DE102021119624A1 - Input unit for a medical instrument and medical system with an input unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Eingabeeinheit (10) zum Betreiben eines medizinischen Instruments (12), umfassend um eine erste, eine zweite und eine dritte Rotationsachse kardanisch gelagerte Eingabemittel (22) zum kontinuierlichen, schwenk- und/oder rotationsgetreuen, bevorzugt ununterbrochenen und/oder absoluten, Umsetzen einer ergonomisch begrenzten Benutzereingabe, insbesondere einer Benutzerbewegung, einer Bedienperson in eine Verstellbewegung eines Werkzeugs (16), insbesondere eines Maulteils (17), des medizinischen Instruments (12).The invention relates to an input unit (10) for operating a medical instrument (12), comprising input means (22) gimballed about a first, a second and a third axis of rotation for continuous, pivoting and/or rotationally accurate, preferably uninterrupted and/or absolute , Converting an ergonomically limited user input, in particular a user movement, by an operator into an adjustment movement of a tool (16), in particular a jaw part (17), of the medical instrument (12).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Eingabeeinheit zum Betreiben eines medizinischen Instruments nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein medizinisches System mit zumindest einer erfindungsgemäßen Eingabeeinheit und zumindest einem medizinischen Instrument.The present invention relates to an input unit for operating a medical instrument according to the preamble of claim 1. The present invention also relates to a medical system having at least one input unit according to the invention and at least one medical instrument.
Für die Steuerung eines ein Werkzeug umfassenden medizinischen Instruments ist es aus dem Stand der Technik bekannt, gattungsbildende Eingabeeinheiten mit Eingabemitteln einzusetzen, die sich mittels einer Hand einer Bedienperson bedienen lassen. Die Eingabemittel umfassen hierfür eine, um drei Rotationsachsen schwenkbar gelagerte kardanische Aufhängung, um ergonomische Benutzereingaben der Bedienperson kontinuierlich, also schwenk- und/oder rotationsgetreu, zu erfassen und die Benutzerbewegung in die Manipulation des Werkzeugs umzusetzen.For the control of a medical instrument including a tool, it is known from the prior art to use generic input units with input means that can be operated by an operator with one hand. For this purpose, the input means comprise a gimbal mounted pivotably about three axes of rotation, in order to continuously, ie pivotally and/or rotationally true, record ergonomic user inputs from the operator and convert the user movement into the manipulation of the tool.
Zudem sind aus dem Stand der Technik kardanisch aufgehängte Eingabemittel bekannt, die durch pinzettenartige Bedienmittel ausgebildet sind. Die pinzettenartigen Bedienmittel wirken mit Daumen und Zeigefinger der Bedienperson zusammen und ermöglichen unabhängig von der kardanischen Aufhängung eine zusätzliche Manipulation des Werkzeugs, um beispielsweise ein als Maulteil ausgebildetes Werkzeug zwischen einem offenen und einem geschlossenen Zustand zu verstellen, wodurch die Greif- und/oder Schneidefunktionalität des Maulteils präzise von der Bedienperson steuerbar ist.In addition, gimballed input means are known from the prior art, which are formed by tweezers-like operating means. The tweezers-like operating means work together with the thumb and forefinger of the operator and allow additional manipulation of the tool independently of the cardanic suspension, for example to adjust a tool designed as a jaw part between an open and a closed state, whereby the gripping and/or cutting functionality of the Jaw part can be precisely controlled by the operator.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Eingabeeinheiten ist eine Begrenzung des Steuerbereichs durch die natürliche Bewegungsfreiheit der Hand und/oder des Arms der Bedienperson. Die Steuerung des Werkzeugs ergibt sich bei den vorliegend als gattungsbildend angesehenen Eingabeeinheiten nämlich stets aus der natürlichen Bewegung der Hand bzw. des Arms der Bedienperson und zwar in einer ununterbrochenen und/oder absoluten Weise. Es kommt also nicht zu einer Entkopplung zwischen den Eingabemitteln und dem Werkzeug, damit die Bedienperson zu jeder Zeit die Kontrolle über das Werkzeug besitzt. Dies hat zur Folge, dass der Steuerbereich des Werkzeugs durch den Grad der Beweglichkeit des Arms und/oder der Hand der Bedienperson begrenzt wird, wobei gleichzeitig das präzise Durchführen von minimalinvasiven medizinischen Operationen möglich wird, um beispielsweise Gewebeproben zu entnehmen, Gewebe zu vernähen oder andere operative Aktionen im sensiblen Umfeld auszuführen.A disadvantage of the input units known from the prior art is that the control range is limited by the natural freedom of movement of the operator's hand and/or arm. In the case of the input units considered generic, the control of the tool always results from the natural movement of the operator's hand or arm, specifically in an uninterrupted and/or absolute manner. There is therefore no decoupling between the input means and the tool, so that the operator is in control of the tool at all times. As a result, the control range of the tool is limited by the degree of mobility of the operator's arm and/or hand, while at the same time enabling the precise performance of minimally invasive medical operations, for example to take tissue samples, sew tissue or others carry out operational actions in a sensitive environment.
Weiterhin sind medizinische Instrumente bekannt, die ein Werkzeug umfassen, das mehrfach um die Erstreckungsachse rotierbar ist. Für die Steuerung werden Eingabeeinheiten eingesetzt, die auf einer rotationsgetreuen Steuerung des Werkzeugs beruhen, wobei es zum Überwinden der eingeschränkten Bewegungsfreiheit der Bedienperson durch die ergonomisch begrenzte Benutzerbewegung beim Steuern der Mehrfachrotation zu einer kurzzeitigen Unterbrechung zwischen den Eingabemitteln und dem Werkzeug zum bereichsweisen Zurückführen der Eingabemittel kommt, was grundsätzlich problematisch ist, weil die Bedienperson während der Unterbrechung über das Werkzeug keine Kontrolle besitzt.Furthermore, medical instruments are known that include a tool that can be rotated multiple times around the axis of extension. Input units are used for the control, which are based on a rotation-accurate control of the tool, whereby there is a brief interruption between the input means and the tool for the area-by-area return of the input means in order to overcome the limited freedom of movement of the operator due to the ergonomically limited user movement when controlling the multiple rotation , which is fundamentally problematic because the operator has no control over the tool during the interruption.
Ferner hat die Anmelderin zwischenzeitlich erfolgreich das o.g. medizinische Instrument entsprechend der
Das weiterentwickelte medizinische Instrument umfasst einen hohlen, sich entlang einer Längsachse erstreckenden Schaft zum Aufnehmen von Lenkdrähten, wobei der Schaft distalseitig ein entlang einer Erstreckungsachse ausgebildetes Werkzeug und proximalseitig eine Steuereinheit aufweist, die zum Manipulieren des Werkzeugs mittels der Lenkdrähte ausgebildet ist. Die Steuereinheit weist eine räumlich verstellbare Scheibe auf, die mit vier Lenkdrähten gekoppelt ist und über distalseitig angeordnete Schwenkglieder das Werkzeug relativ zur Längsachse verschwenken kann. Ferner ermöglicht die verbesserte Mechanik nunmehr die endlose Rotation des Werkzeugs um seine Erstreckungsachse.The further developed medical instrument comprises a hollow shaft extending along a longitudinal axis for receiving steering wires, the shaft having a tool formed along an axis of extension on the distal side and a control unit on the proximal side, which is formed for manipulating the tool using the steering wires. The control unit has a spatially adjustable disc which is coupled to four steering wires and can pivot the tool relative to the longitudinal axis via pivoting members arranged on the distal side. Furthermore, the improved mechanics now allow the tool to rotate endlessly about its axis of extension.
Allerdings ist auch hier die Steuerung der endlosen Rotation mit gattungsbildenden Eingabeeinheiten nicht unterbrechungsfrei, also kontinuierlich, möglich. Da im operativen Einsatz bereits durch jede Hand der Bedienperson ein separates Werkzeug gesteuert wird, scheidet auch eine 2-Hand-Steuerung aus. Daher sind die bisher aus dem Stand der Technik bekannten Eingabeeinheiten nur bedingt für die Steuerung geeignet.However, the control of the endless rotation with generic input units is also not possible here without interruption, ie continuously. Since a separate tool is already controlled by each hand of the operator during operational use, a 2-hand control is also ruled out. Therefore, the input units previously known from the prior art are only conditionally suitable for the control.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Eingabeeinheit vorzuschlagen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Eingabeeinheit anzugeben, die trotz des kontinuierlichen, schwenk- und/oder rotationsgetreuen Umsetzens einer ergonomisch begrenzten Benutzereingabe in eine Werkzeugsteuerung auch die Steuerung einer endlosen Rotation des Werkzeugs ermöglicht. The present invention is therefore based on the object of proposing an input unit which overcomes the disadvantages known from the prior art. In particular, it is the object of the present invention to specify an input unit which, despite the continuous, pivoting and/or rotation-accurate conversion of an ergonomically limited user input into a tool control, also enables the control of an endless rotation of the tool.
Ferner besteht die Aufgabe darin, ein medizinisches System mit zumindest einer erfindungsgemäßen Eingabeeinheit und zumindest einem medizinischen Instrument anzugeben.Furthermore, the object consists in specifying a medical system with at least one input unit according to the invention and at least one medical instrument.
Diese Aufgabe wird durch eine Eingabeeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes medizinisches System gelöst.This object is achieved by an input unit having the features of claim 1. Furthermore, the object is achieved by a medical system according to the invention.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims. All combinations of at least two of the features disclosed in the description, the claims and/or the figures fall within the scope of the invention.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, eine Eingabeeinheit zum Betreiben eines medizinischen Instruments mit um drei Rotationsachsen kardanisch gelagerten Eingabemitteln zum kontinuierlichen, schwenk- und/oder rotationsgetreuen, bevorzugt ununterbrochenen und/oder absoluten, Umsetzen einer ergonomisch begrenzten Benutzereingabe, insbesondere einer ergonomisch begrenzten Benutzerbewegung, einer Bedienperson in eine Verstellbewegung eines Werkzeugs anzugeben. Die Eingabemittel umfassen erfindungsgemäß ein Druckelement, das sich um eine erste Rotationsachse der drei Rotationsachsen so erstreckt, dass es von einer Hand der Bedienperson, insbesondere in der Art eines Tischkickergriffs, greifbar und somit um die erste Rotationsachse zum Steuern einer endlosen Rotation des Werkzeugs in beide Richtungen endlos rotierbar ist. Ferner umfasst das Druckelement außenseitig und/oder umfangsseitig wenigstens drei, bevorzugt wenigstens fünf, weiter bevorzugt wenigstens acht, Krafteintragsflächen, die wenigstens paarweise durch eine mit der Hand aufbringbare Kraft in Radialrichtung, also innenseitig oder quer zur ersten Rotationsachse ausgerichtet, zum Verstellen des Werkzeugs, insbesondere zum Steuern einer Greif- und/oder Schneidefunktionalität des Maulteils, verform- und/oder verstellbar sind.The present invention provides an input unit for operating a medical instrument with input means gimballed about three axes of rotation for the continuous, pivoting and/or rotationally accurate, preferably uninterrupted and/or absolute, conversion of an ergonomically limited user input, in particular an ergonomically limited user movement , to indicate an operator in an adjustment movement of a tool. According to the invention, the input means comprise a pressure element, which extends around a first rotation axis of the three rotation axes in such a way that it can be gripped by one hand of the operator, in particular in the manner of a foosball table grip, and thus around the first rotation axis for controlling an endless rotation of the tool in both Directions is endlessly rotatable. Furthermore, the pressure element comprises at least three, preferably at least five, more preferably at least eight, force application surfaces on the outside and/or on the circumference, which are aligned at least in pairs by a force that can be applied by hand in the radial direction, i.e. on the inside or transversely to the first axis of rotation, for adjusting the tool, in particular for controlling a gripping and/or cutting functionality of the jaw part, are deformable and/or adjustable.
Das erfindungsgemäße Druckelement, das, insbesondere gleichmäßig, räumlich um die erste Rotationsachse ausgebildet und/oder geformt ist und auf der nach außen gerichteten Oberfläche und/oder Außenseite wenigstens drei Krafteintragsflächen umfasst, lässt sich von der Hand der Bedienperson somit greifen und in beide Richtungen um die erste Rotationsachse rotieren, um die endlose Rotation des Werkzeugs zu steuern. Somit wird erfindungsgemäß ermöglicht, dass das Druckelement mittels der Hand der Bedienperson wie der Handgriff eines Tischkickers greifbar und einhändig, insbesondere durch ein Abrollen in der Handfläche, präzise rotierbar ist, um die endlose Rotationsbewegung des Werkzeugs zu steuern.The pressure element according to the invention, which is spatially designed and/or shaped, in particular uniformly, around the first axis of rotation and comprises at least three force application surfaces on the outwardly directed surface and/or outside, can thus be gripped by the operator's hand and moved in both directions Rotate the first axis of rotation to control the endless rotation of the tool. It is thus possible according to the invention that the pressure element can be gripped by the operator's hand like the handle of a foosball table and can be precisely rotated with one hand, in particular by rolling in the palm of the hand, in order to control the endless rotational movement of the tool.
Erfindungsgemäß vorteilhaft ist die Rotation des Druckelements unabhängig von dem Verschwenken des Druckelements um die zweite und/oder dritte Rotationsachse der kardanischen Aufhängung möglich, wodurch das begrenzte Verschwenken des Werkzeugs quer zur Erstreckungsachse von der Bedienperson gesteuert wird. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Druckelement durch die wenigstens drei Krafteintragsflächen unabhängig von der Rotationsposition zum Aufnehmen einer nach innen gerichteten Kraft ausgebildet, um wenigstens zwei der wenigstens drei Krafteintragsflächen, insbesondere zwischen Daumen und Zeigefinger, in Radialrichtung zu verformen und/oder zu verstellen.According to the invention, the rotation of the pressure element is advantageously possible independently of the pivoting of the pressure element about the second and/or third axis of rotation of the cardanic suspension, whereby the limited pivoting of the tool transverse to the axis of extension is controlled by the operator. Furthermore, the pressure element according to the invention is designed by the at least three force application surfaces to absorb an inwardly directed force, regardless of the rotational position, in order to deform and/or adjust at least two of the at least three force application surfaces, in particular between the thumb and forefinger, in the radial direction.
Da die wenigstens drei Krafteintragsflächen, insbesondere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt, auf der äußern Außenseite des Druckelements angeordnet sind, lässt sich in das Druckelement eine in Radialrichtung gerichtete Kraft unabhängig von der Rotationsposition des Druckelements um die erste Rotationsachse einbringen, wodurch sich das Werkzeug zusätzlich manipulieren lässt.Since the at least three force application surfaces, distributed evenly in the circumferential direction in particular, are arranged on the outer side of the pressure element, a force directed in the radial direction can be introduced into the pressure element independently of the rotational position of the pressure element about the first axis of rotation, as a result of which the tool can also be manipulated .
Das zu steuernde Werkzeug des medizinischen Instruments ist in diesem Zusammenhang bevorzugt als ein Maulteil, insbesondere eine Maulklemme, eine Zange, insbesondere eine Darmfasszange, eine Schere, ein Nadelhalter, ein Tasthaken oder dergl. Operationswerkzeug ausgebildet, wobei durch das Kraftbeaufschlagen der wenigstens zwei Krafteintragsflächen bevorzugt das Verstellen des Maulteils vom offenen Zustand in den geschlossenen Zustand umsetzbar ist oder, anders ausgedrückt, die Greif- und/oder Schneidefunktionalität eines Maulteils steuerbar ist.In this context, the tool of the medical instrument to be controlled is preferably designed as a jaw part, in particular a jaw clamp, forceps, in particular intestinal forceps, scissors, a needle holder, a probe hook or similar surgical tool, with the at least two force application surfaces preferably being subjected to force the jaw part can be adjusted from the open state to the closed state or, to put it another way, the gripping and/or cutting functionality of a jaw part can be controlled.
Weiterbildend ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass jede Krafteintragsfläche bereichsweise durch ein von dem Druckelement umfassten Schenkelabschnitt ausgebildet ist, wobei der Schenkelabschnitt schwenkbar um eine Schwenkachse gelagert ist.In a further development, it is provided within the scope of the present invention that each force application surface is formed in regions by a leg section encompassed by the pressure element, with the leg section being pivotably mounted about a pivot axis.
Anders ausgedrückt, das Druckelement umfasst wenigstens drei, jeweils um eine separate Schwenkachse gelagerte Schenkelabschnitte, die, insbesondere gleichmäßig verteilt, umfangsseitig vom Druckelement angeordnet sind und bereichsweise jeweils eine der wenigstens drei Krafteintragsflächen ausbilden. Vorteilhaft wird somit das Druckelement als ein Pinzettenelement weitergebildet, wobei durch die insbesondere starr und sich winklig, parallel und/oder längs zur ersten Rotationsachse erstreckenden Schenkelabschnitte eine Mechanik ausgebildet wird, um die erfindungsgemäßen Krafteintragsflächen auszubilden. Jede Krafteintragsfläche wird somit bereichsweise durch einen Schenkelabschnitt ausgebildet, wobei sich der Schenkelabschnitt durch das Einbringen einer quer zur ersten Rotationsachse gerichteten Kraft um die Schwenkachse verschwenken lässt.In other words, the pressure element comprises at least three leg sections, each mounted about a separate pivot axis, which are arranged, in particular evenly distributed, on the circumference of the pressure element and form one of the at least three force application surfaces in some areas. Advantageously, the pressure element is further developed as a tweezers element, with a mechanism being formed by the leg sections, which are particularly rigid and angled, parallel and/or longitudinal to the first axis of rotation, in order to form the force application surfaces according to the invention. Each force application surface is thus partially formed by a leg section, with the leg ab section can be pivoted about the pivot axis by the introduction of a force directed transversely to the first axis of rotation.
In diesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt vorgesehen, dass die wenigstens drei Schenkelabschnitte in einer Ruheposition und/oder Ruhestellung in einer konusförmigen Mantelfläche um die erste Rotationsachse angeordnet sind, wobei sich wenigstens zwei der Schenkelabschnitte durch die einbringbare Kraftbeaufschlagung zueinander parallel ausrichten lassen, und sich dann in einer zylinderförmigen Mantelfläche um die erste Rotationsachse erstrecken.In this context, it is further preferably provided that the at least three leg sections are arranged in a rest position and/or rest position in a conical lateral surface around the first axis of rotation, wherein at least two of the leg sections can be aligned parallel to one another by the force that can be applied, and then extend in a cylindrical lateral surface around the first axis of rotation.
Ferner ist es weiterbildend vorgesehen, dass das Druckelement ein Koppelelement aufweist, wobei die wenigstens drei Schenkelabschnitte über das Koppelelement so miteinander in Wirkkontakt stehen, dass das Verschwenken von wenigstens einem, insbesondere von wenigstens zwei, Schenkelabschnitten zum Verschwenken sämtlicher Schenkelabschnitte führt. Vorteilhaft lässt sich somit die Bedienung des Druckelements und/oder Pinzettenelements vereinfachen.It is further provided that the pressure element has a coupling element, the at least three leg sections being in active contact with one another via the coupling element in such a way that the pivoting of at least one, in particular at least two, leg sections leads to the pivoting of all leg sections. The operation of the pressure element and/or tweezer element can thus advantageously be simplified.
Weiterbildend ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt vorgesehen, dass die wenigstens drei Schenkelabschnitte in einer Ruheposition in einer konusförmigen und/oder kegelartigen Mantelfläche um die erste Rotationsachse und in einer durch Einbringen einer Kraft realisierbaren maximalen Schwenkposition in einer zylinderförmigen Mantelfläche um die erste Rotationsachse angeordnet und/oder ausgerichtet sind, wobei unabhängig von der Schwenkposition der Schenkelabschnitte das Druckelement um die erste Rotationsachse zum Steuern der endlosen Rotation rotierbar ist.In a further development, it is preferably provided in this connection that the at least three leg sections are arranged in a rest position in a conical and/or cone-like lateral surface around the first axis of rotation and in a maximum pivoting position that can be achieved by introducing a force in a cylindrical lateral surface around the first axis of rotation and/or or are aligned, wherein independently of the pivoting position of the leg portions, the pressure element is rotatable about the first axis of rotation for controlling the endless rotation.
Unter der Ruheposition wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Zustand des Druckelements verstanden, in dem keine in Radialrichtung gerichtete Kraft von der Bedienperson auf die Krafteintragsflächen aufgebracht wird.In the context of the present invention, the rest position is understood to mean the state of the pressure element in which no force directed in the radial direction is applied by the operator to the force application surfaces.
Ferner ist es weiterbildend vorgesehen, dass das Druckelement innenseitig ein Trägerelement umfasst, das sich entlang der ersten Rotationsachse erstreckt und dass das Koppelelement eine zentrale Stange aufweist, die von dem Trägerelement zumindest bereichsweise umschlossen ist und somit von diesem entlang eines Verstellweges geführt ist. Die zentrale Stange umfasst an einem ersten Ende einen ersten, insbesondere zylinderförmigen, Kolben, der radialseitig eine äußere oder nach außen gerichtete Verzahnung aufweist, die mit den wenigstens drei Schenkelabschnitten, insbesondere mit einem Endabschnitt von sämtlichen Schenkelabschnitten, in Wirkkontakt steht, um die Verschwenkbewegung der Schenkelabschnitte in eine translatorische Verstellbewegung der zentralen Stange entlang des Verstellweges umzuformen.Furthermore, it is further provided that the pressure element comprises a carrier element on the inside, which extends along the first axis of rotation and that the coupling element has a central rod, which is at least partially surrounded by the carrier element and is thus guided by it along an adjustment path. At a first end, the central rod comprises a first, in particular cylindrical, piston, which has an outer or outwardly directed toothing on the radial side, which is in operative contact with the at least three leg sections, in particular with one end section of all leg sections, in order to prevent the pivoting movement of the Reshape leg sections in a translational adjustment movement of the central rod along the adjustment path.
Vorteilhaft wird hierdurch eine präzise Umsetzung der Schwenkbewegung der Schenkelabschnitte in die translatorische Verstellbewegung umgesetzt, um insbesondre über eine Steuereinheit und mehrere Lenkdrähte die in die Einstellmittel eingebrachte Verstellbewegung (Benutzereingabe) auf das Werkzeug abzubilden und das Werkzeug entsprechend zu steuern.This advantageously converts the pivoting movement of the leg sections into the translatory adjustment movement precisely, in order to map the adjustment movement (user input) introduced into the adjustment means to the tool, in particular via a control unit and several steering wires, and to control the tool accordingly.
Hierzu ergänzend ist es weiterbildend vorgesehen, dass der erste Kolben zum Begrenzen eines maximalen Schwenkwinkels bzw. der maximalen Schwenkposition der wenigstens drei Schenkelabschnitte einen Endanschlag mit dem Trägerelement ausbildet.In addition to this, it is further provided that the first piston forms an end stop with the carrier element to limit a maximum pivoting angle or the maximum pivoting position of the at least three leg sections.
Anders ausgedrückt, der Verstellweg (Gleitabschnitt) der zentralen Stange ist an einem Ende durch den Endanschlag begrenzt, der insbesondere durch eine Ringfläche in einem Führungsbereich des Trägerelements ausgebildet ist, auf die der erste Kolben trifft. Vorteilhaft führt dies zu einer definierbaren Endposition der zentralen Stange beim translatorischen Verstellen, wobei durch die mechanische Kopplung zu den wenigstens drei Schenkelabschnitten der maximale Schwenkwinkel bzw. die maximale Schwenkposition begrenzbar ist.In other words, the displacement travel (sliding section) of the central rod is limited at one end by the end stop, which is formed in particular by an annular surface in a guide area of the support element, which the first piston encounters. Advantageously, this leads to a definable end position of the central rod during translational adjustment, the maximum pivoting angle or the maximum pivoting position being able to be limited by the mechanical coupling to the at least three leg sections.
Ferner ist es weiterbildend vorgesehen, dass das Druckelement, insbesondere das Pinzettenelement, Kraftspeichermittel aufweist, wobei die wenigstens zwei Schenkelabschnitte entgegen der Kraft der Kraftspeichermittel aus der Ruhestellung verschwenkbar sind. Vorteilhaft realisiert dies eine Rückstellkraft, um die Schenkelabschnitte selbsttätig - also ohne eine in Radialrichtung nach außen gerichtete Kraft - in die Ruhestellung rückzustellen. Somit wird vorteilhaft die Steuerung des Werkzeugs, insbesondere das Schließen des Maulteils, vereinfacht. Ferner müssen hierdurch an der Außenseite der Schenkelseite keine Ösen oder dgl. Fixiermittel zum Eingriff die Finger der Bedienperson vorgesehen werden, um die zum Zurückführen der Schenkelabschnitte benötigte Rückstellkraft in die Krafteintragsflächen einzubringen.Furthermore, it is provided in a further development that the pressure element, in particular the tweezers element, has energy storage means, wherein the at least two leg sections can be pivoted out of the rest position counter to the force of the energy storage means. This advantageously implements a restoring force in order to automatically—ie without a force directed outward in the radial direction—reset the leg sections into the rest position. This advantageously simplifies the control of the tool, in particular the closing of the jaw part. Furthermore, no eyelets or similar fixing means need to be provided on the outside of the leg side for engaging the operator's fingers in order to introduce the restoring force required for returning the leg sections to the force application surfaces.
Bei einer konkreten Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die Kraftspeichermittel bevorzugt durch ein Federelement ausgebildet, wobei das Federelement mit der zentralen Stange und einem zweiten Kolben der zentralen Stange dahingehend zusammenwirkt, dass die Schenkelabschnitte ohne eine auf die Krafteintragsflächen einwirkende Kraftbeaufschlagung die Ruhestellung einnehmen und/oder dort verharren. An einem zweiten Ende umfasst die zentrale Stange einen zweiten Kolben, dessen innenliegende freie Ringfläche mit dem Federelement in Wirkkontakt steht. Das Federelement ist ferner bevorzugt umfangsseitig zur zentralen Stange angeordnet, um zwischen der freien Ringfläche des zweiten Kolbens und einem Überstand des Trägerelements verspannt zu werden.In a specific development of this embodiment, the force storage means are preferably formed by a spring element, with the spring element interacting with the central rod and a second piston of the central rod in such a way that the leg sections assume the rest position and/or remain there without a force being applied to the force application surfaces . At a second end, the central rod comprises a second piston, the internal free annular surface of which is connected to the spring element ment is in active contact. The spring element is also preferably arranged peripherally to the central rod in order to be braced between the free annular surface of the second piston and a projection of the carrier element.
Alternativ ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass das Druckelement durch einen Gebläseball oder einen Balg aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomermaterial, ausgebildet ist, wobei der Gebläseball in einer nach außen ausgerichteten Oberfläche die wenigstens drei Krafteintragsflächen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt ausbildet.Alternatively, it is also preferably provided within the scope of the present invention that the pressure element is formed by a blower ball or a bellows made of an elastic material, in particular an elastomeric material, with the blower ball evenly distributing the at least three force application surfaces in the circumferential direction in an outwardly directed surface trains.
Auch diese Ausführungsform ermöglicht, dass in Bezug auf die erste Rotationsachse unabhängig von der Rotationsausrichtung in wenigstens zwei Krafteintragsflächen eine Kraft einbringbar ist, um den elastischen Gebläseball aus der Ruhestellung durch eine in Radialrichtung, also nach innen gerichtete Kraft, zu verformen. Vorteilhaft steuert das Verformen des Gebläseballs die Manipulation des Werkzeugs, um somit insbesondere die Schließposition des Maulteils in Abhängigkeit der eingebrachten Kraft zu verändern.This embodiment also allows a force to be introduced into at least two force application surfaces with respect to the first axis of rotation, regardless of the orientation of rotation, in order to deform the elastic blower ball from the rest position by means of a force directed in the radial direction, i.e. inward. Advantageously, the deformation of the blower ball controls the manipulation of the tool in order in particular to change the closed position of the jaw part as a function of the force applied.
Weiterbildend ist es zudem vorgesehen, dass der Gebläseball oder der Balg luftdicht um ein, sich insbesondere entlang der ersten Rotationsachse erstreckendes, Trägerelement ausgebildet ist, wobei das Trägerelement endseitig aus dem Gebläseball herausgeführt ist und somit - auf baulich konstruktiv einfache und somit kostengünstige Weise - die mechanische Anbindung zur kardanischen Aufhängung der erfindungsgemäßen Eingabeeinheit realisiert.In a further development, it is also provided that the blower ball or the bellows is designed to be airtight around a support element, which extends in particular along the first axis of rotation, the support element being led out of the blower ball at the end and thus - in a structurally simple and therefore cost-effective manner - the realized mechanical connection to the gimbal of the input unit according to the invention.
Der Gebläseball umfasst ferner bevorzugt Druckerfassungsmittel, die zum Ermitteln und Bestimmen der auf den Gebläseball, also die Krafteintragsflächen, einwirkenden Kraft ausgebildet sind.The blower ball also preferably comprises pressure detection means, which are designed to determine and determine the force acting on the blower ball, ie the force application surfaces.
Die Druckerfassungsmittel sind bevorzugt unmittelbar im oder am Trägerelement angeordnet, können alternativ aber auch in der kardanischen Aufhängung angeordnet sein.The pressure detection means are preferably arranged directly in or on the carrier element, but can alternatively also be arranged in the cardanic suspension.
Ferner ist es weiterbildend vorgesehen, dass der Gebläseball einen innenliegenden Hohlraum umfasst sowie Mittel zum Beeinflussen des Luftdrucks innerhalb des Gebläseballs aufweist, um vorteilhaft den innerhalb des Hohlraums des Gebläseballs vorliegenden Luftdruck nicht nur zu erfassen, sondern auch zu beeinflussen. Vorteilhaft lässt sich hierdurch die (erforderliche) Kraft bzw. Kraftbeaufschlagung des Gebläseballs unabhängig von der gewählten Materialwahl des elastischen Materials beeinflussen bzw. auch aktiv steuern. Ferner kann somit auch ein aktives Zurückstellen und/oder Zurückführen des Gebläseballs in die Ruhestellung umgesetzt werden, um die Bedienung zu erleichtern, da somit von der Bedienperson lediglich eine positive Kraft in den Gebläseball eingebracht werden muss und sich der Gebläseball somit selbsttätig in den ursprünglichen Zustand rückstellt. Die Mittel zum Beeinflussen des Luftdrucks sind in einer besonders bevorzugten Ausführungsform als ein Kompressor ausgebildet.Furthermore, it is further provided that the blower ball includes an internal cavity and means for influencing the air pressure inside the blower ball in order to advantageously not only detect the air pressure present inside the cavity of the blower ball, but also to influence it. In this way, the (required) force or the application of force to the blower ball can advantageously be influenced or even actively controlled independently of the chosen material for the elastic material. Furthermore, an active reset and/or return of the blower ball to the rest position can also be implemented in order to facilitate operation, since the operator only has to apply a positive force to the blower ball and the blower ball thus automatically returns to its original state resets. In a particularly preferred embodiment, the means for influencing the air pressure are designed as a compressor.
Weiterbildend ist es in diesem Zusammenhang zudem vorgesehen, dass die Mittel zum Beeinflussen des Luftdrucks Feedbackmittel oder Rückkoppelmittel umfassen und besonders bevorzugt so ausgebildet sind, dass in Folge auf eine gewisse Kraftbeaufschlagung des Gebläseballs an zuvor definierbaren Sollwerten b durch die Mittel zum Beeinflussen des Luftdrucks eine (für die Bedienperson) fühlbare und/oder wahrnehmbare Gegenkraft durch einen kurzen Luftimpuls erzeugbar ist.In a further development, it is also provided in this context that the means for influencing the air pressure include feedback means and are particularly preferably designed such that as a result of a certain force being applied to the blower ball at previously definable setpoint values b by the means for influencing the air pressure, a ( for the operator) tangible and / or perceptible counterforce can be generated by a short air pulse.
Vorteilhaft können somit bestimmte Positionen, Ausrichtungen oder Zustände des Werkzeugs an die Bedienperson kommuniziert werden, um beispielsweise den vollständig geschlossenen Zustand des Maulteils der Bedienperson haptisch zu signalisieren.Certain positions, orientations or states of the tool can thus advantageously be communicated to the operator, for example in order to haptically signal to the operator that the jaw part is completely closed.
Weiterbildend ist es vorgesehen, dass der Gebläseball zum Ausbilden der wenigstens drei Krafteintragsflächen außenseitig in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Vorsprünge aufweist, die die Greifbarkeit des Gebläseballs verbessern und die Krafteintragsflächen seitlich begrenzen. Mit anderen Worten, die Vorsprünge erstrecken sich längs der ersten Rotationsachse und überragen die Krafteintragsflächen in Radialrichtung. Vorteilhaft wird somit die Bedienbarkeit des Gebläseballs beim Rotieren des Gebläseballs um die erste Rotationsachse und beim Einbringen einer Kraft in die Krafteintragsflächen einfach gehalten.In a further development, it is provided that the blower ball has projections spaced apart from one another in the circumferential direction on the outside in order to form the at least three force input surfaces, which improve the grip of the blower ball and laterally limit the force input surfaces. In other words, the projections extend along the first axis of rotation and protrude beyond the force application surfaces in the radial direction. The operability of the blower ball when rotating the blower ball about the first axis of rotation and when applying a force to the force application surfaces is thus advantageously kept simple.
Zudem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung Schutz beansprucht für ein medizinisches System, insbesondere einen Endeffektor und/oder einen Chirurgieroboter, das wenigstens eine erfindungsgemäße Eingabeeinheit und wenigstens ein medizinisches Instrument aufweist.In addition, within the scope of the present invention, protection is claimed for a medical system, in particular an end effector and/or a surgical robot, which has at least one input unit according to the invention and at least one medical instrument.
Das wenigstens eine medizinische Instrument umfasst einen hohlen, sich entlang einer Längsachse erstreckenden Schaft, eine Steuereinheit und ein Werkzeug für einen operativen Einsatz.The at least one medical instrument includes a hollow shaft extending along a longitudinal axis, a control unit, and a tool for surgical use.
Der Schaft ist zum Aufnehmen von Lenkdrähten zum mechanischen Steuern des Werkzeugs ausgebildet, wobei das Werkzeug an einem distalseitigen Ende des Schafts angeordnet ist und entlang einer Erstreckungsachse verläuft.The shank is designed to receive steering wires for mechanically steering the tool, the tool being arranged at a distal end of the shank and running along an axis of extent.
An dem proximalseitigen Ende des Schafts ist die Steuereinheit angeordnet, die mit dem Werkzeug über die Lenkdrähte in Wirkverbindung steht, um das Werkzeug zu verschwenken und zu rotieren.The control unit is arranged on the proximal end of the shaft and is operatively connected to the tool via the steering wires in order to pivot and rotate the tool.
Ein bevorzugtes medizinisches Instrument wird in der
Bevorzugt weist das medizinische Instrument eine räumlich verstellbare Scheibe auf, um die Lenkdrähte entlang der Längsachse des Schaftes zu schwenken, wobei die Scheibe zusammen mit dem Schaft und den Lenkdrähten um die Längsachse rotierbar ist und wobei die Steuereinheit bevorzugt zum Verschwenken der Scheibe ausgebildet ist.The medical instrument preferably has a spatially adjustable disk in order to pivot the steering wires along the longitudinal axis of the shaft, the disk being rotatable about the longitudinal axis together with the shaft and the steering wires, and the control unit preferably being designed to pivot the disk.
Das Werkzeug ist bevorzugt als ein Maulteil, eine Maulklemme, eine Zange, insbesondere eine Darmfasszange, eine Schere, ein Nadelhalter, ein Tasthaken oder dergl. Operationswerkzeug ausgebildet.The tool is preferably designed as a jaw part, a jaw clamp, forceps, in particular intestinal forceps, scissors, a needle holder, a probe hook or a similar surgical tool.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand von lediglich schematischen Zeichnungen.Further advantages and details of the invention result from the following description of preferred embodiments of the invention as well as from purely schematic drawings.
Es zeigen:
-
1 : eine perspektivische Ansicht eines medizinischen Instruments mit einer rein symbolisch dargestellten erfindungsgemäßen Eingabeeinheit, in -
2 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabeeinheit, in -
3 die aus der2 bekannte Ausführungsform im vergrößerten Maßstab, in -
4 die bekannte erste Ausführungsform der Eingabeeinheit in einer Schnittdarstellung, in -
5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Eingabeeinheit, in -
6 die aus der5 bekannte Ausführungsform im vergrößerten Maßstab und in -
7 die bekannte zweite Ausführungsform der Eingabeeinheit in einer Schnittdarstellung.
-
1 : a perspective view of a medical instrument with an input unit according to the invention shown purely symbolically, in -
2 a first embodiment of the input unit according to the invention, in -
3 the one from the2 known embodiment on an enlarged scale, in -
4 the known first embodiment of the input unit in a sectional view, in -
5 a second embodiment of the input unit according to the invention, in -
6 the one from the5 known embodiment on an enlarged scale and in -
7 the well-known second embodiment of the input unit in a sectional view.
Gleiche Elemente beziehungsweise Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.Identical elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.
In der
Die Steuereinheit 18 ermöglicht einen endlosen rotatorischen Antrieb des figürlich dargestellten um 90° verschwenkten Werkzeugs 16. Dazu kann beispielsweise eine Steuereinheit 18 verwendet werden, wie sie aus der bereits erwähnten
Bei dem Werkzeug 16 handelt es sich um ein mit Maulelementen 34 versehenes Werkzeug 16, insbesondere ein Maulteil 17, wobei die Maulelemente 34 auch über die Steuereinheit 18 zangenartig zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand verstellbar sind.The
Das Werkzeug 16 ist über einen Gelenkmechanismus 36 relativ zur Längsachse L des Schafts 14 verschwenkbar, wobei der Gelenkmechanismus 36 durch am distalen Ende 32 des Schafts 14 angeordnete Schwenkglieder 38 ausgebildet ist, die über in Längsrichtung L des Schafts 14 verlaufende Lenkdrähte 20 so mit einem nicht figürlich dargestellten, am proximalen Ende 30 des Schafts 14 angeordneten Antrieb 40 verbunden sind, dass eine Bewegung des proximalseitigen Antriebs 40 und eine entsprechende relative Bewegung der distalseitigen Schwenkglieder 38 ein Verschwenken des Werkzeugs 16 verursacht.The
Ein entsprechender Antrieb 40 ist beispielsweise aus der bereits genannten
Durch die Rotation des Schaftes 14 zusammen mit den Lenkdrähten 20 um die Längsachse L lässt sich das Werkzeug 16 auch relativ zu der Steuereinheit 18 dauerhaft bzw. endlos rotieren. Durch die Verwendung der schwenkbaren und rotierbar gelagerten Scheibe kann das Werkzeug 16 gleichzeitig zu einer dauerhaften Rotation um die Längsachse L auch durch die Lenkdrähte 20 entlang der Längsachse L verstellt werden. Dadurch kann die räumliche Ausrichtung des Werkzeugs 16 bei der dauerhaften Rotation des Schafts 14 ausgeglichen werden, wobei das Werkzeug 16 um seine Erstreckungsachse E mit einer Rotationsbewegung ωE rotiert. Due to the rotation of the
Befindet sich das Werkzeug 16 in einem nicht geschwenkten Zustand, so entspricht die Erstreckungsachse E des Werkzeugs 16 der Längsachse L des Schafts 14, erstreckt sich also in z-Richtung des kartesischen Koordinatensystems.If the
Da die Lenkdrähte 20 zusammen mit dem Schaft 14 um die Längsachse L rotieren können, ist eine endlose Rotation um die Längsachse L oder die Erstreckungsachse E mittels des Antriebs 40 realisierbar, ohne dass sich die Lenkdrähte 20 ineinander zu einer Kordel verdrehen und eine Steuerung der Schwenkbewegung ωx, ωy begrenzen oder verhindern.Since the
In
Die erfindungsgemäße Eingabeeinheit 10 steht mit der vorliegend auch nicht figürlich gezeigten Steuereinheit 18 in Wirkverbindung und umfasst Eingabemittel 22 zum kontinuierlichen, schwenk- und/oder rotationsgetreuen Umsetzen einer ergonomisch begrenzten Benutzereingabe in eine Verstellbewegung des Werkzeugs 16, um das Werkzeug 16 mittels der Steuereinheit 18 relativ zur Längsachse L begrenzt zu schwenken und/oder um die Erstreckungsachse E zu rotieren.The
Die erfindungsgemäßen Eingabemittel 22 sind vorliegend durch ein kardanisch aufgehängtes Druckelement 300 ausgebildet. Das Druckelement 300 ist über ein Trägerelement 302 mit der kardanischen Aufhängung gekoppelt und ist somit um eine erste, eine zweite und eine dritte Rotationsachse rotierbar gelagert. Durch die kardanische Aufhängung kann das Druckelement 300 in sämtliche Richtungen rotiert und verschwenkt werden, um somit sämtliche auf das Druckelement 300 einwirkende Benutzerbewegungen (Schwenk- und/oder Rotationsbewegungen) zu erfassen und schwenk- und/oder rotationsgetreu auf das Werkzeug 16 für die Steuerung zu übertragen.In the present case, the input means 22 according to the invention are formed by a
Das Druckelement 300 umfasst erfindungsgemäß wenigstens drei Krafteintragsflächen 304, die die zum Verstellen des Werkzeugs 16, insbesondere zum Steuern einer Greif- und/oder Schneidefunktionalität des Maulteils 17, wenigstens paarweise durch mit der Hand aufbringbare Kraftbeaufschlagung in Radialrichtung RR verform- und/oder verstellbar sind.According to the invention, the
Das Druckelement 300 erstreckt sich räumlich um die erste Rotationsachse R derart, dass es von der Hand der Bedienperson in der Art eines Tischkickergriffs greifbar und somit um die erste Rotationsachse R zum Steuern der endlosen Rotation des Werkzeugs 16 rotierbar ist.The
Vorliegend wird das figürlich dargestellte Druckelement 300 durch ein Pinzettenelement 308 ausgebildet, das mehrere Schenkelabschnitte 310 aufweist, die sich in der nicht kraftbeaufschlagten Ruhestellung in einer konusförmigen Mantelfläche um die Rotationsachse R erstrecken. Die Krafteintragsfläche 304 wird durch einen Bereich des Schenkelabschnitts 300 ausgebildet, wobei es bei einer Kraftbeaufschlagung zu einem Verschwenken des Schenkelabschnitts 310 um die entsprechende Schwenkachse S1, S2 kommt.In the present case, the
In der
Das Pinzettenelement 308 kann somit insbesondere zwischen Daumen und Zeigefinger einer Hand der Bedienperson gegriffen werden, um in wenigstens zwei, insbesondere gegenüberliegende, Schenkelabschnitte 310 eine Kraft einzubringen und die Schenkelabschnitte 310 somit aus der konusförmigen Ruhestellung zu verschwenken.The
Ferner zeigt die
In der
Ferner geht aus der Schnittdarstellung hervor, dass das Koppelelement 312 eine zentrale Stange 316 umfasst, die von dem Trägerelement 302 bereichsweise umschlossen wird und für die zentrale Stange 316 einen Führungsabschnitt oder Gleitabschnitt 317 ausbildet.The sectional view also shows that the
An einem ersten Ende der zentralen Stange 316 ist ein erster Kolben 320 ausgebildet, der insbesondere eine zylinderförmige Ausgestaltung aufweist und umfangsseitig eine Verzahnung RR umfasst. Die Verzahnung 322 steht mit einem Endabschnitt 311 der Schenkelabschnitte 310 in Wirkkontakt, weshalb es vorteilhaft ermöglicht wird, dass bei einer Kraftbeaufschlagung von wenigstens zwei Schenkelabschnitten 310 im Bereich der jeweiligen Krafteintragsflächen 304 es zum gleichmäßigen Verschwenken von sämtlichen Schenkelabschnitten 310 kommt.At a first end of the
Zudem wird durch die mechanische Kopplung der Schenkelabschnitte 310 die Schwenkbewegung der Schenkelabschnitte 310 in eine translatorische Verstellbewegung der zentralen Stange 316 entlang eines Verstellweges im Führungs- oder Gleitabschnitt 317 umgeformt, die dann wieder vorteilhaft zum Zusammenwirken mit der Steuereinheit 18 nutzbar ist.In addition, the mechanical coupling of the
Der erste Kolben 320 der zentralen Stange 316 bildet zudem mit dem Trägerelement 302 einen Endanschlag 324 aus, um den maximalen Schwenkwinkel der Schenkelabschnitte 310 zu definieren und somit zu begrenzen.The
Ferner weist das Pinzettenelement 308 Kraftspeichermittel 326 auf, die über das Koppelelement 312 mit den Schenkelabschnitten 310 so in Wirkkontakt stehen, dass die Schenkelabschnitte 310 nach dem Verschwenken aus der Ruhestellung durch eine eingebrachte Kraft wieder selbsttätig aufgrund der Kraftspeichermittel 326 in die Ruhestellung zurückgeführt werden. Vorteilhaft ermöglicht dies eine komfortable und präzise Steuerung des medizinischen Instruments 12, da es für die Bedienung des Pinzettenelements 308 ausreichend ist, wenn eine Kraft zum Zusammendrücken der Pinzettenelemente 308 aufgebracht wird.Furthermore,
Die Kraftspeichermittel 326 sind in dem figürlich abgebildeten Ausführungsbeispiel durch ein Federelement 328 ausgestaltet, das sich entlang der ersten Rotationsachse R um die zentralen Stange 316 erstreckt und mit einem zweiten Kolben 313 der zentralen Stange 316 so in Wirkkontakt steht, dass sämtliche Schenkelabschnitte 310 durch das Federelement 328 und die Kopplung über das Koppelelement 312 selbsttätig in die Ruhestellung verschwenkbar sind.In the exemplary embodiment depicted in the figures, the energy storage means 326 are configured as a spring element 328, which extends around the
In der
Die Eingabemittel 22 sind hier durch ein kardanisch aufgehängtes Druckelement 300 ausgebildet, das die Ausgestaltung eines elastischen Gebläseballs 332 oder eines Balgs aufweist. Der Gebläseball 332 ist größtenteils aus einem elastischen Material ausgebildet und umschließt einen innenliegenden hier nicht dargestellten Hohlraum 334, der ein Gas oder normale Luft aufweist.The input means 22 are formed here by a cardanically suspended
Auf der äußeren Oberfläche des Gebläseballs 332 bildet dieser mehrere Krafteintragsflächen 304 aus, um durch Kraftbeaufschlagung von wenigstens zwei, insbesondere gegenüberliegenden Krafteintragsflächen 304 den Gebläseball 332 elastisch aus der figürlich dargestellten Ruhestellung zu verformen. Vorteilhaft ermöglicht das Verformen des Gebläseballs 332 das Manipulieren des Werkzeugs 16, um in der bevorzugten Ausgestaltung des Werkzeugs 16 als Maulteil 17 die Schließposition des Maulteils 17 zu steuern.On the outer surface of the
Durch die kardanische Aufhängung werden ferner sämtliche in den gegriffenen Gebläseball 332 eingebrachte Bewegungen erfasst, um das Werkzeug 16 somit absolut, also bewegungs- und rotationsgetreu zu Steuern, wobei sämtliche Bewegung des Gebläseballs 332 aus der Grundstellung erfasst werden und schwenk- und rotationsgetreu auf die Steuerung des Werkzeugs 16 umgeformt werden.The cardanic suspension also records all movements introduced into the gripped
In der
Der Gebläseball 332 ist luftdicht um das Trägerelement 302 ausgebildet, das bereichsweise aus dem Gebläseball 332 herausgeführt ist und die mechanische Anbindung zur kardanischen Aufhängung ausbildet. Ferner treten auf der äußeren Oberfläche des Gebläseballs 332 Vorsprünge 342 hervor, die sich entlang der Rotationsachse R, also parallel zur Längserstreckung des Gebläseballs 332 erstrecken. Zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Vorsprüngen 342 ist jeweils eine der Krafteintragsflächen 304 zum Einbringen der Kraft beim Eindrücken des Gebläseballs 332 ausgebildet. Anders ausgedrückt bilden die Vorsprünge 342 haptische Elemente aus, die die Greifbarkeit des Gebläseballs 332 verbessern.The
Ferner steht der Gebläseball 332 über das Trägerelement 302 mit nicht im Detail dargestellten Druckerfassungsmitteln 336 in Wirkkontakt, um präzise die auf den Gebläseball 332 einwirkende Kraft zu erfassen und es zu ermöglichen, dass diese in eine gleichwertige Verstellbewegung des Werkzeugs 16 umformbar ist.Furthermore, the
Zudem umfasst der Gebläseball 332 auch Mittel zum Beeinflussen des Luftdrucks 338, die vorliegend rein schematisiert als Blackbox dargestellt sind.In addition, the
Vorteilhaft wird durch die Mittel zum Beeinflussen des Luftdrucks 338 realisiert, dass der Luftdruck innerhalb des Gebläseballs 332 gezielt eingeregelt werden kann. Somit kann zum einen unmittelbar die Kraft zum Bedienen des Gebläseballs 332 vorgegeben und zum anderen der Gebläseball 332automatisiert in die ursprüngliche, nicht kraftbeaufschlagte Ruhestellung rückgeführt werden, da zusätzliche Luft in den Hohlraum 334 des Gebläseballs 332 zuleitbar ist oder ein geschlossenes System in der Art einer Gasfeder realisiert ist.The means for influencing the
Ferner ist es besonders bevorzugt, wenn die Mittel zum Beeinflussen des Luftdrucks 338 mit Feedbackmitteln 340 zusammenwirken, die dahingehend ausgebildet sind, dass in Folge auf das Erfassen einer bestimmten, insbesondere frei definierbaren auf den Gebläseball 332 einwirkenden Kraft ein kurzer Gegendruck durch das Einbringen von zusätzlicher Luft in den Hohlraum 334 des Gebläseballs 332 erzeugbar ist, um ein für die Bedienperson spürbares Rückkoppelsignal zu erzeugen. Vorteilhaft können somit bestimmte Stellpositionen des Werkzeugs 16 rein haptisch vermittelt werden, um der Bedienperson beispielsweise den vollständig geschlossenen Zustand des Maulteils 17 zu signalisieren.Furthermore, it is particularly preferred if the means for influencing the
In der
Ferner steht das Trägerelement 302 durch zwei Verbindungskanalabschnitte 344 mit dem Hohlraum 334 in Wirkkontakt, um die durch das Zusammendrücken des Gebläseballs 332 verdrängte Luft in das hohlzylindrische Trägerelement 302 zuzuleiten, wo es zum Auswerten des Volumenstroms mittels der Druckerfassungsmittel 336 kommt, um somit die auf den Gebläseball 332 einwirkende Kraft zu bestimmen.Furthermore, the
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Eingabeeinheitinput unit
- 1212
- medizinisches Instrumentmedical instrument
- 1414
- Schaftshaft
- 1616
- WerkzeugTool
- 1717
- Maulteiljaw part
- 1818
- Steuereinheitcontrol unit
- 2020
- Lenkdrähtesteering wires
- 2222
- Eingabemittelinput means
- 3030
- proximales Ende des Schaftsproximal end of the shaft
- 3232
- distales Ende des Schaftsdistal end of the shaft
- 3434
- Maulelement des Werkzeugsjaw element of the tool
- 3636
- Gelenkmechanismusjoint mechanism
- 3838
- Schwenkgliedswivel link
- 4040
- Antrieb drive
- 300300
- Druckelementpressure element
- 302302
- Trägerelementcarrier element
- 304304
- Krafteintragsfläche force input surface
- 308308
- Pinzettenelementtweezers element
- 310310
- Schenkelabschnitteleg sections
- 311311
- Endabschnittend section
- 312312
- Koppelelementcoupling element
- 316316
- zentrale Stangecentral rod
- 317317
- Gleitabschnittsliding section
- 320320
- ersten Kolbenfirst piston
- 322322
- Verzahnunggearing
- 324324
- Endanschlagend stop
- 326326
- Kraftspeichermittelpower storage means
- 328328
- Federelementspring element
- 330330
- zweiter Kolbensecond piston
- 332332
- Gebläseballblower ball
- 334334
- Hohlraumcavity
- 336336
- Druckerfassungsmittelpressure sensing means
- 338338
- Mitteln zum Beeinflussen des LuftdrucksMeans for influencing the air pressure
- 340340
- Feedbackmittelfeedback means
- 342342
- Vorsprüngeprotrusions
- 344344
- Verbindungskanalabschnitt connecting channel section
- 10001000
- medizinisches System medical system
- EE
- Erstreckungsachse des WerkzeugsTool extension axis
- LL
- Längsachse des SchaftsLong axis of the shaft
- RR
- Rotationsachseaxis of rotation
- S1S1
- Schwenkachse erster SchenkelabschnittPivot axis of the first leg section
- S2S2
- Schwenkachse zweiter SchenkelabschnittPivot axis second leg section
- X1X1
- erster Winkelbereichfirst angular range
- X2X2
- zweiter Winkelbereichsecond angular range
- X3X3
- dritter Winkelbereich third angle range
- z'z'
- Erstreckungsachse der EingabeeinheitExtension axis of the input unit
- x, y,zx,y,z
- Raumachsen des medizinischen InstrumentsSpatial axes of the medical instrument
- ωEωE
- Rotationsbewegung des Werkzeugsrotation of the tool
- ωz'ωz'
- Rotationbewegung der EingabeeinheitRotational movement of the input unit
- ωx,ωx,
- Schwenkbewegung des WerkzeugsPivoting movement of the tool
- ωyωy
- Schwenkbewegung des WerkzeugsPivoting movement of the tool
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102019121092 A1 [0006, 0043, 0050, 0053]DE 102019121092 A1 [0006, 0043, 0050, 0053]
Claims (15)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021119624.8A DE102021119624A1 (en) | 2021-07-28 | 2021-07-28 | Input unit for a medical instrument and medical system with an input unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021119624A1 true DE102021119624A1 (en) | 2023-02-02 |
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ID=84889927
Family Applications (1)
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021119624A1 (en) |
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-
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- 2021-07-28 DE DE102021119624.8A patent/DE102021119624A1/en active Pending
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