DE69403583T2

DE69403583T2 - Manipulierbare laparoskopische Hand

Info

Publication number: DE69403583T2
Application number: DE69403583T
Authority: DE
Inventors: Mark Ortiz
Original assignee: Ethicon Inc
Current assignee: Ethicon Inc
Priority date: 1993-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2014-07-30
Also published as: DE69403583D1; ES2104277T3; CA2129259A1; EP0640319A1; JPH07194601A; AU6882494A; AU674418B2; US5441494A; EP0640319B1; ATE153844T1; GR940100379A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft chirurgische Instrumente und insbesondere eine manipulierbare Hand für die Verwendung bei der laparoskopischen Chirurgie.
Laparoskopische chirurgische Techniken umfassen das Ausführen von chirurgischen Maßnahmen durch ein Rohr mit kleinem Durchmesser, das durch einen kleinen Einschnitt in den Patienten eingeführt wird. Diese Technik minimiert das Trauma am umgebenden Gewebe und an Organen und verringert die Genesungszeit erheblich, die in vielen Fällen von der Größe des Einschnitts bestimmt wird, der erforderlich ist, um Zugang zur Operationsstelle zu erhalten. Um diese laparoskopischen Techniken auszuführen, erfolgt ein kleiner Einschnitt, und durch den Einschnitt wird ein kleines Rohr oder eine Kanüle eingeführt. Die Kanüle stellt eine Öffnung dar, durch die verschiedene Instrumente eingeführt werden können, um Maßnahmen wie Schneiden, Nähen oder das Entfernen von Organen auszuführen. Diese Maßnahmen ergeben für den Patienten ein viel geringeres Trauma, eine kürzere Genesungszeit und die Möglichkeit, medizinische Kosten generell durch das Vermeiden großer Einschnitte in den Körper des Patienten zu verringern.
Die laparoskopischen chirurgischen Techniken haben dafür gesorgt, daß sich die Hand des Chirurgen im wesentlichen vom Körper des Patienten entfernt hat und durch Messerklingen, Nahtmaterialnadeln und kleine einfache Greifvorrichtungen ersetzt wurde. In vielen Fällen benötigt der Chirurg jedoch eine bessere, empfindlichere Kontrolle, etwa die, die mit der menschlichen Hand möglich ist. Eine solche Kontrolle kann dadurch erfolgen, daß die hochtrainierte Hand des erfahrenen Chirurgen direkt benutzt wird. Der Zweck der Laparoskopie ist jedoch, das Trauma der Operation durch kleinere Einschnitte zu verringern. Diese kleineren Einschnitte werden durch Einrichtungen möglich, mit denen der Chirurg die interessierende Stelle beobachten kann, und durch Einrichtungen, mit denen der Chirurg die chirurgische Funktion aus der Entfernung ausführen kann. Das Vorsehen solcher Einrichtungen vermeidet das Erfordernis von großen Einschnitten aufgrund der Notwendigkeit, die Hand des Chirurgen durch den chirurgischen Einschnitt zu führen.
Um die Ziele der laparoskopischen Chirurgie zu erreichen, sollten die als Ersatz für die Hand des Chirurgen ver wendeten Mittel der realen Hand so ähnlich wie möglich sein. Die größte Annäherung, die derzeit in Gebrauch ist, sind Greifvorrichtungen mit relativ einfachem Aufbau und Vorrichtungen, die nur schneiden, schaben oder ähnliches können. Alle diese Vorrichtungen sind im Vergleich zur menschlichen Hand, die ein geeignetes chirurgisches Werkzeug führt, ziemlich primitiv. Die bekannten laparoskopischen Techniken schränken die Möglichkeiten des Chirurgen an der Operationsstelle erheblich ein.
Die Druckschrift EP-A-0 613 762 gehört zu einem Stand der Technik nach Artikel 54(3) EPÜ und ist hinsichtlich der Vertragsstaaten AT, CH, LI, FR, GB, IT und NL als relevanter Stand der Technik zu betrachten. Diese Druckschrift beschreibt eine manipulierbare chirurgische Hand zur Durchführung laparoskopischer chirurgischer Techniken mit zwei Hauptsteuerfingern, einer Vorrichtung zur lösbaren Befestigung der Hauptsteuerfinger an den Fingern einer menschlichen Hand, wobei jeder Hauptsteuerfinger mit mindestens einem Fingergliederzwischengelenk versehen ist, das jeden Steuerfinger in erste und zweite Fingerglieder unterteilt, die sämtlich einer Fingergliedverbindung und Fingergliedern einer menschlichen Hand entsprechen, wobei die Steuerfinger zwischen ausgestreckten und gekrümmten stellungen entsprechend ausgestreckten und gekrümmten stellungen menschlicher Finger bewegbar sind, einem länglichen Rohr mit einem Grundkörper für die Befestigung der Hauptsteuerfinger am proximalen Ende davon, zwei gesteuerten Nebenfingern, die an einer Fingerbefestigungsvorrichtung am distalen Ende des Rohres angeordnet sind, wobei das Rohr eine Vorrichtung zum Anbringen der gesteuerten Nebenfinger am distalen Ende aufweist, jeder gesteuerte Nebenfinger mit mindestens einem Fingergliederzwischengelenk versehen ist, durch das der Nebenfinger in erste und zweite Fingerglieder unterteilt ist, wobei die Nebenfinger zwischen ausgestreckten und gekrümmten Stellungen entsprechend den ausgestreckten und gekrümmten Stellungen der Steuerfinger bewegbar sind, einer Bewegungsübertragungsvorrichtung, die von dem Rohr getragen wird und die die Hauptsteuerfinger mit den gesteuerten Nebenfingern verbindet und auf die Bewegung der Fingerglieder der Steuerfinger anspricht, um die Bewegungen jedes der Fingerglieder der Steuerfinger auf jedes der Fingerglieder der gesteuerten Finger in einem Bewegungsverhältnis von 1:1 zwischen den Steuerfingergliedern und den gesteuerten Fingergliedern unabhängig zu übertragen; wobei die chirurgische Hand auch ein Paar flexibler Drähte umfaßt, wobei jeder der Drähte mit einem Ende am zweiten Fingerglied eines Steuerfingers befestigt ist und eine Führungseinrichtung für jeden der Drähte zur Führung jedes Drahtes im Sinne einer axialen Bewegung dient, und wobei sich flexible Drähte vom distalen Ende des langgestreckten Rohrs zum zweiten Fingerglied der gesteuerten Nebenfinger erstrecken, um bei der Betätigung der Steuerfinger zwischen der ausgestreckten und der gekrümmten Stellung eine unabhängige Bewegung der Nebenfinger zwischen der ausgestreckten und der gekrümmten Stellung in einem Bewegungsverhältnis von 1:1 zu bewirken.
Die Druckschrift US-A-5 195 505, die hinsichtlich der Vertragsstaaten BE, DB, ES, IB, LU, MC und PT als relevanter Stand der Technik zu betrachten ist, beschreibt einen chirurgischen Retraktor mit einer Anzahl von ineinandergreifenden Retraktorblättern, die schwenkbar in einem rohrförmigen Gehäuse untergebracht sind. Die Blätter können durch eine Bewe gung, die auf das untere Platt mittels eines Stabs ausgeübt wird, eingesetzt werden. Die Blätter werden dabei zwischen einer geschlossenen, aufeinandergestapelten Stellung und einer offenen, auseinandergespreizten Stellung bewegt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung überwindet das Problem, das sich aus den einander widersprechenden Erfordernissen ergibt, daß die chirurgischen Maßnahmen exakt zu kontrollieren sind, während gleichzeitig der Nutzen der laparoskopischen chirurgischen Techniken erhalten werden soll. Die vorliegende Erfindung ermöglicht im wesentlichen die Kontrolle durch die Hände des Chirurgen, wobei es dabei nicht erforderlich ist, daß diese Hände in den Körper des Patienten gebracht werden.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine manipulierbare, distal angeordnete gesteuerte Hand für die laparoskopische Chirurgie mit drei Nebenfingern vorgesehen, wobei die Finger vom Daumen und zwei Fingern gebildet werden. Diese Finger sind beweglich an einem Grundkörper angebracht, der sich am distalen Ende eines Schaftes befindet. Die Finger, der Grundkörper und ein Teil des Schaftes können durch eine Kanüle in einen chirurgischen Einschnitt eingesetzt werden. Das proximale oder Hauptende des Schafts umfaßt eine Haupt- oder proximale Steuerhand oder einen "mechanischen Handschuh", in den der Daumen und zwei Finger des menschlichen Bedieners eingesteckt werden können. Die proximale Steuerhand überträgt die Bewegung, die Kraft und die Kontrolle von der Hand des Bedieners zu den jeweiligen Fingern der distalen oder gesteuerten Nebenhand. Jeder Finger der Haupt- oder Steuerhand ist an einem Grundkörper angebracht, der an dem Rohr befestigt ist, der die Haupthand mit der Nebenhand verbindet. Jeder der Finger der distalen Hand ist mit dem entsprechenden Finger der proximalen Hand verbunden und spricht darauf an, wobei die proximale Hand wiederum von dem entsprechenden Finger an der Hand des Bedieners betätigt wird. Die Finger der Haupthand sind an den Stellen mit Scharnieren versehen, die den Fingergliederzwischengelenken der menschlichen Hand entsprechen. Jeder Abschnitt zwischen den Scharnieren der Haupthand entspricht den Fingergliedern der menschlichen Hand. Die distale oder gesteuerte Nebenhand umfaßt mit Scharnieren versehene Abschnitte, die denen der Haupthand entsprechen und darauf ansprechen. Die Bewegungen der gesteuerten Nebenhand entsprechend daher den Bewegungen der menschlichen Hand des Bedieners, so daß die Aktionen und Reaktionen der menschlichen Hand von der Nebenhand so exakt wie möglich wiedergegeben werden.
An jedem Ende des hohlen Schaftes umfaßt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angrenzend an die proximale und an die distale Hand ein gegliedertes Handgelenk, um Handgelenkbewegungen von der Hand des Bedieners zu dem Gelenk an der distalen Hand zu übertragen.
Die Finger können in jedem Fall unabhängig voneinander bewegt werden, und es kann jeder Finger gestreckt und gekrümmt werden. Sowohl die Finger an der distalen Hand als auch die an der Haupthand können gespreizt werden, d.h. sich zwischen einer im wesentlichen ausgerichteten ersten Stellung und einer zweiten, V-förmigen angewinkelten Stellung horizontal voneinander weg und zueinander bewegen. Der Daumen kann gegenüber den Fingern angeordnet werden und sich in den als palmare Abduktion und Adduktion bekannten Bewegungen von den Fingern weg bzw. darauf zu bewegen. Der Daumen der proximalen Steuerhand ist mittels einer Achse am Grundkörper angebracht, um die der Daumen seitlich schwenkbar ist. Diese seitliche Bewegungsfreiheit ermöglicht es, daß der Hauptsteuerdaumen von der einen Seite zur anderen geschwenkt werden kann, so daß die gleiche proximale Steuerhandeinheit sowohl von rechtshändigen als auch von linkshändigen Benutzern verwendet werden kann.
Die proximale Steuerhand umfaßt des weiteren eine einstellbare Handflächenplatte, mit der die Vorrichtung auf die verschiedenen Handgrößen von verschiedenen Bedienern, die die gleiche manipulierbare Hand verwenden, eingestellt werden kann. Das Element der seitlichen Einstellbarkeit des Daumens für die Händigkeit und die axiale Einstellbarkeit der Handflächenplatte auf die Handgröße ergeben in Kombination eine erhebliche Flexibilität bei der Verwendung der manipulierbaren Hand durch mehrere Bediener. Diese Flexibilität ermöglicht dem Verwender erhebliche Kosteneinsparungen.
Erfindungsgemäß werden alle Bewegungen der distalen Hand von der proximalen Hand gelenkt und mechanisch gesteuert, und die operativen Verbindungen oder Bewegungsübertragungseinrichtungen dazwischen umfassen starre und flexible Steuerstäbe und Drähte. Es gibt daher eine eins-zu-eins- Beziehung in den Bewegungen der Hauptsteuerhand und der ge steuerten Nebenhand. Jede Bewegung der Steuerhand wird zu der gesteuerten Hand übertragen; auch wenn die Bewegungen nicht exakt kopiert werden, bewirkt jede Bewegung der Steuerhand eine entsprechende Bewegung der gesteuerten Hand. Das Ergebnis dieser eins-zu-eins-Beziehung ist, daß, wenn sich der Hauptfinger krümmt, in Reaktion darauf auch der Nebenfinger krümmt; während sich jedoch der Hauptfinger so bewegen kann, daß er sich ganz um einen Gegenstand krümmt, kann sich der Nebenfinger möglicherweise nur in einem Ausmaß um den Gegenstand krümmen, das ausreicht, um den Gegenstand in einer festen Stellung zu halten. Die distale Hand steht daher in dem Sinne in einer eins-zu-eins-Beziehung, daß es für jede Stellung eines Hauptfingers nur eine und genau eine entsprechende Stellung des entsprechenden Nebenfingers gibt, wobei die distale Hand jedoch nicht in einer exakten 1:1-Kopie der Bewegung der Haupthand zu folgen braucht. Entsprechend haben bei der im folgenden beschriebenen Ausführungsform die Finger nur zwei Fingerglieder anstelle der drei Fingerglieder der menschlichen Hand. Eine Ausführungsform mit drei Fingergliedem an einigen oder allen Fingern liegt jedoch innerhalb des Umfanges der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet keine Federn zum Zurückführen der Finger in eine bestimmte oder voreingestellte Stellung. Der Bediener stößt daher nicht auf einen Widerstand, der auf einer Federspannung beruht, die den Mechanismus in eine bestimmte Ruhestellung bringen will. Im Ergebnis wird die Erfindung nicht zu einer zusätzlichen Quelle für eine Ermüdung des Chirurgen oder Bedieners während einer chirurgischen Maßnahme.
In Übereinstimmung mit den Zwecken der Laparoskopie ist die distale Hand kleiner als die menschliche Hand, die sie ersetzt. Ihre Größe kann innerhalb eines weiten Bereichs von einer Hand mit Fingern mit einigen Millimetern Länge bis hin zu der größten Hand, die mit einer laparoskopischen Verwendung in Einklang zu bringen ist, variieren. Die Hand muß in der Lage sein, durch eine laparoskopische Kanüle und einen laparoskopischen chirurgischen Einschnitt eingeführt werden zu können. Diese Fähigkeit wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß die Finger der gesteuerten Nebenhand in eine ausgerichtete Stellung gebracht werden, in der die Längsachse der distalen Hand einen minimalen Querschnittsdurchmesser aufweist. In dieser Stellung liegen die Finger der gesteuerten Hand im wesentlichen zueinander parallel und sind mit der Achse des Schaftes ausgerichtet, der die distale mit der proximalen Hand verbindet.
Die Größe der distalen Hand, die bei einer bestimmten Prozedur verwendet wird, wird vor allem von der Art der Operation und dem jeweiligen Chirurg oder Bediener bestimmt. Die mechanische Hand hat eine Größe, die der Art und dem Ort der chirurgischen Maßnahme entspricht.
Die manipulierbare Hand der vorliegenden Erfindung ist dafür vorgesehen, mit anderen bekannten laparoskopischen Techniken angewendet zu werden. Von besonderer Bedeutung sind Visualisierungstechniken, die für die Laparoskopie von großer Bedeutung sind und mit denen der Chirurg die Operationsstelle betrachtet. Die gewöhnliche Visualisierungstechnik schließt den Gebrauch von faseroptischen Beleuchtungen und von Videodarstellungen ein, kann aber auch andere, weniger direkte Methoden umfassen, wie Fluorometrie, Röntgen, magnetische Resonanzabbildung und computerisierte axiale Tomographie.
Ein Verfahren für die Beleuchtung zur Visualisierung ist in der EP-A-0 566 359 beschrieben. Diese Druckschrift gehört nur gemäß Artikel 54(3) EPÜ zum Stand der Technik.
Diese Anmeldung beschreibt eine beleuchtete chirurgische Kanüle mit optischen Fasern, die in dem Faser-Verbundkörper der Kanüle eingebettet sind. Bei dieser Erfindung erfolgt die Beleuchtung von außen mittels der optischen Fasern, die einen integralen Teil des Kanülenkörpers bilden. Die integrierten Fasern übertragen das Licht durch den Einschnitt zur Operationsstelle. Die dadurch bewerkstelligte Beleuchtung ermöglicht es dem Operierenden, die Stelle durch bekannte laparoskopische Methoden wie eine Videoübertragung zu betrachten.
In der Nähe des proximalen Endes des Schaftes, aber auf diese Stelle nicht beschränkt, weist die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Schnellkupplung auf, mit der der distale Abschnitt der Vorrichtung mit dem proximalen Abschnitt des Schaftes verbunden oder davon getrennt werden kann. Die Kupplung ermöglicht einen Austausch der distalen Hand entweder durch eine distale Ersatzhand oder durch ein anderes laparoskopisches Instrument, das von der Haupthand betätigt werden kann. Mittels einer ähnlichen Kopplungsvorrichtung kann jeder einzelne mechanische Finger an der distalen Hand eine eigene Kupplung aufweisen, die ein Entfernen und Ersetzen der einzelnen Finger ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erhöht die Schnellkupplung die Nützlichkeit durch die Auswahl zwischen wiederverwendbaren und wegwerfbaren chirurgischen Instrumenten. Die einzeln entfernbaren Finger- und Daumenabschnitte oder auch der ganze distale Handabschnitt kann aus wegwerfbaren Material sein. Wenn ein Teil wegwerfbar ist, kann der Rest zum erneuten Gebrauch sterilisiert werden. Die Möglichkeit des Verbindens und Lösens ermöglicht daher die Entscheidung, welche Instrumente auf der Basis medizinischer und wirtschaftlicher Überlegungen wegwerfbar und wiederverwendbar sein sollen, statt daß die medizinischen Entscheidungen nur durch wirtschaftliche Erfordernisse diktiert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen manipulierbaren chirurgischen Hand;
die Fig. 2 eine Ansicht der Hand der Fig. 1 mit den Fingern und dem Daumen in einer manipulierten Stellung;
die Fig. 3 eine Ansicht der Hand der Fig. 1 und 2 mit den Fingern und dem Daumen in einer anderen manipulierten Stellung;
die Fig. 4 eine Ansicht der Hand der Fig. 1 bis 3, die das Handgelenk in einem verschobenen Zustand zeigt;
die Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Master-Handabschnittes der chirurgischen Hand der Fig. 1;
die Fig. 6 eine Teil-Schnittansicht des erfindungsgemäßen Master-Handabschnittes;
die Fig. 7 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Slave-Handabschnittes;
die Fig. 8 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung, die die Anordnung im nicht verbundenen Zustand zeigt;
die Fig. 9 eine Schnittansicht ähnlich der Fig. 8, die die Kupplung in einem teilweise gekuppelten Zustand zeigt;
die Fig. 10 eine Schnittansicht der Kupplungsanordnung, die die Kupplung in einem fortgeschrittenen Kuppelzustand zeigt;
die Fig. 11 eine Schnittansicht der Kupplungsanordnung, die die Kupplung im vollständig gekuppelten Zustand zeigt; und
die Fig. 12 bis 24 sind Ansichten verschiedener Elemente der in den Fig. 8 bis 11 gezeigten Kupplungsanordnung.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Wie insbesondere in den Fig. 1 bis 4 gezeigt, umfaßt die erfindungsgemäße manipulierbare chirurgische Hand 10 eine manipulierbare Master-, proximale oder Steuerhand 20, eine Slave-, distale oder gesteuerte Hand 150 und ein hohles langgestrecktes Rohr oder eine Hülse 12, das bzw. die im folgenden auch als Schaft bezeichnet wird, die einen Grundkörper für und eine Verbindung zwischen der Steuerhand 20 und der gesteuerten Hand 150 darstellt. Die hohle Hülse 12 kann wahlweise eine Kupplung 220 enthalten. Im hohlen Rohr 12 befinden sich Bewegungsübertragungsstäbe 500, 510, 520, 530, 540 und 550, die die Verbindung zwischen den operativen Abschnitten der Masterhand 20 und der Slavehand 150 bilden.
In der folgenden Beschreibung wird zur Definition der relativen Stellungen der Hand eine bestimmte Standardorientierung der manipulierbaren Hand 20 verwendet. Die Masterhand 20 wird zu diesem Zweck so betrachtet, als ob sie wenigstens einen Finger und einen daran angeordneten Daumen aufweist. In der Standardorientierung befindet sich die Master- oder proximale Hand am proximalen Ende immer auf der linken Seite des Betrachters, wie in den Fig. 1 bis 4, und der Daumen ist immer nach oben gerichtet. Wenn daher eine Ausführungsform mit zwei Fingern und einem Daumen betrachtet wird, ist ein Finger immer "links" und der andere immer "rechts". Diese Standardorientierung dient nur der Beschreibung; die manipulierbare chirurgische Hand 10 kann natürlich in jeder Orientierung betrieben werden.
Die Masterhand 20 ist dafür vorgesehen, abnehmbar an der menschlichen Hand eines Bedieners angebracht zu werden und davon gesteuert zu werden. Jeder Finger der Hand 20 weist Klammern zum sicheren, aber freigebbaren Festhalten der Finger der menschlichen Hand auf. Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Klammern werden weiter unten genauer beschrieben.
Wie am besten in der Fig. 5 zu sehen, ist die zentrale Komponente der Hand 20 eine Griff- oder Basisplatte 22. Die Basisplatte 22 weist Anbringungsstellen zum Anbringen der verschiedenen funktionalen Teile der Masterhand 20 auf.
Wie gezeigt ist die Basisplatte 22 T-förmig und weist eine zentrale Schwenkblock-Befestigungsbasis 23 auf, deren Querschnitt im wesentlichen quadratisch ist und die längs des Schenkels des "T" in distaler Richtung vom Querarm des "T" der zusammengesetzten Hand 10 ausgerichtet ist. Die Schwenkbasis 23 weist eine zylindrische Öffnung 25 auf.
Die Befestigungsbasis 23 stellt die Anbringungsstelle für eine Daumenanordnung 40 dar. Längs des zentralen Schafts oder Schenkels des "T" befindet sich distal vom Schnittpunkt entfernt ein offener Abschnitt 23a, der von beabstandeten Befestigungsarmen 64 und 65 gebildet wird. Der offene Abschnitt 23a nimmt eine U-Platte 28 auf. Auf der Unterseite der unteren Fläche der Basisplatte 22 befindet sich eine Gleitschiene 129. Vom distalen Ende eines Griffplattenhalteabschnittes 21 stehen vertikal angebrachte Arme vor, der linke Masterhalteplatten-Befestigungsarm 64 und der rechte Masterhalteplatten-Befestigungsarm 65. Jeder Befestigungsarm weist zwei Öffnungen zur Aufnahme von Schwenkstiften für einen zylindrischen Block oder Zapfen 230 auf, der durch einen Schwenk- oder Querstift 71 gehalten wird.
An den Enden der Arme des "T" befindet sich eine linke bzw. rechte Finger-Anbringungsöffnung 32 bzw. 34. Die Öffnungen 32 und 34 sind dafür vorgesehen, einen (nicht gezeigten) Schwenkstift zum schwenkbaren Befestigen einer linken Fingeranordnung 70 und einer rechten Fingeranordnung 100 aufzunehmen.
Die beiden Fingeranordnungen 70 und 100 sind im we sentlichen identisch, mit der Ausnahme, daß sie Spiegelbilder voneinander sind. Wenn auch beide in der Zeichnung gezeigt sind, wird daher nur die rechte Fingeranordnung 100 genauer beschrieben, ausgenommen wenn es erforderlich ist, Einzelheiten des Zusammenwirkens der Fingeranordnungen 70 und 100 zu erläutern.
Die Fingeranordnung 100 umfaßt eine Halteplatte 102 mit einer Öffnung oder einem ersten Schwenkpunkt 116. Der erste Schwenkpunkt 116 ist dafür vorgesehen, schwenkbar an dem (nicht gezeigten) Schwenkstift angebracht zu werden, der sich durch die Öffnung 34 in der Basisplatte 22 erstreckt. Die Fingeranordnung 100 hat daher die Fähigkeit, sich in einer einzigen gemeinsamen Ebene zur Fingeranordnung 70 hin und davon weg zu drehen. Diese Bewegung entspricht der als Adduktion bzw. Abduktion der menschlichen Finger bekannten Bewegung. Die Masterfingeranordnungen 100 und 70 sind daher in der Lage, sich mit den Fingern des menschlichen Bedieners zu bewegen, wenn die menschlichen Finger aus einer im wesentlichen ausgerichteten Stellung in eine abgewinkelte, V-förmige Stellung gespreizt und wieder zueinander zurück gebracht werden. Die Halteplatte 102 entspricht dem ersten Fingerglied eines menschlichen Fingers.
Die Halteplatte 102 weist einen Scharnierabschnitt 120 auf, der durch einen Scharnierstift (nicht gezeigt) an einem entsprechenden Scharnierabschnitt der Fingerplatte 104 angebracht ist. Das so gebildete Fingergliederzwischengelenk entspricht der Fingergliederverbindung des menschlichen Fingers und ermöglicht eine Schwenkbewegung der Fingerplatte 104 relativ zur Halteplatte 102. Die Schwenkbewegung um die Fingergliederverbindung der Fingeranordnung 100 entspricht daher einer sich krümmenden Bewegung des Fingers des menschlichen Bedieners, und sie wird mit dieser Bewegung ausgelöst. Wenn der menschliche Finger ausgestreckt wird, bewegt sich die Fingeranordnung 100 gleichermaßen ausstreckend.
Die Halteplatte 102 umfaßt einen zweiten Schwenkpunkt oder eine Öffnung 118. Diese Öffnung 118 ist dafür vorgesehen, einen (nicht gezeigten) Schwenkstift aufzunehmen, mit dem ein erstes Ende eines Verbindungsgliedes 114 an der Halteplatte 102 befestigt ist. Das Verbindungsglied 114 ist mit seinem zweiten Ende an einem Gleitblock oder Gleitelement 128 angebracht, der bzw. das für eine Bewegung in proximaler und distaler Richtung in Reaktion auf die spreizende oder zurückkehrende Bewegung der Fingeranordnungen 100 und 70 vorgesehen ist. Das Gleitelement 128 ist an der Gleitschiene 129 an der Unterseite der Basisplatte 22 beweglich angebracht.
Wenn die Fingeranordnungen 100 und 70 durch eine analoge Aktion der damit verbundenen menschlichen Hand aus einer ausgerichteten Stellung voneinander weg in eine V-förmige Stellung gespreizt werden, bewegt sich das Gleitelement 128 in distaler Richtung und überträgt mittels eines flexiblen Drahtes 500a, der den Block 128 mit der distalen Hand 150 verbindet, die Bewegung auf einen ersten Bewegungsübertragungsstab 500, wodurch eine entsprechende Bewegung der distalen Hand bewirkt wird. Umgekehrt wird, wenn die Fingeranordnungen 100 und 70 aufeinander zu zurück bewegt werden, das Gleitelement 128 in proximaler Richtung gezogen, wodurch wiederum der Draht 500a und der erste Bewegungsübertragungsstab-500 in proximaler Richtung gezogen werden und wieder die entsprechende Bewegung der distalen Hand 150 bewirkt wird. Die Verbindung zwischen den Fingeranordnungen der Masterhand betätigt daher die Bewegungsübertragungsstäbe und -drähte, wodurch wiederum die Verbindungsstücke zwischen den mechanischen Fingern betätigt werden und eine eins-zu-eins-Beziehung zwischen den Stellungen der Steuerfinger und der gesteuerten Finger entsteht.
Bei der beschriebenen Ausführungsform erzeugt die Fingerspreiz- und Rückkehrmöglichkeit eine gleiche und entgegengesetzte Bewegung der Fingeranordnungen 100 und 70. Mit anderen Worten, wenn zum Beispiel die rechte Fingeranordnung 100 unter einem Winkel von 250 nach außen gespreizt wird, arbeitet der in der Zeichnung gezeigte Mechanismus so, daß die linke Fingeranordnung 70 in der gleichen Ebene, aber in der seitlich entgegengesetzten Richtung wie die Fingeranordnung 100 gleichfalls um 250 nach außen gespreizt wird. Auch wenn dies die bevorzugte Ausführungsform ist, sind andere Ausführungsformen möglich, bei denen die Fingeranordnungen unabhängig voneinander spreizbar sind oder bei denen das gleichzeitige Spreizen in die beiden Richtungen nicht gleich groß ist.
Die Halteplatte oder das erste Fingerglied 102 umfaßt des weiteren einen Drahtschlitz 122, durch den ein flexibler Draht 133 verläuft. Der Draht 133 überträgt eine Bewegung der Fingerplatte oder des zweiten Fingerglieds 104 mittels eines zweiten Bewegungsübertragungsstabes 510, der eine Verbindung dazwischen darstellt, zur distalen Hand 150.
Der flexible Bewegungsübertragungsdraht 133 umfaßt eine stationäre Umhüllung (nicht gezeigt), in der sich der Bewegungsübertragungsdraht oder -stab bewegt. Die Umhüllung ist an der Halteplatte 102 angebracht, an der der Draht 133 durch einen Halteplatten-Drahtschlitz 122 verläuft. Der Draht 133 ist an einem Drahtblock 110 angebracht, der am zweiten Fingerglied 104 befestigt ist.
Ein dritter Bewegungsübertragungsstab 520, der mit einem linken flexiblen Masterfingerdraht 136 (Fig. 6) verbunden ist, der an der linken Masterfingeranordnung 70 angebracht ist, stellt eine im wesentlichen gleichwertige Verbindung zwischen der linken Masterfingeranordnung 70 und der distalen Hand 150 wie der zweite Stab dar, der bei der rechten Masterfingeranordnung 100 beschrieben ist.
Die Fingerplatte 104, die schwenkbar an der Halteplatte 102 angebracht ist, entspricht dem zweiten Fingerglied des menschlichen Fingers. Die Platte 104 bewegt sich um das durch ihre Anbringung an der Halteplatte 102 gebildete Scharnier in einer Bewegung, die eins-zu-eins dem Abbiegen eines menschlichen Fingers entspricht, der sich krümmt und ausstreckt. Diese Biegebewegung wird von dem oben erwähnten flexiblen Draht 133 wie in der Fig. 1 gezeigt zur distalen Hand 150 übertragen. Der Bewegungsübertragungsdraht 133 ist an einem Drahtblock 110 an der Fingerplatte 104 angebracht. Die genaue operative Stellung des Bewegungsübertragungsdrahtes ist durch eine Bewegung einer Drahteinstellmutter 112, die in einem Fingerplattendrahtschlitz 124 im Block 110 angeordnet ist, einstellbar.
Die Fingerpiatte 104 umfaßt eine Klammeranordnung 107 zum festen, aber lösbaren Anbringen des Fingers des menschlichen Bedieners an der Fingerplatte 104. Die Klammeranordnung 107, die in der Fig. 5 gezeigt ist, weist einen oberen Klammerabschnitt 106 und einen unteren Klammerabschnitt 108 auf. Die Oberseite des unteren Abschnittes 108 besitzt seitliche Nuten, die in seitliche Nuten in der Unterseite der oberen Klammer 106 passen. Das Ineinandergreifen dieser Nuten ergibt die lösbare Verbindung des entsprechenden menschlichen Fingers mit der Fingeranordnung 100 der Masterhand 20. Der obere Klammerabschnitt 106 weist des weiteren eine sich nach außen erstreckende Lasche für die Verwendung bei der Freigabe des Ineinandergreifens zwischen den oberen und unteren Klammerabschnitten auf, wenn die Klammer geschlossen ist.
Wie oben angegeben, stellt die linke Fingeranordnung 70 vorzugsweise ein Spiegelbild der rechten Fingeranordnung 100 dar. Für jedes Merkmal, das bei der rechten Fingeranordnung 100 beschrieben wurde, gibt es daher ein entsprechendes und äquivalentes Merkmal an der linken Fingeranordnung 70. Wenn es bevorzugt wird, brauchen manche Teile keine Spiegelbilder zu sein.
Die Masterhand 20 umfaßt des weiteren eine zentral angebrachte, schwenkbare Daumenanordnung 40. Die Daumenanordnung 40 umfaßt einen Daumenblock oder ein erstes Glied 42, das mittels eines Zwischengelenks, das durch die Anbringung eines Daumenblockanbringungsscharnierabschnittes 58 an einem Schwenkblockdaumenanbringungsabschnitt 36 gebildet wird, an einem Schwenkblock 24 durch einen Schwenkstift (nicht gezeigt) schwenkbar angebracht ist. Der Daumenblock oder das erste Glied 42 kann daher in proximaler-distaler Richtung hin und her schwenken oder mit anderen Worten zu den Fingeranordnungen 100 und 70 der Hand 20 hin und davon weg bewegen. Das erste Glied 42 des Daumens entspricht dem ersten Glied des menschlichen Daumens.
Das erste Glied 42 des Daumens umfaßt einen zweiten Scharnierabschnitt oder ein zweites Zwischengelenk 60. Der Scharnierabschnitt entspricht dem Fingergliederzwischengelenk der menschlichen Hand und ist mittels eines Schwenkstiftes (nicht gezeigt) schwenkbar an einer Daumenplatte oder einem zweiten Glied 44 angebracht. Die Daumenplatte 44 entspricht daher dem zweiten Glied des menschlichen Daumens und ist zu einer Bewegung in einer eins-zu-eins-Beziehung zu dem angebrachten menschlichen Daumen fähig. Wenn sich der Daumen des menschlichen Bedieners krümmt und streckt, bewegt sich daher die Daumenanordnung 40 der Hand 20 in einer eins-zu-eins entsprechenden Bewegung der Krümmung und Streckung.
Es ist anzumerken, daß, wenn bei der vorliegenden Erfindung die Bezeichnung "eins-zu-eins-Entsprechung" verwendet wird, dies nicht notwendigerweise heißt, daß die Bewegungen der entsprechenden Elemente exakt die gleiche Größe haben oder in exakt die gleiche Richtung gehen. "Eins-zu-eins-Entsprechung" heißt, daß es für jede Stellung eines bestimmten Elements, das diese Beziehung aufweist, eine und nur eine Stellung des entsprechenden Elements in dieser Beziehung gibt. Im allgemeinen sind die Stellungen der Elemente der Masterhand, die eine eins-zu-eins-Entsprechung zu den Stellungen der Elemente der Slavehand aufweist, parallel und dienen einem ähnlichen Zweck, wobei sie aber die gleiche Größe der Bewegung haben können oder auch nicht.
Der Daumenblock-Zwischengelenkabschnitt 60 umfaßt des weiteren einen Schlitz 45, der schwenkbar ein Daumenbetätigungsverbindungselement 46 aufnimmt. Das Verbindungselement 46 wird mittels eines Stiftes 49 im Schlitz 45 gehalten. Dieser Stift 49 kann der gleiche Stift sein, der dazu verwendet wird, das Daumenzwischengelenk zwischen dem ersten und dem zweiten Daumenglied 42 bzw. 44 zu bilden. Das Verbindungselement 46 ist am ersten Glied 42 des Daumens angebracht und spricht auf eine Schwenkbewegung des Gliedes 42 an, wobei es sich in einer Bewegung bewegt, die der palmaren Adduktion und Abduktion der menschlichen Hand entspricht. Das Verbindungselement 46 wird nicht von einer Bewegung des zweiten Gliedes 44 bei dessen Bewegung um das Fingergliederzwischengelenk relativ zum ersten Glied 42 betätigt, sondern nur durch eine Bewegung des ersten Gliedes 42 relativ zum Schwenkblock 24.
Die Daumenanordnung 40 kann sich daher in einer Bewegung, die analog zu der des menschlichen Daumens ist, der sich in einer Bewegung, die als palmare Adduktion bezeichnet wird, zu den Fingern der menschlichen Hand hin bewegt, zu den Fingeranordnungen 100 und 70 hin bewegen und in einer Bewegung, die als palmare Abduktion bekannt ist, von den Fingern weg bewegen. Wenn sich die Daumenanordnung 40 so bewegt, wird die Bewegung vom Verbindungselement 46 zur Slavehand 150 übertragen.
Die Daumenplatte 44, die schwenkbar am Daumenblock 42 angebracht ist, entspricht dem zweiten Glied des menschlichen Daumens, und das Zwischengelenk entspricht dem Fingergliederzwischengelenk des menschlichen Daumens. Die Platte 44 bewegt sich um das Scharnier, das durch seine Anbringung an der Halteplatte 42 gebildet wird, in einer Bewegung, die parallel zu der eines sich biegenden menschlichen Daumens ist. Diese Biegebewegung wird mittels eines fünften Bewegungsübertragungsstabes 540, der mit einem flexiblen Draht 142 (Fig. 1) ver bunden ist, von dem flexiblen Draht 142 zur distalen Hand 150 übertragen. Der flexible Draht 142 ist von einer Umhüllung (nicht gezeigt) umgeben, die durch eine Öffnung 63 im Block 42 verläuft und von dieser festgehalten wird. Der flexible Bewegungsübertragungsdraht 142 ist an einem Daumendrahtblock 54 an der Daumenplatte 44 befestigt. Die genaue operative Stellung des Bewegungsübertragungsdrahtes ist durch die Bewegung einer Drahteinstellmutter 56 einstellbar, die in einem Daumenplattendrahtschlitz 62 angeordnet ist, der für sie im Block 54 ausgebildet ist.
Die Daumenplatte 44 umfaßt eine Klammeranordnung 51 zum lösbaren, aber festen Anbringen des Daumens des menschlichen Bedieners an der Platte 44. Die Klammeranordnung 51 weist einen oberen Klammerabschnitt 50 und einen unteren Klammerabschnitt 52 auf. Die Oberseite des unteren Abschnittes 52 besitzt seitliche Nuten, die in seitliche Nuten in der Unterseite der oberen Klammer 50 passen. Das Ineinandergreifen dieser Nuten ergibt die lösbare Verbindung des menschlichen Daumens mit der Daumenanordnung 40 der Masterhand 20. Der obere Klammerabschnitt 50 weist des weiteren eine sich nach außen erstreckende Lasche für die Verwendung bei der Freigabe des Ineinandergreifens zwischen den oberen und unteren Klammerabschnitten auf, wenn die Klammer geschlossen ist.
Die Daumenanordnung 40 ist wie beschrieben schwenkbar an einem Schwenkblock 24 angebracht. Der Schwenkblock 24 um faßt einen Schwenkblockschaft 38, der sich vom Daumenanbringungsscharnier weg axial in distaler Richtung erstreckt. Der Schaft 38 erstreckt sich durch die zylindrische Öffnung 25 in der Anbringungsbasis 23. Der Schaft 38 hat einen Durchmesser, der es ermöglicht, daß er sich in der zylindrischen Öffnung 25 dreht. Wenn sich der Schaft 38 vollständig in der Öffnung 25 befindet, steht er über das distale Ende der Anbringungsbasis 23 hinaus.
Der Schaft 38 steht auch in eine Öffnung 29 im unteren Abschnitt 27 der U-förmigen Platte 28 vor und wird dort durch einen Stift 31 festgehalten. Die U-förmige Platte 28 hält zwischen beabstandeten oberen Armen 28a und 28b ein Daumenrollrad 48 fest. Das Rad 48 kann sich um eine Achse 30 frei drehen, die an den Armen 28a und 28b befestigt ist und sich dazwischen erstreckt.
Der untere Abschnitt 27 der U-Platte 28 ist abgerundet, und die ganze Daumenanordnung 40 einschließlich der Daumenglieder und der Anbringungen daran, des Schwenkblocks, an dem die Daumenglieder angebracht sind, und der U-Plattenanordnung ist zu einer Einheit verbunden, und die Einheit kann nach links und rechts geschwenkt werden, wobei der Schaft 38 die Drehachse bildet. Die Daumenanordnung 40 kann daher seitlich vor und zurück schwenken. Diese Möglichkeit erlaubt es, daß die Hand sowohl mit der linken als auch mit der rechten Hand des menschlichen Bedieners betätigt werden kann.
Wie es am besten in der Fig. 6 gezeigt ist, weist die U-Platte 28 eine Öffnung 35 auf. Der vierte Bewegungsübertragungsstab oder -draht 37 ist am Rad 48 angebracht und erstreckt sich durch die Öffnung und zum Schaft 12. Die Öffnung 35 ermöglicht es, daß der flexible Draht 37 zusammen mit den Drähten 136 und 142 in die Öffnung 29 und den distalen Abschnitt der Griffplatte 22 verläuft, in dem der flexible Draht an einem Bewegungsübertragungsstab angebracht sein kann. Es ist auch anzumerken, daß der Draht 500a unter der Platte 22 zum Schaft 12 verläuft.
Das Daumenbetätigungselement oder Verbindungselement 46 wurde als an einem Ende des Daumenblockes oder ersten Gliedes 42 angebracht beschrieben. Das zweite, distale Ende des Verbindungselementes 46 ist an oder nahe der Oberseite des Daumenrollrades 48 an einem Schwenkpunkt 47 am inneren Abschnitt des Rades angebracht, wie es am besten in der Fig. 6 gezeigt ist. Wenn sich der Daumen in Richtung zum Rad 48 hin bewegt, was der palmaren Adduktion entspricht, dreht sich das Rad 48 daher in der Ansicht der Fig. 6 im Uhrzeigersinn. Der Draht 37 ist an der zum Verbindungselement-Anbringungspunkt diametral gegenüberliegenden Seite des Rades 48 angebracht und erstreckt sich zu einem vierten Bewegungsübertragungsstab 530. Wenn sich die Daumenanordnung 40 bei der palmaren Adduktion bewegt, bewegt sich daher die Oberseite des Rades distal und die Unterseite des Rades, an der der Draht 37 angebracht ist, proximal. Das Rad 48 dient somit dazu, die Bewegung der Daumenanordnung 40 schwenkend umzukehren, bevor diese Bewegung über die Verbindung mit dem vierten Stab 530 zum distalen Daumen übertragen wird. Der Draht 37 und der vierte Bewegungsübertragungsstab 530 übertragen daher die Bewegung in umgekehrter Richtung der Bewegung des Daumens zur distalen Hand.
Wenn sich das erste Glied 42 des Daumens bei der palmaren Abduktion von den Fingern weg bewegt, dreht sich das Rad 48 im Gegenuhrzeigersinn, und der vierte Stab wird distal vorgeschoben. Das Rad 48 kehrt daher die Richtung der Bewegung um, die vom ersten Glied 42 des Daumens übertragen wird, der sich in palmarer Adduktion oder palmarer Abduktion bewegt.
Die Masterhand 20 umfaßt des weiteren eine Handflächenplatte 26, die es dem menschlichen Bediener der chirurgischen Hand 10 ermöglicht, die Gesamtgröße der Hand 20 einzustellen, um sie an die verschiedenen Größen der unterschiedlichen menschlichen Bediener anzupassen, die die chirurgische Hand 10 verwenden. Die Handflächenplatte 26 weist einen Gewindeschaft 33 auf, der in den Schwenkblock 24 geschraubt ist. Durch Drehen der Handflächenplatte auf eine Weise, durch die der Gewindeschaft 33 aus dem Block 24 herausgeschraubt wird, wird die Masterhand 20 daher größer gemacht, so daß sie zu einer menschlichen Hand mit längeren Fingern paßt. Dieses Merkmal erhöht zusammen mit der Schwenkbarkeit der Daumenanordnung 40 die Brauchbarkeit der manipulierbaren chirurgischen Hand 10, da links- und rechtshändige Personen mit verschiedenen Handgrößen die gleiche Masterhand 20 benutzen können.
Wie in den Fig. 2, 3 und 5 gezeigt, befinden sich am distalen Ende der Griffplatte 22 oder an der Basis des "T" der Griffplatte zwei Arme zum Anbringen der Masterhand 20 am Schaft 12. Der linke Masterhalteplattenanbringungsarm 64 und der rechte Masterhalteplattenanbringungsarm 65 erstrecken sich distal von der Basis des "T" der Griffplatte 22 weg, und die beiden Arme werden dazu verwendet, um die Masterhand 20 an den übrigen distalen Abschnitten der manipulierbaren Hand 10 anzubringen und um ein Masterhand-Handgelenk zu bilden. Die Masterhand 20 kann sich in einer vertikalen Ebene relativ zum Schaft 12 bewegen, um eine Biegebewegung um das Master- Handgelenk zu erzeugen und um diese Bewegung mittels eines sechsten Bewegungsübertragungsstabes 550 zu einem distalen Slave-Handgelenk zu übertragen.
Der linke Masteranbringungsarm 64 und der rechte Ma steranbringungsarm 65 weisen jeweils zwei Öffnungen auf, die Schwenkelemente 208 und 212 aufnehmen, die an Schwenkarmen 209 und 213 vorgesehen sind, die sich von einem zylindrischen Block 210 weg erstrecken. Jeder der Anbringungsarme 64 und 65 weist auch eine Querstiftöffnung 68 und 69 auf, die den Querstift 71 aufnimmt.
Gemäß Fig. 5 und 8 sind das linke und das rechte Schwenkelement 208 und 212 am linken bzw. rechten Griffschwenkarm 209 bzw. 213 angebracht. Die Elemente 208 und 212 haben einen Durchmesser, der es ihnen ermöglicht, genau und drehbar in die linke bzw. rechte Schwenkstiftöffnung 66 bzw. 67 passen, die am Masteranbringungsarm 64 bzw. 65 vorgesehen sind.
Der Querstift 71 erstreckt sich zwischen den Öffnungen 68 und 69 und ist darin befestigt. Der Stift ist an einem kurzen, steif-flexiblen Draht 71a angebracht, der seinerseits mit dem sechsten Bewegungsübertragungsstab 550 verbunden ist, um die Bewegung, die von einer Bewegung des Handgelenks um den Schwenkstift erzeugt wird, zu dem entsprechenden distalen Handgelenk zu übertragen. Die von der Querstiftanordnung und der Schwenkstiftanordnung gebildeten Verbindungen bilden zusammen mit den entsprechenden Anordnungen am distalen Handgelenk, dem sechsten Stab 550 und dem hohlen Rohr 12 eine Parallelverbindung, die in der Lage ist, die handgelenkartige Bewegung zu erzeugen, die oben beschrieben ist.
Wie am besten aus dem Fig. 8 bis 11 hervorgeht, können sich die Bewegungsübertragungsstäbe 500 bis 550 in Durchgängen in der Kupplungsanordnung 220 und der Hülse 12 hin und her bewegen, sie enden bei einem Slave- oder distalem Handgelenk am distalen Ende der Hülse 12.
Der sechste Bewegungsübertragungsstab 550, der die Handgelenke verbindet, bewirkt, daß sich das distale Handgelenk in etwa parallel zu den Bewegungen bewegt, die vom Master-Handgelenk erzeugt werden, das durch die Bewegungen der menschlichen Hand des Bedieners betätigt wird. Das Master- Handgelenk und das distale Handgelenk bewegen sich aufgrund der gegenseitigen Verbindung durch die Parallelverbindung parallel. Wie bei den Stellungen der anderen entsprechenden Master- und Slave-Strukturen der manipulierbaren Hand 10 steht die Position des distalen Handgelenks in einer eins-zu- eins-Entsprechung zu der Stellung des Master-Handgelenks.
Im folgenden wird der Aufbau und die Arbeitsweise der dargestellten Ausführungsform des distalen Handgelenks 560 und der distalen Hand 150 beschrieben.
Die Grundelemente der Slave-, distalen oder gesteuer ten Hand 150 sind am besten in der Fig. 7 gezeigt. Die hohle, langgestreckte Hülse 12 wurde bereits in Verbindung mit der Masterhand 20 beschrieben. Das distale Ende der Hülse 12 ist an einem zylindrischen Abschnitt eines distalen Haltezapfens 152 angebracht. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des zylindrischen Abschnitts des Zapfens 152 so gewählt, daß die Hülse 12 genau passend aufgenommen wird. Der Zapfen 152 weist zwei Arme auf, einen linken Haltearm 154 und einen rechten Haltearm 155, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Haitezapfens 152 distal vom zylindrischen Abschnitt weg erstrecken. Der linke und der rechte Arme 154 und 155 weisen Schwenkanbringungsöffnungen 156 bzw. 157 zur Aufnahme eines Schwenkstiftes 158 auf, der den Zapfen 152 schwenkbar am einem Anbringungsbasisschwenkzapfen 159 befestigt.
Der Schwenkzapfen 159 weist zwei Schwenkarme 160 und 161 auf, die schwenkbar an den Haltezapfenarmen 154 und 155 angebracht sind. Die beiden Schwenkarme besitzen Öffnungen, eine linke Schwenköffnung 162 und eine rechte Schwenköf fnung 163. Die Schwenkarme 160 und 161 passen genau, jedoch schwenkbar zwischen die Haltearme 154 und 155, derart, daß die öffnungen 156, 162, 163 und 157 durch den Schwenkstift 158 ausgerichtet werden. Wenn der Schwenkstift 158 diese Öffnungen ausrichtet, wird das Handgelenk oder die schwenkbare Verbindung der distalen Hand 150 gebildet. Die Anordnung erlaubt eine freie Schwenkbewegung des Schwenkzapfens 159 in einer vertikalen Ebene relativ zum Haltezapfen 152, wodurch die Verbindung als Handgelenk dienen kann.
Die sechs Bewegungsübertragungsstäbe 500, 510, 520, 530, 540 und 550, die mit der Masterhand 20 verbunden sind, verlaufen durch die Kupplungsanordnung 220 und das langgestreckte Rohr oder die Hülse 12 und treten durch eine zentrale Öffnung 153 im Haltezapfen 152 aus. Steif-flexible Drähte, die an fünf dieser Stäbe angebracht sind, führen in und durch den zylindrischen Abschnitt des Schwenkzapfens 159 weiter, um die Arbeitsweise der distalen Hand 150 zu steuern.
Der sechste Bewegungsübertragungsstab 550 verläuft durch die hohlen Abschnitte der Hülse 12 und des Haltezapfens 152 und ist schwenkbar mit einem Handgelenk-Betätigungsstift 169 im distalen Handgelenk 560 verbunden. Der Handgelenk- Betätigungsstift 169 ist in den Öffnungen 164 und 165 in den Schwenkarmen 160 und 161 angebracht und dazwischen angeordnet. Die Schwenköffnungen 164 und 165 sind gegen die Schwenkarmöffnungen 162 und 163 etwas vertikal versetzt, derart, daß die zu dem Handgelenk-Betätigungsstift 169 übertragene Bewegung den Schwenkstift 159 veranlaßt, sich um den Schwenkstift s 158 zu bewegen, der als Drehpunkt oder zentraler Schwenkpunkt dient, um den sich das Handgelenk abbiegt.
Wie am besten aus den Fig. 8 bis 11 zu ersehen ist, können sich die Bewegungsübertragungsstäbe 500 bis 550 in Durchgängen in der Kupplungsanordnung 220 und der Hülse 12 hin und her bewegen, und sie enden am oder nahe dem distalen Ende der Hülse 12.
Das distale Ende des Schwenkzapfens 159 umfaßt Anbringungsstellen für jeden der Finger der Slave- oder gesteuerten Hand 150. Wie in der Fig. 7 gezeigt, sind bei der bevorzugten Ausführungsform Anbringungsstellen für drei Finger vorgesehen, einen Daumen und zwei Finger. Ein Daumenanbringungssansatz 166 ist vorzugsweise für horizontal orientierte Zapfen vorgesehen, die ein vertikales Schwenken des Slave- Daumens um den durch die Anbringungsstelle 166 erzeugten Schwenkpunkt ermöglichen. Diese Daumenbewegung entspricht der palmaren Adduktion und Abduktion der Masterhand 20 und der menschlichen Hand des Bedieners.
Die beiden Fingeranbringungszapfen 167 und 168 sind vertikal orientierte Zapfen, die ein Schwenken der Slave- Finger in einer horizontalen Ebene ermöglichen. Diese horizontale Bewegung entspricht der Spreizbewegung der menschlichen Hand des Bedieners und der oben beschriebenen Masterhand 20. Die Spreizbewegung der Masterfinger wurde auch oben beschrieben. Wenn sich der Gleitblock 128 distal bewegt, wird der erste Bewegungsübertragungsstab 500 über seine Verbindung mit dem Block 128 distal vorgeschoben. Am distalen Ende eines steif-flexiblen Drahtes 500a, der mit dem Ende des ersten Bewegungsübertragungsstabes 500 verbunden ist, befinden sich Spreiz-Verbindungselemente 181 und 189, die schwenkbar mit einander und mit den Slave-Fingern verbunden sind. Die Anbringung der einzelnen Finger erfolgt an linken bzw. rechten Spreizverbindungsanbringungspunkten 181a und 189a am ersten Fingerglied 179 bzw. 187 der Slave-Finger.
Die Fingerabschnitte, die die Fingerglieder 179 und 187 umfassen, sind direkt an den Finger-Anbringungsstellen 167 und 168 angebracht, sie entsprechen dem ersten Fingerglied der Masterhand 20 und werden als erstes Fingerglied 179 des distalen linken Fingers und als erstes Fingerglied 187 des distalen rechten Fingers bezeichnet. An jedem ersten Fingerglied ist ein zweites Fingerglied 183 bzw. 191 angebracht. Der Anbringungspunkt ist vorzugsweise ein Fingergliederzwischengelenk. Das Fingergliederzwischengelenk, an dem das erste und das zweite Fingerglied miteinander verbunden sind, entspricht einer Fingergliederverbindung des Masterfingers, die wiederum einer Fingergliederverbindung eines menschlichen Fingers entspricht. Im Betrieb sind diese Entsprechungen eins zu eins.
Jedes der zweiten Fingerglieder 183 und 191 wird über Bewegungsübertragungsdrähte 193a bzw. 185a betätigt, die sich von Drahtanbringungsstellen 193 bzw. 185 an den zweiten Fingergliedern 191 und 183 bis zum Ende des zweiten bzw. dritten Stabes 510 bzw. 520 erstrecken. Die Verbindung ergibt eine eins-zu-eins-Entsprechung der Stellungen der zweiten Fingerglieder der Master- und der Slavehand in dem Sinne, in dem diese Bezeichnung oben definiert wurde. Die Slave-Finger können sich daher in einer eins-zu-eins-Entsprechung zu den Fingern der Masterhand krümmen und ausstrecken, wenn letztere mit der Hand eines menschlichen Bedieners manipuliert werden. Jedes zweite Fingerglied der Masterhand ist mit dem entsprechenden zweiten Fingerglied der Slavehand durch flexible Drähte und Bewegungsübertragungsstäbe verbunden. Die Stababschnitte sind als der zweite 510 (zweites rechtes Fingerglied) und dritte 520 (linkes zweites Fingerglied) Bewegungsübertragungsstab definiert. Jedes Ende der Bewegungsübertragungsstäbe ist mit dem entsprechenden zweiten Fingerglied durch steif-flexible Drähte verbunden, die zusammen mit den Bewegungsübertragungsstäben eine Bewegungsübertragungseinrichtung bilden.
Bei der in der Fig. 7 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind der linke und der rechte Slave-Finger identisch, weshalb nur der linke Slave-Finger vollständig beschrieben wird, mit der Ausnahme der erforderlichen Beschreibung des Zusammenwirkens des linken und rechten distalen Fingers.
Im linken ersten Fingerglied 179 sind vorzugsweise Kanäle vorgesehen, die die Bewegungsübertragungsdrähte und -stäbe aufnehmen und in eine Position bringen, die nicht stört und die dem Benutzer der manipulierbaren Hand 10 die maximal mögliche Kontrolle erlaubt. Die ersten Fingerglieder 179 und 187 können daher rohrförmig oder mit Rinnen versehen sein. Wie in der Fig. 7 gezeigt, ist die bevorzugte Form ein Element mit zwei mit Kanälen versehenen Segmenten, von denen eines horizontal und das andere vertikal orientiert ist.
Das horizontal orientierte Kanalsegment ist das proximalere, es ermöglicht die horizontale Anbringung des Fingers und die erwähnte Bewegung in einer horizontalen Ebene. Des weiteren ermöglicht der horizontale Kanal eine seitlich orientierte Verbindung zwischen dem ersten Bewegungsübertragungsstab und den Fingern, wobei dieser Bewegungsüber tragungsstab zentral zwischen den Fingern angeordnet ist und in der Lage ist, diese zu veranlassen, sich in der gleichen Ebene nach außen zu spreizen.
Der Kanal kann dadurch erhalten werden, daß ein 1- Träger verwendet wird mit einem teilweise oder fast vollstän dig offenen Steg, insbesondere zum Anbringungsende hin, oder durch die Verwendung eines U-förmigen Kanalmateriales, wobei die "Basis" des hut teilweise oder fast vollständig offen ist, insbesondere zum Anbringungsende hin. Die Spreiz- Verbindungselemente 181 und 189 sind längs dieses Segmentes des Kanals angeordnet. Der Abstand von der Basis 180 kann hinsichtlich verschiedener Parameter verändert werden, etwa dem maximalen Spreizwinkel zwischen den Fingern, dem Verhältnis der distalen linearen Bewegung des ersten Bewegungsübertragungsstabes zu dem Winkel oder dem Abstand zwischen den gespreizten Fingern und der Länge des Bewegungsübertragungsstabes oder einer anderen Einrichtung, die beim Spreizen freigesetzt wird, das ist eine Freisetzung, die möglicherweise eine Störung der operativen Funktionen der distalen Hand 150 durch den Draht oder Stab hervorruft.
Wenn ein rohrförmiges Material verwendet wird, sollten an jedem Ende des Rohrs geeignete Öffnungen für die Bewegungsübertragungseinrichtung und Öffnungen oder Zapfen zum Anbringen vorgesehen werden.
Das vertikal orientierte Kanalsegment ist das distais lere, es besitzt vorzugsweise einen Kanal für die flexiblen Drähte, die zum Auslösen der Bewegung des zweiten Fingergliedes verwendet werden, das am ersten Fingerglied angebracht ist. Dieses Segment kann entweder aus dem gleichen Material wie das horizontale Segment sein oder einem anderen, rohrförmigen oder mit Kanälen versehenen Material. Am distalen Ende dieses Segments befinden sich Öffnungen oder zweite Fingergliedanbringungsstellen 182 zum Anbringen des zweiten Fingergliedes 183 am ersten Fingerglied 179. Wie in der Fig. 7 gezeigt, kann sich das zweite Fingerglied dadurch in einer vertikalen Ebene koplanar mit dem ersten Fingerglied bewegen.
Die relativen Längen der horizontal und vertikal orientierten Segmente des ersten Fingergliedes 179 sind in einem weiten Bereich variierbar. Die einzige Einschränkung ist die, daß das erste Fingerglied 179 durch Betätigung der Spreiz-Verbindungselemente, die dieses Fingerglied mit dem ersten Bewegungsübertragungsstab verbinden, horizontal frei beweglich sein sollte, und daß das zweite Fingerglied in Reaktion auf seinen Bewegungsübertragungsstab im vorgesehenen Bewegungsbereich frei beweglich sein sollte.
Das zweite Fingerglied 183 weist an seinem proximalen Ende einen Anbringungszapfen 184 auf, der in die Öffnungen 182 am ersten Fingerglied paßt. Das zweite Fingerglied 183 ist vorzugsweise aus einem runden Material mit einem abge flachten Segment, das sich über einen Teil der Länge des zweiten Fingergliedes erstreckt. Das abgeflachte Segment erstreckt sich vorzugsweise vom distalen Ende des zweiten Fingergliedes wenigstens bis in die Nähe der Anbringungsöffnung 185 des Biegedrahtes. Die Spitze 186 des zweiten Fingergliedes 183 ist vorzugsweise zylindrisch mit einem abgerundeten Ende. Die Spitze 186 kann aus dem gleichen oder einem anderen Material sein wie der Rest des zweiten Fingergliedes 183, der wiederum aus dem gleichen oder einem anderen Material wie die distale Hand 150 allgemein sein kann. Wenn die Spitze 186 aus einem anderen Material ist, kann es jedes Material sein, das mit der Verwendung bei der laparoskopischen Chirurgie vereinbar ist. Wenn sie ein separat angebrachtes Stück ist, kann sie eingerastet, aufgeschraubt oder in einer dünnen Lage wie eine Beschichtung aufgebracht sein. Wenn die Spitze 186 ein separates Material ist, ist sie vorzugsweise leicht entfernbar und wegwerfbar.
Das zweite Fingerglied 183 wird betätigt und gesteuert über den flexiblen Draht 185a, der mit dem distalen Ende des dritten Bewegungsübertragungsstabes 520 verbunden ist, der wiederum durch die Aktionen des linken zweiten Fingergliedes oder der Masterplatte 74 der Masterhand 20 betätigt und gesteuert wird. Wie die anderen Teile der distalen Hand 150 stehen die Bewegungen und Stellungen des zweiten Fingergliedes 183 in einer eins-zu-eins-Beziehung zu denen der Platte 74, so, wie diese "eins-zu-eins-Beziehung" oben definiert wurde.
Das zweite Fingerglied 191 des rechten Slave-Fingers wird betätigt und gesteuert über den flexiblen Draht 193a, der mit dem distalen Ende des zweiten Bewegungsübertragungsstabes 510 verbunden ist, der wiederum durch die Aktionen des rechten zweiten Fingergliedes oder der Masterplatte 104 der Masterhand 20 betätigt und gesteuert wird. Wie die anderen Teile der distalen Hand 150 stehen die Bewegungen und Stellungen des rechten zweiten Fingergliedes 191 in einer eins- zu-eins-Beziehung zu denen der Platte 104, so, wie diese "eins-zu-eins-Beziehung" oben definiert wurde.
Die distalen Finger spreizen sich in Reaktion auf eine Bewegung des ersten Bewegungsübertragungsstabes 500 und des Drahtes 500a. Wenn diese Bewegung zu der distalen Hand 150 hin erfolgt, werden die distalen Finger veranlaßt, sich voneinander weg zu spreizen, und die Finger bewegen sich zurück aufeinander zu, wenn der erste Stab 500 zur Masterhand 20 zurückgezogen wird. Die Bewegung des ersten Stabes 500 wird durch eine Spreizbewegung der Masterfinger 70 und 100 erzeugt, wie es oben angegeben ist.
Der Aufbau der Teile der distalen Hand, der zum Spreizen der Finger führt, ist wie folgt: Der erste Bewegungsübertragungsstab endet in der Nähe des ersten Segmentes des ersten Fingerglieds des Fingers. Die Verbindung vom Ende des ersten Stabes zu den Anbringungspunkten 181a und 189a stellen die beiden Verbindungselemente 181 und 189 dar. Diese beiden Verbindungselemente 181 und 189 sind an beiden Enden beweglich angebracht, um ein Schwenken in Reaktion auf die Bewegung des ersten Stabes 500 zu ermöglichen. Wenn sich der erste Stab 500 und der daran angebrachte Draht 500a distal bewegen, wird jedes Verbindungselement distal bewegt. Da das distale Ende an den Fingern angebracht ist, kann sich dieses Ende nicht distal bewegen, sondern es bewegt sich statt dessen nach außen, wodurch die Finger nach außen schwenken. Wenn sich andererseits der erste Stab 500 und der daran angebrachte Draht 500a proximal bewegen, werden die Verbindungselemente in proximaler Richtung gezogen, wodurch die Finger aufeinander zu zurückschwenken.
Der Daumenabschnitt der distalen oder Slavehand 150 ist an Slavedaumen-Schwenkbasiszapfen 166 angebracht. Der Slave-Daumen weist ein erstes Fingerglied 171 und ein zweites Fingerglied 175 auf, das schwenkbar am ersten Fingerglied 171 angebracht ist. Das zweite Fingerglied 175 des Daumens entspricht im wesentlichen den zweiten Fingergliedern 183 und 191 der Slave-Finger und arbeitet nach den gleichen Prinzipien wie diese.
Das erste Fingerglied 171 des Daumens besteht, wie in der Fig. 7 gezeigt, aus einem Paar von parallelen, flachen Verbindungselementen 171a und 171b.
In jedem der Verbindungselemente 171a und 171b sind Daumenbasisanbringungsöffnungen 172 vorgesehen, um das erste Fingerglied 171 an den Daumenschwenkbasiszapfen 166 der Schwenkzapfen 159 anzubringen. Diese Anbringung ergibt eine Bewegung des Slave-Daumens in einer vertikal orientierten Ebene. Relativ zu den Slave-Fingern entspricht diese Bewegung der palmaren Adduktion und Abduktion, wobei sich der Daumen als Einheit auf die Finger der menschlichen Hand zu und davon weg bewegt.
Eine Adduktionsdrahtanbringungsstelle 173 ergibt einen Anbringungspunkt für einen steif-flexiblen Draht 530a, der am Ende des vierten Bewegungsübertragungsstabes 530 befestigt ist. Die Betätigung durch den Draht 530a und dessen Stab 530 bewirkt, daß das erste Fingerglied 171 des Daumens um die Anbringungsstelle an den Basisanbringungsöffnungen 172 schwenkt, wodurch sich der Slave-Daumen entsprechend der palmaren Adduktion und Abduktion bewegt. Der Bewegungsübertragungsstab 530 wird betätigt und kontrolliert durch eine Bewegung der Master-Daumenanordnung 40, und die Master-Daumenanordnung 40 wird vom menschlichen Bediener der manipulierbaren Hand 10 gesteuert. Wie bei den anderen Teilen der Slavehand 150 befinden sich die Adduktions- und Abduktionsbewegungen des Slave-Daumens wie definiert in einer eins-zu-eins- Entsprechung zu ähnlichen Bewegungen des Masterdaumens 40.
Das erste Fingerglied 171 des Slave-Daumens ist des weiteren mit einer zweiten Fingerglied-Anbringungsstelle oder Öffnung 174 in jedem Verbindungselement 171a und 171b für ein Paar von Befestigungszapfen 176 des zweiten Fingergliedes 175 versehen. Der Anbringungspunkt stellt vorzugsweise ein Fingergliederzwischengelenk dar. Das eine Fingergliederzwischengelenk, an dem das erste und das zweite Fingerglied verbunden sind, entspricht dem Fingergliederzwischengelenk des Masterdaumens, das wiederum dem Fingergliederzwischengelenk der menschlichen Hand entspricht. Im Betrieb sind diese Entsprechungen eins zu eins.
Das zweite Fingerglied 175 ist vorzugsweise aus einem runden Material mit einem abgeflachten Segment, das sich über einen Teil der Länge des zweiten Fingergliedes erstreckt, vorzugsweise wenigstens bis in die Nähe der Anbringungsöffnung 177 des Biegedrahtes. Die Spitze 178 des zweiten Fingergliedes 175 ist vorzugsweise zylindrisch mit einem abgerundeten distalen Ende. Die Spitze 178 kann aus dem gleichen oder einem anderen Material sein wie der Rest des zweiten Fingergliedes 175, der wiederum aus dem gleichen oder einem anderen Material wie die distale Hand 150 allgemein sein kann. Wenn die Spitze 178 aus einem anderen Material ist, kann es jedes Material sein, das mit der Verwendung bei der laparoskopischen Chirurgie vereinbar ist. Wenn sie ein separat angebrachtes Stück ist, kann sie eingerastet, aufgeschraubt oder in einer dünnen Lage wie eine Beschichtung aufgebracht oder anderweitig befestigt sein. Wenn die Spitze 178 ein separates Material ist, ist sie vorzugsweise leicht entfernbar und wegwerfbar.
Das zweite Fingerglied 175 des Slave-Daumens wird betätigt und gesteuert über einen steif-flexiblen Draht 540a, der mit dem distalen Ende des fünften Bewegungsübertragungsstabes 540 verbunden ist, der wiederum durch die Aktionen der Daumenplatte oder des zweiten Fingergliedes 44 der Masterhand 20 betätigt und gesteuert wird. Wie bei den anderen Teile der distalen Hand 150 stehen die Bewegungen und Stellungen des zweiten Fingergliedes 175 des Slave-Daumens in einer eins-zu- eins-Beziehung zu denen des zweiten Fingergliedes der Master- Daumenanordnung oder der Daumenplatte 74, so, wie diese "eins-zu-eins-Beziehung" oben definiert wurde.
Jedes der oben beschriebenen Elemente der Slavehand reagiert unabhängig auf Bewegungen des jeweiligen Bewegungsübertragungsstabes und der zugehörigen Drähte, die bei diesen Elementen mit beschrieben wurden. Jeder der sechs Bewegungsübertragungsstäbe, mit denen die Finger, der Daumen oder das Handgelenk betrieben werden, wird daher als Ergebnis der Bewegungen der Masterhand, die von der menschlichen Hand des Bedieners gesteuert und betätigt wird, separat betrieben. Jedes der Elemente der Slavehand ist in Reaktion auf die Bewegungen der Masterhand in einer eins-zu-eins-Entsprechung beweglich.
Zusammenfassend führen die sechs Bewegungsübertragungseinrichtungen mit den Stäben und Drähten die folgenden Funktionen aus: Der erste Stab 500 und dessen Draht 500a verbinden über den Gleitblock 128 die Finger und sorgen für eine Spreizbewegung. Der zweite Stab 510 und dessen Draht 510a verbinden das zweite Fingerglied des linken Masterfingers mit dem zweiten Fingerglied des linken Slave-Fingers. Der dritte Stab 520 und dessen Draht 520a verbinden das zweite Fingerglied des rechten Masterfingers mit dem zweiten Fingerglied des rechten Slave-Fingers. Der vierte Stab 530 und dessen Draht 530a versehen die manipulierbare Hand 10 durch das Verbinden des ersten Gliedes der Masterdaumenanordnung über das Rad 48 mit dem ersten Glied der Slavehand mit der Fähigkeit zur palmaren Adduktion und Abduktion. Der fünfte Stab 540 und dessen Draht 540a verbinden das zweite Glied des Masterdaumens mit dem zweiten Glied des Slave-Daumens. Der sechste Stab 550 und dessen Draht 550a sorgen durch das Vorsehen einer Betätigungsverbindung zwischen dem Master-Handgelenk und dem Slave-Handgelenk für die Beweglichkeit der Handgelenke, Der zweite, dritte und fünfte Stab versehen daher die Finger und den Daumen der Hand 10 mit der Fähigkeit einer krümmenden und ausstreckenden Bewegung.
Die Schnellkupplungsanordnung 220 sorgt für eine radiale Ausrichtung jedes der sechs Bewegungsübertragungsstäbe oder Drähte, um die Stäbe kontrollierbar zu trennen und um sie reproduzierbar wieder richtig zu verbinden. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kupplung auch eine anpaßbare Verbindung mit anderen Ausführungsformen der distalen Hand ermöglichen, d.h. einer Hand mit weniger oder anderen, von den sechs Bewegungsübertragungsstäben gesteuerten Funktionen, oder einer Hand mit zusätzlichen Stäben für zusätzliche Funktionen, etwa für dritte Fingerglieder.
Wie am besten in den Fig. 8 bis 11 und 12 bis 25 gezeigt ist, umfaßt die Kupplungsanordnung 220 eine obere Abdeckung 224, eine untere Abdeckung 225 und den zylindrischen Block oder Griffschwenkzapfen 230.
Der Schwenkzapfen oder zylindrische Block 230 umfaßt einen Körperabschnitt mit einer kreisförmigen Anordnung von axialen Bohrungen 232. Jede Bohrung 232 nimmt einen der Stäbe 500 bis 550 auf (Fig. 10a) und endet in einem becherförmigen offenen Ende 234. Das becherförmige offene Ende 234 wird von bogenförmigen Wandabschnitten 233 gebildet. Das becherförmige Ende 234 weist eine äußere zylindrische Oberfläche 231 und eine sich radial erstreckende Verriegelungslippe oder Haltelasche 236 auf und ist mit einer Anzahl von sich axial erstreckenden Schlitzen 238 versehen, die es ermöglichen, daß die Lippe oder Lasche 236 radial nach innen gebogen werden kann.
Der Zapfen 230 ist dafür vorgesehen, mit einem Kupplungsgehäuse oder einer hohlen zylindrischen Hülse 240 verbunden zu werden, die die zusammenwirkenden Kupplungshälften 224 und 225 umfaßt. Das Kupplungsgehäuse oder die hohle zylindrische Hülse 240 weist eine Axialbohrung auf, die eine zylindrische Hülse 246 bildet, die gleitbar eine federbelastete Verriegelungshülse 248 aufnimmt, die von einer Feder 250 zum Zapfen 230 hin vorgespannt ist. Die Verriegelungshülse 248 besitzt eine Außenseite mit einem Durchmesser, der in den innendurchmesser des becherförmigen Endes 234 des zylindrischen Blocks 230 paßt.
Eine Gegenbohrung 252 bildet eine offene Mündung 254, die bei der Verbindung des Zapfens 230 mit dem Gehäuse 240 das becherförmige Ende 234 aufnimmt und umgibt. Die Gegenbohrung ist mit diametral gegenüberliegenden Führungsschlitzen 256 und 258 versehen, die sich von der offenen Mündung 254 zu einer ringförmigen Rastnut oder Vertiefung 260 erstrecken und die die Lippen oder Laschen 236 aufnehmen. Der Außendurchmesser der Lippen ist etwas größer als der Innendurchmesser der zylindrischen Wand, die von den Schlitzen 256 und 258 gebildet wird, so daß die Lippen 236 und 238 radial nach innen gedrängt werden, wenn das becherförmige Ende 234 in die offene Mündung 254 eingesetzt wird. Es ist auch anzumerken, daß die Schlitze 256 und 258 die zusammenpassenden Elemente, die den Zapfen 230 und das Gehäuse 240 umfassen, in der richtigen Ausrichtung halten.
Jeder Stab 500 bis 550 besteht aus einem zusammenpassenden Paar von Stäben mit einem Außen-Verbindungsende 262 und einem Innen-Verbindungsende 264. Jedes Außen-Verbindungsende weist eine kugelige Spitze 268 auf, die dafür vorgesehen ist, von einem Spaltsockel 270 am Ende der Verbindungsenden 264 aufgenommen zu werden. Jedes Innenende 264 hat einen quadratischen Querschnitt und befindet sich gleitbar in einem Schlitz einer radialen Anordnung von sich in Längsrichtung erstreckenden peripheren Schlitzen 272 in einem Trägerführungskern oder zylindrischen Stopfen 274. Die Anzahl der peripheren Schlitze 272 ist gleich der Anzahl von Axialbohrungen 232. Eine Ende des Trägerführungskerns oder Stopfens 274 wird eng von der Innenseite der Verriegelungshülse 248 umgeben, die gleitbar am Kern 274 angebracht ist. Der Kern 274 ist dafür vorgesehen, die Bewegungsübertragungsdrähte und -stäbe bei der axialen Bewegung durch die Kupplungsanordnung 220 mittels der sich axial erstreckenden peripheren Schlitze 272 zu führen. Jeder Bewegungsübertragungsdraht oder -stab wird in einer der sich axial erstreckenden peripheren Schlitze 272 im Trägerführungskern 274 gehalten. Der Führungskern 274 dient des weiteren dazu, die Stäbe beim Verbinden und Trennen in den richtigen relativen Positionen zu halten.
Um die Kupplungselemente zu verbinden oder zu trennen, werden alle Finger und der Daumen in eine gerade, axial ausgerichtete Stellung gebracht und das Handgelenk in eine nicht gebogene Stellung. Vorzugsweise ist dies die Stellung, mit der die distale Hand in die bei der laparoskopischen Chirurgie verwendete Kanüle eingesetzt wird. In dieser Stellung sind alle Enden der Außen- und Innen-Verbindungsenden koplanar, wie es in der Zeichnung gezeigt ist. Es ist anzumerken, daß die Spitzen 268 von der Bodenwand 276 des becherförmigen Endes 234 einen Abstand haben, während die Sockel 270 vom Ende 278 des Führungskerns 274 einen Abstand haben, jedoch von der Verriegelungshülse 248 umgeben sind. Der distale Abschnitt der Anordnung wird so positioniert, daß die Stellung des Daumens der Position der Masterhand entspricht.
Wenn die Lippen oder Laschen 236 in die Schlitze 256 und 258 eintreten, ist jeder der Stäbe 500 bis 550 für die Verbindung richtig ausgerichtet. Wenn sich die Lippen 236 längs der Schlitze 256 und 258 bewegen, werden sie von einer Nockenfläche radial nach innen vorgespannt oder gedrängt, und das becherförmige Ende 234 kommt mit dem Ende der Verriegelungshülse 248 in Eingriff, wie es in der Fig. 9 gezeigt ist.
Die Verriegelungshülse 248 ist normalerweise in die in der Fig. 8 gezeigte Stellung vorgespannt. In dieser vorgespannten Stellung liegen diametral gegenüberliegende Flügel 280 an der Hülse 248 an einem Ende eines Längsschlitzes 248 an, der von den Gehäusehälften 244 und 245 gebildet wird. Das Zusammenwirken des becherförmigen Endes 234 und der Verriegelungshülse 248 drückt die Hülse 248 gegen die Vorspannung der Feder 250 zurück, so daß die Sockel 270 der Innenenden 264 frei werden. Alternativ kann die Hülse 248 gegen die Vorspannung der Feder 250 in die Stellung der Fig. 9 zurückgezogen werden, woraufhin das becherförmige Ende 234 eingesetzt werden kann. Wie aus der Fig. 9 ersichtlich ist, treten die kugeligen Spitzen 268 in die Sockel 270 ein, wobei sich die Sockel öffnend biegen können, wie es gezeigt ist, wenn die Hülse 248 zurückgezogen ist, da die Sockel 270 dabei nicht von der Hülse 248 umgeben sind. Wenn die Stabenden auf diese Weise vollständig eingesetzt und verbunden sind, sind die Lippen 236 in die Rastausnehmung oder Vertiefung 260 eingetreten und in ihre nicht gebogene Stellung zurückgesprungen, wodurch die Hülse 248 von der Feder 250 in die Stellung zurückgetrieben werden kann, in der sie die Sockel 270 umgibt (Fig. 11). In dieser Stellung sind die Sockel sicher von der Hülse 248 abgedeckt, so daß eine unbeabsichtigte Trennung der zusammengesetzten Hälften nicht möglich ist.
Um die Anordnung zu trennen, ist eine äußere Hülse 290 vorgesehen, die an den Flügeln 280 angebracht ist. Durch manuelles Bewegen der äußeren Hülse 290 zur Slavehand wird die Hülse so verschoben, daß sie die Sockel 270 nicht mehr umgibt. Dadurch wird die sich radial erstreckende Rastlippe oder Haltelasche 236 aus der Rastnut 260 freigegeben. Da die Rastnut 260 und die Sockel 270 nun die Rastlippe oder Laschen 236 und die kugeligen Spitzen 268 freigeben können, bewirkt eine axiale Kraft, daß die Spitzen freigegeben werden und von den Sockeln getrennt werden.
Auch wenn die erfindungsgemäße manipulierbare Hand im Detail beschrieben und gezeigt wurde, ist die Erfindung in ihrem Umfang nicht darauf beschränkt, sondern schließt alle Abänderungen und Modifikationen ein, die innerhalb der Angaben der Ansprüche liegen.

Claims

1. Manipulierbare chirurgische Hand (10) zur Durchführung laparoskopischer chirurgischer Techniken, mit mindestens einem Hauptsteuerfinger (70, 100), einer Vorrichtung (107) zur lösbaren Befestigung des Hauptsteuerfingers (70, 100) an einem Finger einer menschlichen Hand, wobei der Hauptsteuerfinger (100) mit mindestens einem Fingergliederzwischengelenk (120) versehen ist, das den Steuerfinger (70, 100) in erste und zweite Fingerglieder (102, 104) unterteilt, welche sämtlich einer Fingergliederverbindung und Fingergliedern einer menschlichen Hand entsprechen, wobei der Steuerfinger (70, 100) zwischen ausgestreckten und gekrümmten Stellungen entsprechend ausgestreckten und gekrümmten Stellungen eines menschlichen Fingers bewegbar ist, mit einem sich längs erstreckenden Rohr (12) mit einem Grundkörper für die Befestigung des Hauptsteuerfingers (70, 100) am proximalen Ende davon, wobei mindestens ein gesteuerter Nebenfinger an einer Fingerbefestigungsvorrichtung (159) befestigt ist, die an einem distalen Ende des Rohres (12) angeordnet ist, wobei das Rohr (12) eine Vorrichtung zur Befestigung des Steuer-Nebenfingers am distalen Ende davon aufweist und der gesteuerte Nebenfinger mindestens ein Fingergliederzwischengelenk besitzt, das den Nebenfinger in erste (179, 187) und zweite Fingerglieder (183, 191) unterteilt, wobei der Nebenfinger zwischen ausgestreckten und gekrümmten Stellungen entspre chend den ausgestreckten und gekrümmten Stellungen der Steuerfinger (70, 100) bewegbar ist, mit einer Bewegungsübertragungsvorrichtung (500, 510, 520, 530, 540, 550), die von dem Rohr (12) getragen wird und die den Hauptsteuerfinger (70, 100) mit dem gesteuerten Nebenfinger verbindet und auf die Bewegung der Fingerglieder (102, 104) des Steuerfingers (70, 100) anspricht, um die Bewegungen jedes der Fingerglieder des Steuerfingers (70, 100) auf jedes der Fingerglieder (179, 187, 183, 191) des gesteuerten Fingers in einem Bewegungsverhältnis von 1:1 zwischen den Steuerfingergliedern (102, 104) und den gesteuerten Fingergliedern (179, 187, 183, 191) zu übertragen.

2. Manipulierbare chirurgische Hand (10) gemäß Anspruch 1, wobei zwei Hauptsteuerfinger (70, 100) und zwei gesteuerte Nebenfinger vorgesehen sind und wobei jeder Steuerfinger (70, 100) mit dem ihm zugehörigen der gesteuerten Nebenfinger durch eine eigene Bewegungsübertragungsvorrichtung (500, 510, 520, 530, 540, 550) verbunden ist.

3. Manipulierbare chirurgische Hand (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Steuerfinger (70, 100) zwischen einer ersten, im wesentlichen ausgerichteten Stellung und einer zweiten, abgewinkelten, V-förmigen Stellung spreizbar sind, wobei ein Hebelgelenk die Steuerfinger (70, 100) für eine ebene Bewegung zwischen den ersten und zweiten Stellungen verbindet, wobei die gesteuerten Nebenfinger zwischen einer entsprechenden ersten, im wesentlichen ausgerichteten Stellung und einer entsprechenden zweiten, abgewinkelten, V-förmigen Stellung spreizbar sind, und wobei die Bewegungsübertragungsvorrichtung (500) eine Vorrichtung umfaßt, die auf die Bewegung der Steuerfinger (70, 100) zwischen der ersten ausgerichteten Stellung und der zweiten, V-förmigen Stellung anspricht, um die gesteuerten Nebenfinger zwischen der entsprechenden ersten ausgerichteten Stellung und der zweiten abgewinkelten Stellung zu bewegen.

4. Manipulierbare chirurgische Hand (10) gemäß Anspruch 3, wobei das Hebelgelenk ein Bewegungverhältnis von 1:1 zwischen den Stellungen der Steuerfinger (70, 100) aufweist.

5. Manipulierbare chirurgische Hand (10) gemäß Anspruch 3, wobei die auf die Bewegung der Steuerfinger (70, 100) ansprechende Vorrichtung ein 1:1-Verhältnis zwischen der Position der gesteuerten Nebenfinger erzeugt.

6. Manipulierbare chirurgische Hand (10) gemäß Anspruch 4, wobei jeder Steuerfinger (70, 100) mit einem ersten Schwenkpunkt (116) an einer Grundplatte (102) durch einen Schwenkzapfen (34a) verbunden ist, ein Paar Hebel (114) mit jedem Steuerfinger (70, 100) an einem zweiten Schwenkpunkt (118) schwenkbar verbunden ist, der im Abstand von dem ersten Schwenkpunkt (116) angeordnet ist, wobei die Hebel (114) ferner mit einem Gleitblock (128) schwenkbar verbunden sind, der auf der Grundplatte (102) für eine geradlinige Hin- und Herbewegung in bezug auf das Vorderende des Rohres (12) angeordnet ist, und die auf die Bewegung der Steuerfinger (70, 100) ansprechende Vorrichtung den Gleitblock (128) umfaßt.

7. Manipulierbare chirurgische Hand (10) gemäß Anspruch 6, wobei die auf die Bewegung der Steuerfinger (70, 100) ansprechende Vorrichtung ferner eine erste Stange (500) umfaßt, die mit dem Gleitblock (128) verbunden ist und sich durch das Rohr (12) zum distalen Ende in der Nähe der Fingerbefestigungsvorrichtung (159) erstreckt, wobei jeder gesteuerte Nebenfinger mit der Fingerbefestigungsvorrichtung (159) schwenkbar verbunden ist und eine flexible Verbindungsvorrichtung (500a) sich von der ersten Stange (500) zu jedem der gesteuerten Nebenfinger erstreckt.

8. Manipulierbare chirurgische Hand (10) nach Anspruch 1, umfassend einen flexiblen Draht (133, 136), der an einem Ende mit dem zweiten Fingergelenk (104) eines Steuerfingers (70, 100) und am anderen Ende mit einem proximalen Ende einer zweiten Stange (510) verbunden ist, wobei die zweite Stange (510) sich durch das Rohr (12) zum distalen Ende in der Nähe der Fingerbefestigungsvorrichtung (159) erstreckt, eine Führung für den Draht (133, 136) dazu dient, den Draht (133, 136) im Sinne einer axialen Bewegung zu führen und dadurch eine axiale Hin- und Herbewegung der zweiten Stange (510) bei einem Verschwenken des Steuerfingers (70, 100) zwischen einer ausgestreckten und gekrümmten Stellung hervorzurufen, und flexible Drähte (193a, 183a), die sich vom distalen Ende der zweiten Stange (510) zum zweiten Fingerglied (183, 191) des Nebenfingers erstrecken, wodurch eine axiale Hin- und Herbewegung der zweiten Stange (510) eine gelenkige Bewegung des Nebenfingers zwischen den ausgestreckten und gekrümmten Stellungen bei einem Bewegungsverhältnis von 1:1 hervorruft.

9. Manipulierbare chirurgische Hand (10) nach Anspruch 1, wobei zwei Hauptsteuerfinger (70, 100) und zwei gesteuerte Nebenfinger vorgesehen sind, mit einem Paar flexibler Drähte (133, 136), wobei jeder Draht (133, 136) an einem Ende mit dem zweiten Fingerglied (104) eines Steuerfingers (70, 100) und am anderen Ende mit einem proximalen Ende einer zweiten Stange (510) und einer dritten Stange (520) fest verbunden ist, wobei die zweiten und dritten Stangen (510, 520) sich durch das Rohr (12) zum distalen Ende in der Nähe der Fingerbefestigungsvorrichtung (159) erstrecken, wobei eine Führung für jeden Draht (133, 136) dazu dient, jeden Draht (133, 136) im Sinne einer axialen Bewegung zu führen und dadurch eine unabhängige, axiale Hin- und Herbewegung der zweiten und dritten Stange (510, 520) bei einer Schwenkbewegung der Steuerfinger (70, 100) zwischen einer ausgestreckten und gekrümmten Stellung hervorzurufen, und mit flexiblen Drähten (193a, 183a), die sich vom distalen Ende jeder zweiten und dritten Stange (510, 520) zum zweiten Fingerglied (183, 191) des Paares gesteuerter Nebenfinger erstrecken, wodurch eine unabhängige, axiale Hin- und Herbewegung der zweiten und dritten Stange (510, 520) eine unabhängige Schwenkbewegung der Nebenfinger zwischen einer ausgestreckten und gekrümmten Stellung bei einem Bewegungsverhältnis von 1:1 hervorruft.

10. Manipulierbare chirurgische Hand (10) nach Anspruch 1, umfassend einen Hauptsteuerdaumen (40), eine Vorrichtung zur lösbaren Befestigung des Hauptsteuerdaumens (40) an einem Daumen einer menschlichen Hand, wobei der Hauptsteuerdaumen (40) mit einem Gelenkscharnier (58) versehen ist, das den Hauptsteuerdaumen (40) mit einer Befestigungsplatte (36) verbindet, wobei der Steuerdaumen (40) in bezug auf den Hauptsteuerfinger (70, 100) entsprechend der palmaren Adduktion und palmaren Abduktion einer menschlichen Hand hin- und herschwenkbar ist, eine Vorrichtung zur Befestigung des Hauptsteuerdaumens (40) am proximalen Ende des Rohres (12), einen gesteuerten Nebendaumen, der an der Befestigungsvorrichtung am distalen Ende des Rohres (12) angeordnet ist, wobei der gesteuerte Nebendaumen ein Gelenkscharnier hat, der Nebendaumen um eine Schwenkvorrichtung (166) für den Nebendaumen gegenüber dem gesteuerten Nebenfinger entsprechend der palmaren Adduktion und palmaren Abduktion einer menschlichen Hand hinund herschwenkbar ist, die Bewegungsübertragungsvorrichtung eine vierte Stange (540) umfaßt, die sich durch das Rohr (12) erstreckt und die den Hauptsteuerdaumen (40) mit dem gesteuerten Nebendaumen verbindet sowie auf die Bewegung des Steuerdaumens (40) anspricht, um die Bewegung des Steuerdaumens (40) auf den gesteuerten Nebendaumen in einem Bewegungsverhältnis von 1:1 zwischen dem Steuerdaumen (40) und dem Neben daumen zu übertragen.