DE102021119509A1 - Joint mechanism for a medical instrument and medical instrument - Google Patents
Joint mechanism for a medical instrument and medical instrument Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021119509A1 DE102021119509A1 DE102021119509.8A DE102021119509A DE102021119509A1 DE 102021119509 A1 DE102021119509 A1 DE 102021119509A1 DE 102021119509 A DE102021119509 A DE 102021119509A DE 102021119509 A1 DE102021119509 A1 DE 102021119509A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- steering element
- steering
- joint
- joint mechanism
- elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title claims abstract description 90
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 8
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims description 5
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N nickel titanium Chemical compound [Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni] HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims 1
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- QYUQQMYTMVZNPD-UHFFFAOYSA-N hexa-3,5-dien-2-one;styrene Chemical compound CC(=O)C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 QYUQQMYTMVZNPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/008—Articulations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/71—Manipulators operated by drive cable mechanisms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
- A61B2017/00292—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means
- A61B2017/003—Steerable
- A61B2017/00305—Constructional details of the flexible means
- A61B2017/00314—Separate linked members
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
- A61B2017/00292—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery mounted on or guided by flexible, e.g. catheter-like, means
- A61B2017/003—Steerable
- A61B2017/00318—Steering mechanisms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B2034/303—Surgical robots specifically adapted for manipulations within body lumens, e.g. within lumen of gut, spine, or blood vessels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
- A61B2034/305—Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms
- A61B2034/306—Wrists with multiple vertebrae
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Rehabilitation Therapy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Robotics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Gelenkmechanik für ein medizinisches Instrument, insbesondere für einen medizinischen Roboter oder für ein Endoskop, mit einer stützenden Gelenkanordnung mit einem Gelenkkörper oder mehreren Gelenkkörpern zum Schwenken eines distalen Endabschnitts, und einem an der Gelenkanordnung angeordneten und mit dem distalen Endabschnitt verbundenen ersten Lenkelement, sodass mittels des ersten Lenkelementes der distalen Endabschnitt manipulierbar ist, wobei das erste Lenkelement bandförmig ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein medizinisches Instrument, insbesondere einen medizinischen Roboter oder ein medizinisches Endoskop.The invention relates to a joint mechanism for a medical instrument, in particular for a medical robot or for an endoscope, with a supporting joint arrangement with a joint body or several joint bodies for pivoting a distal end section, and a first steering element arranged on the joint arrangement and connected to the distal end section , so that the distal end section can be manipulated by means of the first steering element, the first steering element being designed in the form of a strip. Furthermore, the invention relates to a medical instrument, in particular a medical robot or a medical endoscope.
Description
Die Erfindung betrifft eine Gelenkmechanik für ein medizinisches Instrument, insbesondere für einen medizinischen Roboter oder für ein Endoskop, mit einer stützenden Gelenkanordnung mit einem Gelenkkörper oder mehreren Gelenkkörpern zum Schwenken eines distalen Endabschnitts, und einem an der Gelenkanordnung angeordneten und mit dem distalen Endabschnitt verbundenen ersten Lenkelement, sodass mittels des ersten Lenkelementes der distale Endabschnitt manipulierbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein medizinisches Instrument, insbesondere einen medizinischen Roboter oder ein Endoskop mit einer Gelenkmechanik.The invention relates to a joint mechanism for a medical instrument, in particular for a medical robot or for an endoscope, with a supporting joint arrangement with a joint body or several joint bodies for pivoting a distal end section, and a first steering element arranged on the joint arrangement and connected to the distal end section , so that the distal end section can be manipulated by means of the first steering element. Furthermore, the invention relates to a medical instrument, in particular a medical robot or an endoscope with a joint mechanism.
Gelenkmechaniken der genannten Art werden, insbesondere in medizinischen Instrumenten, wie beispielsweise Robotern oder Endoskopen, dazu eingesetzt, einen distalen Endabschnitt eines solchen Roboters oder eines solchen Endoskopes in einer Achse oder mehreren Achsen zu bewegen, insbesondere zu schwenken. Damit kann mittels einer solchen Gelenkmechanik der distale Endabschnitt präzise auf einen Beobachtungsraum oder einen Bearbeitungsraum ausgerichtet werden.Joint mechanisms of the type mentioned are used, in particular in medical instruments such as robots or endoscopes, to move, in particular pivot, a distal end section of such a robot or such an endoscope in one axis or in several axes. The distal end section can thus be precisely aligned with an observation space or a processing space by means of such a joint mechanism.
Die
Die
In der
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.The object of the invention is to improve the prior art.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Gelenkmechanik für ein medizinisches Instrument, insbesondere für einen medizinischen Roboter oder für ein Endoskop, mit einer stützenden Gelenkanordnung mit einem Gelenkkörper oder mehreren Gelenkkörpern zum Schwenken eines distalen Endabschnitts, und einem an der Gelenkanordnung angeordneten und mit dem distalen Endabschnitt verbundenen ersten Lenkelement, sodass mittels des ersten Lenkelementes der distale Endabschnitt manipulierbar ist, wobei das erste Lenkelement bandförmig ausgebildet ist.This object is achieved by a joint mechanism for a medical instrument, in particular for a medical robot or for an endoscope, with a supporting joint arrangement with a joint body or several joint bodies for pivoting a distal end section, and one arranged on the joint arrangement and connected to the distal end section first steering element, so that the distal end section can be manipulated by means of the first steering element, the first steering element being in the form of a strip.
Mittels eines solchen bandförmigen Lenkelements überdeckt das jeweilige Lenkelement einen Bereich eines Umfangs der Gelenkmechanik und/oder in der Gelenkmechanik angeordneten Gelenkanordnung. Damit kann das jeweilige bandförmige Lenkelement einen Schutz für die Gelenkanordnung bieten. Weiterhin erhöht ein bandförmiges Lenkelement die Torsionssteifigkeit eines entsprechenden Lenkelementes, beispielsweise gegenüber eines Lenkdrahtes, für eine entsprechende Gelenkmechanik sowie die Torsionssteifigkeit der gesamten Gelenkmechanik.By means of such a strip-shaped steering element, the respective steering element covers a region of a circumference of the joint mechanism and/or the joint arrangement arranged in the joint mechanism. The respective band-shaped steering element can thus offer protection for the joint arrangement. Furthermore, a strip-shaped steering element increases the torsional stiffness of a corresponding steering element, for example compared to a steering wire, for a corresponding joint mechanism and the torsional stiffness of the entire joint mechanism.
Folgende Begriffe seien an dieser Stelle erläutert:The following terms are explained here:
Ein „medizinisches Instrument“ kann jede mechanisch oder mechanisch-elektrische Wirkeinheit sein, welche dazu geeignet ist, für medizinische Behandlungen eines Menschen oder eines Tieres eingesetzt zu werden, insbesondere ein medizinischer Roboter, ein Endoskop, ein Endoskop-System oder ein Endoskop-Schaft, wobei diese Begriffe vorliegend auch synonym verwendet werden. Beispielsweise kann ein solches medizinisches Instrument ein Schneidwerkzeug, ein Greifwerkzeug, ein optisches System zur Begutachtung eines Sichtbereiches, ein kombiniertes Instrument aus den unterschiedlichen aufgezählten Möglichkeiten oder ein anderes für ein medizinisches Behandlungsverfahren geeignetes Werkzeug oder Instrument aufnehmen und bewegen.A "medical instrument" can be any mechanical or mechanical-electrical active unit that is suitable for medical treatment of a person or an animal, in particular a medical robot, an endoscope, an endoscope system or an endoscope shaft. these terms are also used synonymously here. For example, such a medical instrument can hold and move a cutting tool, a gripping tool, an optical system for examining a field of vision, a combined instrument from the various options listed, or another tool or instrument suitable for a medical treatment method.
Ein „medizinischer Roboter“ ist eine technische Apparatur, welche üblicherweise dazu geeignet ist, wiederkehrende oder definierte mechanische Arbeit zu übernehmen. Roboter sind sowohl als ortsfeste als auch als mobile Maschinen bekannt und werden von entsprechender Software gesteuert. Roboter verfügen dabei über Antriebsmotoren, beispielsweise zum Antreiben unterschiedlicher Bewegungsachsen eines Roboters, sodass entsprechende Kräfte auf einen Endeffektor aufgebracht werden können. Ein solcher Roboter kann im vorliegenden Beispiel aber auch eine sehr kleine, filigran arbeitende technische Einheit sein, welche bei medizinischen Eingriffen oder der medizinischen Behandlung eines Menschen oder eines Tieres unterstützt.A "medical robot" is a piece of technical equipment that is usually suitable for taking on recurring or defined mechanical work. Robots are known as both stationary and mobile machines and are controlled by appropriate software. Robots have drive motors, for example for driving different movement axes of a robot, so that corresponding forces can be applied to an end effector. In the present example, however, such a robot can also be a very small, delicately working technical unit, which supports medical interventions or the medical treatment of a person or an animal.
Ein „Endoskop“ ist ein technisches und/oder medizinisches Instrument, welches beispielsweise dazu genutzt wird, Hohlräume oder schlecht zugängliche Bereiche optische zu inspizieren und/oder mittels des Endoskopes auch Manipulatoren oder Endeffektoren einzusetzen, um eine bestimmte Tätigkeit in einem Arbeitsraum zu verrichten. Beispielsweise ist ein solches Endoskop mit einem beweglichen Schaft an seinem Kopfbereich ausgestattet, sodass neben einer optischen Inspektion in gerader Richtung auch die optische Inspektion eines entsprechenden Bereiches in einem Winkel erfolgen kann. Endoskope werden beispielsweise eingesetzt, um während medizinischer Eingriffe eine klare Sicht auf einen engen oder innerhalb eines Körpers befindlichen Bereich zu erlangen oder aber auch in technischen Bereichen, um technische Maschinen und deren schlecht zugängliche Bereiche zu inspizieren oder zu betrachten.An “endoscope” is a technical and/or medical instrument that is used, for example, to visually inspect cavities or areas that are difficult to access and/or to use the endoscope to use manipulators or end effectors to perform a specific activity to be done in a workroom. For example, such an endoscope is equipped with a movable shaft in its head area, so that in addition to an optical inspection in a straight direction, the optical inspection of a corresponding area can also be carried out at an angle. Endoscopes are used, for example, to obtain a clear view of an area that is narrow or within a body during medical interventions, or else in technical areas to inspect or view technical machines and their poorly accessible areas.
Eine „Gelenkanordnung“ kann jede mechanische Anordnung sein, welche dazu geeignet ist, in einer oder mehreren Achsen verschwenkt zu werden. Beispielsweise ist eine solche Gelenkanordnung eine Abfolge von „Gelenkkörpern“, welche jeweils aufeinander abwälzen und damit eine vielfältige Gelenkigkeit der Gelenkanordnung darstellen.A "hinge assembly" may be any mechanical assembly capable of pivoting in one or more axes. For example, such a joint arrangement is a sequence of “joint bodies” which each roll off one another and thus represent a diverse articulation of the joint arrangement.
Ein „distaler Endabschnitt“ kann jeder Bereich oder Abschnitt der Gelenkmechanik sein, welcher von einer Aktuatorik oder einem Körper oder einer anderweitigen zentralen Baugruppe beabstandet und abgewandt ist. Beispielsweise weist ein distaler Endabschnitt einen beweglichen und/oder schwenkbaren Schaft auf.A “distal end section” can be any area or section of the joint mechanism that is spaced apart and faces away from an actuator system or a body or other central assembly. For example, a distal end section has a movable and/or pivotable shaft.
Ein „Lenkelement“ kann beispielsweise ein Seil, ein Band, ein Draht oder eine Litze sein. Ein solches Lenkelement kann dabei jedes mechanische Element sein, welches dazu geeignet ist, Zugkräfte oder Druckkräfte oder aber hauptsächlich Zugkräfte und geringe Druckkräfte aufzunehmen. So kann ein solches Lenkelement insbesondere auch Druckkräfte aufnehmen, sodass mittels des Lenkelementes auch Druck ausgeübt werden kann.A "guiding element" can be a rope, a tape, a wire or a strand, for example. Such a steering element can be any mechanical element which is suitable for absorbing tensile forces or compressive forces or primarily tensile forces and small compressive forces. In particular, such a steering element can also absorb compressive forces, so that pressure can also be exerted by means of the steering element.
„Bandförmig“ beschreibt dabei insbesondere eine im Vergleich zu einer runden Ausformung eines sogenannten Lenkdrahtes abgeflacht ausgeführte Ausformung eines Querschnittes eines solchen Bandes oder anderweitigen Lenkelementes. Insbesondere ist ein solches bandförmiges Lenkelement derart ausgebildet, dass eine Breite des Lenkelementes größer oder deutlich größer ist als eine Dicke des Lenkelementes.“Strip-shaped” describes in particular a flattened shape of a cross-section of such a strip or other steering element compared to a round shape of a so-called steering wire. In particular, such a strip-shaped steering element is designed in such a way that a width of the steering element is greater or significantly greater than a thickness of the steering element.
Um die Gelenkmechanik in unterschiedlichen Richtungen oder räumlich differenziert bewegen oder schwenken zu können, weist die Gelenkmechanik ein zweites Lenkelement oder weitere Lenkelemente auf.In order to be able to move or pivot the joint mechanism in different directions or spatially differentiated, the joint mechanism has a second steering element or further steering elements.
Damit kann ein jeweiliges Lenkelement einer bestimmten Schwenkrichtung oder einer bestimmten Artikulation der Gelenkmechanik zugeordnet sein, sodass mittels eines Zuges an einem jeweiligen Lenkelement die gewünschte Richtung eines Schwenkens der Gelenkmechanik erreicht wird.A respective steering element can thus be assigned to a specific pivoting direction or a specific articulation of the joint mechanism, so that the desired direction of pivoting of the joint mechanism is achieved by pulling on a respective steering element.
In einer Ausführungsform ist oder sind das erste Lenkelement, das zweite Lenkelement oder die weiteren Lenkelemente rechteckig oder im Wesentlichen rechteckig oder auch oval ausgebildet.In one embodiment, the first steering element, the second steering element or the further steering elements is or are rectangular or essentially rectangular or else oval.
Ein solches rechteckiges oder im Wesentlichen rechteckiges Lenkelement ist besonders dazu geeignet, die Gelenkanordnung oder andere innerhalb der Gelenkmechanik angeordnete Bauteile vor äußeren Einflüssen zu schützen, da durch die relativ größere Breite gegenüber der relativ geringeren Dicke eine Überdeckung eines Bereiches eines Umfangs der Gelenkmechanik oder der Gelenkanordnung erfolgt und somit ein lokaler Schutz, beispielsweise gegen eindringenden Staub und/oder auch gegen mechanische Einflüsse ausgebildet ist.Such a rectangular or substantially rectangular steering element is particularly suitable for protecting the joint arrangement or other components arranged within the joint mechanism from external influences, since the relatively larger width compared to the relatively smaller thickness means that an area of a circumference of the joint mechanism or the joint arrangement can be covered takes place and thus a local protection, for example against penetrating dust and / or against mechanical influences is formed.
Weiterhin ist mittels eines rechteckiges oder im Wesentlichen rechteckigen Lenkelementes die Torsionssteifigkeit des jeweiligen Lenkelementes und damit auch die Torsionssteifigkeit der Gelenkmechanik gegenüber anderen geometrischen Ausführungen des Lenkelementes oder der Lenkelemente stark gesteigert.Furthermore, by means of a rectangular or essentially rectangular steering element, the torsional rigidity of the respective steering element and thus also the torsional rigidity of the joint mechanism is greatly increased compared to other geometric designs of the steering element or steering elements.
Um die Abdeckung oder einen Schutz der Gelenkmechanik oder beispielsweise der innerhalb der Gelenkmechanik angeordneten Gelenkanordnung sicherzustellen, weist oder weisen das erste Lenkelement, das zweite Lenkelement und/oder die weiteren Lenkelemente ein Verhältnis von einer Breite zu einer Dicke von mehr als 3/1, insbesondere mehr als 4/1 oder mehr als 5/1, auf.In order to cover or protect the joint mechanism or, for example, the joint arrangement arranged within the joint mechanism, the first steering element, the second steering element and/or the further steering elements have a ratio of a width to a thickness of more than 3/1, in particular more than 4/1 or more than 5/1, up.
In einer weiteren Ausführungsform ist oder sind das erste Lenkelement, das zweite Lenkelement und/oder die weiteren Lenkelemente als Gurt und/oder Riemen, insbesondere als faserverstärkter Gurt oder als faserverstärkter Riemen, und/oder aus einem Bandstahl, insbesondere aus einem Stahl, einem Edelstahl und/oder einem Nitinol, ausgebildet.In a further embodiment, the first steering element, the second steering element and/or the further steering elements is or are a belt and/or belt, in particular a fiber-reinforced belt or a fiber-reinforced belt, and/or made of steel strip, in particular steel, stainless steel and/or a nitinol.
Ein solcher Gurt und/oder Riemen kann besonders stabil und zugfest ausgelegt sein. Insbesondere wird dies durch eine Faserverstärkung in einem als faserverstärkter Gurt oder Riemen ausgebildeten Gurt oder Riemen realisiert, da die Fasern der Faserverstärkung insbesondere auf die aufzunehmenden Zugkräfte und Druckkräfte ausgelegt sein können. Somit kann mit einem geringen Gewicht eine hohe Zugfestigkeit und Druckfestigkeit des Gurtes und/oder des Riemens erreicht werden. Eine entsprechende Matrix als Stützmaterial für die Fasern der Faserverstärkung kann hingegen besonders elastisch oder auch als Abrasionsschutz auf den Fasern aufgebracht sein, sodass insgesamt die Lebensdauer des Gurtes und/oder des Riemens erhöht ist.Such a belt and/or belt can be designed to be particularly stable and resistant to tension. In particular, this is realized by a fiber reinforcement in a belt or belt designed as a fiber-reinforced belt or belt, since the fibers of the fiber reinforcement can be designed in particular for the tensile and compressive forces to be absorbed. A high tensile strength and compressive strength of the belt and/or the belt can thus be achieved with a low weight. A corresponding matrix as a support material for the fibers of the fiber reinforcement, however, can be particularly elastic or applied to the fibers as abrasion protection, so that overall the Life of the belt and / or the belt is increased.
Ein „Gurt“ ist dabei beispielsweise ein geflochtener oder gewebter Grundkörper, welcher ein Lenkelement bildet.A "belt" is, for example, a braided or woven base body that forms a steering element.
Ein „Riemen“ ist beispielsweise ein mit Zugbändern und/oder Druckbändern versehenes und mit einer die Zugbänder und/oder Druckbänder umgebenden Matrix ausgestattetes, zumeist flaches oder bandförmig ausgebildetes Lenkelement. Damit sind die Zugbänder und/oder Druckbänder innerhalb des Riemens durch die Matrix verdeckt, gehalten und geschützt, wohingegen die Zugbänder die Zugkräfte aufnehmen können.A “belt” is, for example, a mostly flat or band-shaped steering element provided with tension bands and/or pressure bands and equipped with a matrix surrounding the tension bands and/or pressure bands. The drawstrings and/or pressure bands within the belt are thus covered, held and protected by the matrix, whereas the drawstrings can absorb the tensile forces.
Ein „Bandstahl“ kann beispielsweise ein gewalzter oder gezogener Strang aus Stahl, insbesondere aus einem Edelstahl oder einem Nitinol, sein. Ein Edelstahl kann hier beispielsweise ein Edelstahl der Qualität 1.4310 oder auch 1.4401 sein. „Nitinol“ ist eine sogenannten Formgedächtnis-Legierung, insbesondere eine Nickel-Titan-Legierung, welche beispielsweise aus etwa 55% Nickel und einem weiteren Teil von etwa 35% bis 45% Titan und entsprechenden weiteren Legierungsbestandteilen besteht.A "strip steel" can, for example, be a rolled or drawn strand made of steel, in particular made of a stainless steel or a nitinol. A high-grade steel can here for example be a high-grade steel of the quality 1.4310 or also 1.4401. "Nitinol" is a so-called shape memory alloy, in particular a nickel-titanium alloy, which consists, for example, of about 55% nickel and another part of about 35% to 45% titanium and other corresponding alloy components.
Um insbesondere eine runde oder gewölbte Gelenkmechanik sicher mittels dem Lenkelement oder mittels der mehreren Lenkelementen vor äußeren Einflüssen zu schützen, ist oder sind das erste Lenkelement, das zweite Lenkelement und/oder die weiteren Lenkelemente, insbesondere in einer Einbaulage, gewölbt entlang eines Umfangs der Gelenkmechanik ausgebildet.In order to protect a round or curved joint mechanism in particular from external influences by means of the steering element or by means of the several steering elements, the first steering element, the second steering element and/or the further steering elements is or are curved along a circumference of the joint mechanism, in particular in an installed position educated.
Eine solche gewölbte Form passt sich einem beispielsweise runden und/oder elliptischen Grundkörper einer Gelenkmechanik an, sodass mittels des Lenkelementes, des zweiten Lenkelementes und/oder der weiteren Lenkelemente ein geometrisch angepasster Schutz für einen Innenbereich und/oder die Gelenkanordnung und/oder andere, innerhalb der Lenkelemente oder hinter einem Lenkelement angeordnete Systeme entsteht.Such a curved shape adapts to a round and/or elliptical base body of a joint mechanism, for example, so that the steering element, the second steering element and/or the additional steering elements provide geometrically adapted protection for an interior area and/or the joint arrangement and/or others, inside of the steering elements or systems arranged behind a steering element.
Eine „Einbaulage“ beschreibt dabei die Position oder Anordnung, in welcher sich das Lenkelement in einer benutzungsfähigen Ausgestaltung der Gelenkmechanik befindet. Beispielsweise kann ein ursprünglich rechteckiges Lenkelement durch einen Einbau und entsprechende Führungsmittel in eine gewölbte Form geführt und/oder gehalten werden.An "installation position" describes the position or arrangement in which the steering element is in a usable configuration of the joint mechanism. For example, an originally rectangular steering element can be guided and/or held in a curved shape by installation and appropriate guide means.
In einer Ausführungsform weist oder weisen das erste Lenkelement, das zweite Lenkelement und/oder die weiteren Lenkelemente eine Oberflächenbeschichtung, insbesondere aus einem Elastomer und/oder einem Kunststoff, auf.In one embodiment, the first steering element, the second steering element and/or the further steering elements has or have a surface coating, in particular made of an elastomer and/or a plastic.
Eine solche Oberflächenbeschichtung schützt das Lenkelement vor äußeren Einflüssen und kann zudem mit einer entsprechenden niedrigen Reibungszahl oder einem niedrigen Reibungsbeiwert ausgebildet sein. Damit werden Reibkräfte des Lenkelementes an weiteren Bestandteilen der Gelenkmechanik reduziert und somit die Benutzung der Gelenkmechanik vereinfacht.Such a surface coating protects the steering element from external influences and can also be designed with a correspondingly low coefficient of friction or a low coefficient of friction. This reduces the frictional forces of the steering element on other components of the joint mechanism and thus simplifies the use of the joint mechanism.
Eine „Oberflächenbeschichtung“ kann dabei jede auf eine Oberfläche oder einen außenliegenden Bereich eines Lenkelementes aufgebrachte Beschichtung sein. Insbesondere kann diese aufgesprüht, aufgerollt, aufgerieben oder anderweitig aufgebracht sein.A “surface coating” can be any coating applied to a surface or an external area of a steering element. In particular, this can be sprayed on, rolled up, rubbed on or applied in some other way.
„Elastomer“ kann dabei jedes elastische, insbesondere weichelastische Material sein. Insbesondere ist ein solches Elastomer ein natürlicher oder künstlich erzeugter Gummi oder ein anderes Kautschukprodukt, welches ein Elastomer bildet.“Elastomer” can be any elastic, in particular flexible, material. In particular, such an elastomer is a natural or man-made rubber or other rubber product which forms an elastomer.
Ein „Kunststoff“ kann jeder künstlich erzeugte, duroplastische, thermoplastische oder teilelastische Werkstoff sein, welcher beispielsweise ein Polypropylen, ein Polyethylen, ein Polyamid, ein Polyimid oder ein Acetyl-Butadien-Styrol (ABS) ist.A "plastic" can be any artificially produced, duroplastic, thermoplastic or partially elastic material, which is, for example, a polypropylene, a polyethylene, a polyamide, a polyimide or an acetyl butadiene styrene (ABS).
Um die Gelenkmechanik besonders leicht beweglich und komfortabel bedienbar auszugestalten, ist oder sind das erste Lenkelement, das zweite Lenkelement und/oder die weiteren Lenkelemente mittels einer Führung oder mehrerer jeweiliger Führungen an einem jeweiligen Gelenkkörper entlang einer Zugrichtung oder entlang einer Druckrichtung beweglich geführt.In order to make the joint mechanism particularly easy to move and easy to operate, the first steering element, the second steering element and/or the further steering elements is/are movably guided by means of a guide or a plurality of respective guides on a respective joint body along a pulling direction or along a pushing direction.
Eine „Führung“ beschreibt dabei ein mechanisches Element, welches einen Körper oder einen Gegenstand innerhalb einer vorgegebenen Bahn verschieblich führt oder aufnimmt. Beispielsweise ist eine solche Führung eine Linearführung, welche das jeweilige Lenkelement an einem jeweiligen Grundkörper entlang der Zugrichtung beweglich führt.A "guide" describes a mechanical element that guides or picks up a body or an object within a specified path. For example, such a guide is a linear guide, which movably guides the respective steering element on a respective base body along the direction of pull.
Eine „Zugrichtung“ oder eine „Druckrichtung“ beschreibt dabei beispielsweise eine Bahn oder einen Weg, entlang welcher oder welchem ein jeweiliges Lenkelement innerhalb der Gelenkmechanik beweglich angeordnet ist. Insbesondere befindet sich eine solche Zugrichtung oder eine solche Druckrichtung entlang einer Längsachse der Genlenkmechanik, welche auch gekrümmt verlaufen kann. Entlang der Zugrichtung oder entlang der Druckrichtung werden dann Zugkräfte oder Druckkräfte aufgebracht oder geleitet.A “direction of pull” or a “direction of pressure” describes, for example, a path or path along which a respective steering element is movably arranged within the joint mechanism. In particular, such a pulling direction or such a pushing direction is located along a longitudinal axis of the articulated joint mechanism, which can also be curved. Tensile forces or compressive forces are then applied or directed along the tensile direction or along the compressive direction.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Führung oder die jeweilige Führung als eine Gleitführung und/oder eine Rollenführung ausgestaltet.In a further embodiment, the guide or the respective guide is designed as a sliding guide and/or a roller guide.
Eine Gleitführung und/oder eine Rollenführung ermöglicht auf besonders einfache Weise, dass das jeweilige Lenkelement leicht und einfach geführt ist.A sliding guide and/or a roller guide makes it possible in a particularly simple manner for the respective steering element to be guided easily and simply.
Eine „Gleitführung“, welche auch „Gleitlager“ genannt wird, führt ein jeweiliges Bauteil mit direktem Kontakt. Das Bauteil, beispielsweise ein Lenkelement, gleitet dabei auf dem Gleitlager oder der Gleitführung. Mittels einer entsprechenden Materialpaarung zwischen der Gleitführung und dem Lenkelement und/oder mittels Schmierung kann dabei ein Reibungswiderstand geringgehalten werden.A "sliding guide", which is also called "plain bearing", guides a respective component with direct contact. The component, for example a steering element, slides on the sliding bearing or the sliding guide. A frictional resistance can be kept low by means of an appropriate pairing of materials between the sliding guide and the steering element and/or by means of lubrication.
Eine „Rollenführung“ ist beispielsweise ein Rollenlager oder ein mit Führungsrollen ausgestalteter Führungskäfig für ein jeweiliges Lenkelement. In einer Rollenführung wird die erforderliche Kraft zum Bewegen des geführten Bauteils, beispielsweise des Lenkelementes, durch eine Rotation eines Wälzkörpers oder Rollkörpers um eine Achse erreicht.A “roller guide” is, for example, a roller bearing or a guide cage equipped with guide rollers for a respective steering element. In a roller guide, the force required to move the guided component, for example the steering element, is achieved by rotating a rolling element or rolling body about an axis.
Um innerhalb der Gelenkmechanik unterschiedliche Bereiche in unterschiedlicher Entfernung zu einem proximalen oder distalen Endbereich anlenken zu können, ist oder sind das erste Lenkelement, das zweite Lenkelement und/oder die weiteren Lenkelemente an einem jeweiligen Gelenkkörper in einer Zugrichtung mechanisch mit dem jeweiligen Gelenkkörper verbunden.In order to be able to articulate different areas within the joint mechanism at different distances from a proximal or distal end area, the first steering element, the second steering element and/or the further steering elements are mechanically connected to a respective joint body in a pulling direction with the respective joint body.
Damit kann beispielsweise eine definierte Anzahl von Lenkelementen einem jeweiligen Gelenkkörper in einer jeweiligen Entfernung von einem distalen Endbereich mechanisch mit dem jeweiligen Gelenkkörper verbunden sein, sodass eine differenzierte Bewegung und/oder ein differenziertes Schwenken eines jeweiligen Gelenkkörpers innerhalb der Gelenkmechanik ermöglicht ist.For example, a defined number of steering elements of a respective joint body can be mechanically connected to the respective joint body at a respective distance from a distal end region, so that a differentiated movement and/or a differentiated pivoting of a respective joint body within the joint mechanism is made possible.
In einer weiteren Ausführungsform ist oder sind das erste Lenkelement, das zweite Lenkelement und/oder die weiteren Lenkelemente mit dem distalen Endabschnitt und/oder dem jeweiligen Gelenkkörper mittels Schrauben, Klemmen und/oder Kleben verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Schweißen, ein Löten oder ein anderes stoffschlüssiges Verfahren zur Anwendung kommen.In a further embodiment, the first steering element, the second steering element and/or the further steering elements is/are connected to the distal end section and/or the respective articulated body by means of screws, clamps and/or adhesives. Alternatively or additionally, welding, soldering or another material-to-material method can also be used.
Insbesondere die genannten Verbindungsformen, nämlich Schrauben, Klemmen und/oder Kleben, ermöglichen es, auf engstem Raum ein jeweiliges Lenkelement mit dem jeweiligen Gelenkkörper zu verbinden. Beispielsweise kann auch ein Klemmen mittels eines Schraubens, nämlich mittels einer Klemmschraube, für das jeweilige Lenkelement realisiert sein. Gleiches gilt für ein Schweißen und/oder ein Löten.In particular, the forms of connection mentioned, namely screws, clamps and/or adhesives, make it possible to connect a respective steering element to the respective joint body in a very confined space. For example, clamping by means of a screw, namely by means of a clamping screw, can also be implemented for the respective steering element. The same applies to welding and/or soldering.
Um die Gelenkmechanik sicher und zuverlässig anlenken zu können, ist oder sind das erste Lenkelement, das zweite Lenkelement und/oder die weiteren Lenkelemente mittels einer Taumelscheibe geführt, wobei das jeweilige Lenkelement oder die jeweiligen Lenkelemente insbesondere in einer Zugrichtung oder in einer Druckrichtung mechanisch mit der Taumelscheibe verbunden ist oder sind.In order to be able to steer the joint mechanism safely and reliably, the first steering element, the second steering element and/or the further steering elements is/are guided by means of a swash plate, with the respective steering element or the respective steering elements being mechanically connected to the Swashplate is connected or are.
Damit kann beispielsweise die Taumelscheibe als Zwischenelement für ein Weiterleiten eines entsprechenden Anlenkens für die Gelenkmechanik genutzt werden. In this way, for example, the swash plate can be used as an intermediate element for forwarding a corresponding articulation for the joint mechanism.
Beispielsweise ist dabei die Taumelscheibe das Anlenkelement für die Gelenkmechanik.For example, the swash plate is the articulation element for the joint mechanism.
Eine „Taumelscheibe“ ist insbesondere ein ortsfestes, jedoch schwenkbewegliches, zumeist rundes Bauteil, welches gegenüber einer Hauptachse oder Längsachse, beispielsweise der Gelenkmechanik, neigbar ist. Eine solche Taumelscheibe kann dabei symmetrisch um ihren Umfang angeordnete Befestigungspunkte oder Verbindungspunkte für die Lenkelemente aufweisen.A "swash plate" is in particular a stationary, but pivotable, mostly round component which can be inclined relative to a main axis or longitudinal axis, for example the joint mechanism. Such a swash plate can have attachment points or connection points for the steering elements arranged symmetrically around its circumference.
In einer weiteren Ausführungsform sind das erste Lenkelement und das zweite Lenkelement und/oder das erste Lenkelement und die weiteren Lenkelemente radial, insbesondere radial symmetrisch, um eine Längsachse der Gelenkmechanik herum angeordnet.In a further embodiment, the first steering element and the second steering element and/or the first steering element and the further steering elements are arranged radially, in particular radially symmetrically, around a longitudinal axis of the joint mechanism.
Eine solche, radiale, insbesondere radial symmetrische, Anordnung ermöglicht, mittels der Lenkelemente einen möglichst vollständigen oder auch vollständigen Schutz für die Gelenkanordnung zu realisieren.Such a radial, in particular radially symmetrical, arrangement makes it possible, by means of the steering elements, to realize protection for the joint arrangement which is as complete as possible or else complete.
Eine „Längsachse“ ist dabei beispielsweise eine geometrische oder anders definierte Achse, welche entlang der Gelenkmechanik, insbesondere entlang einer Längenausdehnung der Gelenkmechanik, verläuft. Dabei muss die Längsachse nicht einer geometrisch oder mathematisch exakten Achsausrichtung, beispielsweise durch eine Schwerpunktslinie oder eine geometrische Mittellinie, folgen.A “longitudinal axis” is, for example, a geometric or otherwise defined axis that runs along the joint mechanism, in particular along a longitudinal extension of the joint mechanism. In this case, the longitudinal axis does not have to follow a geometrically or mathematically exact axis alignment, for example through a line of gravity or a geometric center line.
Um einen möglichst vollständigen Schutz für die Gelenkanordnung zu erreichen, sind das erste Lenkelement und das zweite Lenkelement und/oder das erste Lenkelement und die weiteren Lenkelemente aneinander angrenzend und/oder aneinander anliegend angeordnet.In order to achieve as complete protection as possible for the joint arrangement, the first steering element and the second steering element and/or the first steering element and the further steering elements are arranged adjacent to and/or adjacent to one another.
Um einen Schutz für die Gelenkanordnung auch bei Bewegung und/oder bei Verschiebung der Gelenkmechanik zu erreichen, sind das erste Lenkelement und das zweite Lenkelement und/oder das erste Lenkelement und die weiteren Lenkelemente überlappend angeordnet.In order to protect the joint arrangement even when the joint mechanism moves and/or shifts, the first steering element and the second steering element and/or the first steering element and the further steering elements are arranged in an overlapping manner.
In einer weiteren Ausführungsform umgeben das erste Lenkelement und das zweite Lenkelement und/oder das erste Lenkelement und die weiteren Lenkelemente einen Arbeitskanal der Gelenkanordnung, teilweise oder vollständig, sodass insbesondere mittels der jeweiligen Lenkelemente eine den Arbeitskanal der Gelenkanordnung lokal oder vollständig umschließende Schutzhülle gebildet ist.In a further embodiment, the first steering element and the second steering element and/or the first steering element and the further steering elements partially or completely surround a working channel of the joint arrangement, so that in particular by means of the respective steering elements a protective cover is formed which locally or completely encloses the working channel of the joint arrangement.
Innerhalb eines solchen Arbeitskanals können dann weitere Funktionen oder Funktionselemente in der Gelenkmechanik vorgesehen sein, welche einen besonderen Schutz erfordern. Beispielsweise ist in einem solchen Arbeitskanal, welcher sich insbesondere entlang der Längsachse innerhalb der Gelenkmechanik erstreckt, eine optische oder mechanische Anordnung oder eine Kombination aus einer optischen und einer mechanischen Anordnung geführt, sodass durch den Arbeitskanal entsprechende Manipulationen in einem Arbeitsbereich des medizinischen Roboters oder des Endoskops vorgenommen werden können. Insbesondere ist oder sind in einem solchen Arbeitskanal ein Lichtwellenleiter, eine mechanische Antriebswelle oder eine Kombination aus solchen Anordnungen geführt.Further functions or functional elements can then be provided in the joint mechanism within such a working channel, which require special protection. For example, an optical or mechanical arrangement or a combination of an optical and a mechanical arrangement is guided in such a working channel, which extends in particular along the longitudinal axis within the joint mechanism, so that corresponding manipulations in a working area of the medical robot or the endoscope can be carried out through the working channel can be made. In particular, an optical waveguide, a mechanical drive shaft or a combination of such arrangements is or are guided in such a working channel.
Eine „Schutzhülle“ ist dabei beispielsweise eine den Innenbereich oder den Arbeitskanal der Gelenkmechanik schützend umgebende Hülle, welche insbesondere vollständig umgebend ausgeführt ist.A “protective cover” is, for example, a cover that protectively encloses the inner area or the working channel of the joint mechanism, which in particular is designed to completely enclose it.
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch einen Schaft, insbesondere einen Schaft eines Instruments, mit einer Gelenkmechanik gemäß einer oder mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen.In a further aspect, the object is achieved by a shank, in particular a shank of an instrument, with a joint mechanism according to one or more of the described embodiments.
In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein medizinisches Instrument, insbesondere einen medizinischen Roboter oder ein Endoskop, mit einer Gelenkmechanik gemäß einer oder mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen.In a further aspect, the object is achieved by a medical instrument, in particular a medical robot or an endoscope, with a joint mechanism according to one or more of the described embodiments.
Ein solcher Schaft oder ein solches medizinisches Instrument ist oder sind durch die Ausgestaltung der Gelenkmechanik besonders torsionssteif, komfortabel bedienbar und insbesondere bei Ausbildung einer Schutzhülle oder eines anderweitigen Schutzes für einen Innenbereich der Gelenkmechanik durch mehrere Lenkelemente oder ein Lenkelement besonders einfach zu reinigen und/oder zu desinfizieren. Für den Fall, dass beispielsweise ein Schaft eines Endoskopes als Verbrauchsartikel ausgeführt ist, kann für eine einmalige Benutzung ein entsprechender Schutz gewährleistet werden.Such a shank or such a medical instrument is or are particularly torsionally rigid due to the design of the joint mechanism, is easy to use and particularly easy to clean and/or close, in particular when a protective cover or other protection for an inner area of the joint mechanism is formed by several steering elements or one steering element disinfect. If, for example, a shaft of an endoscope is designed as a consumable, appropriate protection can be guaranteed for a single use.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer Gelenkmechanik in einer isometrischen Ansicht, -
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Gelenkmechanik in isometrischer Ansicht, -
3 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Lenkbändern für eine Gelenkmechanik, -
4 eine schematische Darstellung einer Taumelscheibe für eine Gelenkmechanik in einer Draufsicht, -
5 eine schematische Darstellung eines Endoskopes in isometrischer Ansicht, sowie -
6 eine schematische Darstellung eines medizinischen Roboters in einer Seitenansicht.
-
1 a schematic representation of a joint mechanism in an isometric view, -
2 a schematic representation of another joint mechanism in an isometric view, -
3 a schematic representation of an arrangement of steering strips for a joint mechanism, -
4 a schematic representation of a swash plate for a joint mechanism in a plan view, -
5 a schematic representation of an endoscope in an isometric view, and -
6 a schematic representation of a medical robot in a side view.
Eine Gelenkmechanik 101 weist einen distalen Endbereich 103 sowie einen proximalen Endbereich 105 auf. Vom proximalen Endbereich 105 zum distalen Endbereich 103 verläuft im Inneren der Gelenkmechanik 101 eine Welle 107, welche mittels eines Gelenkes 108 an eine Welle 117 angeschlossen ist. Am proximalen Endbereich 105 ist die Welle 117 mittels eines Kugelgelenkes 118 an weiterführende Wellen angeschlossen. Die Welle 107 sowie die Welle 117 dienen dem Antrieb eines am distalen Endbereich 103 der Gelenkmechanik 101 anschließbaren Endeffektors.A
Am distalen Endbereich 103 ist um die Welle 107 herum ein Leitring 109 angeordnet. Am proximalen Endbereich 105 ist um die Welle 117 und das Kugelgelenk 118 herum eine Taumelscheibe 111 mit einem Lenkring 113 angeordnet. Die Taumelscheibe 111 gleitet dabei auf dem Kugelgelenk 118 und ist auf diesem Kugelgelenk 118 schwenkbeweglich in mehreren Achsen gelagert.A
An einem Umfang der Gelenkmechanik 101 sind mehrere Lenkbänder 131 aus Edelstahl angeordnet, und zwar radial um eine Achse 181, welche die Längsachse der Gelenkmechanik 101 abbildet, gleichmäßig verteilt um den Umfang. Die Lenkbänder 131 sind am Leitring 109 befestigt, dazu sind die jeweiligen Lenkbänder 131 im Leitring 109 mit einer Quetschverbindung befestigt.A plurality of steering strips 131 made of stainless steel are arranged on a circumference of the
Die Lenkbänder 131 laufen durch jeweilige Öffnungen 114 in der Taumelscheibe 111 und im Lenkring 113. Die Lenkbänder 131 sind rechteckig ausgeformt und sind so angeordnet, dass die Breite, welche deutlich größer als die Dicke eines rechteckigen Querschnitts ist, entlang eines Umfangs der Gelenkmechanik 101 angeordnet ist. Damit versteifen die Lenkbänder 131 die Gelenkmechanik 101 in Torsionsrichtung.The steering straps 131 pass through
Mittels unterschiedlichem Zug an den jeweiligen Lenkbändern 131 kann die Gelenkmechanik 101 um das Gelenk 108 sowie das Gelenk 118 in verschiedenen Achsen geschwenkt werden, dazu wird die Gelenkmechanik 101 in die Richtung geschwenkt, in welcher auch ein mit einer Zugkraft belastetes Lenkband 131 angeordnet ist. Die Gelenkmechanik 101 ist daher frei mittels der Lenkbänder 131 steuerbar.The
Eine Gelenkmechanik 201 weist ein Kopfstück 203 sowie einen Leitring 205, einen Leitring 207 und einen Leitring 209 auf. Das Kopfstück 203 ist dabei an einem distalen Endbereich 202 angeordnet, ein Lenkring 211 an einem proximalen Endbereich 204. Durch den Lenkring 211 sowie die Leitringe 205, 207 und 209 verlaufen Lenkbänder 231, welche im Kopfstück 203 fixiert sind. Die Lenkbänder 231 sind in Öffnungen 214 in den jeweiligen Leitringen und dem Lenkring 211 geführt. Mittels der Lenkbänder 231 kann so das Kopfstück 203 analog zum oben gezeigten Beispiel für die Gelenkmechanik 101 am distalen Endbereich 202 der Gelenkmechanik 201 verschwenkt und bewegt werden. Die Lenkbänder 214 sind um eine Achse 191, welche die Längsachse der Gelenkmechanik 201 abbildet, radial symmetrisch an einem Umfang der Gelenkmechanik 201 angeordnet.A
Eine Lenkanordnung 301, welche innerhalb einer Gelenkmechanik eingesetzt werden kann, weist mehrere Lenkbänder 331 auf. Die Lenkbänder 331 sind rechteckig ausgebildet und durch die Montage in der Lenkanordnung 301 entlang eines Umfangs gewölbt. Die Lenkbänder 331 sind an Überlappungen 333 miteinander überlappt angeordnet, sodass die Gesamtheit der Lenkbänder 331 ein röhrenförmiges Gebilde bilden.A
Innerhalb der Lenkbänder 331 ist dadurch ein Arbeitskanal 335 geformt. Innerhalb des Arbeitskanals 335 können dann in entsprechenden Gelenkmechaniken beispielsweise Antriebswellen, optische Systeme, Lichtwellenleiter und andere Anordnungen eingefügt sein. Eine aus den Lenkbändern 331 so gebildete Hülle 336 schützt dabei die innerhalb des Arbeitskanals 335 angeordneten Systeme vor mechanischen Einflüssen.As a result, a working
Eine Außenseite 337 der Hülle 336 ist dabei leicht zu reinigen, sodass eine mit einer entsprechenden Lenkanordnung 301 ausgestattete Gelenkmechanik einfach zu reinigen oder auch zu desinfizieren ist.An outside 337 of the
Eine alternative Taumelscheibe 411, welche beispielsweise in der Gelenkanordnung 101 eingesetzt werden kann, weist eine Führungsfläche 412 auf, welche auf dem Kugelgelenk 118 angeordnet werden kann. In Aufnahmen 421 können dann die jeweiligen Lenkbänder 114 aufgenommen werden. Ein Festsetzen der jeweiligen Lenkbänder 114 erfolgt dann mittels in Gewindebohrungen 423 eingeschraubte Madenschrauben (Madenschrauben nicht gezeigt).An alternative
Ein Endoskop 501 weist an einem Ende 506 eines distalen Endbereiches 502 ein Objektiv 507 auf. Mittels des Objektivs 507 kann mit dem Endoskop 501 ein Beobachtungsbereich betrachtet werden, beispielsweise innerhalb eines menschlichen Körpers.An
Im Kopf 503 des Endoskops 501 ist zum Bewegen des Endes 506 und zum Ausrichten des Objektivs 507 auf einen Betrachtungsbereich die Gelenkmechanik 101 angeordnet. Mittels dieser Gelenkmechanik 101 kann der Kopf 503 des Endoskopes 501 frei in unterschiedliche Richtungen geschwenkt werden (durch Krümmung des Kopfes 503 angedeutet). Ein Schaft 505 des Endoskops 501 ist an einem proximalen Bereich 504 angeordnet und schließt sich an den Kopf 503 an. An diesem proximalen Bereich 504 und dem Schaft 505 kann das Endoskop so, beispielsweise mit einer Hand, geführt werden.The
Ein Roboter 601 weist einen Fuß 603 sowie einen mittels Gelenken 607 gelenkig ausgeführten Arm 605 auf. An einem Ende 609 des Armes 605 ist ein Endeffektor 611 angeordnet. Der Endeffektor 611 weist dabei zum feinen Ausrichten des Endeffektors 611 in seinem Endbereich 612 die Gelenkmechanik 201 auf. Der Endeffektor 611 ist dabei als Greifer ausgeführt.A
Der Roboter 601 ist ein medizinischer Roboter zur Überstützung eines chirurgischen Eingriffs, indem mittels des Endeffektors 611 menschliches oder tierisches Gewebe gegriffen und gehalten wird, sodass ein Operateur den eigentlichen chirurgischen Eingriff vornehmen kann.The
BezugszeichenlisteReference List
- 101101
- Gelenkmechanikjoint mechanics
- 103103
- distaler Endbereichdistal end area
- 105105
- proximaler Endbereichproximal end area
- 107107
- WelleWave
- 108108
- Gelenkjoint
- 109109
- Leitringconductive ring
- 111111
- Taumelscheibeswashplate
- 113113
- Lenkringsteering ring
- 114114
- Öffnungopening
- 117117
- WelleWave
- 118118
- Kugelgelenkball joint
- 131131
- Lenkbandsteering tape
- 181181
- Achseaxis
- 191191
- Achseaxis
- 201201
- Gelenkmechanikjoint mechanics
- 202202
- distaler Endbereichdistal end area
- 203203
- Kopfstückheadpiece
- 204204
- proximaler Endbereichproximal end area
- 205205
- Leitringconductive ring
- 207207
- Leitringconductive ring
- 209209
- Leitringconductive ring
- 211211
- Lenkringsteering ring
- 214214
- Öffnungopening
- 231231
- Lenkbandsteering tape
- 301301
- Lenkanordnungsteering assembly
- 331331
- Lenkbandsteering tape
- 333333
- Überlappungoverlap
- 335335
- Arbeitskanalworking channel
- 336336
- HülleCovering
- 337337
- Außenseiteoutside
- 411411
- Taumelscheibeswashplate
- 412412
- Führungsflächeguide surface
- 421421
- AufnahmeRecording
- 423423
- Gewindebohrungthreaded hole
- 501501
- Endoskopendoscope
- 502502
- distaler Endbereichdistal end area
- 503503
- KopfHead
- 504504
- proximaler Bereichproximal area
- 505505
- Schaftshaft
- 506506
- EndeEnd
- 507507
- Objektivlens
- 601601
- Roboterrobot
- 603603
- FußFoot
- 605605
- Armpoor
- 607607
- Gelenkjoint
- 609609
- EndeEnd
- 611611
- Endeffektorend effector
- 612612
- Endbereichend area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- US 7699855 [0003]US7699855 [0003]
- WO 002014004242 [0004]WO 002014004242 [0004]
- US 10105128 [0005]US10105128 [0005]
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021119509.8A DE102021119509B4 (en) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | Joint mechanism for a medical instrument and medical instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021119509.8A DE102021119509B4 (en) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | Joint mechanism for a medical instrument and medical instrument |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021119509A1 true DE102021119509A1 (en) | 2023-02-02 |
DE102021119509B4 DE102021119509B4 (en) | 2023-04-20 |
Family
ID=84889937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021119509.8A Active DE102021119509B4 (en) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | Joint mechanism for a medical instrument and medical instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021119509B4 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7699855B2 (en) | 1996-12-12 | 2010-04-20 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Sterile surgical adaptor |
US20120004502A1 (en) | 2006-12-01 | 2012-01-05 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Direct drive endoscopy systems and methods |
WO2014004242A1 (en) | 2012-06-28 | 2014-01-03 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Rotary actuatable closure arrangement for surgical end effector |
US20150352728A1 (en) | 2013-01-07 | 2015-12-10 | Wen Wang | Bendable, telescopic, and flexible continuum mechanical structure |
US20170325841A1 (en) | 2016-05-16 | 2017-11-16 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Insertion Tube with Deflectable Tip |
US10105128B2 (en) | 2001-06-29 | 2018-10-23 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Apparatus for pitch and yaw rotation |
DE102018209087A1 (en) | 2018-06-07 | 2019-12-12 | Epflex Feinwerktechnik Gmbh | Control handle device and catheter instrument |
-
2021
- 2021-07-28 DE DE102021119509.8A patent/DE102021119509B4/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7699855B2 (en) | 1996-12-12 | 2010-04-20 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Sterile surgical adaptor |
US10105128B2 (en) | 2001-06-29 | 2018-10-23 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Apparatus for pitch and yaw rotation |
US20120004502A1 (en) | 2006-12-01 | 2012-01-05 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Direct drive endoscopy systems and methods |
WO2014004242A1 (en) | 2012-06-28 | 2014-01-03 | Ethicon Endo-Surgery, Inc. | Rotary actuatable closure arrangement for surgical end effector |
US20150352728A1 (en) | 2013-01-07 | 2015-12-10 | Wen Wang | Bendable, telescopic, and flexible continuum mechanical structure |
US20170325841A1 (en) | 2016-05-16 | 2017-11-16 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Insertion Tube with Deflectable Tip |
DE102018209087A1 (en) | 2018-06-07 | 2019-12-12 | Epflex Feinwerktechnik Gmbh | Control handle device and catheter instrument |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102021119509B4 (en) | 2023-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60034192T2 (en) | Robot with devices for guiding a cable and / or a hose | |
DE102008005901B4 (en) | Sterile barrier for a surgical robot with torque sensors | |
DE10034105C1 (en) | Spring tension effector for minimal invasive surgery has pivot device for instrument head controlled via parallel spring band strips coupled to pivot setting mechanism | |
DE4340707C2 (en) | manipulator | |
DE102018110620A1 (en) | Endoscope deflecting with distal folding mechanism | |
EP0913165B1 (en) | Eversion catheter construction | |
EP2246006B1 (en) | Operations assistance system | |
DE102014209684B4 (en) | Medical examination and/or treatment device | |
DE602005005606T2 (en) | Robot with guide device for a supply line | |
EP2447016A1 (en) | Robotic assembly with a guide element for supply lines | |
DE102007015946A1 (en) | Flexible guide for a welding wire | |
EP1369211A1 (en) | Device for guiding a hose in a channel | |
WO2015139674A1 (en) | Robot system | |
EP2155445A2 (en) | Device for guiding supply tubes/feeders along the structure of an industrial robot | |
DE102019106359A1 (en) | Cable clamp and robot | |
DE102007008985B4 (en) | Holding device for a power supply | |
DE102019102599A1 (en) | Endoscope with distal swivel mechanism and fine adjustment | |
DE102021119509B4 (en) | Joint mechanism for a medical instrument and medical instrument | |
WO2016034173A1 (en) | Instrument, in particular a medical endoscopic instrument or technoscope | |
DE102006018472A1 (en) | Hand or finger for a robot | |
DE102015200665A1 (en) | Processing unit for a machine tool and such a machine tool | |
DE102020118047A1 (en) | Deflection control mechanism for a steerable flexible endoscope, steerable flexible endoscope, endoscope mounting kit and method of mounting a flexible endoscope | |
DE102014206930B4 (en) | Instrument, in particular medical endoscopic instrument | |
WO2010043214A1 (en) | Device and method for guiding supply lines along the structure of an industrial articulated arm robot | |
DE102011107510B4 (en) | Modular multi-bar mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |