DE102021119518A1 - Schaft für ein medizinisches Instrument mit einem Führungsprofil, medizinisches Instrument, Roboter und Verfahren zum Herstellen eines Schaftes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaft für ein medizinisches Instrument, wobei der langgestreckte Schaft sich in einer Längsrichtung von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende erstreckt und an seinem distalen Ende einen Endabschnitt aufweist, wobei der Endabschnitt mittels einer distalseitigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsmittelachse des Schaftes abwinkelbar ist und am abwinkelbaren Endabschnitt ein Werkzeug anordenbar ist, und durch das Innere des Schaftes in Längsrichtung mehrere Lenkelemente zum Verbinden eines proximalseitigen Antriebs mit der distalseitigen Gelenkmechanik geführt sind, wobei der Schaft ein Außenrohr oder ein Innenrohr ausgerichtet in der Längsrichtung um eine Längsmittelachse aufweist, und der Schaft zwischen dem Außenrohr und der Längsmittelachse oder außen um das Innenrohr ein langgestrecktes Führungsprofil zum Führen der Lenkelemente aufweist, wobei das Führungsprofil im Querschnitt quer zur Längsrichtung eine Profilform aufweist und die Profilform mindestens eine erste Kontaktstelle zum Außenrohr oder Innenrohr aufweist, sodass zwischen dem Außenrohr und dem Führungsprofil oder zwischen dem Führungsprofil und dem Innenrohr ein Führungskanal oder mehrere Führungskanäle in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente ausgebildet ist oder sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein medizinisches Instrument, einen Roboter und ein Verfahren zum Herstellen eines Schaftes.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Schaft für ein medizinisches Instrument, wobei der langgestreckte Schaft sich in einer Längsrichtung von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende erstreckt und an seinem distalen Ende einen Endabschnitt aufweist, wobei der Endabschnitt mittels einer distalseitigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsmittelachse des Schaftes abwinkelbar und am abwinkelbaren Endabschnitt ein Werkzeug anordenbar ist, und durch das Innere des Schaftes in Längsrichtung mehrere Lenkelemente zum Verbinden eines proximalseitigen Antriebs mit der distalseitigen Gelenkmechanik geführt sind, wobei der Schaft ein Außenrohr oder ein Innenrohr, ausgerichtet in der Längsrichtung um eine Längsmittelachse, aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein medizinisches Instrument, einen Roboter und ein Verfahren zum Herstellen eines Schaftes.
• In medizinischen und nicht-medizinischen Anwendungen werden Instrumente und/oder Endoskope mit ihrem langgestreckten Schaft in tierische oder menschliche Körperhöhlen oder in technische Öffnungen, wie beispielsweise eine Rohrleitung, zur Inspektion und/oder Manipulation eingeführt. Häufig werden dazu am distalen Ende abwinkelbare Instrumente verwendet, welche als handgeführte und/oder robotische Instrumente ausgebildet sein können. Um eine Abwinkelung des Schafts des Instrumentes zu ermöglichen, sind üblicherweise vier oder mehrere Lenkdrähte und/oder Lenkseile um und/oder durch Schwenkglieder einer distalseitigen Gelenkmechanik angeordnet.
• Bei einem Schaftrohr ohne Führung der Lenkelemente zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende des Schaftes besteht die Gefahr, dass das Schaftrohr bei anliegender Drahtspannung sich verbiegt. Zudem wird die Lenkung beeinträchtigt, wenn das Schaftrohr aus anderen Gründen verbogen wird. Des Weiteren liegt keine elektrische Isolation der Lenkdrähte und/oder stromführender Drähte zwischen einander vor.
• Zur exakten und homogenen Steuerung des distalen, abwinkelbaren Endes des Schaftes und/oder des Roboterarms ist der Einsatz von vielen, dünnen Lenkelementen vorteilhaft, um eine gleichmäßige Bewegung und Kraftverteilung in alle Abwinkelungsrichtungen zu ermöglichen. Dies stellt jedoch eine hohe Anforderung an die Montage des Schaftes, da dieser aufgrund des Einbringens in eine Körperhöhle oder technische Öffnung von vornherein einen sehr geringen Durchmesser von wenigen Millimetern aufweist, die vielen Lenkdrähte über die gesamte Länge des Schaftes durch das Innere des Schaftes durchgefädelt und distalseitig (benutzerfern) und proximalseitig (benutzernah) in einem gespannten Zustand fixiert werden müssen. Dabei besteht die Gefahr, dass die Lenkdrähte beim Einfädeln sich verdrehen und/oder verwechselt werden, welches zu einer fehlerhaften Abwinkelung des distalen Endabschnittes des Schaftes führen kann. Zudem kann ein Verschleiß der Lenkdrähte bei einer nicht ausreichenden engen Führung und/oder beim Verheddern durch Reibung auftreten. Folglich kann die Leistungsfähigkeit des Instrumentes negativ beeinflusst oder dieses sogar beschädigt werden.
• Zwar ist es bekannt, einzelne Führungselemente radial beabstandet zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende des Schaftes innerhalb des Schaftes zum Führen von Lenkdrähten zu setzen, dies vermeidet die oben genannten Probleme jedoch nur teilweise. Zudem besteht die Gefahr, dass diese Führungselemente sich innerhalb des Schaftes beispielsweise aufgrund der Betätigung einer Zug-/Schubstange zum Öffnen und Schließen eines Werkzeuges an der distalen Spitze des Instrumentes verschieben und dadurch wiederum ein Verdrehen der Lenkdrähte erfolgt.
• Aus der US 5,603,697 A ist ein medizinischer Katheter zum Einsetzen in ein Gefäß im Körper eines Patienten offenbart, wobei der Katheter ein flexibles röhrenförmiges Element mit mehreren Lumen aufweist und in dem ein einzelner Lenkdraht in einem Lenkdrahtstützrohr geführt ist, wobei durch Ziehen an dem Lenkdraht die Spitze des Katheters gesteuert werden kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
• Gelöst wird die Aufgabe durch einen Schaft für ein medizinisches Instrument, wobei der langgestreckte Schaft sich in einer Längsrichtung von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende erstreckt und an seinem distalen Ende einen Endabschnitt aufweist, wobei der Endabschnitt mittels einer distalseitigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsmittelachse des Schaftes abwinkelbar ist und am abwinkelbaren Endabschnitt ein Werkzeug anordenbar ist, und durch das Innere des Schaftes in Längsrichtung mehrere Lenkelemente zum Verbinden eines proximalseitigen Antriebs mit der distalseitigen Gelenkmechanik geführt sind, wobei der Schaft ein Außenrohr oder ein Innenrohr, ausgerichtet in der Längsrichtung um eine Längsmittelachse, aufweist, und der Schaft zwischen dem Außenrohr und der Längsmittelachse oder außen um das Innenrohr ein langgestrecktes Führungsprofil zum Führen der Lenkelemente aufweist, wobei das Führungsprofil im Querschnitt quer zur Längsrichtung eine Profilform aufweist und die Profilform mindestens eine erste Kontaktstelle zum Außenrohr oder zum Innenrohr aufweist, sodass zwischen dem Außenrohr und dem Führungsprofil oder zwischen dem Führungsprofil und dem Innenrohr ein Führungskanal oder mehrere Führungskanäle in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente ausgebildet ist oder sind.
• Dadurch werden die Lenkelemente jeweils einzeln oder beabstandet zueinander innerhalb des jeweiligen Führungskanals des Führungsprofils vom proximalen Ende zum distalen Ende des Schafts geführt, wodurch ein Verdrehen der Lenkelemente untereinander und somit eine Ausbildung einer unerwünschten Kordel verhindert wird. Zudem wird ein Verschleiß der Lenkelemente durch Reibung untereinander aufgrund der gezielten Führung in dem jeweiligen Führungskanal vermieden. Durch die gezielte, einzelne Führung eines jeweiligen Lenkelementes oder mehrerer beabstandeter Lenkelemente durch einen hohlen Führungskanal des Führungsprofils und dem Ausschließen einer Verdrehung und/oder einer Reibung der Lenkelemente untereinander wird eine fehlerhafte Abwinkelung des distalen Endabschnittes eines medizinischen Instruments verhindert und die Leistungsfähigkeit der distalen Gelenkmechanik verbessert. Folglich ist die gesamte Leistungsfähigkeit des medizinischen Instrumentes optimiert und dessen Beschädigung aufgrund einer nicht optimalen Führung der Lenkelemente innerhalb des Schaftes ausgeschlossen.
• Dadurch, dass bei der Montage jeweils bevorzugt ein Lenkelement durch einen Führungskanal ausgebildet zwischen Führungsprofil und somit der Profilform im Querschnitt und dem Außenrohr und/oder dem Innenrohr geführt wird, wird bereits beim Einführen der Lenkelemente in den Schaft ein unbeabsichtigtes Vertauschen und/oder Verdrehen der Lenkelemente verhindert. Aufgrund der Vorsortierung der Lenkelemente durch die einzelnen Führungskanäle des Führungsprofils wird folglich die Montage vereinfacht.
• Zudem wird ein Schaft mit einer verschleißfreien Einzelführung von Lenkelementen durch Führungskanäle innerhalb und um das Führungsprofil bereitgestellt. Dies ist vor allem bei Lenkseilen vorteilhaft, da diese aufgrund ihrer strukturierten Oberfläche anfälliger für Verschleiß durch Reibung sind. Somit stellt das Führungsprofil mit seiner spezifischen Profilform im Querschnitt eine optimale Führung und einen Schutz der Lenkelemente, vor allem von Lenkseilen, im Schaftrohr sicher. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die gezielte Führung der einzelnen Lenkelemente in jeweils dazu passenden Führungskanälen oder Führungskanalbereichen über die gesamte Schaftlänge, insbesondere vom proximalen Ende des Schafts bis zum distalen, abwinkelbaren Endabschnitt der distalseitigen Gelenkmechanik, erfolgt.
• Neben der vereinfachten Montage und der sicheren Führung der Lenkelemente wird durch das Führungsprofil aufgrund einer Kontaktstelle oder mehrerer Kontaktstellen an der Innenoberfläche des Außenrohrs und/oder der Außenoberfläche des Innenrohrs die Steifigkeit des Schaftes erhöht. Dadurch eignet sich der erfindungsgemäße Schaft sowohl für handgeführte Instrumente als auch für Instrumente geführt durch einen Chirurgieroboter. Somit verstärkt das Führungsprofil mit seiner spezifischen Profilform und der gezielten Anordnung der Kontaktstellen das Innere des Schaftes und erhöht dadurch seine Steifigkeit. Hierbei ist die Profilform im Querschnitt des Führungsprofils derart geformt, dass neben der maximal möglichen Steifigkeit ausreichend Platz für die gezielte Durchführung von Lenkelementen, stromführenden Drähten und/oder Betätigungselementen vorliegt.
• Ein Kerngedanke der Erfindung ist es, mittels eines Führungsprofils mit einer spezifisch geformten Profilform im Querschnitt Führungskanäle zwischen der Außenoberfläche der Profilform und der Innenoberfläche des Außenrohrs und/oder der Innenoberfläche der Profilform und der Außenoberfläche des Innenrohrs zum Durchführen von Lenkelementen in Längsrichtung des Führungsprofils und somit des Schaftes bereitzustellen, wodurch diese voneinander getrennt und somit gerade nicht frei durch ein Schaftrohr vom proximalen Ende zum distalen Ende geleitet werden. Dadurch lassen sich die Lenkelemente kreuzungsfrei und vertauschungssicher einzeln zur Montage des Schaftes einfädeln. Es ist besonders vorteilhaft, dass die Profilform des Führungskanals gerade frei gewählt werden kann und somit an die Anzahl und an den jeweiligen Durchmesser der Lenkelemente, durchzuführenden Stromkabel und Betätigungselemente frei anpassbar ist.
• Prinzipiell ist herauszustellen, dass aufgrund der beengten Platzverhältnisse in dem engen Schaft mit nur wenigen Millimetern Durchmesser gerade bisher die Auffassung bestand, einen Freiraum zwischen den Lenkelementen und den weiteren Komponenten im Inneren des Schaftes vorzusehen. Dagegen wird erfindungsgemäß durch das Führungsprofil mit der spezifischen Profilform im Querschnitt nun das Innere des Schaftes gezielt teilweise ausgefüllt.
• Folgendes Begriffliche sei erläutert:
• Ein „Schaft“ ist insbesondere eine langgestreckte und hohle Röhre zum zumindest teilweisen Einbringen in eine Körperhöhle und/oder eine technische Öffnung. Bei einem Schaft kann es sich insbesondere um einen flexiblen und/oder starren Schaft handeln. Im Falle eines starren Schaftes ist insbesondere der distale Endabschnitt abwinkelbar ausgestaltet. Der Schaft weist insbesondere einen Durchmesser in einem Bereich von 2 mm bis 10 mm auf. In seinem Inneren kann der Schaft insbesondere weitere Komponenten, wie einen Lichtwellenleiter zur Beleuchtung eines Objektfeldes, einen Arbeitskanal oder mehrere Arbeitskanäle zum Zuführen von Spülflüssigkeit oder eines Werkzeuges, wie einer Biopsienadel oder eine Elektrode, aufweisen. Insbesondere im Falle eines starren Schaftes kann von seinem proximalen Ende bis zu seinem distalen Ende im Inneren des Schafts ein zentrales Betätigungselement zum Betätigen eines Werkzeuges, beispielsweise eines Maulteils, an dem abwinkelbaren, distalen Endabschnitt angeordnet sein. Der Schaft ist an seinem proximalen Ende insbesondere mit einer Handhabungseinheit eines medizinischen oder industriellen Instrumentes mechanisch und/oder elektrisch verbindbar.
• Die „Längsrichtung“ des Schaftes ist die Richtung der längsten Ausdehnung des Schaftes. Dementsprechend ist die „Längsmittelachse“ des Schaftes diejenige Achse, welche der Richtung seiner längsten Ausdehnung entspricht.
• Ein „medizinisches Instrument“ ist insbesondere jegliche mechanische oder mechanisch-elektrische Wirkeinheit, welche zur Diagnose und/oder Behandlung von Menschen oder Tieren geeignet ist. Das medizinische Instrument wird insbesondere zur Inspektion einer menschlichen oder einer tierischen Körperhöhle und/oder zur Manipulation von menschlichem oder tierischem Gewebe verwendet. Das medizinische Instrument weist insbesondere einen Handgriff oder Handteil, einen Schaft und ein Werkzeug und/oder ein optische System zur Betrachtung eines Sichtbereiches auf. Das medizinische Instrument kann insbesondere ein Fasswerkzeug, ein Schneidwerkzeug, einen Nadelhalter, einen Clipsetzer und/oder ein andersartiges Werkzeug aufweisen. Bei einem medizinischen Instrument handelt es sich beispielsweise um ein Endoskop mit einem langen Schaft und einem abwinkelbaren Endabschnitt. Bei dem medizinischen Instrument kann es sich um ein handgehaltenes und/oder handgeführtes Instrument handeln. Das medizinische Instrument kann auch als Endeffektor an einem Roboterarm eines Chirurgieroboters angeordnet und somit ein robotergestütztes Instrument sein.
• Eine „Gelenkmechanik“ weist insbesondere eine „distalseitige Gelenkmechanik“ und eine „proximalseitige Gelenkmechanik“ auf. Die „proximalseitige Gelenkmechanik“ weist insbesondere eine räumlich verstellbare Scheibe, zugehörige Wellen und die proximalseitigen Lenkelementabschnitte auf. Auf der distalen Seite der proximalseitigen Gelenkmechanik sind insbesondere die Lenkelemente beispielsweise über einen Führungsring oder eine Fächerscheibe in Richtung auf die distale Spitze auf einen engeren Abstand der Lenkelemente von der Längsachse des Schaftes zusammengeführt, sodass diese im Wesentlichen parallel am proximalen Ende des Schaftes eintreten und innerhalb des Schaftes bis zum distalen Endabschnitt geführt sind. Auf der distalen Seite der proximalseitigen Gelenkmechanik ist in distaler Richtung insbesondere die zugehörige Welle der räumlich verstellbaren Scheibe mit einer Hauptwelle verbunden, wobei über letztere die Rotation des Schaftes realisierbar ist. Die Gelenkmechanik kann insbesondere im Übergang zwischen Hand- und/oder Halteteil des medizinischen Instrumentes und dem Schaft oder im Hand- und/oder Halteteil angeordnet sein. Die „distalseitige Gelenkmechanik“ weist insbesondere die distalseitigen Lenkelementabschnitte und die Schwenkglieder und/oder Gliederkörper auf, durch welche ein Abwinkeln des distalen Endabschnittes realisierbar ist.
• Bei einem „proximalen Antrieb“ handelt es sich insbesondere um eine Antriebseinheit zum Bewirken einer Bewegung der Lenkelemente. Der proximale Antrieb kann insbesondere ein Einwirken und ein Verschwenken einer räumlich verstellbaren Scheibe (Taumelscheibe) bewirken. Somit wird insbesondere die Antriebsbewegung des proximalen Antriebs in eine Schwenkbewegung der räumlich verstellbaren Scheibe und durch die an der räumlich verstellbaren Scheibe proximalseitig befestigten Lenkelemente wird die Antriebsbewegung auf eine entsprechende Relativbewegung der distalseitigen Schwenkglieder und/oder Gliederkörper der distalseitigen Gelenkmechanik zum Verschwenken des Endabschnittes des Instrumentes übertragen. Bei dem proximalen Antrieb kann es sich um einen manuellen Antrieb aufgrund beispielsweise einer Drehbewegung eines Betätigungselementes an der Handhabungseinheit des Instrumentes handeln oder um einen motorisierten Antrieb. Im Falle eines motorisierten Antriebs weist dieser einen Motor oder mehrere Motoren und/oder ein Getriebe, wie beispielsweise angetriebene Zahnräder, auf. Der proximale Antrieb ist insbesondere im Hand- und/oder im Halteteil des Instrumentes angeordnet.
• Ein „Lenkelement“ ist insbesondere ein dünnes und langes, geformtes biegsames Element. Das langestreckte Lenkelement weist insbesondere Metall, Metalllegierung und/ oder Kunststoff auf. Bei einem Lenkelement kann es sich um einen Lenkdraht und/oder ein Lenkseil handeln. Ein Lenkdraht ist insbesondere ein dünnes und lang geformtes, biegsames Metall. Ein Lenkdraht weist insbesondere eine Nickel-Titan-Legierung und somit Nitinol, Edelstahl, wie beispielsweise ein nichtrostender austenitischer Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl (1.4401), und/oder Wolfram auf. Der Lenkdraht weist insbesondere eine glatte Oberfläche auf. Ein Lenkseil ist ein aus zusammengedrehten oder geflochtenen Natur- oder Kunstfasern oder Drähten bestehendes längliches, zugfestes Element. Entsprechend dem Zusammendrehen oder Flechten kann ein Lenkseil insbesondere eine strukturierte Oberfläche aufweisen. Für eine glatte Oberfläche kann ein Lenkseil aber auch mit einem Kunststoff ummantelt sein. Ein Lenkelement kann prinzipiell jede Querschnittsform, beispielsweise einen kreisförmigen, ovalen und/oder gebogenen Querschnitt, einen Flachkant-, Vierkant- oder Profildrahtquerschnitt aufweisen. Bevorzugt weist das Lenkelement einen runden Querschnitt auf. Üblicherweise werden ≥ 3 oder 4, bevorzugt 10 oder beliebig viele Lenkelemente in einer Gelenkmechanik im Inneren des Schaftes eingesetzt. Neben der proximalseitigen Befestigung der Lenkelementenden an der räumlich verstellbaren Scheibe sind die gegenüberliegenden distalen Lenkelementenden jeweils innenliegend an dem abwinkelbaren distalen Endabschnitt fixiert. Bei einem Lenkelement kann es sich auch um einen stromführenden Draht oder um einen Lichtleiter handeln.
• Prinzipiell ist anzumerken, dass statt eines Lenkelementes oder ergänzend zu einem Lenkelement auch ein stromführender Draht, ein Betätigungselement, eine Elektrode oder ähnliches durch einen Führungskanal ausgebildet durch das Führungsprofil geführt sein kann.
• Ein „stromführender Draht“ ist insbesondere ein elektrischer Leiter. Der stromführende Draht dient insbesondere zum Transport elektrischer Energie und/oder zur Signalübertragung. Bei einem stromführenden Draht kann es sich auch um eine dünne langgestreckte Elektrode handeln.
• Im Bereich des distalen abwinkelbaren Endabschnittes sind die Lenkelemente außen radial umlaufend um und/oder durch Schwenkglieder und/oder Gliederkörper angeordnet, mittels welchen eine feingliedrige Abwinkelung des distalen Endabschnittes realisiert wird. Über eine mittels eines proximalen Antriebs bewirkte Bewegung der räumlich verstellbaren Scheibe wird über die mit der Scheibe verbundenen Lenkelemente, welche entlang der Längsrichtung des Schaftes bis zu den im distalen Endabschnitt fixierten distalen Lenkelementenden gespannt sind, eine entsprechende relative Bewegung der distalseitigen Schwenkglieder übertragen und somit ein Abwinkeln des distalen Endabschnittes bewirkt. Für eine feinmotorische Steuerung des distalen Endabschnittes des medizinischen Instrumentes werden hierzu insbesondere eine Vielzahl an dünnen Lenkelementen verwendet, um eine gleichmäßigere Kraftverteilung und somit relative Bewegungen in alle möglichen Abwinkelungsrichtungen zu erzielen.
• Ein „Betätigungselement“ (auch „Betätigungsstrang“ genannt) ist insbesondere ein Element, bei dessen Bewegung ein Werkzeug betätigt wird. Bei einem Betätigungselement kann es sich insbesondere um eine Zug-/Schubstange oder -seil und/oder um ein Übertragungselement für eine Drehbewegung handeln. Mittels des Betätigungselementes wird beispielsweise ein zweiteiliges Maulteil eines Werkzeuges geöffnet und geschlossen. Das Betätigungselement ist insbesondere im Inneren des Schaftes mittig entlang der Längsmittelachse vom proximalen Ende bis zum distalen Ende des Schaftes geführt.
• Ein „Außenrohr“ oder ein „Innenrohr“ ist insbesondere ein länglicher Hohlkörper, dessen Länge wesentlich größer als sein Durchmesser ist. Das Außenrohr oder das Innenrohr weist insbesondere einen kreisrunden Querschnitt auf. Bevorzugt ist das Außenrohr und/oder das Innenrohr koaxial zur Längsmittelachse des Schaftes angeordnet. Das Außenrohr bildet insbesondere die äußere Oberfläche des Schaftes und/oder den Außenschaft aus. Anstelle des Außenrohres kann jedoch auch ein Schlauch, insbesondere ein Schrumpfschlauch, um das Führungsprofil angeordnet sein. Ebenso kann der Schaft frei von einem Innenrohr sein und ein Freiraum umgeben vom Innendurchmesser der Profilform des Führungsprofils einen inneren Hohlraum des Schaftes ausbilden. Während das Außenrohr und/oder das Innenrohr bevorzugt aus koaxialen Rohren ausgebildet ist oder sind, weist das Führungsprofil bevorzugt eben gerade nicht ein kreisförmiges Profil auf.
• Ein „Führungsprofil“ ist insbesondere ein hohles langgestrecktes Bauteil mit einer Profilform im Querschnitt, wobei die Profilform an der Innenoberfläche des Führungsprofils und/oder an der Außenoberfläche des Führungsprofils einen Führungskanal oder mehrerer Führungskanäle ausbildet. Bevorzugt ist die Profilform über die gesamte Länge des Führungsprofils gleich. Die Profilform bildet insbesondere über eine Kontaktstelle oder mehrere Kontaktstellen zum Außenrohr und/oder Innenrohr voneinander abgetrennte Führungskanäle in Längsrichtung aus. Die Profilform des Führungsprofils ist bevorzugt nicht kreisförmig zur Längsmittelachse des Schaftes angeordnet, sondern weist verschiedene gebogene Abschnitte auf. Das Führungsprofil kann jedoch auch aus einem Standardrohr oder mehreren Standardrohren ausgebildet sein. Dazu können mehrere Standardrohre kreisförmig aneinanderliegend das Führungsprofil ausbilden, wobei mindestens ein Standardrohr eine Kontaktstelle zum Innenrohr und/oder Außenrohr aufweist. Genauso kann ein Standardrohr oder können mehrere Standardrohre nur eine Kontaktstelle jeweils zum Außenrohr oder zum Innenrohr aufweisen. Im Fall, dass das Standardrohr nur innenliegend am Außenrohr über eine Kontaktstelle verbunden ist, bildet zum einen das Standardrohr in seinem Inneren einen Führungskanal aus und zum anderen außen zwischen der Außenoberfläche des Standardrohrs einen weiteren Führungskanal im Freiraum zu dem innenliegenden Innenrohr. Prinzipiell kann die Profilform des Führungsprofils im Querschnitt jegliche Außenform, wie beispielsweise quadratisch, dreieckig, mehreckig, kreisförmig, gebogen, oval und/oder sternförmig aufweisen. Insbesondere kann sich die Außenform der Profilform auch von einer Kontaktstelle zur nächstliegenden nachfolgenden Kontaktstelle ändern. Beispielsweise kann das Profilrohr von der ersten Kontaktstelle des Führungsprofils am Innenrohr zur zweiten Kontaktstelle am Außenrohr nach außen gebogen und von der zweiten Kontaktstelle am Außenrohr zur dritten Kontaktstelle am Innenrohr geradlinig ausgeführt sein. Das Führungsprofil und somit die Profilform im Querschnitt ist insbesondere außen um das Innenrohr herum oder vom Außenrohr umgebend angeordnet oder zwischen dem Innen- und Außenrohr. Das Führungsprofil, das Außenrohr und/oder das Innenrohr können dieselbe Länge und/oder unterschiedliche Längen aufweisen. Das Führungsprofil kann insbesondere eine etwas kürzere Länge als das Innenrohr und/oder das Außenrohr aufweisen und dadurch abgesetzt ausgeführt sein, sodass eine Rohrpfanne der distalseitigen Gelenkmechanik mit dem Führungsprofil verbindbar ist.
• Eine „Kontaktstelle“ ist insbesondere eine Stelle, an welcher ein Kontakt zwischen der Profilform des Führungsprofils und der Innenoberfläche des Außenrohrs oder des Führungsprofils und der Außenoberfläche des Innenrohrs hergestellt ist. Bei der Kontaktstelle kann es sich im Querschnitt um einen Kontaktpunkt oder eine länger ausgebildete Kontaktfläche handeln. Bevorzugt ist die Kontaktstelle in Längsrichtung jeweils über die gesamte Länge des Führungsprofils ausgebildet. Jedoch können in Längsrichtung des Führungsprofils auch mehrere unterbrochene Kontaktstellen ausgebildet sein. Bei der Kontaktstelle kann es sich jeweils um eine stoffschlüssige und/oder reibschlüssige Verbindung zwischen dem Führungsprofil und dem Außenrohr oder dem Innenrohr handeln. Über die Positionierung und Anzahl der Kontaktstellen am Außenrohr und/oder Innenrohr und somit dem Verlauf der Profilform wird der ansonsten üblicherweise zusammenhängende ringförmige Freiraum innerhalb des Schaftes in mehrere Führungskanäle unterteilt.
• Ein „Führungskanal“ (auch „Lumen“ genannt) ist insbesondere ein durchgehender Hohlraum in Längsrichtung des Schaftes, welcher aufgrund der Profilform des Führungsprofiles zwischen der Außenoberfläche des Führungsprofils und der Innenoberfläche des Außenrohres und/oder der Innenoberfläche des Führungsprofils und der Außenoberfläche des Innenrohres ausgebildet ist. Durch die Positionen und Anzahl der Kontaktstellen und dem Verlauf der Profilform werden somit außenliegende Führungskanäle zwischen der Innenseite des Außenrohrs und der Außenseite des Führungsprofils und/oder innenliegende Führungskanäle zwischen der Innenseite des Führungsprofils und der Außenseite des Innenrohrs bereitgestellt. Der Führungskanal ist insbesondere parallel zur Längsmittelachse des Schaftes ausgeführt. Jeder Führungskanal kann prinzipiell jegliche Querschnittsform aufweisen, wie kreisförmig, gebogen, quadratisch, rechteckig, dreieckig, oder ähnliches. Bevorzugt ist die Querschnittsform des jeweiligen Führungskanals nicht symmetrisch ausgeführt. Auch kann sich die Querschnittsform des Führungskanals über die Länge des Führungskanals ändern. Der Führungskanal weist insbesondere einen größeren Querschnitt als der Außendurchmesser des durchgeführten Lenkelementes, stromführenden Drahtes und/oder Betätigungselementes auf, sodass dieses oder dieser jeweils in dem Führungskanal frei beweglich ist.
• Prinzipiell ist herauszustellen, dass nicht durch jeden Führungskanal ausgebildet durch das Führungsprofil ein Lenkelement geführt sein muss, sondern es auch einen Führungskanal oder mehrere Führungskanäle geben kann, welcher oder welche frei von einem Lenkelement ist oder sind. Ebenso können auch zwei oder mehrere Lenkelemente durch einen einzigen Führungskanal geführt sein. Dazu kann das Führungsprofil derart geformt sein, dass ein Führungskanal im Querschnitt zwei oder mehrere spezifische Führungsbereiche aufweist, durch welche benachbarte Lenkelemente weitgehend räumlich beabstandet voneinander in demselben Führungskanal geführt sind. Zur Ausbildung der Führungsbereiche kann der Führungskanal jeweils eine entsprechend gebogene Querschnittsformabschnitt der Profilform aufweisen.
• In einer weiteren Ausführungsform des Schaftes weist die Profilform eine zweite Kontaktstelle, eine dritte Kontaktstelle, eine vierte Kontaktstelle, eine fünfte Kontaktstelle und/oder weitere Kontaktstellen auf.
• Dadurch können korrespondierend zur Anzahl der Kontaktstellen mehrere Führungskanäle bereitgestellt und die statische und dynamische Steifigkeit des Schaftes gezielt eingestellt werden. Durch die Verbindung des Führungsprofils über die Kontaktstellen mit dem Außenrohr und/oder dem Innenrohr werden diese jeweils miteinander verstrebt. Neben der Erhöhung der Steifigkeit können dadurch auch wirkende Kräfte bei der Verwendung des Schaftes effektiv abgeleitet und ein optimales Schwingungs- und/oder Dämpfungsverhalten erzielt werden.
• Durch die gewählte Anzahl und die jeweilige Position der Kontaktstellen kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Formen der Profilform realisiert werden. Mit Erhöhung der Anzahl der Kontaktstellen und somit der Anzahl der Führungskanäle kann zudem die Querschnittsform jedes Führungskanals und somit die Form der Profilform angepasst werden und folglich mit steigender Anzahl die Führungskanäle dichter angeordnet werden.
• Es ist besonders vorteilhaft, dass je nach Anzahl der Führungskanäle, der geometrischen Grundformen und den jeweils benötigten Durchmessern der außenliegenden Führungskanäle, der innenliegenden Führungskanäle, des Außenrohrs und/oder des Innenrohrs sowie des Gesamtdurchmessers des Schaftes sich über die Wahl der jeweiligen Wandstärken des Außenrohrs, des Führungsprofils und/oder des Innenrohres und die exakte Form der Profilform gezielt die Fertigbarkeit des Schaftes und dessen Produkteigenschaften eingestellt werden können.
• Bevorzugt weist das Außenrohr und/oder das Innenrohr im Querschnitt eine Wandstärke in einem Bereich von 0,25 bis 0,75 mm, insbesondere von 0,35 bis 0,65 mm, bevorzugt von 0,45 bis 0,55 mm, auf. Dagegen weist die Profilform bevorzugt eine geringere Wandstärke als das Außenrohr und/oder das Innenrohr, beispielsweise in einem Bereich von 0,20 bis 0,40 mm, bevorzugt von 0,25 bis 0,35 mm, auf.
• Bei einer zweiten, dritten, vierten, fünften und/oder weiteren Kontaktstelle handelt es sich in der Ausführungsform und Funktion um eine oben definierte Kontaktstelle.
• Um die Querschnittsform des jeweiligen an der Profilform anliegenden Führungskanals vorzugeben, ist die Profilform im Querschnitt an der jeweiligen Kontaktstelle spitz zulaufend, konisch, gebogen oder als Rippe ausgebildet.
• Unter „Rippe“ wird insbesondere verstanden, dass die Profilform an der Kontaktstelle um 180° zurückgebogen ist, sodass zwei aneinanderliegende Innenseiten der Profilform zwischen dem Außendurchmesser der Profilform und dem Außendurchmesser des Innenrohres oder zwischen dem Innendurchmesser des Außenrohres und dem Innendurchmesser der Profilform angeordnet sind und gemeinsam eine Rippe ausbilden.
• In einer weiteren Ausführungsform des Schafts ist die Profilform im Querschnitt radialsymmetrisch, polysymmetrisch und/oder asymmetrisch.
• Unter „radialsymmetrisch“ wird insbesondere verstanden, dass die Profilform im Querschnitt invariant gegenüber allen Rotationen ist.
• Unter „polysymmetrisch“ wird insbesondere verstanden, dass die Profilform im Querschnitt mehrere Symmetrieebenen aufweist. So kann die Profilform auch eine drei- oder mehrzählige, polysymmetrische Symmetrieform mit mehreren strahlenförmig durch die Längsachse verlaufenden Symmetrieebenen aufweisen, bei der identische Teile kreisförmig, dreidimensional um eine zentrale Achse (Rotationsachse) angeordnet sind, wobei durch die äußere Symmetrieform die Profilform festgelegt ist.
• Unter „asymmetrisch“ wird insbesondere verstanden, dass die Profilform im Querschnitt mit ihren spezifischen Querschnittsformenverläufen zwischen den Kontaktstellen weder durch Drehung noch durch Spiegelung oder Translation zur Deckung gebracht werden kann.
• Um einen regelmäßigen Verlauf der Profilform zwischen den jeweiligen Kontaktstellen auszubilden, weist die Profilform im Querschnitt ein Sternprofil oder Blütenprofil auf.
• Unter einem „Sternprofil“ wird insbesondere eine geometrische Form der Profilform im Querschnitt verstanden, bei welcher die Kontaktstellen der Profilform als regelmäßiges Polygon zueinander ausgebildet sind, sodass die Abstände zwischen den Kontaktstellen insbesondere jeweils gleich lang sind. Hierbei müssen die auf die jeweilige Kontaktstelle zulaufenden Schenkel der Profilform ausgebildet als Sternprofil und somit die Polygon- und/oder Sternspitzen nicht zwingend spitz auf die Kontaktstelle zulaufend ausgebildet sein oder eckig, sondern können an der Kontaktstelle auch gebogen sein. Das Sternprofil kann insbesondere regelmäßig ausgeführt und somit spiegelsymmetrisch und/oder rotationssymmetrisch sein. Jedoch kann das Sternprofil auch eine unregelmäßige Form im Querschnitt aufweisen. Ebenso können die Polygon- und/oder Sternspitzen regelmäßig und/oder unregelmäßig im Querschnitt angeordnet sein.
• Bei einem „Blütenprofil“ weist die Profilform im Querschnitt insbesondere die Außenform einer Blüte auf. Dementsprechend sind die inneren Führungskanäle ausgerichtet zur Längsmittelachse des Schaftes und/oder zum Innenrohr in der Form eines Blütenblattes ausgebildet. Die Profilform ist als Blütenprofil insbesondere derart geformt, dass diese drei oder mehrere Blütenblätter ausbildet. Das Blütenprofil selbst kann eine regelmäßige oder eine unregelmäßige Form im Querschnitt aufweisen. Ebenso können die Blütenblätter des Blütenprofils regelmäßig und/oder unregelmäßig im Querschnitt angeordnet sein.
• Um den Schaft frei von einem Außenrohr oder Innenrohr ausbilden zu können, bildet die Profilform im Querschnitt mit den Kontaktstellen an seinem Außendurchmesser oder an seinem Innendurchmesser eine annähernd geschlossene Form aus.
• Dadurch, dass alle Kontaktstellen an der Innenseite des Außenrohres ausgebildet und in sehr engen Radien gebogen ausgeführt sind, sodass die Profilform nach außen stehende Rippen aufweist, sind die innenliegenden Wände der Profilform sehr ausgedehnt und liegen im inneren Bereich der Rippe aneinander an, sodass eine annähernd geschlossene Form ausgebildet wird. Dadurch, dass die Profilform somit innen einen Hohlraum annähernd umgibt, kann auf ein Innenrohr verzichtet werden. Ebenso können die Rippen nach innen stehend mit gering ausgedehnten Kontaktstelle am Innenrohr angeordnet sein, sodass entlang des Innendurchmessers des Außenrohres die Profilform als weitgehend geschlossene Form ausgebildet ist. Somit kann ebenso hier auf ein Außenrohr verzichtet und anstelle eines Außenrohrs beispielsweise ein Schrumpfschlauch über den Außendurchmesser der Profilform und somit des Führungsprofils gezogen werden.
• Unter „annähernd geschlossener Form“ wird verstanden, dass aufgrund sehr enger Biegeradien die jeweiligen Seitenwände der Profilform aneinander anliegen und gegenüberliegend die Wände der Profilform aufgrund der großen radialen Ausdehnung am Außendurchmesser oder am Innendurchmesser der Profilform annähernd eine geschlossene Außenform oder Innenform ausbilden.
• Um den Schaft elektrisch zu isolieren und/oder ein Eindringen von Flüssigkeit in den Schaft zu verhindern, ist um das Führungsprofil ein Isolationsschlauch angeordnet.
• Somit können auch elektrische Drähte oder Elektroden durch einen Führungskanal des Schaftes geführt werden.
• Bei einem „Isolationsschlauch“ handelt es sich insbesondere um einen Schlauch aus Kunststoff. Als Isolationsschlauch kann beispielsweise ein Schrumpfschlauch verwendet werden, welcher als thermoplastischer Schlauch sich unter Hitzeeinwirkung stark radial zusammenzieht. Der Schrumpfschlauch kann direkt um den Außendurchmesser des Führungsprofils aufgebracht werden. Somit kann der Isolations- und/oder Schrumpfschlauch direkt das Außenrohr ersetzen, sodass das Außenrohr entfallen kann. Ebenso kann ein Schrumpfschlauch jedoch auch zusätzlich auf ein Außenrohr aufgebracht werden, beispielsweise wenn das Außenrohr Metall aufweist und somit elektrisch leitend ist.
• In einer weiteren Ausgestaltungsform weist der Schaft das Außenrohr und das Innenrohr auf.
• Dadurch kann das Führungsprofil zwischen Außenrohr und Innenrohr angeordnet sein und eine weitere Versteifung des Schaftes sowie weitere innen zum Innenrohr angeordnete Führungskanäle und weitere außen zum Außenrohr angeordnete Führungskanäle bereitstellen.
• Um vielfältige Anordnungsmöglichkeiten des Außenrohrs, Führungsprofils und/oder Innenrohrs zueinander zu realisieren, ist oder sind das Außenrohr, das Führungsprofil und/oder das Innenrohr koaxial oder außermittig zu der Längsmittelachse des Schaftes angeordnet.
• Bevorzugt sind das Außenrohr und das Innenrohr jeweils koaxial zur Längsmittelachse des Schaftes angeordnet und im Querschnitt kreisförmig ausgeführt, während das Führungsprofil ein unrundes Profil aufweist und/oder außermittig angeordnet ist. Jedoch kann auch das Innenrohr außermittig an oder in der Nähe zur Innenseite des Außenrohrs angeordnet sein und der dadurch vorliegende Freiraum im Inneren des Außenrohres durch das Führungsprofil mit seiner Profilform und entsprechenden Führungskanälen ausgeführt sein. Dadurch, dass die Profilform außermittig und somit außerhalb des Kreiszentrums der Längsmittelachse des Schaftes liegt, wird eine freie Ausgestaltung des Formverlaufs der Profilform ermöglicht.
• In einer weiteren Ausführungsform sind entlang der Profilform im Querschnitt die Kontaktstellen abwechselnd am Außenrohr und am Innenrohr angeordnet.
• Dadurch, dass die Profilform abwechselnd die Kontaktstellen am Außenrohr und am Innenrohr verbindet, wird eine regelmäßige Struktur und Verstrebung erzielt, wodurch ähnlich wie bei der Ausgestaltung von Wellpappe durch die Verstrebung ein sehr stabiles Inneres des Schaftes und somit eine hohe Festigkeit und Steifigkeit des gesamten Schaftes erzielt wird. Dadurch können von außen einwirkende Kräfte auf den Schaft optimal nach Innen aufgenommen, abgeleitet und verteilt werden, wodurch der Schaft ein gutes Schwingungs- und Dämpfungsverhalten aufweist.
• Um gezielt die Steifigkeit am Außenrohr zu erhöhen, weist oder weisen die Kontaktstelle oder die Kontaktstellen am Außenrohr jeweils eine größere Kontaktfläche als die Kontaktstelle oder Kontaktstellen am Innenrohr auf, sodass das Außenrohr an den jeweiligen Kontaktstellen versteift ist.
• Ebenso kann die Steifigkeit und Festigkeit am Innenrohr erhöht werden, indem die Kontaktstelle oder die Kontaktstellen am Innenrohr jeweils eine größere Kontaktfläche als die Kontaktstelle oder die Kontaktstellen am Außenrohr aufweist oder aufweisen, sodass das Innenrohr an der jeweiligen Kontaktstelle versteift ist.
• Zum Öffnen und/oder Schließen eines Werkzeuges am abwinkelbaren distalen Endabschnitt eines medizinischen Instrumentes, ist im Innenrohr und/oder in einem Hohlkanal ausgebildet durch das Führungsprofil ein langgestrecktes Betätigungselement zum Betätigen des Werkzeuges geführt.
• Prinzipiell ist herauszustellen, dass das langgestreckte Betätigungselement, beispielsweise eine Zug-/Schubstange sowohl in einem mittigen Zentralkanal im Innenrohr, einem mittigem Hohlkanal umgeben vom Innendurchmesser der annähernd geschlossenen Form der Profilform oder auch in einem Führungskanal geführt werden kann. Selbstverständlich können hier auch zwei langgestreckte Betätigungselemente zum Betätigen unterschiedlicher Werkzeuge durch den Zentralkanal, einen Hohlkanal ausgebildet durch das Führungsprofil und/oder einen Führungskanal oder mehrere Führungskanäle geführt sein. Durch eine dieser Ausführungsformen mit der geschützten Führung des Betätigungselementes in einem separaten Kanal wird eine Beeinflussung der Hin- und Herbewegung des Betätigungselementes beim Öffnen und Schließen des Werkzeuges auf die ebenfalls geschützt in den Führungskanälen angeordneten Lenkelemente vermieden. Bei Führung des langgestreckten Betätigungselementes in einem Hohlraum ausgebildet durch das Führungsprofil kann somit auf eine Innenrohr verzichtet werden.
• In einer weiteren Ausführungsform des Schaftes weist das Außenrohr, das Innenrohr und/oder das Führungsprofil ein Metall, eine Metalllegierung, Kunststoff und/oder einen faserverstärkten Werkstoff auf.
• Zum einen können dadurch vereinfacht das Außenrohr, das Innenrohr und/oder das Führungsprofil aus demselben oder einem ähnlichen Werkstoff gefertigt und verbunden werden. Zum anderen können vorteilhaft auch gezielt unterschiedliche Werkstoffe für das Außenrohr, das Innenrohr und/oder das Führungsprofil gewählt werden. Beispielsweise kann das Führungsprofil als Sternprofil aus Stahl gezogen werden, während das Außenrohr aus Kunststoff auf das gefertigte Führungsprofil aufgeschoben und dadurch reibschlüssig mit diesem verbunden wird. Anstelle der erhöhten Steifigkeit aufgrund eines metallaufweisenden Führungsprofils im Inneren des Schaftes kann das Führungsprofil jedoch auch gezielt Kunststoff aufweisen, um beispielsweise bei Lenkdrähten gefertigt aus Metall eine Reibung der Lenkdrähte an den Innenwänden der Führungskanäle aus Kunststoff und somit eine Abnutzung der Lenkdrähte zu minimieren. Neben der Isolation ist bei Kunststoff insbesondere auch das geringere Gewicht und das höhere Dämpfungsverhalten im Schwingungsfall vorteilhaft.
• Dadurch, dass das Außenrohr als Kunststoffrohr ausgebildet ist, entfällt bei elektrischen Anwendungen des Schaftes die Notwendigkeit eines zusätzlichen Schrumpfschlauches zur Isolation. Um bei konstantem Gesamtdurchmesser eine entsprechende Steifigkeit des Kunststoffrohrs zu erreichen, kann das derart ausgeführte Außenrohr eine stärkere Wandstärke aufweisen, wodurch die geringere Stabilität von Kunststoff gegenüber einem Stahlrohr angeglichen werden kann.
• Durch die Kombination von Kunststoff und beispielsweise Stahl bei der Ausgestaltung des Außenrohrs, des Innenrohrs und/oder des Führungsprofils, welche unterschiedliche Elastizitäten aufweisen, können hier dynamisch vorteilhafte Synergien in den einzelnen Eigenschaften der Bestandteile des Schaftes ausgenutzt werden. Somit kann durch Variation und gezielte Werkstoffwahl für die einzelnen Bestandteile des Schaftes die jeweils vorgesehene Schafteigenschaft gezielt eingestellt werden.
• Bei einem „faserverstärkten Werkstoff“ kann es sich insbesondere um einen Verbundwerkstoff handeln, welcher insbesondere mit keramischen, organischen, polymeren und/oder metallischen Teilchen und/oder Fasern verstärkt ist. Bei einem faserverstärkten Werkstoff kann es sich beispielsweise um einen glasfaser-, kohlefaser- und/oder keramikfaserverstärkten Werkstoff handeln.
• Um beim Fertigen des Schaftes eine optimale Presspassung beim Fügen durchzuführen, sind die Fasern des faserverstärkten Werkstoffes radial umlaufend um eine Längsmittelachse des Außenrohrs, des Innenrohrs und/oder des Führungsprofils ausgerichtet.
• Durch die umlaufenden Fasern des faserverstärkten Werkstoffes im Außenrohr, Innenrohr und/oder Führungsprofil werden die Kräfte aufgrund der Presspassung beim Fügen und dem anschließenden Presssitz optimal aufgenommen und verteilt.
• In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein medizinisches Instrument mit einem langgestreckten Schaft und einer mit dem Schaft verbundenen Handhabungseinheit, wobei mittels der Handhabungseinheit ein proximaler Antrieb einer distalseitigen Gelenkmechanik und/oder ein langgestrecktes Betätigungselement zum Betätigen eines Werkzeuges an einem abwinkelbaren Endabschnitt am distalen Ende des Schafts betätigbar ist oder sind, wobei der Schaft ein zuvor beschriebener Schaft ist, sodass ein Lenkelement oder mehrere Lenkelemente durch einen Führungskanal oder mehrere Führungskanäle des Führungsprofils geführt ist oder sind.
• Dadurch wird ein medizinisches Instrument bereitgestellt, bei dem der erfindungsgemäße Schaft elektrisch und/oder mechanisch mit der Handhabungseinheit des medizinischen Instruments verbindbar ist und aufgrund der einzelnen und optimalen Führung der Lenkelemente durch die Führungskanäle des Führungsprofils innerhalb des Schaftes ein sehr genaues, sehr feingliedriges und langfristig reproduzierbares Abwinkeln des abwinkelbaren Endabschnittes des Schaftes des Instrumentes ermöglicht ist. Selbstverständlich kann der Schaft zur Ausbildung des medizinischen Instrumentes auch fest und somit nicht lösbar mit der Handhabungseinheit verbunden sein.
• In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Roboter mit mindestens einem Roboterarm zum Halten und/oder Positionieren eines medizinischen Instrumentes und/oder mit einem Aktuator zum Ansteuern einer distalseitigen Gelenkmechanik des medizinischen Instrumentes, wobei das medizinische Instrument ein zuvor beschriebenes medizinisches Instrument ist, sodass das medizinische Instrument mittels des mindestens einen Roboterarms positionierbar und/oder durch Einwirken des Aktuators des Roboters auf den proximalen Antrieb des medizinischen Instrumentes die distalseitige Gelenkmechanik betätigbar ist.
• Dadurch kann die einzelne Führung der Lenkelemente innerhalb der Führungskanäle mittels des Führungsprofils eine optimale beabstandete Bewegung der Lenkelemente und/oder stromführender Drähte sowohl in einem handgeführten medizinischen Instrument als auch in einem robotisch geführten Instrument gewährleistet werden. Zudem kann durch die Materialauswahl des Außenrohrs, des Innenrohrs und/oder des Führungsprofils sowie die Anzahl der Kontaktstellen des Führungsprofils gezielt eine notwendige Biegesteifigkeit des Führungsprofils und/oder des Schaftes für ein robotergestütztes Instrument eingestellt werden.
• Hierbei wird durch den Roboter zum einen ein festes Halten des medizinischen Instrumentes am Ende des mindestens einen Roboterarms als auch ein positionsgenaues Ausrichten des medizinischen Instrumentes gewährleistet. Zum anderen kann die Gelenkmechanik und das Abwinkeln des distalen Endabschnittes des medizinischen Instrumentes als Endeffektor sehr genau über eine Eingabeeinrichtung am Roboter geführt werden, beispielsweise mittels eines Joysticks einer Kontrollkonsole und/oder an der Hand befestigten Eingabegriffen des Roboters. Prinzipiell kann der proximale Antrieb des medizinischen Instrumentes auch in dem distalen Ende des Roboterarms angeordnet werden und eine Koppel- und/oder Schnittstelle zwischen dem distalen Ende des Roboterarms und der Halteeinheit des medizinischen Instrumentes entsprechend ausgelegt werden.
• Ein „Roboter“ ist insbesondere ein medizinischer und/oder chirurgischer Roboter. Ein Roboter ist insbesondere ein Operationsroboter. Der Roboter ist üblicherweise ein Telemanipulator, welcher auf der einen Seite die Aktivatoren des Chirurgen verwendet, um das medizinische Instrument als Endeffektor auf der anderen Seite am Ende des Roboterarms zu steuern. Der Roboter weist bevorzugt mehrere Roboterarme auf, wobei an einem der Roboterarme insbesondere eine Kamera, beispielsweise eine dreidimensionale Kamera, angeordnet ist und an einem weiteren Roboterarm oder den anderen Roboterarmen ein auswechselbares medizinisches Instrument oder mehrere auswechselbare medizinische Instrumente. Jeder Roboterarm ist insbesondere 3- bis 8-achsig beweglich ausgelegt. Statt einem Roboter mit mehreren Armen können selbstverständlich auch mehrere Roboter mit jeweils einem Arm oder auch nur zwei Armen verwendet werden, welche gemeinsam angesteuert werden.
• Durch eine Koppel- und/oder Schnittstelle zwischen dem Ende des Roboterarms, welcher das medizinische Instrument hält, und dem medizinischen Instrument kann mittels des Aktuators des Roboterarms der proximale Antrieb des medizinischen Instruments betätigt werden. Hierbei kann als Aktuator jegliches antriebstechnische Bauteil oder eine Baueinheit verwendet werden, welche ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt.
• In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schaftes für ein medizinisches Instrument mit einem Außenrohr und/oder einem Innenrohr, mit folgenden Schritten:
• - Fertigen, insbesondere Ziehen, eines Führungsprofils mit einer Profilform im Querschnitt zur Längsrichtung des Führungsprofils unter Ausbilden mindestens eines Führungskanals in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente, und/oder
• - Fügen des Führungsprofils auf das Innenrohr, und/oder
• - Fügen des Außenrohrs auf das Führungsprofil, wobei das jeweilige Fügen reibschlüssig und/oder stoffschlüssig durchgeführt wird,
• - und Einlegen oder Durchführen des Lenkelementes oder der Lenkelemente in oder durch den mindestens einen Führungskanal.
• Somit wird ein Verfahren zum Herstellen eines Schaftes bereitgestellt, welches aufgrund des Führungsprofils und der dadurch ausgebildeten Führungskanäle einen vereinfachten Montageprozess der Lenkelemente ermöglicht. Durch die Profilform des Führungsprofils werden die Lenkelemente bereits während der Montage vorsortiert, sodass ein Vertauschen der Lenkelemente nicht mehr möglich ist.
• Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Innendurchmesser des Außenrohrs gegenüber dem Außendurchmesser des Führungsprofils und/oder der Innendurchmesser des Führungsprofils gegenüber dem Außendurchmesser des Innenrohres geringfügig untermaßig ist, sodass beim Fügen eine Presspassung entsteht und damit das Außenrohr und das Führungsprofil und/oder das Führungsprofil und das Innenrohr reibschlüssig an den Kontaktstellen verbunden werden. Neben dem Reibschluss kann alternativ oder ergänzend auch eine stoffschlüssige Verbindung an den Kontaktstellen zwischen dem Außenrohr und dem Führungsprofil und/oder dem Führungsprofil und dem Innenrohr erfolgen. Die stoffschlüssige Verbindung an den Kontaktstellen kann beispielsweise mittels eines Klebstoffes und/oder Lotes an den Kontaktstellen realisiert werden. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Kapillarwirkung ausgenutzt werden kann und enge Winkelbereiche zwischen der Profilform des Führungsprofils und dem Außenrohr und/oder Innenrohr mit Klebstoff oder Lot gefüllt werden können, sodass enge, ansonsten für die Reinigung kritische Bereiche vermieden werden können.
• Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
• 1 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines medizinischen Instruments mit einem Maulteilwerkzeug,
• 2 eine schematische dreidimensionale Darstellung des Schaftes mit dem Maulteilwerkzeug und mit einem innenliegenden Führungsprofil,
• 3 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Ausschnittes des Schaftes mit dem Führungsprofil,
• 4 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Ausschnittes des Schaftes mit einer distalseitigen Auslenkmechanik und dem Maulteilwerkzeug,
• 5 eine schematische Schnittdarstellung durch den Querschnitt des Schaftes mit einer Alternative eines Sternprofils des Führungsprofils,
• 6 bis 10 jeweils schematische Schnittdarstellungen von Alternativen des Sternprofils und Schaftes im Querschnitt,
• 11 eine schematische Schnittdarstellung durch den Querschnitt einer weiteren Alternative des Schaftes mit asymmetrisch angeordneten Führungskanälen,
• 12 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Alternative des Schaftes mit einer ungleichmäßigen Anordnung von Führungskanäle und einer außermittigen Anordnung eines Innenrohrs,
• 13 eine schematische, dreidimensionale Darstellung einer Alternative des Schaftes mit einem Führungsprofil aufweisend Führungsstandardrohre,
• 14 eine schematische Darstellung eines chirurgischen Roboters mit einem an einem Roboterarm befestigten endoskopischen Instrument, und
• 15 eine Darstellung der Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Schaftes.
• Ein medizinisches Instrument 101 weist ein Handteil 113 zum Bedienen durch einen Benutzer und einen sich distalseitig an dem Handteil 113 an seinem proximalen Ende 105 anschließenden langgestreckten Schaft 103 auf. An einem gegenüberliegenden distalen Ende 107 des Schafts 103 ist ein abwinkelbarer Endabschnitt 109 mit einem endständigen Maulteilwerkzeug 111 angeordnet (in 1 ist das Maulteilwerkzeug 111 überdimensioniert, nicht maßstabsgetreu dargestellt). Zum Abwinkeln des abwinkelbaren Endabschnittes 109 ist im Inneren des Schaftes 103 eine proximalseitige Gelenkmechanik und eine distalseitige Gelenkmechanik angeordnet, wobei ein Abwinkeln des abwinkelbaren Endabschnittes 109 und ein Öffnen und Schließen des Maulteilwerkzeuges 111 mittels des Handteils 113 bewirkbar ist.
• Der langgestreckte Schaft 103 weist eine Längsmittelachse 115 auf. Um die Längsmittelachse 115 ist innenliegend ein Innenrohr 125 und außenliegend ein Außenrohr 127 jeweils koaxial angeordnet. Das Außenrohr 127 ist außen von einem Schrumpfschlauch 157 zur Isolation umgeben. Im Inneren Hohlraum des Innenrohrs 125 ist eine Zug-/Schubstange 119 in einem Zentralkanal 139 beweglich zum Betätigen des Maulteilwerkzeuges 111 geführt. Zwischen der Innenseite des Außenrohrs 127 und der Außenseite des Innenrohrs 125 ist ein Führungsprofil 121 angeordnet, welches im Querschnitt als Sternprofil 123 ausgebildet ist. Das Sternprofil 123 weist abwechselnd äußere Kontaktstellen 131 zur Innenseite des Außenrohrs 127 und innere Kontaktstellen 133 zur Außenseite des Innenrohrs 125 auf. Dadurch wechseln sich entlang des Querschnittes jeweils nacheinander ein äußerer Führungskanal 135 gelegen ausgerichtet zum Außenrohr 127 und ein innerer Führungskanal 137 ausgerichtet zum Innenrohr 125 nacheinander ab (siehe 3 und 6). Somit weist der Schaft 103 fünf äußere Führungskanäle 135 und fünf innere Führungskanäle 137 auf, in denen jeweils ein Lenkdraht 117 geführt ist. Im montierten Zustand sind die Lenkdrähte 117 zwischen dem proximalen Ende 105 des Schaftes 103 und dem abwinkelbaren Endabschnitt 109 gespannt.
• Am distalen Ende des Schaftes 107 weist eine Auslenkmechanik 149 innenliegende Gelenkkörper 153 und außenliegende Manschetten 151 auf. Die Auslenkmechanik 149 ist distalseitig mit einer Endeffektorgabel 147 verbunden, welche beweglich die Endeffektorschenkel 145 des oberen Maulteils 141 und des unteren Maulteils 143 des Maulteilwerkzeuges 111 hält (siehe 2 und 4). Die innen um die Gelenkkörper 153 geführten Lenkdrähte 117 sind in einer Rohrpfanne 155 gefasst und werden in proximaler Richtung nach innen in die äußeren Führungskanäle 135 und die inneren Führungskanäle 137 des Führungsprofils 121 gelenkt. Die äußeren Führungskanäle 135 und die inneren Führungskanäle 137 sind abgesetzt, sodass die Rohrpfanne in diese eingeschoben und verschweißt ist. Außen über dem Außenrohr 127 ist ein Schrumpfschlauch 157 angeordnet, welcher die Verbindungsstelle zwischen dem Führungsprofil 121 und der Rohrpfanne mit abdeckt (siehe 4).
• Durch die jeweils einzelne Führung der zehn Lenkdrähte 117 in einem äußeren Führungskanal 135 oder einem inneren Führungskanal 137 des Führungsprofils 127 wird ein Verwechseln und Verdrehen der Lenkdrähte 117 während der Montage des Schaftes 103 verhindert. Beim Abwinkeln des abwinkelbaren Endabschnittes 109 aufgrund einer Betätigung des Handteils 113 durch den Benutzer wird über einen nicht gezeigten proximalen Antrieb den gespannten Lenkdrähten 117 eine Bewegung aufgeprägt, sodass einige der umlaufenden Lenkdrähte 117 sich durch die zugehörigen Führungskanäle 135, 137 in Richtung auf das distale Ende 107 des Schaftes 103 bewegen, während die gegenüberliegenden Lenkdrähte 117 sich durch die zugehörigen Führungskanäle 135, 137 in Richtung auf das proximale Ende 105 des Schaftes 103 bewegen, wodurch eine entsprechende Abwinkelungsbewegung des abwinkelbaren Endabschnittes 109 der distalseitigen Ablenkmechanik 149 bewirkt wird. Dadurch ermöglicht das Führungsprofil 121 mit seinem Sternprofil 123 im Querschnitt durch die daran anliegenden äußeren Führungskanäle 135 und inneren Führungskanäle 137 eine exakt geführte Bewegung der Lenkdrähte 117 und somit eine feingliedrige Abwinkelung des abwinkelbaren Endabschnittes 109 mit dem daran verbundenen Maulteilwerkzeug 111.
• In der in 6 gezeigten Ausführungsform des Sternprofils 123 liegen relativ große Radien des gebogenen Sternprofils 123 vor, wobei die äußeren Kontaktstellen 131 des Sternprofils 123 an der Innenseite des Außenrohrs 127 eine größere Abmessung in radialer Richtung aufweisen als die inneren Kontaktstellen 133 an der Außenseite des Innenrohrs 125. Dementsprechend weisen jeweils die fünf inneren Führungskanäle 137 sowie die fünf äußeren Führungskanäle 135 dieselbe radial symmetrische Querschnittsform auf.
• In einer in 5 gezeigten Alternative ist das Sternprofil 123 an den äußeren Kontaktstellen 131 stärker konisch zulaufend ausgeführt, wodurch die fünf Lenkdrähte 117 jeweils in einem der fünf inneren Führungskanäle 137 enger geführt sind. Dadurch, dass das Sternprofil 123 in dieser Ausführungsform eine dickere Wandstärke ähnlich zur Wandstärke des Außenrohrs 127 aufweist, sind auch die fünf Lenkdrähte 117 jeweils geführt in einem der fünf äußeren Führungskanäle 135 enger geführt. Durch die höhere Wanddicke des Sternprofils 123 wird der Schaft 103 in seinem Inneren stärker versteift.
• In einer weiteren in 7 gezeigten Alternative sind die Radien am Beginn und Ende jeder äußeren Kontaktstelle 131 im Vergleich zu der in 6 gezeigten Ausführungsform stärker umgebogen, wodurch vor allem in den inneren Führungskanälen 137 Lenkdrähte oder -seile mit einem etwas größeren Durchmesser geführt werden können.
• In einer weiteren in 8 gezeigten Alternative weist das Außenrohr 127 eine geringere Wandstärke und das Innenrohr 125 eine größere Wandstärke auf. Im Inneren des Innenrohrs 125 ist der Zentralkanal 139 zum Führen der Zug-/Schubstange 119 angeordnet. In dieser Ausführungsform liegen zehn äußere Führungskanäle 135 vor, welche jeweils durch nach außenstehende Rippen 161 getrennt sind, welche durch ein jeweiliges Umbiegen des Sternprofils 123 in harten, engen Radien um annähernd 180° an der jeweiligen äußeren Kontaktstelle 131 und somit innenliegend zwei aneinanderliegenden Seitenwänden des Sternprofils 123 ausgebildet sind. Durch diese harten, engen Radien weist das Sternprofil 123 eine sehr dünne Wandstärke auf. In die nach außen offenen, zehn äußere Führungskanäle 135 sind die Lenkdrähte bereits von außen während der Herstellung des Schaftes 103 direkt einlegbar, bevor das Außenrohr 127 auf das Führungsprofil 121 aufgeschoben wird. Somit kann bei dieser Ausführungsform das aufwendige Durchfädeln der Lenkdrähte 117 durch die Führungskanäle entfallen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Lenkdrähte 117 bereits distal- und/oder proximalseitig befestigt sind oder zu dicke Enden zum Durchfädeln aufweisen.
• Somit liegt das Sternprofil 123 jeweils an der Außenseite des Innenrohrs 125 mit einer deutlich größeren Abmessung in radialer Richtung an den inneren Kontaktstellen 133 im Vergleich zu den äußeren Kontaktstellen 131 an. Dadurch wird eine weitgehend geschlossene Innenfläche 165 des Sternprofils 123 ausgebildet, welche an der Außenfläche des Innenrohrs 125 anliegt. Durch die weitgehend geschlossene Innenfläche 165 um das Innenrohr 125 wird gezielt eine erhöhte Festigkeit und Versteifung in diesem Bereich erzielt.
• In einer weiteren in 10 gezeigten Alternative des Schaftes 103 und des Sternprofils 123 ist eine weitgehend geschlossene Innenfläche 165 des Sternprofils 123 noch durchgehender ausgebildet, sodass hier auf ein Innenrohr 125 verzichtet werden kann, da die weitgehend geschlossene Innenfläche 165 des Sternprofils 123 eine ausreichende Steifigkeit des Schaftes 103 gibt. In einem Hohlraum 167 umgeben von der weitgehend geschlossenen Innenfläche 165 des Sternprofils 123 kann direkt eine Zug-/Schubstange 119 geführt werden.
• In einer weiteren Alternative zu dem im Querschnitt in 8 gezeigten Schaft 103 mit den nach außen stehenden Rippen 161 sind in einer weiteren Alternative nach innen stehende Rippen 163 an der Außenfläche des Innenrohr 135 angeordnet, wobei das Sternprofil 123 demgemäß eine geringe Wandstärke aufweist (9). Damit weisen die inneren Kontaktstellen 133 eine sehr viel geringere Abmessung als die äußeren Kontaktstellen 131 auf und es liegen zehn innere Führungskanäle 137 vor. Dementsprechend bilden die äußeren Kontaktstellen 133 des Sternprofils 123 eine weitgehend geschlossene Außenfläche 169 und eine entsprechende Versteifung aus. Deshalb kann in dieser Ausführungsform auf ein Außenrohr verzichtet werden und ein Schrumpfschlauch 157 direkt auf die weitgehend geschlossene Außenfläche 169 des Sternprofils 123 aufgebracht werden.
• In einer weiteren Alternative des Schaftes 103, welche in 11 im Querschnitt gezeigt ist, ist das Innenrohr 127 konzentrisch zum Mittelpunkt 129 des Schaftes 103 angeordnet. Im Zentralkanal des Innenrohrs 125 ist die Zug-/Schubstange 119 geführt. Das Sternprofil 123 ist in dieser Ausführungsform asymmetrisch aber konzentrisch zum Mittelpunkt 129 angeordnet ausgebildet. Dadurch kann zusätzlich ein im Querschnitt breiter ausgeführtes weiteres Betätigungselement 219 in einem inneren Führungskanal 137 separiert geführt werden. Gegenüberliegend werden ein Kabel 218 und sechs Lenkdrähte 117 durch sich jeweils abwechselnde innere Führungskanäle 137 und äußere Führungskanäle 135 jeweils getrennt geführt.
• In einer weiteren in 12 gezeigten Alternative ist das Sternprofil 123 außermittig zu dem um seinen Mittelpunkt 129 angeordneten Innenrohr 125 und der im Zentralkanal innenliegend geführten Zug-/Schubstange 119 angeordnet. Durch die außermittige Anordnung des Sternprofils 123 wird Platz geschaffen für die Ausbildung von sich abwechselnden insgesamt vier äußeren Führungskanälen 135 und inneren Führungskanälen 137 zur Aufnahme von jeweils dickeren Drähten 217 sowie durch eine anschließende Ausführung des Sternprofils 123 mit engeren Biegungen zur Aufnahme von sechs weiteren Lenkdrähten 117.
• In einer weiteren in 13 gezeigten Alternative wird anstelle eines gezogenen speziellen Führungsprofils in der Form eines Sternprofils 123 das Führungsprofil 121 durch zehn, radial umlaufend aneinander liegend angeordnete Führungsstandardrohre 221 ausgebildet. Das Führungsprofil 121 ist hier bündig mit äußeren und inneren Kontaktstellen zwischen einem Außenrohr 127 und einem Innenrohr 125 angeordnet. Durch die Verwendung von Standardrohren ist das Führungsprofil 121 bezüglich der Formgebung seiner eigenen Form und der im Inneren des jeweiligen Führungsstandardrohrs 221 ausgebildeten Führungskanals sowie möglicher außen zum Außenrohr 123 und innen zum Innenrohr 125 ausgebildeten Führungskanäle deutlich eingeschränkt. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist jedoch die einfache Herstellung aus Standardteilen.
• In einer Alternative des medizinischen Instruments 101 ist ein endoskopisches Instrument 301 als Endeffektor eines chirurgischen Roboters 341 ausgebildet. Der chirurgische Roboter 341 weist einen Standfuß 374 mit vier Roboterarmen auf, wobei in 14 nur der eine Roboterarm 343 gezeigt ist, welcher das endoskopische Instrument 301 hält. Analog zur 2 ist ein Schaft 303 des endoskopischen Instrumentes 301 mit dem Führungsprofil 121 ausgebildet. Das endoskopische Instrument 301 an seinem distalen Ende weist eine abwinkelbare Spitze 309 mit einem endständigen Maulwerkzeug 311 auf (das Maulwerkzeug 311 ist in 14 vergrößert und nicht maßstabsgerecht dargestellt). Am proximalen Ende des Schaftes 303 weist das endoskopische Instrument 301 eine Halteeinheit 313 auf, welche am Ende des Roboterarms 334 des chirurgischen Roboters 341 gehalten wird. Zwischen der Halteeinheit 313 des endoskopischen Instruments 301 und dem Ende des Roboterarms 343 ist zur Kopplung eine Schnittstelle 345 angeordnet, an welcher über einen in 14 nicht gezeigten, innenliegenden Aktuator des chirurgischen Roboters 341 ein ebenfalls innenliegender proximaler Antrieb des endoskopischen Instruments 301 betätigt wird. Dadurch wird über die Lenkdrähte 117 der distalseitigen Gelenkmechanik eine Bewegung aufgeprägt und auf die abwinkelbare Spitze 309 in eine entsprechende Abwinkelungsbewegung übertragen.
• Aufgrund der Ausführung des Führungsprofil 121 im Schaft 303 wird eine erforderliche Biegesteifigkeit des Führungsprofil 121 und des Schaftes 303 bereitgestellt, welche das genaue Positionieren des endoskopischen Instrumentes 301 mittels des Roboterarms 343 des chirurgischen Roboters 341 ermöglicht.
• In einem Verfahren 401 zum Herstellen des in den 3 und 6 gezeigten Schaftes 103 werden folgende Arbeitsschritte durchgeführt:
• Zunächst erfolgt ein Fertigen 403 des Führungsprofilrohrs 121 mit dem Sternprofil 123 im Querschnitt. Im Falle des Werkstoffes Stahl wird das Führungsprofil 121 beispielsweise gezogen. Anschließend folgt in dem Fall, dass der Schaft 103 ein Innenrohr 125 aufweist, ein Fügen 405 des Führungsprofilrohrs 121 auf das Innenrohr 125. Falls der Schaft 103 kein Innenrohr 125 aufweist, erfolgt stattdessen direkt das Fügen 407 des Außenrohrs 127 auf das Führungsprofil 121. Anschließend werden die Lenkdrähte 117 in die inneren Führungskanäle 137 und/oder äußeren Führungskanäle 135 anliegend am Führungsprofil 121 eingelegt und/oder durchgeführt.
• Optional erfolgt im Falle, dass der Schaft 103 frei von einem Außenrohr 127 ist, nach dem Fertigen 403 des Führungsprofils und dem Fügen 405 des Führungsprofils 121 auf das Innenrohr 125 direkt das Einlegen oder Durchführen 409 der Lenkdrähte 117.
• Somit wird ein Schaft 103 bereitgestellt, welcher aufgrund des Führungsprofils 121 mit dem Sternprofil 123 im Querschnitt eine erhöhe Schaftsteifigkeit und eine vereinfachte Montage der Lenkdrähte 117 ermöglicht.
• Bezugszeichenliste

101

Medizinisches Instrument

103

Schaft

105

proximales Ende des Schaftes

107

distales Ende des Schaftes

109

abwinkelbarer Endabschnitt

111

Maulteilwerkzeug

113

Handteil

115

Längsmittelachse

117

Lenkdraht

119

Zug-/Schubstange

121

Führungsprofil

123

Sternprofil

125

Innenrohr

127

Außenrohr

129

Mittelpunkt

131

äußere Kontaktstelle

133

innere Kontaktstelle

135

äußerer Führungskanal

137

innerer Führungskanal

139

Zentralkanal

141

oberes Maulteil

143

unteres Maulteil

145

Endeffektorschenkel

147

Endeffektorgabel

149

Auslenkmechanik

151

Manschette

153

Gelenkkörper

155

Rohrpfanne

157

Schrumpfschlauch

161

Rippen (nach außenstehend)

163

Rippen (nach innenstehend)

165

weitgehend geschlossene Innenfläche

167

Hohlkanal

169

weitgehend geschlossene Außenfläche

217

dickerer Draht

218

Kabel

219

weiteres Betätigungselement

221

Führungsstandardrohre

301

Endoskopisches Instrument

303

Schaft

309

abwinkelbare Spitze

311

Maulwerkzeug

313

Halteeinheit

341

Chirurgischer Roboter

343

Roboterarm

345

Schnittstelle

347

Standfuß

401

Verfahren zum Herstellen des Schaftes

403

Fertigen des Führungsprofils

405

Fügen des Führungsprofils auf das Innenrohr

407

Fügen des Außenrohrs auf das Führungsprofil

409

Einlegen oder Durchführen der Lenkdrähte

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• 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.
• Zitierte Patentliteratur
• US 5603697 A [0006]

Claims (18)

1. Schaft (103, 303) für ein medizinisches Instrument (101, 301), wobei der langgestreckte Schaft (103, 303) sich in einer Längsrichtung von einem proximalen Ende (105) zu einem distalen Ende (107) erstreckt und an seinem distalen Ende (107) einen Endabschnitt (109, 309) aufweist, wobei der Endabschnitt (109, 309) mittels einer distalseitigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsmittelachse des Schaftes (103, 303) abwinkelbar ist und am abwinkelbaren Endabschnitt (109, 309) ein Werkzeug (111, 311) anordenbar ist, und durch das Innere des Schaftes (103, 303) in Längsrichtung mehrere Lenkelemente (117, 217) zum Verbinden eines proximalseitigen Antriebs mit der distalseitigen Gelenkmechanik geführt sind, wobei der Schaft (103, 303) ein Außenrohr (127) oder ein Innenrohr (125), ausgerichtet in der Längsrichtung um eine Längsmittelachse (115), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (103, 303) zwischen dem Außenrohr (127) und der Längsmittelachse (115) oder außen um das Innenrohr (125) ein langgestrecktes Führungsprofil (121) zum Führen der Lenkelemente (117, 217) aufweist, wobei das Führungsprofil (121) im Querschnitt quer zur Längsrichtung eine Profilform (123) aufweist und die Profilform (123) mindestens eine erste Kontaktstelle (131, 133) zum Außenrohr (127) oder Innenrohr (125) aufweist, sodass zwischen dem Außenrohr (127) und dem Führungsprofil (121) oder zwischen dem Führungsprofil (121) und dem Innenrohr (125) ein Führungskanal oder mehrere Führungskanäle (135, 137) in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente (117, 217) ausgebildet ist oder sind.
2. Schaft (103, 303) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) eine zweite Kontaktstelle, eine dritte Kontaktstelle, eine vierte Kontaktstelle, eine fünfte Kontaktstelle und/oder weitere Kontaktstellen (131, 133) aufweist.
3. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) im Querschnitt an der jeweiligen Kontaktstelle (131, 133) spitz zulaufend, konisch, gebogen oder als Rippe ausgebildet ist.
4. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) im Querschnitt radialsymmetrisch, polysymmetrisch und/oder asymmetrisch ist.
5. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) im Querschnitt ein Sternprofil (123) oder Blütenprofil aufweist.
6. Schaft (103, 303) nach einem der der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) im Querschnitt mit den Kontaktstellen (131, 133) an seinem Außendurchmesser oder an seinem Innendurchmesser eine annähernd geschlossene Form (165, 169) ausbildet.
7. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um das Führungsprofil (121) ein Isolationsschlauch (157) angeordnet ist.
8. Schaft (103, 303) nach einem der der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (103, 303) das Außenrohr (127) und das Innenrohr (125) aufweist.
9. Schaft (103, 303) nach einem der der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (127), das Führungsprofil (121) und/oder das Innenrohr (125) koaxial oder außermittig zu der Längsmittelachse (115) des Schaftes (103, 303) angeordnet ist oder sind.
10. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Profilform (123) im Querschnitt die Kontaktstellen (131, 133) abwechselnd am Außenrohr (127) und am Innenrohr (125) angeordnet sind.
11. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle (131) oder die Kontaktstellen am Außenrohr (127) jeweils eine größere Kontaktfläche als die Kontaktstelle (133) oder die Kontaktstellen am Innenrohr (125) aufweist oder aufweisen, sodass das Außenrohr (127) an der jeweiligen Kontaktstelle (131) versteift ist.
12. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle (133) oder die Kontaktstellen am Innenrohr (125) jeweils eine größere Kontaktfläche als die Kontaktstelle (131) oder die Kontaktstellen am Außenrohr (127) aufweist oder aufweisen, sodass das Innenrohr (125) an der jeweiligen Kontaktstelle (133) versteift ist.
13. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenrohr (125) und/oder in einem Hohlkanal (167) ausgebildet durch das Führungsprofil (121) ein langgestrecktes Betätigungselement (119) zum Betätigen des Werkzeuges (111, 311) geführt ist.
14. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (127), das Innenrohr (125) und/oder das Führungsprofil (121) ein Metall, eine Metalllegierung, Kunststoff und/oder einen faserverstärkten Werkstoff aufweist.
15. Schaft (103, 303) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des faserverstärken Werkstoffes radial umlaufend um eine Längsmittelachse (115) des Außenrohrs (127), des Innenrohrs (125) und/oder des Führungsprofils (121) ausgerichtet sind.
16. Medizinisches Instrument (101, 301) mit einem langgestreckten Schaft und einer mit dem Schaft verbundenen Handhabungseinheit (113, 313), wobei mittels der Handhabungseinheit (113, 313) ein proximaler Antrieb einer distalseitigen Gelenkmechanik und/oder ein langgestrecktes Betätigungselement (119) zum Betätigen eines Werkzeuges (111, 311) an einem abwinkelbaren Endabschnitt (109, 309) am distalen Ende (107) des Schaftes betätigbar ist oder sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft ein Schaft (103, 303) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ist, sodass ein Lenkelement (117) oder mehrere Lenkelemente durch einen Führungskanal oder mehrere Führungskanäle (135, 137) des Führungsprofils (121) geführt ist oder sind.
17. Roboter (341) mit mindestens einem Roboterarm (343) zum Halten und/oder Positionieren eines medizinischen Instrumentes und/oder mit einem Aktuator zum Ansteuern einer distalseitigen Gelenkmechanik des medizinischen Instrumentes, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Instrument ein medizinisches Instrument (101, 301) nach Anspruch 16 ist, sodass das medizinische Instrument (101, 301) mittels des mindestens einen Roboterarms (343) positionierbar und/oder durch Einwirken des Aktuators des Roboters (341) auf den proximalen Antrieb des medizinischen Instrumentes (301) die distalseitige Gelenkmechanik betätigbar ist.
18. Verfahren (401) zum Herstellen eines Schaftes (103, 303) für ein medizinisches Instrument mit einem Außenrohr (127) und/oder einem Innenrohr (125), mit folgenden Schritten: - Fertigen (403), insbesondere Ziehen, eines Führungsprofils (121) mit einer Profilform (123) im Querschnitt zur Längsrichtung des Führungsprofils (121) unter Ausbilden mindestens eines Führungskanales (135, 137) in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente (117, 217), und/oder - Fügen (405) des Führungsprofils (121) auf das Innenrohr (125), und/oder - Fügen (407) des Außenrohrs (127) auf das Führungsprofil (121), wobei das jeweilige Fügen (405, 407) reibschlüssig und/oder stoffschlüssig durchgeführt wird, - und Einlegen oder Durchführen (409) des Lenkelementes oder der Lenkelemente (117, 217) in oder durch den mindestens einen Führungskanal (135, 137).

Images