanismus bewegen kann. Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung 300 kann mit Hilfe des Planetengetriebes Drehmomente 328 in lineare Schubbewegungen 355, 356 der Übertragungselemente 351 und 352 umsetzen und in Abhängigkeit der gewählten Antriebseinheit 310, 320 eine Aktuierung (Öffnen oder Schließen) bzw. Verschwenken eines zweiteiligen Endeffektors bewirken. Die Verwendung eines Planetengetriebes hat den Vorteil gegenüber der auf einen Ortscheit-Mechanismus basierende Ausführungsform (siehe 2), dass das Getriebe auf einer Kreisbewegung basiert und als Summiergetriebe fungieren kann.
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Der Planetenübertragungsmechanismus der Getriebeanordnung 300 weist ein zentrales Sonnenrad 320 auf, das mit einem ersten Planetenrad 331 und einem zweiten Planetenrad 332 im Eingriff ist. Jedes Planetenrad 331, 332 kann mit einer Außenverzahnung im Eingriff mit einer Innenverzahnung der Hohlradsegmente 311 und 312 gebracht werden. Die Hohlradsegemente 311 und 312 sind kreisring- bzw. sichelförmig und können auch als erstes und zweites Ringteil oder Drehelemente 311, 312 der ersten Antriebseinheit 310 bezeichnet werden. Jedes Hohlradsegment 311, 312 kann sich über einen Umfangswinkel von vorzugsweise 90 °bis 155 °erstrecken und um die Drehachse 326 des Sonnenrades 320 gedreht werden.
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In der geschlossenen und unverschwenkten Grundposition des Endeffektors sind die Planetenräder 331, 332 und zugehörige Hohlradsegmente 311, 312 symmetrisch in Bezug auf eine gedachte Symmetrieebene angeordnet, die senkrecht zu einer Mittelachse der Übertragungseinheit 350 bzw. der Längsachse des nicht näher in 3 gezeigten Schaftes ausgebildet ist. Mit Hilfe des symmetrischen Aufbaus des Getriebes können beide translatorischen Übertragungselemente 351, 352 angesteuert werden. Die auf 3 gezeigte obere Hälfte des Planetengetriebes, insbesondere das Planetenrad 331 mit dem Planetensteg 341 als Abtrieb kann lineare Schubbewegungen 355 auf das obere Übertragungselement 351 übertragen, während die untere Hälfte der Getriebeanordnung das untere Übertragungselement 352 linear bewegen kann (siehe Doppelpfeil 356).
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Als antreibendes Drehelement für beispielsweise das obere Planetenrad 331 kann selektiv entweder das zugehörige Hohlradsegment 311 der ersten Antriebseinheit 310 bzw. das Sonnenrad 320 der zweiten Antriebseinheit 320 gewählt werden. Um die Drehelemente der Antriebseinheiten 310 oder 320 zu bewegen werden jeweils Bedienelemente vorgesehen.
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In Bezug auf die erste Antriebseinheit 310 werden Bedienelemente 391 und 392 bereitgestellt, die über ein Gelenk 360 jeweils außen an einem Hohlradsegment 311 bzw. 312 befestigt sind und als Schubstangen ausgebildet sind. Wird das Bedienelement 391 gemäß dem Doppelpfeil 317 verschoben, bewegt sich das obere Hohlradsegment 311. Daraufhin rollt in dem Hohlradsegment 311 das Planetenrad 331, welches sich gleichzeitig auf dem Sonnenrad 320 abstützt. Wie bereits erläutert wird die Bewegung des Planetenrades 331 von dem zugeordneten Planetensteg 341 aufgenommen und an das translatorische Übertragungselement 351 übertragen. Auf diese Weise kann wenigstens eine Funktionseinheit des Endeffektors in Bezug auf die andere Funktionseinheit bewegt werden und somit ein Öffnen bzw. Schließen des Endeffektors bewirken.
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Nach dem gleichen Prinzip kann auch das Planetenrad 332 bewegt werden, wobei eine Bewegung 316 des Bedienelementes 393 das Hohlradsegment 312 bewegen kann. Die beiden Bedienelemente 391, 393 können vorteilhafterweise an ihrem proximalen Enden verbunden sein, um ein Bedieneinheit 395 zu bilden, das mit einer einzigen Bewegung 315 beide Schubstangen und somit jeweils die Drehelemente 311, 312 der Antriebseinheit 310 bewegt werden können. Auf diese Weise können die translatorischen Übertragungselemente 351 und 352 gleichzeitig und gleichsinnig zum Öffnen und Schließen des Endeffektors bewegt werden.
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Als zweite Antriebseinheit 320 dient das Sonnenrad 320. Wird das Sonnenrad 320 mittels einem nicht näher gezeigten Bedienelement in eine Richtung des Doppelpfeiles 328 um die Drehachse 326 gedreht, werden beide Planetenräder 331, 332 in dieselbe Richtung gedreht.
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Jedes Planetenrad 331, 332 stützt sich auf das jeweilige Hohlradsegment 311, 312 und bewegt den an die jeweiligen Planetenraddrehachsen 337 bzw. 336 angelenkten Planetensteg 341 bzw. 342. Dadurch wird eine gleichsinnige Bewegung der Planetenstege 341, 342 um die gemeinsame Drehachse 326 erzeugt, wodurch eine gegensinnige Bewegung der Übertragungselemente 351 und 352 angesteuert wird. Zur Übertragung einer positiven bzw. negativen Schubbewegung 355, 356 auf jeweils ein translatorisches Übertragungselement 351 bzw. 352 dienen die Gelenke 361 bzw. 362. Die gegensinnigen Schubbewegungen erzeugen ein Verschwenken eines hier nicht näher gezeigten Endeffektors.
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Die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Getriebeanordnung 400 wird beispielhaft anhand schematischer Darstellungen des Planetengetriebes vor und nach Betätigung der jeweiligen Antriebseinheiten 410 bzw. 420 in den 4a, b und c gezeigt. Die in 4 gezeigte Getriebeanordnung 400 umfasst im Wesentlichen den gleichen Planetengetriebemechanismus mit den Planetenrädern 331, 332 und den Planetenstegen 341, 342 als Abtriebelemente wie bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel 300. Folglich werden gleiche Bezugszeichen eingesetzt, um gleiche Teile zu bezeichnen. Die Teile die sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel 300 unterscheiden, werden mit neuen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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4 zeigt im Unterschied zu 3 Hohlradsegemente 411 und 412 mit einem kleineren Umfangswinkel von etwa 90 - 95 °auf. Zudem sind die Hohlradsegmente 411 und 412 jeweils an einem um die Sonnenradachse 326 drehbar gelagerten Drehscheibensegment 414 bzw. 413 angeordnet. Die Bedienelemente 491 und 493 werden an der Außenseite, d. h. an der dem Planetengetriebe abgewandten Seite, angebracht. Das Bedienelement 491 ist so abgewinkelt, dass es das freie Ende des Bedienelementes 493 überlagert und mit diesem gelenkig verbunden werden kann. Auf diese Weise können beide Bedienelemente 491, 493 als eine Bedieneinheit 495 bedient werden und in Richtung des Doppelpfeiles 415 verschoben werden.
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Zudem wird ein Bedienelement 492 in Form eines um die Drehachse 496 schwenkbaren Hebels bereitgestellt, der mit einem Zahnradsegment 425 verbunden ist. Die Außenverzahnung des Zahnradsegmentes 425 kann wie in 4a gezeigt so beabstandet von der Außenverzahnung des Drehelement 322 arretiert werden, dass sich das Drehelement 322 und das damit verbundene größere Sonnenrad 321 im Freilauf befindet. Eine weitere Position des Bedienelementes wird in 4b gezeigt, wobei das Zahnradsegment 425 in die Zähne des Drehelementes 322 eingreift. Vorteilhafterweise kann diese Position arretiert werden, um als Sperrsteuerung des Sonnenrades 321 zu fungieren. Wird das Sonnenrad 322 auf diese Weise fixiert dient es als Stützrad für die umlaufenden Planetenräder 331 bzw. 332. Dieser Feststellmechanismus kann genutzt werden, wenn die erste Antriebseinheit 410 betätigt wird, wie in 4b gezeigt.
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4a und 4b zeigen schematisch die Getriebeanordnung 400 vor und nach einer Betätigung der ersten Antriebseinheit 410. Die erste Antriebseinheit 410 ist zum Öffnen und Schließen eines distal angeordneten Endeffektors ausgelegt, indem eine gleichsinnige Bewegung der Übertragungselemente 351, 352 und damit eine gegensinnige Bewegung der drehbaren Funktionseinheiten des Endeffektors bewirkt werden kann. Hierzu wird die Bedieneinheit 495 bzw. beide Bedienelemente 491 und 493 gleichzeitig in Richtung der Übertragungseinheit 350 verschoben. In 4b werden die verschobenen Bedienelemente 491', 493' gezeigt, sowie die dadurch gedrehten Hohlradsegmente 411' und 412'. Das Planetenrad 331' wird mit dem gegen den Uhrzeigersinn gedrehten Hohlradsegment 411' bewegt und verschiebt damit seine Drehachse 336' und das daran angelenkte Ende des Planetensteges 341 in die Richtung der Übertragungseinheit 350. Ebenso nimmt das im Uhrzeigersinn gedrehte Planetenrad 332' die von dem Hohlradsegment 412' übertragene Antriebskraft auf und überträgt diese an den angekoppelten Planetensteg bzw. Planetenträger 342. Die Kopplungselemente 461, 462 sind als eine sich in Längsrichtung erstreckende stabile Hülle ausgeführt und können jeweils die Bewegung der Planetenträger bzw. Planetenstege 341, 342 auf gleichsinnige translatorische Bewegungen 355, 356 der Übertragungselemente 351 und 352 umsetzen.
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In 4c wird die Getriebeanordung gezeigt, wenn das zweite Bedienelement 493 und damit die zweite Antriebseinheit in Form eines Sonnenrades 421 betätigt wird. Die zweite Antriebseinheit bzw. das Sonnenrad 421 ist zum Schwenken eines distal angeordneten Endeffektors ausgelegt, indem eine gegensinnige Bewegung 355', 356' der Übertragungselemente 351, 352 und damit eine gleichsinnige Bewegung der drehbaren Funktionseinheiten des Endeffektors bewirkt werden kann. Zum Verschwenken eines Endeffektors wird das Sonnenrad 421 als Antriebseinheit 320 genutzt, sodass in dieser Konfiguration die Hohlradsegmente 411, 412 lediglich zur Abstützung dienen. Zur Drehung des Sonnenrades 421 wird das Zahnradsegment 425' mittels dem Bedienelement bzw. Schwenkhebel 492 gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt und greift dabei in die Zähne des Drehelementes 422' ein. Dies erzeugt eine Rotation des Drehelements 422' und damit des koaxial gelagerten Sonnenrades 421' im Uhrzeigersinn. Die Bewegung des Sonnenrades 421' wird auf beide Planetenräder 331' und 332' übertragen, wobei die Drehachse 337' von der Übertragungseinheit wegbewegt wird, während die Drehachse 336' zur Übertragungseinheit 350 hinbewegt wird. Dadurch werden die Übertragungselemente 351, 352 gegensinnig bewegt 355', 356'und erzeugen damit eine Verschwenkung des Endeffektors.
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Die vorstehend beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung und eines chirurgischen Handhabungsgerät kann auf allen Gebieten der Medizin und insbesondere in der Endoskopie eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist seine Anwendung in der minimalinvasiven Chirurgie. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch für andere Anwendungsfälle wie technische Untersuchungen von Hohlräumen angewendet werden.
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Es wird eine Getriebeanordnung bereitgestellt, die zwei Antriebseinheiten 210, 220, 310, 320, 410, und zwei translatorische Übertragungselemente 151, 152, 251, 252, 351, 352, mit denen jeweils eine rotatorisch bewegbare Funktionseinheit 141, 142 eines distal angeordneten zweiteiligen Endeffektors 140 koppelbar ist. Die erste Antriebseinheit 210, 310, 410 weist wenigstens ein proximal angeordnetes Drehelement 311,411 oder ein Schubelement 210 zum Öffnen oder Schließen des Endeffektors 140 mittels Rotation wenigstens einer Funktionseinheit 141, 142 auf. Die zweite Antriebseinheit 220, 320, mit der die translatorischen Übertragungselemente 151, 152, 251, 252, 351, 352 gegensinnig bewegbar sind, weist wenigstens ein proximal angeordnetes Drehelement 224, 320, 421 zum simultanen und gleichsinnigen Verschwenken der Funktionseinheiten 141, 142 des Endeffektors 140 auf. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein chirurgisches Instrument mit der genannten Getriebeanordnung 200, 300, 400 im Griff 180. Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung 200, 300, 400 für ein chirurgisches Instrument basiert zum einen auf einem Ortscheitmechanismus und zum anderen auf ein Planetengetriebe und ist mittels zwei den Antriebseinheiten 210, 220, 310, 320, 410 zugeordneten Bedienelementen 191, 192, 391, 393, 491, 492, 493 bedienbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Instrumentenkopf eines chirurgischen Instrumentes
- 131
- Gelenk zwischen erster Funktionseinheit und erstem Übertragungselement
- 132
- Gelenk zwischen zweiter Funktionseinheit und zweitem Übertragungselement
- 140
- zweiteiliger Endeffektor
- 141
- erste rotatorisch gelagerte Funktionseinheit
- 142
- zweite rotatorisch gelagerte Funktionseinheit
- 146
- Drehachse der Greifelemente bzw. Maulteile
- 148
- Schwenkrichtung des Endeffektors
- 149
- Schwenkwinkel
- 151
- erstes translatorisches Übertragungselement
- 152
- zweites translatorisches Übertragungselement
- 154
- Längsachse des Schaftes
- 156
- gegensinnige Bewegung der Übertragungselemente
- 161
- proximales Gelenk des ersten Übertragungselementes
- 162
- proximales Gelenk des zweiten Übertragungselementes
- 170
- Schaft
- 171
- Außenrohr des Schaftes
- 180
- Griff
- 181
- Gehäuse
- 190
- Bedieneinheit
- 192
- Bedienelement
- 195
- Schwenkrichtung des Bedienelementes
- 200
- Getriebeanordnung
- 210
- erste Antriebseinheit
- 211
- Linearlager
- 215
- Linearbewegung der ersten Antriebseinheit
- 216
- Gelenk zwischen Ortscheit und Schubelement
- 221
- erste Verbindungsstange
- 222
- zweite Verbindungsstange
- 223
- Gelenk zwischen Drehelement und Verbindungsstange
- 224
- Drehelement / -stange
- 225
- Gelenk zwischen Drehelement und Verbindungsstange
- 226
- Schwenkachse
- 228
- Dreh- bzw. Schwenkbewegung der zweiten Antriebseinheit
- 250
- Übertragungseinheit
- 251
- erstes translatorisches Übertragungselement
- 252
- zweites translatorisches Übertragungselement
- 255
- Linearbewegung des ersten Übertragungselementes
- 256
- Linearbewegung des zweiten Übertragungselementes
- 260
- Ortscheit mit mittigen stumpfen Winkel
- 261
- proximales Gelenk des ersten Übertragungselementes
- 262
- proximales Gelenk des zweiten Übertragungselementes
- 263
- Gelenk zwischen Ortscheit und zweiter Verbindungsstange
- 265
- Gelenk zwischen Ortscheit und erster Verbindungsstange
- 300
- Getriebeanordnung
- 310
- erste Antriebseinheit
- 311
- erstes Hohlradsegment
- 312
- zweites Hohlradsegment
- 315
- Verschiebebewegung der Bedieneinheit 395
- 316
- Verschiebebewegung des Bedienelementes 393
- 317
- Verschiebebewegung des Bedienelementes 391
- 320
- Sonnenrad/zweite Antriebseinheit
- 326
- Sonnenraddrehachse
- 328
- Drehbewegung
- 331
- erstes Planetenrad
- 332
- zweites Planetenrad
- 336
- Planetenraddrehachse
- 337
- Planetenraddrehachse
- 341
- Planetensteg
- 342
- Planetensteg
- 350
- Übertragungseinheit
- 351
- erstes translatorisches Übertragungselement
- 352
- zweites translatorisches Übertragungselement
- 355
- lineare Schubbewegung
- 356
- lineare Schubbewegung
- 360
- Gelenk
- 361
- proximales Gelenk des ersten Übertragungselementes
- 362
- proximales Gelenk des zweiten Übertragungselementes
- 393
- Bedienelement
- 395
- Bedieneinheit
- 400
- Getriebeanordnung
- 411
- Hohlradsegment
- 412
- Hohlradsegment
- 413
- Drehscheibensegment mit Hohlradinnenverzahnung
- 414
- Drehscheibensegment mit Hohlradinnenverzahnung
- 415
- Verschiebebewegung
- 421
- Sonnenrad
- 422
- Drehelement
- 425
- Zahnradsegment
- 461
- Kopplungselement
- 462
- Kopplungselement
- 491
- Bedienelement
- 492
- Bedienelement zum Verschwenken
- 493
- Bedienelement
- 495
- Bedieneinheit zum Öffnen und Schließen
- 496
- Drehachse des Bedienelementes zum Verschwenken
