EP4637608A1 - Chirurgisch/medizinisches instrument für einen chirurgischen roboter und tragstruktur zur lagernden aufnahme eines endeffektors eines chirurgisch/medizinischen instruments - Google Patents

Chirurgisch/medizinisches instrument für einen chirurgischen roboter und tragstruktur zur lagernden aufnahme eines endeffektors eines chirurgisch/medizinischen instruments

Info

Publication number
EP4637608A1
EP4637608A1 EP23834145.7A EP23834145A EP4637608A1 EP 4637608 A1 EP4637608 A1 EP 4637608A1 EP 23834145 A EP23834145 A EP 23834145A EP 4637608 A1 EP4637608 A1 EP 4637608A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling
end effector
medical instrument
section
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23834145.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frederick Lenzenhuber
Roland-Alois Hoegerle
Andre Buerk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aesculap AG
Original Assignee
Aesculap AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aesculap AG filed Critical Aesculap AG
Publication of EP4637608A1 publication Critical patent/EP4637608A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/90—Identification means for patients or instruments, e.g. tags
    • A61B90/98—Identification means for patients or instruments, e.g. tags using electromagnetic means, e.g. transponders
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B2017/00477—Coupling

Definitions

  • Support structure for storing an end effector of a surgical/medical instrument
  • the present disclosure relates to a surgical/medical instrument for a surgical robot, as well as a support structure for supporting an end effector of a surgical/medical instrument for a surgical robot.
  • the medical/surgical instrument guided by the robot is provided with means for 3D tracking of the working point - "rigid bodies" - which can be recorded by a 3D camera and evaluated using triangulation so that the position and orientation of the working point can be determined.
  • the initial calibration is also carried out on site in the operating room with the help of the rigid bodies. Starting from the calibrated initial state, the Tracking of the rigid bodies - both that of the instrument and, if applicable, that of the patient. If the surgical robot has to be repeatedly moved out of the surgical area to change an end effector, a time-consuming recalibration may be required after the change.
  • An end effector is basically any stationary or driven medical/surgical tool, product or aid that can be inserted into the medical/surgical instrument. Examples include a drill, milling cutter, scalpel, HF tip for coagulation, pedicle screw, overview camera, microscope, endoscope, optics, light source, sensor, neurosensor and the like.
  • Surgical robots have an end effector that is coupled to the surgical instrument.
  • the distally arranged end effector is located at the end of a chain of drive and housing components of the medical/surgical instrument.
  • Each of the above components naturally has an "intrinsic tolerance” and also an assembly tolerance in interaction with the adjacent component, so that this results in a tolerance chain.
  • Such tolerance chains which result in particular from the number of consecutive assembly and coupling points of the medical instrument, are known, for example, from the "Mako" system of the manufacturer Stryker.
  • a first housing part of a medical/surgical instrument is articulated via a first coupling to a mounting interface of a robot, the first housing part is connected in series to further housing parts of the end effector and a receiving chuck for end effectors, which is movable relative thereto, is mounted on the last housing part, with an internal coupling for receiving an end effector.
  • the applicant has further recognized that such a design basically requires a general calibration in the operating room. Added to this is the complex calibration of the surgical instrument in relation to the robot and the enlargement of the target zone with each additional link in the tolerance chain as explained above as an example. If the end effector is repeatedly moved out of the operating area for replacement, this can lead to a decreasing repeatability of the target zone, so that ultimately a time-consuming recalibration becomes necessary, which disrupts the operation.
  • an object of the present disclosure is to avoid or at least reduce the disadvantages of the prior art and in particular to provide a surgical/medical instrument for a surgical/medical robot, via which a position and extent (deviation) of an operating point of the end effector can be better reproduced.
  • a further object is to create a support structure, in particular a housing, for storing an end effector of a surgical/medical instrument for a surgical/medical robot.
  • the first object is achieved by a surgical/medical instrument with the features of claim 1.
  • the second object is achieved by a support structure, in particular a housing, with the features of patent claim 15.
  • Advantageous further developments are part of the subclaims, which should also be claimable separately if necessary.
  • a surgical/medical instrument for a surgical/medical robot has a support structure for storing an optionally exchangeable stationary or drivable end effector, preferably for storing the end effector and a drive of the end effector.
  • the support structure has a proximal coupling section which is provided and designed for coupling to a distal end segment of the robot.
  • the support structure has a distal coupling section which is designed for coupling with the optionally exchangeable end effector.
  • the support structure is a connecting component or has one which extends at least between the proximal coupling section and the distal coupling section in one piece, preferably in one piece. This creates a coupling and/or tolerance chain-free connection between the proximal and distal coupling sections.
  • the target zone according to the present disclosure has a diameter of less than 2 mm to greater than 1 mm.
  • the target zone according to the present disclosure has a diameter of less than 1 mm. Such small diameters of the target zone can be achieved with a reduced manufacturing effort compared to the state of the art due to the short tolerance chain disclosed.
  • target zone refers to the maximum extent or deviation of the working point.
  • target zone refers to the maximum envelope volume in which the tip of the end effector, i.e. the tool tip, is arranged due to tolerances.
  • one-piece means in the sense of the disclosure at least that - in particular in a force flow - no further coupling section/no further coupling point is provided between the proximal and distal coupling sections.
  • This is preferably implemented in such a way that the proximal and distal coupling sections are made from one piece of the connecting component, preferably from a continuous material.
  • several pieces of the connecting component can be firmly joined, in particular welded or glued, with the coupling sections then being subsequently manufactured on the joined piece.
  • An end effector is basically any medical/surgical tool, product or aid that can be inserted into the medical/surgical instrument, coupled to the medical/surgical instrument, and that is stationary or drivable. Examples include: driven end effectors, such as drills or milling cutters; stationary or fixed end effectors, such as a scalpel, an HF tip for coagulation, an overview camera, a microscope, endoscope, optics, light source, sensor or sensor arrangement, a neurosensor; products to be inserted, such as a pedicle screw, or the like.
  • the possible drive type is of course not limited to the rotating design mentioned above, but rather it includes any drive type commonly used in surgery, such as an oscillating drive.
  • the surgical/medical instrument is equipped with the optionally interchangeable end effector by coupling it to the distal coupling section (32).
  • the surgical/medical instrument has a set of optionally interchangeable end effectors of different designs and/or nominal sizes, one being inserted and the others being kept in reserve.
  • the connecting component in particular its proximal and distal coupling sections, are manufactured.
  • the connecting component preferably has highly precise shape tolerances, alignment tolerances and position tolerances at least with regard to the coupling sections.
  • the coupling sections have a fixed alignment, angularity or position relative to one another.
  • a main axis or working axis of the end effector is fixedly set at a predetermined angle relative to the main axis or working axis of the end segment of the robot.
  • the connecting component can have a fixed parallel or a fixed angular, in particular right-angled, alignment of the coupling sections relative to one another.
  • the alignment can be defined via the contact planes of the coupling sections or via their main axes.
  • the connecting component is provided and designed in a variant for adjusting the installation planes or main axes of the coupling sections relative to one another.
  • the connecting component is a housing or at least a housing section of the medical instrument, in particular a housing or a housing section of a drive of the medical instrument that can be coupled to the end effector.
  • One and the same component can thus fulfill two functions: firstly, the tolerance chain-free connection of the proximal and distal coupling sections and secondly, the conventional protective function of a housing.
  • the housing has, in a further development, a shaft housing section on which the distal coupling section is formed.
  • the shaft housing section preferably extends in the shape of a shaft or sleeve. It therefore has a slim design and takes up little installation space.
  • the shaft housing section preferably has a proximal inlet opening for inserting the end effector or the drive shaft and the end effector coupled to it. Distally, it preferably has an outlet opening through which the end effector passes during normal operation, i.e. when the end effector is mounted.
  • the alignment of the coupling sections of the connecting component can be predetermined in different ways (parallel, angled) to optimize the handling of the end effector.
  • this alignment can be predetermined by shaping the shaft housing section.
  • the shaft housing section extends straight from its inlet opening to the distal coupling section, which leads to parallelism. Alternatively, it can extend curved in this area, at least in sections, which leads to angularity.
  • the latter preferably has an insertion aid, preferably in an area of the inlet opening.
  • the insertion aid is preferably designed as a continuous, preferably funnel-shaped, tapering of an interior or receiving space of the shaft housing section.
  • the interior or receiving space preferably extends from the inlet opening to the outlet opening.
  • the shaft housing section has a radial constriction or an inner radial collar, which forms an axial stop of the distal coupling section.
  • This axial stop is provided and designed so that it can be used to bring a correspondingly shaped axial stop of the end effector into axial contact.
  • the axial support can be designed directly or indirectly. In the latter case, for example, by means of at least one axial plain bearing or axial roller bearing, which is placed on the radial constriction or on the inner radial collar.
  • the axial stop inside the shaft housing section is easier to manufacture the closer it is formed to the distal end section of the shaft housing section.
  • the radial constriction or the inner radial collar is therefore formed by a distal end wall of the shaft housing section and penetrated by the outlet opening.
  • the shaft housing section has, according to a further development, an inner circumferential surface from which a radial stop of the distal coupling section is formed. This is provided and designed so that a correspondingly shaped radial stop of the end effector is brought into radial contact with it.
  • the radial contact can be formed directly or indirectly. In the latter case, for example, by means of at least one radial plain bearing or radial roller bearing that is placed on the inner circumferential surface.
  • a radial stop and/or axial stop coaxial with the inlet opening is provided and designed to support the end effector or to support a drive shaft of the drive of the end effector.
  • Components of the drive are, for example, a motor, a gear box coupled to it and a drive shaft coupled to the gear box, which in turn can be coupled to the end effector.
  • a gear box enables, depending on its design, an aligned or non-aligned arrangement of the motor relative to the end effector.
  • the drive comprises the motor, which is designed and provided for direct coupling with the end effector, preferably with a shaft of the end effector. Particularly in the case of a rotatable end effector, this results in the possibility of arranging the motor in alignment relative to the shaft housing section.
  • the aligned arrangement has the advantage that the drive is narrow. However, it can lead to the drive being comparatively long.
  • At least one component of the drive is arranged laterally to the shaft housing section.
  • the housing has a motor housing section laterally to the inlet opening, which is provided and designed to accommodate at least the motor.
  • the main axes of the shaft housing section and the motor housing section are parallel.
  • a drive shaft of the motor is parallel to the drive shaft of the end effector accommodated in the shaft housing section or to the shaft of the end effector.
  • the main axes of the shaft housing section and the motor housing section can be aligned with each other. In this way, the installation space required by the drive can be optimized for use in the operating room.
  • the motor housing portion is substantially cylindrical.
  • the housing has a gear housing section which is provided and designed to drive a gear of the end effector at least in sections.
  • the gear housing section can be formed as a separate part or from a section of the motor housing section, the shaft housing section or both.
  • the motor housing section is connected in alignment with the shaft housing section.
  • the connection is either direct, i.e. without a gear and the corresponding gear housing section, or it is indirect, in that all three housing sections are connected in alignment. As already mentioned above, this enables a comparatively narrow but long design of the housing and thus of the medical instrument.
  • the motor housing section is connected laterally to the shaft housing section via the gear housing section.
  • the lateral connection of the motor housing section to the shaft housing section has the advantage that it is no longer necessary to dismantle the motor to change the end effector, which requires the end effector to be pulled out of the shaft housing section in a proximal direction. Compared to the aligned arrangement, this variant therefore enables a simplified change of the end effector.
  • At least one stepped taper in the insertion direction is formed in the shaft housing section, which is provided and designed for the rotatable mounting of an output element of a gear stage of the drive's gear.
  • the output element can be a friction wheel of a belt transmission or a gear wheel of a gear transmission. Its mounting can take place directly on the stage or indirectly via a plain bearing or roller bearing there.
  • a series of such stepped tapers is formed for a multi-stage transmission, via which the shaft housing section is increasingly narrowed in the insertion direction, wherein each taper is provided and designed to support an output element of a different one of several transmission stages of the transmission.
  • the row of such output elements can be arranged stacked in the exactly one, radial and stepped taper of the shaft housing section.
  • one advantage of the connecting component which is disclosed as having only two coupling points subject to tolerances, is that after changing the end effector, under certain conditions, recalibration during the procedure in the operating room can be dispensed with.
  • a necessary condition is knowledge of the characteristic dimensions and tolerances of the newly introduced end effector. Based on the initially calibrated connecting component and the dimensions and tolerances of the new end effector, the new position and the new extent of the operating point can then be calculated. Recalibration in the operating room is no longer absolutely necessary.
  • the instrument therefore has at least one end effector, preferably a set of optionally interchangeable end effectors, which is/are measured and documented with regard to its/their characteristic dimensions and tolerances.
  • This measurement is preferably carried out outside the operating room, preferably at the factory during the manufacture of the end effector, in particular during its production, so that the dimensions and tolerances can be adjusted by inserting or coupling the respective end effector into or with the instrument by a control unit that is designed to calculate the position and extent of the working point. In this way, the new position and the new extent of the working point can be calculated after inserting/coupling the end effector and recalibration is not necessary.
  • the effort of measuring or calibrating on site in the operating room is thus eliminated and - as already mentioned - is instead located at the factory, which represents a great advantage over the state of the art.
  • the surgical/medical instrument preferably the connecting component, preferably the housing
  • the surgical/medical instrument preferably the connecting component, preferably the housing
  • the prerequisite for this is preferably that the insertable end effectors have a corresponding emitter or a corresponding tag on which the ID or the aforementioned data is or are stored.
  • the detection unit is designed as a sensor, in particular as an NFC antenna for reading an RFID tag of the end effector.
  • Data stored in the RFID tag are preferably the article number, serial number, type, type and nominal size of the end effector, and in particular its characteristic dimensions and tolerances, in particular the characteristic distance of the working point from the axial stop of the end effector, the nominal size of the end effector, its concentricity, its coaxiality and the like.
  • the detection unit is arranged in an area of the above-described inlet opening or the insertion aid.
  • the detection unit has a receiving capacity that covers at least one cross section of the shaft housing section, preferably the inlet opening or the insertion aid.
  • the detection unit extends completely around the shaft housing section or it extends at least partially around the circumference, preferably evenly distributed.
  • the proximal coupling section of the connecting component is straight and bar-shaped or it is designed in the shape of a pair of tongs or clamps. Depending on the design, other advantageous coupling movements result for attaching the connecting component to the end segment of the robot.
  • the proximal coupling section has, in a preferred development, three point-like, proximal coupling elements, from which a proximal coupling plane is spanned.
  • the three coupling elements are particularly designed for engagement with three coupling elements on the end segment side that are adapted to them. provided and designed.
  • the arrangement of the three coupling elements forms corners of an equilateral triangle.
  • At least one of the proximal coupling elements has a centrifugal bore or trough and another has a centrifugal dome or a centrifugal sphere.
  • At least one of the proximal coupling elements has a stop acting transversely to the proximal coupling plane.
  • the connecting component extends in one piece up to the distal stop, i.e. up to close to the working point of the end effector. This enables supply channels to be easily routed into this area.
  • the connecting component has at least one such channel that leads distally or that opens distally, preferably at a distal end face and/or a distal outer surface of the connecting component, in particular the shaft housing section.
  • the channel(s) preferably extend in and along a wall of the shaft housing section.
  • the respective channel can be provided and designed to accommodate a light guide for illuminating an operating area, an optic for viewing the operating area, a coolant for cooling the end effector or its bearing, a data line for a distally attachable camera or a distally attachable sensor, in particular a force sensor for detecting forces and/or moments of the working end, or it is provided and designed to suction fluid in the operating area.
  • the connecting component has a fastening interface which is designed such that a drape can be fastened thereto.
  • the connecting component is a sterile item.
  • the drive can be manual or motorized or the drive can be manual and servo motor assisted.
  • the drive has a handpiece.
  • the handpiece is preferably provided and designed to be coupled directly to the end effector.
  • a servomotor-assisted design it is preferably provided and designed to be coupled to a specific gear stage of the transmission.
  • a gear of the drive has several gear stages.
  • the drive is particularly flexible in terms of speed and torque if it has several gear stages.
  • each gear stage is assigned an output element that is mounted axially and on the outside circumference on a stepped taper of the shaft housing section and is mounted so that it can rotate.
  • the output elements For easy coupling of one of the output elements with an end effector assigned to it, in particular with its shaft, the output elements have a, preferably central, through-recess with an inner peripheral coupling section.
  • the drive preferably has a set of interchangeable, optionally usable end effectors, each of which is designed with a shaft of the same length.
  • the end effectors each have an outer peripheral coupling section at the same height - measured from the coupling section of the end effector - which is intended and designed for coupling with one of the inner peripheral coupling sections.
  • the shortest length is assigned to the outer diameter and the longest length is assigned to the smallest outer diameter. Outside diameters in between decrease gradually in the direction of insertion, while lengths increase gradually.
  • Fig. 1 shows a surgical robot with a surgical instrument coupled thereto according to the prior art, in perspective view
  • Fig. 2 shows a connecting component designed as a housing of a surgical/medical instrument of a surgical robot according to a first embodiment, in a perspective view,
  • Fig. 3 shows the housing according to Figure 2, in a perspective partial section
  • Fig. 4 shows a drive with the housing according to Figures 2 and 3 according to a first embodiment, in perspective view
  • Fig. 5 shows the housing according to Figures 2 and 3 in a longitudinal section
  • Fig. 6 shows a connecting component designed as a housing of a surgical/medical instrument of a surgical robot, according to a second embodiment, in a longitudinal section,
  • Fig. 7 shows the housing according to Figure 6 in a view from proximal
  • Fig. 8 shows the housing according to Figure 5 with inserted end effector, in a partial section
  • Fig. 9 shows a drive of a surgical/medical instrument according to a second embodiment, in a longitudinal section
  • Fig. 10 shows a drive of a surgical/medical instrument according to a third embodiment, in a longitudinal section
  • Fig. 11 shows a drive of a surgical/medical instrument according to a fourth embodiment, in a longitudinal section
  • Fig. 12 shows a similar end effector with different coupling sections for coupling with different gear stages of a drive of the surgical/medical instrument
  • Fig. 13 shows a detail of the drive according to Figure 11 , in perspective view
  • Fig. 14 shows the drive according to Figure 13 with inserted end effector, in perspective view
  • Fig. 15 shows a drive with the housing according to Figure 5, according to a fifth embodiment, in a longitudinal section,
  • Fig. 16 shows the drive according to Figure 15 with an end effector to be inserted
  • Fig. 17 shows a drive of a surgical/medical instrument according to a seventh embodiment and with the housing according to Figures 6 and 7, in a longitudinal section
  • Fig. 16 shows the drive according to Figure 15 with an end effector to be inserted
  • Fig. 17 shows a drive of a surgical/medical instrument according to a seventh embodiment and with the housing according to Figures 6 and 7, in a longitudinal section
  • Fig. 17 shows a drive of a surgical/medical instrument according to a seventh embodiment and with the housing according to Figures 6 and 7, in a longitudinal section
  • Fig. 18 shows the drive according to Figures 15 and 16 with channels running through the housing.
  • Figure 1 shows a robot arm of a surgical robot 1 with a drive of an end effector 18 with a housing 16 according to the prior art.
  • the robot arm has segments 2, 4, 6, 8, 10 that are connected to one another in an articulated manner and an end segment 10.
  • a surgical instrument 14 is coupled to the end segment 10 via a coupling arm 12.
  • the instrument 14 is fixed in a receptacle of the coupling arm 12 with its housing 16.
  • a working end or end effector 18 of the instrument 14 emerges from the distal end of the housing 16. At the tip of this end is the working point 20 of the instrument 14, which is effective in the surgical area.
  • the instrument 14 has a chain of coupling points 22, 24, 26, 28.
  • components of the drive of the end effector 18 and the housing 16 are connected between the end segment 10 and the end effector 18 via a multitude of coupling points 22, 24, 26, 28. This creates a tolerance chain and thus also a play, due to which a spherical extension of the operating point, the target zone, increases. This effect must be minimized or eliminated.
  • the connecting component is designed as a housing-like component and is referred to below as a “housing” for the sake of simplicity. It is characterized in particular by the absence of several coupling points, which makes the Tolerance chain is minimized. The target zone of the end effector 18 can thus be narrowed down and optimized.
  • FIG 2 shows a connecting component designed as a housing 116 for a medical/surgical instrument having the end effector 18, according to a first embodiment in a perspective view.
  • the housing 116 has a proximal coupling section 30, which can be coupled to the end segment 10 (see Figure 1) and a distal coupling section 32, to which the end effector 18 is coupled.
  • the housing 116 extends between the coupling sections 30 and 32 in one piece, i.e. without further coupling points in the frictional connection between the end segment 10 and the end effector 18. The number of coupling points is thus reduced to the minimum of "two".
  • the housing 116 has a tube- or sleeve-shaped shaft housing section 34 through which a proximal coupling 36 of the end effector 18 passes.
  • the coupling arm 12 is attached at an obtuse angle laterally to the shaft housing section 34.
  • the coupling arm 12 is weight-optimized by means of a recess 38.
  • the coupling section 30 branches into two coupling legs 40, on each of which a spherical coupling element 42 (one hidden) of the coupling section 30 is formed radially on the inside.
  • the coupling section 30 has a further coupling element 44, which is designed as a through-hole and opens in the direction of the recess 38.
  • the housing 116 also includes a gear housing portion 46, which is described below.
  • Figure 3 shows the housing 116 according to Figure 2 in a perspective longitudinal section without the end effector 18.
  • the gear housing section 46 is shown uncut.
  • the distal coupling section 32 arranged on the inside can be seen and the sleeve-shaped extension of the shaft housing section 34 is evident.
  • the distal coupling section 32 has an axial stop in the extension direction of the end effector 18, which in the embodiment shown is formed by a front-side, radial constriction of the shaft housing section 34. This constriction borders an outlet opening 48 of the shaft housing section 34, through which the end effector 18 (see Figure 1) exits.
  • FIG 4 shows a manual, servomotor-assisted drive 50 with the housing 116 according to Figures 2 and 3.
  • the drive 50 has a handpiece 52, via which a rotation of the end effector 18 can be initiated.
  • the handpiece 50 is designed to be attachable and is operatively connected within the gear housing section 46 to a gear insert (not shown) of the drive 50.
  • the rotation of the handpiece 52 thus brings about the servomotor support. In this way, for example, the screwing in of a pedicle screw can be supported by a motor and the surgeon still retains a feeling for the torque applied.
  • Figure 5 shows the housing 116 in a longitudinal section.
  • the gear housing section 46 is not shown here.
  • a proximal inlet opening 54 of the shaft housing section 34 can be seen through which the end effector 18 can be inserted into the housing 116.
  • the inlet opening 54 is comparatively wide.
  • the shaft housing section has a comparatively strong, step-shaped taper 56 in the vicinity of the inlet opening 54. This forms a cylindrical receiving space 58 for a set of output elements of the gear (not shown).
  • the step-shaped taper 56 is followed by a funnel-shaped taper 60, which acts as an insertion aid when inserting the end effector 18.
  • an axial stop 62 is shown in section. and a radial stop 64 of the distal coupling section 32.
  • the former is a highly precisely machined, inward-facing annular end face that surrounds the outlet opening 48
  • the radial stop 64 is a section of an inner surface of the shaft housing section 34 that adjoins the annular end face.
  • FIGs 6 and 7 show a second embodiment of a housing 216 of an end effector of a surgical instrument of a surgical robot, whereby only the differences from the first embodiment will be discussed in order not to overload the text.
  • the shaft housing section 34 extends from its inlet opening 54 to the outlet opening 48 with only one radial taper 56.
  • the insertion aid (see 60, Figure 5) has been omitted here.
  • the stepped, radial taper 56 of the housing 216 is kept comparatively flat. The taper 56 is therefore suitable for receiving only one output element of a gear stage.
  • Figure 8 shows the distal coupling section 32 of the respective shaft housing section 34 of Figures 2 to 7 in detail, with coupled end effector 18.
  • This has a shaft 70 extending within the shaft housing section 34, a radial collar 72 distally connected to it and a working end 74 emerging from the outlet opening 48 with the working point 20 at the tip.
  • a distally oriented annular end face 76 of the radial collar 72 is in sliding contact with the axial stop 62 of the distal coupling section 32.
  • the end effector 18 can be centered either via a peripheral surface of the radial collar 72, which is supported on the inner surface forming the radial stop 64, or via a partially conical centering collar 78, which is immersed in the outlet opening 48.
  • the target zone with a diameter of less than 2 mm, particularly preferably less than 1 mm can be achieved with little manufacturing effort, which is due to the fact that fewer surfaces have to be machined than with solutions according to the prior art due to the shortened tolerance chain.
  • the term target zone means an envelope volume extending around the tip of the end effector 18/extending tolerance space in which the tip of the end effector 18 is arranged due to tolerances after assembly of the end effector 18.
  • Figure 9 shows a drive 150 of an end effector of a surgical robot according to a second embodiment, in a longitudinal section.
  • the housing 316 has a motor housing section 80 which is laterally connected to the shaft housing section 34 and in which a drive motor 82 with a drive shaft 84 parallel to the shaft 70 is accommodated.
  • the housing sections 34 and 80 are connected via a gear housing section 46 in which a gear 88 designed as a spur gear is accommodated in sections.
  • the gear 88 has a drive spur gear 90 coupled to the drive shaft 84 and an output spur gear 94 which is connected to the drive shaft 84 in a rotationally fixed manner via a gear 92 and is coupled to the shaft 70.
  • the gears 90, 92 and 94 form a gear stage 91 with a fixed gear ratio of the drive 150.
  • the shaft 70 of the end effector 18 has an outer peripheral coupling section 96 in a rotationally fixed connection with an inner peripheral coupling section 98 of a through-hole of the output spur gear 94.
  • the end effector 18 is not connected via a Radial collar, but via an annular end face 76 of the shaft 70 and two ball bearings on the axial stop 62 of the distal coupling section 32.
  • Fig. 10 shows a drive 250 of an end effector 18 of a surgical robot according to a third embodiment, in a longitudinal section.
  • the shaft housing section 34 does not extend linearly, but in a curved manner.
  • the shaft housing section 34 is rigid and is adapted to a specific requirement in the surgical area by means of the curvature. In this case, it is necessary that the shaft 70 is flexible.
  • Fig. 12 illustrates this possibility of providing the end effector 18 with different, outer peripheral coupling sections 96, 101, engaging them and thus driving them at different speeds.
  • the end effector 18 is driven by the first gear stage 91 at its own speed n1 or by the second gear stage 93 at its own speed n2.
  • Fig. 13 shows the drive 350 according to Figure 11 in the area of the output spur gears 94 and 99 in a perspective view from above.
  • Figure 14 shows the drive according to Figure 13, wherein the end effector 18 on the left in Figure 12, which has the outer peripheral coupling section 96, is used. Due to its smaller diameter and greater height, the coupling section 96 only couples with the lower, inner peripheral coupling section 98 of the output spur gear 94 of the first gear stage 91. The second gear stage 93 thus remains disengaged and simply runs along, i.e. without transmitting torque to the end effector 18.
  • Figure 15 shows a drive 450 which differs from that according to Figures 11, 13 and 14 only in its higher number of gear stages - three instead of just two. This is evident from the three-layer set of output spur gears 94, 99 and 103, wherein the output spur gears 94, 99 represent the previously described first and second gear stages 91 and 93 and the output spur gear 103 represents the additional third gear stage.
  • Fig. 16 highlights a further detail of the drive 450, which makes it possible to clearly identify the inserted end effector 18 and to transmit its ID or other characteristic data sets to a control unit of the surgical robot.
  • This is an RFID antenna or an NFC antenna 104, which extends in an axially limited section in the area of the insertion aid 60 all the way around and within the wall of the shaft housing section 34.
  • the inserted end effector 18 has an RFID chip 106, which is read by the antenna 104 as it passes by.
  • the end effector 18 can have any type of surgical working end.
  • the RFID chip 106 can carry, for example, the article number and the serial number of the end effector 18 as a minimum data set. When it is passed by the antenna 104, this information is read out and sent to the above-mentioned control unit. transferred. In an attachable database, the type of end effector 18 is clearly assigned to the article and serial number.
  • Fig. 17 shows a drive 550 with the housing 216 according to Figures 6 and 7, as well as with a motor 582 that is not lateral to the shaft housing section 34, but is aligned with it. Accordingly, to change the end effector 18, the motor 582 must first be lifted off the housing 216. The shaft 70 is then separated from the motor 582 and the new end effector 18 is inserted into the shaft housing section 34 until the radial collar 72 of the end effector 18 comes into axial contact with the axial stop of the distal coupling section 32 (see central Figure 17). Finally, the motor 582 is connected to the coupling 36.
  • Figure 18 shows the drive 450 with the housing 316 according to Figures 15, 16.
  • the housing is designed with channels 108, 110, 112, 114 that extend from the proximal coupling section 30 to the distal coupling section 30 within the solid material of the housing 316 (see Figure 18 left) and open distally (see Figure 18 right) or are designed as a blind channel. Due to the one-piece design of the housing 316 as disclosed, light, data, image data, coolant, coolant or the like can be arranged, transmitted or conveyed in the channels across this area without interference and safely.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein medizinisches Instrument für einen oder eines medizinischen Roboters (1) mit einer Tragstruktur (116; 216; 316) zur lagernden Aufnahme zumindest eines wahlweise wechselbaren Endeffektors (18) des medizinischen Instrumentes mit einem proximalen Koppelabschnitt (30; 230), der für ein Koppeln mit einem distalen Endsegment (10) des Roboters (1) vorgesehen und ausgebildet ist, und mit einem distalen Koppelabschnitt (32), der für ein Koppeln mit dem wahlweise wechselbaren Endeffektor (18) vorgesehen und ausgebildet ist, wobei die Tragstruktur (116; 216; 316) ein Verbindungsbauteil ist oder hat, das sich zumindest zwischen dem proximalen Koppelabschnitt (30) und dem distalen Koppelabschnitt (32) einstückig erstreckt, wodurch sich zwischen den proximalen und distalen Koppelabschnitten (30, 32) eine koppel- und/oder toleranzkettenfreie Verbindung einstellt. Die vorliegende Offenbarung betrifft zudem eine Tragstruktur (116; 216; 316) für ein oder eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes für einen oder eines chirurgisch/medizinischen Roboters, zur lagernden Aufnahme zumindest eines wahlweise wechselbaren Endeffektors (18) des Instrumentes.

Description

Chirurgisch/medizinisches Instrument für einen chirurgischen Roboter und
Tragstruktur zur lagernden Aufnahme eines Endeffektors eines chirurgisch/medizinischen Instruments
Beschreibung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein chirurgisch/medizinisches Instrument für einen oder eines chirurgischen Roboters, sowie eine Tragstruktur zur lagernden Aufnahme eines Endeffektors eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes für einen oder eines chirurgischen Roboters.
Hintergrund der Offenbarung
In der Chirurgie gewinnt die robotergestützte Handhabe von chirurgisch/medizinischen Instrumenten stetig an Bedeutung. Die Vorteile sind vielfältig, wobei insbesondere ein mit hoher Präzision und hoher Wiederholgenauigkeit steuerbarer, minimalinvasiver Einsatz von Endeffektoren, beispielsweise von Werkzeugen, HF-Spitzen, Beleuchtungen, Optiken, Kameras, Pedikelschrauben und anderen Arbeitsmitteln, im Gebiet des Eingriffs am Patienten (OP-Gebiet) zu nennen sind. Gleichzeitig sind die hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit, insbesondere in Fällen minimalinvasiver Eingriffe ohne Sicht im OP-Gebiet, Grundvoraussetzung zur Durchführung des Eingriffs mit Hilfe des Roboters.
Von entscheidender Bedeutung ist daher die ununterbrochene Kenntnis der Position und Lage des Arbeitspunktes mit Bezug zum OP-Gebiet. Hierfür sind am vom Roboter geführten medizinischen/chirurgischen Instrument Mittel zum 3D-Tracking des Arbeitspunktes vorgesehen - „rigid-bodys“ - die von einer 3D-Kamera erfasst und mittels Triangulation ausgewertet werden können, sodass die Position und Orientierung des Arbeitspunktes ermittelbar ist. Mit der Hilfe der rigid-bodys erfolgt auch die initiale Kalibrierung vor Ort im OP. Ausgehend vom kalibrierten Initialzustand erfolgt das Tracking der rigid-bodys - sowohl desjenigen des Instrumentes als auch gegebenenfalls derjenigen am Patienten. Muss der Chirurgie Roboter zum Wechsel eines Endeffektors wiederholt aus dem OP-Gebiet herausgefahren werden, so kann es dazu kommen, dass im Anschluss an den Wechsel eine zeitaufwändige Neukalibrierung erforderlich ist. Als Endeffektor ist grundsätzlich jegliches in das medizinisch/chirurgische Instrument einsetzbare, stehende oder angetriebene, medizinisch/chirurgische Werkzeug, Produkt oder Hilfsmittel zu verstehen. Beispielhaft zu nennen sind ein Bohrer, Fräser, Skalpell, eine HF-Spitze zur Koagulation, Pedikelschraube, Überblickskamera, ein Mikroskop, Endoskop, eine Optik, Lichtquelle, ein Sensor, Neurosensor und dergleichen
Stand der Technik
Chirurgische Roboter haben einen Endeffektor, der an das chirurgische Instrument gekoppelt wird. Bei aktuellen Systemen befindet sich der distal angeordnete Endeffektor am Ende einer Kette von Antriebs- und Gehäusekomponenten des medizinischen/chirurgischen Instrumentes. Jede der vorstehenden Komponenten weist naturgemäß eine „in-sich-Toleranz“ und auch eine Montagetoleranz im Zusammenwirken mit der benachbarten Komponente auf, sodass sich hierdurch eine Toleranzkette ergibt. Je mehr Glieder (Komponenten) die Toleranzkette aufweist, umso schwieriger wird es, eine einzuhaltende maximale Ausdehnung (Abweichung) des Arbeitspunktes - die sogenannte target-zone - innerhalb ihrer für den Eingriff charakteristischen Spezifikation zu halten. Derartige Toleranzketten, die insbesondere aus der Anzahl hintereinanderliegender Montage- und Kupplungsstellen des medizinischen Instrumentes resultieren, sind beispielsweise vom „Mako“-System des Herstellers Stryker bekannt.
Die Anmelderin gemäß vorliegender Offenbarung hat festgestellt, dass im bekannten Stand der Technik beispielsweise ein erstes Gehäuseteil eines medizinischen/chirurgischen Instruments über eine erste Kupplung an einer Montageschnittstelle eines Roboters angelenkt ist, das erste Gehäuseteil seriell mit weiteren Gehäuseteilen des Endeffektors verbunden ist und an dem letzten Gehäuseteil ein relativ dazu bewegliches Aufnahmefutter für Endeffektoren gelagert ist, mit einer internen Kupplung zur Aufnahme eines Endeffektors. Die Anmelderin hat ferner erkannt, dass eine derartige Ausgestaltung prinzipiell eine generelle Kalibrierung im OP notwendig macht. Hinzu kommen die aufwändige Kalibrierung des chirurgischen Instrumentes mit Bezug zum Roboter und die Vergrößerung der target-zone mit jedem zusätzlichen Glied der wie vorstehend beispielhaft erläuterten Toleranzkette. Wird der Endeffektor zum Wechsel wiederholt aus dem OP-Gebiet gefahren, kann dies zu einer abnehmenden Wiederholgenauigkeit der target-zone führen, sodass schließlich eine zeitaufwändige und die Operation störende Neukalibrierung notwendig wird.
Kurzbeschreibung der Offenbarung
Demgegenüber besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder zumindest zu mindern und insbesondere ein chirurgisch/medizinisches Instrument für einen oder eines chirurgisch/medizinischen Roboters bereitzustellen, über das eine Lage und Ausdehnung (Abweichung) eines Arbeitspunktes des Endeffektors besser reproduzierbar sind. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Tragstruktur, insbesondere ein Gehäuse, zur lagernden Aufnahme eines Endeffektors eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes für einen oder eines chirurgisch/medizinischen Roboters zu schaffen.
Die erste Aufgabe wird gelöst durch ein chirurgisch/medizinisches Instrument mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Die zweite Aufgabe wird gelöst durch eine Tragstruktur, insbesondere ein Gehäuse, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Teil der Unteransprüche, welche ggf. auch gesondert beanspruchbar sein sollen.
Ein chirurgisch/medizinisches Instrument für einen oder eines chirurgisch/medizinischen Roboters hat eine Tragstruktur zur lagernden Aufnahme eines wahlweise wechselbaren stehenden oder antreibbaren Endeffektors, vorzugsweise zur lagernden Aufnahme des Endeffektors und eines Antriebes des Endeffektors. Die Tragstruktur hat einen proximalen Koppelabschnitt, der für ein Koppeln mit einem distalen Endsegment des Roboters vorgesehen und ausgebildet ist. Des Weiteren hat die Tragstruktur einen distalen Koppelabschnitt, der für ein Koppeln mit dem wahlweise wechselbaren Endeffektor vorgesehen und ausgebildet ist. Dabei ist die Tragstruktur ein Verbindungsbauteil oder hat ein solches, welches sich zumindest zwischen dem proximalen Koppelabschnitt und dem distalen Koppelabschnitt einstückig, vorzugsweise stoffeinstückig, erstreckt. Dadurch stellt sich zwischen den proximalen und distalen Koppelabschnitten eine koppel- und/oder toleranzkettenfreie Verbindung ein.
Im Bereich zwischen dem Endsegment des Roboters und dem wahlweise wechselbaren/einsetzbaren Endeffektor existieren somit aufgrund der Einstückigkeit des Verbindungsbauteils lediglich zwei toleranzbehaftete Koppelstellen. Diejenige, an der der proximale Koppelabschnitt mit dem Endsegment des Roboters gekoppelt wird, und diejenige, an der der Endeffektor mit dem distalen Koppelabschnitt gekoppelt wird. Die Toleranzkette und ein daraus resultierendes Spiel sind somit über diesen Bereich hinweg minimal. Die Lage und Ausdehnung eines an der Spitze des Endeffektors definierten Arbeitspunktes, beziehungsweise die Größe der target-zone (TZ), hängen damit nur noch von den Toleranzen des Verbindungsbauteils - sowie natürlich des Endsegments und des verwendeten Endeffektors - ab. Anders als bei Lösungen gemäß dem Stand der Technik haben interne Toleranzen des Instrumentes selbst, keinen Einfluss mehr auf die Lage und Ausdehnung. Fertigungstechnische Aufwände zum Erreichen eines hochpräzise verorteten Arbeitspunktes mit geringster Ausdehnung können so auf die Fertigung des Verbindungsbauteils fokussieren. Unter der Bedingung, dass das Verbindungsbauteil am Endsegment fixiert und initial kalibriert wurde, und dass die Maße und Toleranzen des mit einem Wechsel des neu eingebrachten Endeffektors bekannt sind, ergibt sich die Möglichkeit, auf eine Neukalibrierung nach dem Wechsel zu verzichten, da in das System beim Wechsel nur die bereits bekannten Maße und Toleranzen des neuen Endeffektors neu eingebracht werden.
Bevorzugt weist die target-zone gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Durchmesser von kleiner als 2mm bis größer als 1mm auf.
Besonders bevorzugt weist die target-zone gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Durchmesser kleiner als 1 mm auf. Derart kleine Durchmesser der target-zone sind aufgrund der offenbarungsgemäß kurzen Toleranzkette mit einem gegenüber dem Stand der Technik verringerten, fertigungstechnischen Aufwand erreichbar.
Wie weiter oben bereits erwähnt, meint der Begriff der target-zone die maximale Ausdehnung oder Abweichung des Arbeitspunktes. In anderen Worten ausgedrückt, meint der Begriff der target-zone das maximale Hüllvolumen, in dem die Spitze des Endeffektors, das heißt die Werkzeugspitze, toleranzbedingt angeordnet ist.
Der Begriff der Einstückigkeit bedeutet im Sinne der Offenbarung zumindest, dass - insbesondere in einem Kraftfluss - zwischen dem proximalen und dem distalen Koppelabschnitt kein weiterer Koppelabschnitt/keine weitere Kupplungsstelle mehr vorgesehen ist. Das ist vorzugsweise so umgesetzt, dass der proximale und der distale Koppelabschnitt an einem Stück des Verbindungsbauteils, vorzugsweise aus einem durchgängigen Material, gefertigt sind. Alternativ können beispielsweise mehrere Stücke des Verbindungsbauteils fest gefügt, insbesondere geschweißt oder geklebt, werden, wobei dann in Folge an dem gefügten Stück die Koppelabschnitte gefertigt werden.
Als Endeffektor ist grundsätzlich jegliches in das medizinisch/chirurgische Instrument einsetzbare, an das medizinisch/chirurgische Instrument koppelbare, stehende oder antreibbare, medizinisch/chirurgische Werkzeug, Produkt oder Hilfsmittel zu verstehen. Beispielhaft zu nennen sind: angetriebene Endeffektoren, wie beispielsweise Bohrer oder Fräser; stehende oder feste Endeffektoren, wie beispielsweise ein Skalpell, eine HF-Spitze zur Koagulation, eine Überblickskamera, ein Mikroskop, Endoskop, eine Optik, Lichtquelle, ein Sensor oder eine Sensoranordnung, ein Neurosensor; einzusetzende Produkte, wie beispielsweise eine Pedikelschraube, oder dergleichen. Die mögliche Antriebsart ist offenbarungsgemäß natürlich nicht auf die oben genannte, drehende Ausgestaltung festgelegt, sondern sie umfasst jede in der Chirurgie gebräuchliche Antriebsart, wie beispielsweise einen oszillierenden Antrieb. Vorzugsweise ist das chirurgisch/medizinische Instrument mit dem wahlweise wechselbaren Endeffektor bestückt, indem dieser mit dem distalen Koppelabschnitt (32) gekoppelt ist. Vorzugsweise weist das chirurgisch/medizinische Instrument einen Satz wahlweise wechselbarer Endeffektoren verschiedener Ausführung und/oder Nenngröße auf, wobei einer eingesetzt und die anderen vorgehalten sind.
Die genannten Vorteile verstärken sich, je enger die Toleranzen des Verbindungsbauteils, insbesondere seines proximalen und distalen Koppelabschnitts, gefertigt sind. Vorzugsweise weist das Verbindungsbauteil in einer Weiterbildung zumindest bezüglich der Koppelabschnitte hochpräzise Formtoleranzen, Ausrichtungstoleranzen und Lagetoleranzen auf.
Gemäß einer Weiterbildung weisen die Koppelabschnitte eine feste Ausrichtung, Winkligkeit oder Anstellung zueinander auf. Auf diese Weise ist eine Hauptachse oder Arbeitsachse des Endeffektors relativ zur Hauptachse oder Arbeitsachse des Endsegments des Roboters mit vorbestimmtem Winkel fest eingestellt. Je nach Art des Endeffektors und den Anforderungen an seine Handhabung, kann das Verbindungsbauteil eine feste parallele oder eine feste winklige, insbesondere rechtwinklige, Ausrichtung der Koppelabschnitte zueinander aufweisen. Die Ausrichtung kann über die Anlageebenen der Koppelabschnitte oder über deren Hauptachsen definiert sein.
Um die Ausrichtung des Endeffektors relativ zum Endsegment ohne einen Wechsel des Verbindungsbauteils vornehmen zu können, ist das Verbindungsbauteil in einer Variante für ein Verstellen von Anlageebenen oder Hauptachsen der Koppelabschnitte zueinander vorgesehen und ausgebildet.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Verbindungsbauteil ein Gehäuse oder zumindest ein Gehäuseabschnitt des medizinischen Instruments, insbesondere ein Gehäuse oder ein Gehäuseabschnitt eines mit dem Endeffektor koppelbaren Antriebes des medizinischen Instrumentes. So kann ein und dasselbe Bauteil zwei Funktionen erfüllen: zum einen die toleranzkettenfreie Verbindung des proximalen mit dem distalen Koppelabschnitt und zum anderen die herkömmliche Schutzfunktion eines Gehäuses. Zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme und Lagerung des Endeffektors oder einer Antriebswelle des Antriebes und des mit der Antriebswelle gekoppelten Endeffektors weist das Gehäuse in einer Weiterbildung einen Schaftgehäuseabschnitt auf, an dem der distale Koppelabschnitt ausgebildet ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Schaftgehäuseabschnitt schäft- oder hülsenförmig. Er weist dadurch eine schlanke Bauform auf und beansprucht wenig Bauraum.
Zum Einführen des Endeffektors oder der Antriebswelle und des damit gekoppelten Endeffektors hat der Schaftgehäuseabschnitt vorzugsweise eine proximale Eintrittsöffnung. Distal hat er vorzugsweise eine Austrittsöffnung, die im bestimmungemäßen Betrieb, also bei montiertem Endeffektor, von diesem durchgriffen ist.
Wie weiter oben bereits dargelegt, kann zur Optimierung der Handhabung des Endeffektors die Ausrichtung der Koppelabschnitte des Verbindungsbauteils unterschiedlich vorbestimmt sein (parallel, winklig). In einer möglichen Weiterbildung kann diese Ausrichtung über eine Formgebung des Schaftgehäuseabschnitts vorbestimmt sein. In einer besonders einfachen Variante erstreckt sich der Schaftgehäuseabschnitt von seiner Eintrittsöffnung zum distalen Koppelabschnitt gerade, was zur Parallelität führt. Alternativ kann er sich in diesem Bereich zumindest abschnittsweise gekrümmt erstrecken, was zur Winkligkeit führt.
Zum wiederholsicheren und schonenden Einführen des Endeffektors in den Schaftgehäuseabschnitt weist dieser vorzugsweise eine Einführhilfe, vorzugsweise in einem Bereich der Eintrittsöffnung, auf. Die Einführhilfe ist vorzugsweise als stetige, vorzugsweise trichterförmige, Verjüngung eines Innenraumes oder Aufnahmeraumes des Schaftgehäuseabschnitts ausgebildet. Der Innenraum oder Aufnahmeraum erstreckt sich vorzugsweise von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung.
Gemäß einer Weiterbildung hat der Schaftgehäuseabschnitt eine radiale Verengung oder einen Innenradialbund, von der oder dem ein Axialanschlag des distalen Koppelabschnitts gebildet ist. Dieser Axialanschlag ist vorgesehen und ausgebildet, dass mit ihm ein entsprechend geformter Axialanschlag des Endeffektors in axiale Anlage gebracht wird.
Die axiale Anlage kann unmittelbar oder mittelbar ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall beispielsweise mittels wenigstens einem Axial-Gleitlager oder Axial- Wälzlager, das an der radialen Verengung oder am Innenradialbund platziert ist.
Der Axialanschlag im Inneren des Schaftgehäuseabschnitts ist umso einfacher zu fertigen, je näher er am distalen Endabschnitt des Schaftgehäuseabschnitts ausgebildet ist. In einer bevorzugten Weiterbildung ist daher die radiale Verengung oder der Innenradialbund von einer distalen Stirnwand des Schaftgehäuseabschnitts gebildet und von der Austrittsöffnung durchsetzt.
Um die Ausdehnung des Arbeitspunktes des Endeffektors auch in radialer Richtung minimal halten zu können, weist das Schaftgehäuseabschnitt gemäß einer Weiterbildung eine Innenumfangsfläche auf, von der ein Radialanschlag des distalen Koppelbabschnitts gebildet ist. Dieser ist vorgesehen und ausgebildet, dass mit ihm ein entsprechend geformter Radialanschlag des Endeffektors in radiale Anlage gebracht wird. Die radiale Anlage kann unmittelbar oder mittelbar ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall beispielsweise mittels wenigstens einem Radial-Gleitlager oder Radial-Wälzlager, das an der Innenumfangsfläche platziert ist.
Kombinationen aus Gleitlager und Wälzlager sind möglich.
Gemäß einer Weiterbildung ist proximal am Schaftgehäuseabschnitt ein zur Eintrittsöffnung koaxialer Radialanschlag und/oder Axialanschlag der vorgesehen und ausgebildet, den Endeffektor zu lagern oder eine Antriebswelle des Antriebes des Endeffektors zu lagern.
Komponenten des Antriebes sind beispielsweise ein Motor, ein damit gekoppeltes Getriebe und eine mit dem Getriebe gekoppelte Antriebswelle, die wiederum mit dem Endeffektor koppelbar ist. Die Verwendung eines Getriebes ermöglicht, in Abhängigkeit seiner Ausgestaltung, eine fluchtende oder nichtfluchtende Anordnung des Motors relativ zum Endeffektor.
In minimaler Ausgestaltung umfasst der Antrieb den Motor, der zur direkten Kopplung mit dem Endeffektor, vorzugsweise mit einem Schaft des Endeffektors, vorgesehen und ausgestaltet ist. Insbesondere im Falle eines drehbaren Endeffektors ergibt sich hieraus die Möglichkeit zur fluchtenden Anordnung des Motors relativ zum Schaftgehäuseabschnitt. Die fluchtende Anordnung hat den Vorteil, dass der Antrieb schmal baut. Sie kann aber dazu führen, dass der Antrieb vergleichsweise lang baut.
Um die Baulänge des Antriebs und seines Gehäuses zu minimieren, ist gemäß einer Variante wenigstens eine Komponente des Antriebs lateral zum Schaftgehäuseabschnitt angeordnet vorgesehen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist das Gehäuse hierfür lateral zur Eintrittsöffnung ein Motorgehäuseabschnitt auf, der zur Aufnahme zumindest des Motors vorgesehen und ausgebildet ist.
Vorzugsweise sind Hauptachsen des Schaftgehäuseabschnitts und des Motorgehäuseabschnitts parallel. In anderen Worten: eine Antriebswelle des Motors ist parallel zur im Schaftgehäuseabschnitt aufgenommenen Antriebswelle des Endeffektors oder zum Schaft des Endeffektors. Das hat den Vorteil, dass für eine Drehmomentübertragung ein vorrichtungstechnisch einfaches Stirnradgetriebe vorgesehen sein kann.
Alternativ können die Hauptachsen des Schaftgehäuseabschnitts und des Motorgehäuseabschnitts zueinander angestellt sein. Auf diese Weise kann der vom Antrieb beanspruchte Bauraum auf die Anwendung im OP optimiert werden.
Vorzugsweise ist der Motorgehäuseabschnitt im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung hat das Gehäuse einen Getriebegehäuseabschnitt, der vorgesehen und ausgebildet ist, ein Getriebe des Antriebs des Endeffektors zumindest abschnittsweise aufzunehmen. Der Getriebegehäuseabschnitt kann als eigenständiges Teil oder von einem Abschnitt des Motorgehäuseanschnitts, des Schaftgehäuseabschnitts oder von beiden gebildet sein.
Gemäß einer ersten Variante des Gehäuses ist der Motorgehäuseabschnitt fluchtend mit dem Schaftgehäuseabschnitt verbunden. Die Verbindung ist entweder direkt, also ohne Getriebe und den entsprechenden Getriebegehäuseabschnitt, oder sie ist mittelbar, indem alle drei Gehäuseabschnitte fluchtend verbunden sind. Wie bereits oben erwähnt, ermöglicht dies eine vergleichsweise schmale aber lange Bauform des Gehäuses und damit des medizinischen Instrumentes.
Alternativ ist der Motorgehäuseabschnitt über den Getriebegehäuseabschnitt lateral an den Schaftgehäuseabschnitt angebunden. Die laterale Anbindung des Motorgehäuseabschnitts an den Schaftgehäuseabschnitt hat den Vorteil, dass für einen Wechsel des Endeffektors, der ein Herausziehen des Endeffektors aus dem Schaftgehäuseabschnitt nach proximal bedingt, keine Demontage des Motors mehr nötig ist. Gegenüber der fluchtenden Anordnung ermöglicht diese Variante somit einen vereinfachten Wechsel des Endeffektors.
Gemäß einer Weiterbildung des Gehäuses für einen Antrieb mit Getriebe ist im Schaftgehäuseabschnitt wenigstens eine in Einführrichtung stufige Verjüngung ausgebildet, die zur drehbaren Lagerung eines Abtriebselementes einer Getriebestufe des Getriebes des Antriebes vorgesehen und ausgebildet ist. Das Abtriebselement kann ein Reibrad eines Riemengetriebes oder ein Zahnrad eines Zahnradgetriebes sein. Dessen Lagerung kann unmittelbar auf der Stufe oder mittelbar über ein dortiges Gleitlager oder Wälzlager erfolgen.
Für ein mehrstufig ausgebildetes Getriebe ist gemäß einer Weiterbildung eine Reihe derartiger, stufiger Verjüngungen ausgebildet, über die der Schaftgehäuseabschnitt in Einführrichtung zunehmend verengt ist, wobei jede Verjüngung zur Lagerung eines Abtriebselementes einer anderen von mehreren Getriebestufen des Getriebes vorgesehen und ausgebildet ist. Alternativ dazu kann die Reihe derartiger Abtriebselemente in der genau einen, radialen und stufigen Verjüngung des Schaftgehäuseabschnitts gestapelt angeordnet sein.
Gemäß der vorangegangenen Beschreibung ist ein Vorteil des offenbarungsgemäß mit nur zwei toleranzbehafteten Koppelstellen ausgebildeten Verbindungsbauteils, dass nach dem Wechsel des Endeffektors unter bestimmten Bedingungen auf die Neukalibrierung während des Eingriffs im OP verzichtet werden kann. Eine notwendige Bedingung ist die Kenntnis der charakteristischen Maße und Toleranzen des neu eingeführten Endeffektors. Basierend auf dem initial kalibrierten Verbindungsbauteil und den Maßen und Toleranzen des neuen Endeffektors können dann die neue Lage und die neue Ausdehnung des Arbeitspunktes errechnet werden. Die Neukalibrierung im OP ist nicht mehr zwingend erforderlich.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Instrument daher wenigstens einen Endeffektor auf, vorzugsweise einen Satz wahlweise wechselbarer Endeffektoren, der/die bezüglich seiner/ihrer charakteristischen Maße und Toleranzen ausgemessen und dokumentiert ist/sind. Dieses Ausmessen erfolgt vorzugsweise außerhalb des OPs, vorzugsweise werksseitig im Zuge der Herstellung des Endeffektors, insbesondere im Zuge seiner Fertigung, sodass die Maße und Toleranzen mit dem Einsetzen oder Koppeln des jeweiligen Endeffektors in das oder mit dem Instrument von einer Steuereinheit anziehbar sind, die ausgelegt ist, die Lage und die Ausdehnung des Arbeitspunktes zu errechnen. Auf diese Weise können die neue Lage und die neue Ausdehnung des Arbeitspunktes nach dem Einsetzen/Koppeln des Endeffektors errechnet werden und eine Neukalibrierung muss nicht stattfinden. Der Aufwand des Einmessens oder Kalibrierens vor Ort im OP entfällt somit auf diese Weise und ist - wie bereits erwähnt - stattdessen werksseitig verortet, was einen großen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik darstellt.
Um diese Maße und Toleranzen für jeden einführbaren Endeffektor ermitteln zu können, oder wie oben erwähnt anziehen zu können, weist das chirurgisch/medizinische Instrument, vorzugsweise das Verbindungsbauteil, vorzugsweise das Gehäuse, in einer bevorzugten Weiterbildung eine Erfassungseinheit auf, die ausgestaltet ist, dass über sie zumindest eine ID und/oder die charakteristischen Eigenschaften und/oder die Maße und Toleranzen des beim Einsetzen an der Erfassungseinheit, vorzugsweise einem Sensor, vorbeigeführten Endeffektors auslesbar ist oder sind. Voraussetzung hierfür ist vorzugsweise, dass die einsetzbaren Endeffektoren über einen entsprechenden Emitter oder ein entsprechendes Tag verfügen, der auf dem die ID oder die genannten Daten abgelegt ist oder sind.
Vorzugsweise ist die Erfassungseinheit als ein Sensor, insbesondere als eine NFC-Antenne zum Auslesen eines RFID-Tags des Endeffektors ausgestaltet. Dem RFID-Tag hinterlegte Daten sind vorzugsweise Artikelnummer, Seriennummer, Art, Typ und Nenngröße des Endeffektors, sowie insbesondere dessen charakteristischen Maße und Toleranzen, insbesondere der charakteristische Abstand des Arbeitspunktes vom Axialanschlag des Endeffektors, die Nenngröße des Endeffektors, sein Rundlauf, seine Koaxialität und dergleichen. Vorzugsweise ist die Erfassungseinheit in einem Bereich der oben beschriebenen Eintrittsöffnung oder der Einführhilfe angeordnet.
Vorzugsweise hat die Erfassungseinheit eine Empfangskapazität, die mindestens einen Querschnitt des Schaftgehäuseabschnitts, vorzugsweise der Eintrittsöffnung oder der Einführhilfe, überdeckt. Vorzugsweise erstreckt sich die Erfassungseinheit vollumfänglich am Schaftgehäuseabschnitt oder sie erstreckt sich zumindest teilumfänglich, vorzugsweise gleichverteilt.
Der proximale Koppelabschnitt des Verbindungsbauteils ist in einer bevorzugten Ausführung gerade und balkenförmig oder er ist zangenförmig oder klammerförmig ausgebildet. Je nach Ausbildung ergeben sich für das Ansetzen des Verbindungsbauteils an das Endsegment des Roboters andere, vorteilhafte Kopplungsbewegungen.
Um die Lage und Ausrichtung des proximalen Koppelabschnitts relativ zum Endsegment auf einfachste Weise zu definieren, hat der proximale Koppelabschnitt in einer bevorzugten Weiterbildung drei punktartige, proximale Koppelemente, von denen eine proximale Koppelebene aufgespannt ist. Die drei Koppelemente sind insbesondere zum Eingriff mit drei an sie angepassten, endsegmentseitigen Koppelementen vorgesehen und ausgebildet. Vorzugsweise bildet die Anordnung der drei Koppelelemente Ecken eines gleichseitigen Dreiecks aus.
Gemäß einer möglichen Weiterbildung hat wenigstens eines der proximalen Koppelelemente eine Zentnerbohrung oder -mulde und ein anderes einen Zentnerdom oder eine Zentnersphäre.
Gemäß einer möglichen Weiterbildung hat wenigstens eines der proximalen Koppelelemente einen quer zur proximalen Koppelebene wirksamen Anschlag.
Aufgrund der offenbarungsgemäßen Ausgestaltung erstreckt sich das Verbindungsbauteil bis zum distalen Anschlag, das heißt bis nahe an den Arbeitspunkt des Endeffektors, einstückig. Dies ermöglicht das einfache Führen von Versorgungskanälen bis in diesen Bereich hinein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Verbindungsbauteil wenigstens einen solchen Kanal auf, der nach distal führt oder der distal, vorzugsweise an einer distalen Stirnseite und/oder einer distalen Außenmantelfläche des Verbindungsbauteils, insbesondere des Schaftgehäuseabschnitts, mündet. Der/die Kanäle erstrecken sich dabei vorzugsweise in und entlang einer Wandung des Schaftgehäuseabschnitts. Der jeweilige Kanal kann vorgesehen und ausgestaltet sein, einen Lichtleiter zur Beleuchtung eines OP- Gebietes, eine Optik zum Einsehen des OP-Gebietes, ein Kühlmittel zur Kühlung des Endeffektors oder seiner Lagerung, eine Datenleitung für eine distal aufsetzbare Kamera oder einen distal aufsetzbaren Sensor, insbesondere einen Kraftsensor zur Erfassung von Kräften und/oder Momenten des Arbeitsendes, aufzunehmen, oder er ist zur Absaugung von Flüssigkeit im OP-Gebiet vorgesehen und ausgestaltet.
Vorzugsweise hat das Verbindungsbauteil eine Befestigungsschnittstelle, die ausgestaltet ist, dass daran ein Drape befestigt werden kann.
In bevorzugter Ausgestaltung ist das Verbindungsbauteil ein Sterilgut.
Der Antrieb kann manuell oder motorisch sein oder der Antrieb ist manuell und servomotorisch unterstützt. In manueller oder servomotorisch unterstützter Ausgestaltung weist der Antrieb ein Handstück auf. In manueller Ausgestaltung ist das Handstück vorzugsweise vorgesehen und ausgestaltet, direkt mit dem Endeffektor gekoppelt zu sein. In servomotorisch unterstützter Ausgestaltung ist es vorzugsweise vorgesehen und ausgestaltet, mit einer spezifischen Getriebestufe des Getriebes gekoppelt zu sein.
In bevorzugter Ausgestaltung weist ein Getriebe des Antriebes mehrere Getriebestufen auf. Der Antrieb ist besonders drehzahl- und drehmomentflexibel, wenn er mehrere Getriebestufen hat. Vorzugsweise ist jeder der Getriebestufe ein an einer stufigen Verjüngung des Schaftgehäuseabschnitts axial und außenumfänglich gelagertes Abtriebselement zugeordnet und drehbar gelagert.
Zur einfachen Kopplung eines der Abtriebselemente mit einem ihm zugeordneten Endeffektor, insbesondere mit dessen Schaft, weisen die Abtriebselemente eine, vorzugsweise mittige, Durchgangsausnehmung mit einem innenumfänglichen Koppelabschnitt auf.
Eine besonders einfache Zuordnung und Kopplung der jeweiligen Getriebestufe mit einem ihr zugeordneten Endeffektor wird ermöglicht, wenn die Innendurchmesser der Durchgangsausnehmungen gemäß einer Weiterbildung in Einführrichtung stufig abnehmen.
Der Antrieb hat vorzugsweise einen Satz wechselbarer wahlweise verwendbarer Endeffektoren, die jeweils mit gleichlangem Schaft ausgebildet sind. Die Endeffektoren haben jeweils in gleicher Höhe - gemessen ausgehend vom Koppelabschnitt des Endeffektors - einen außenumfänglichen Koppelabschnitt, der zur Kopplung mit einem der innenumfänglichen Koppelabschnitte vorgesehen und ausgebildet ist.
Die zielgenaue Kopplung eines spezifischen der Endeffektoren mit der ihm spezifisch zugeordneten Getriebestufe, das heißt mit dem spezifischen Abtriebselement, gelingt auf einfache Weise, wenn die außenumfänglichen Koppelabschnitte gemäß einer Weiterbildung jeweils ein eindeutiges Tupel aus Außendurchmesser und Länge aufweisen: Dabei ist dem größten der
Außendurchmesser die geringste Länge und dem kleinsten der Außendurchmesser die größte Länge zugeordnet. Dazwischen befindliche Außendurchmesser nehmen in Einführrichtung stufig ab, Längen stufig zu.
Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt einen chirurgischen Roboter mit einem damit gekoppelten chirurgischen Instrument gemäß dem Stand der Technik, in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 zeigt ein als Gehäuse ausgestaltetes Verbindungsbauteil eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes eines chirurgischen Roboters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, in perspektivischer Darstellung,
Fig. 3 zeigt das Gehäuse gemäß Figur 2, in einem perspektivischen Teilschnitt,
Fig. 4 zeigt einen Antrieb mit dem Gehäuse gemäß den Figuren 2 und 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, in perspektivischer Darstellung,
Fig. 5 zeigt das Gehäuse gemäß den Figuren 2 und 3 in einem Längsschnitt,
Fig. 6 zeigt ein als Gehäuse ausgestaltetes Verbindungsbauteil eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes eines chirurgischen Roboters, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,
Fig. 7 zeigt das Gehäuse gemäß Figur 6 in einer Ansicht von proximal,
Fig. 8 zeigt das Gehäuse gemäß Figur 5 mit eingesetztem Endeffektor, in einem Teilschnitt,
Fig. 9 zeigt einen Antrieb eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,
Fig. 10 zeigt einen Antrieb eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,
Fig. 11 zeigt einen Antrieb eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,
Fig. 12 zeigt einen gleichen Endeffektor mit unterschiedlichen Koppelabschnitten zur Kopplung mit unterschiedlichen Getriebestufen eines Antriebs des chirurgisch/medizinischen Instrumentes,
Fig. 13 zeigt ein Detail des Antriebes gemäß Figur 11 , in perspektivischer Ansicht, Fig. 14 zeigt den Antrieb gemäß Figur 13 mit eingesetztem Endeffektor, in perspektivischer Ansicht,
Fig. 15 zeigt einen Antrieb mit dem Gehäuse gemäß Figur 5, gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,
Fig. 16 zeigt den Antrieb gemäß Figur 15 mit einem einzuführenden Endeffektor, Fig. 17 zeigt einen Antrieb eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel und mit dem Gehäuse gemäß Figur 6 und 7, in einem Längsschnitt, und
Fig. 18 zeigt den Antrieb gemäß den Figuren 15 und 16 mit im Gehäuse verlaufenden Kanälen.
Figur 1 zeigt einen Roboterarm eines chirurgischen Roboters 1 mit einem Antrieb eines Endeffektors 18 mit einem Gehäuse 16 gemäß dem Stand der Technik. Der Roboterarm hat gelenkig miteinander verbundene Segmente 2, 4, 6, 8, 10 und ein Endsegment 10. Über einen Koppelarm 12 ist mit dem Endsegment 10 ein chirurgisches Instrument 14 gekoppelt. Das Instrument 14 ist dabei in einer Aufnahme des Koppelarms 12 mit seinem Gehäuse 16 fixiert. Am distalen Ende des Gehäuses 16 tritt ein Arbeitsende oder Endeffektor 18 des Instrumentes 14 aus. An dessen Spitze befindet sich der Arbeitspunkt 20 des Instrumentes 14, der im OP-Gebiet wirksam ist. Ausgehend vom Endsegment 10 bis zum Endeffektor 18 weist das Instrument 14 eine Kette von Kupplungsstellen 22, 24, 26, 28 auf. Beim in Figur 1 gezeigten System sind zwischen dem Endsegment 10 und dem Endeffektor 18 Komponenten des Antriebes des Endeffektors 18 und des Gehäuses 16 über eine Fülle von Kupplungsstellen 22, 24, 26, 28 verbunden. Dadurch entsteht eine Toleranzkette und somit auch ein Spiel, aufgrund dessen sich eine sphärische Ausdehnung des Arbeitspunktes, die target-zone, vergrößert. Diesen Effekt gilt es, zu minimieren oder zu eliminieren.
Zu diesem Zweck wird ein, vorzugsweise hochpräzises, Verbindungsbauteil für das medizinisch/chirurgische Instrument vorgeschlagen, dessen Ausführungsbeispiele in Folge in den Figuren 2 bis 18 beschrieben werden. Das Verbindungsbauteil ist in den Ausführungsbeispielen als gehäuseartig geformtes Bauteil ausgestaltet und wird im Folgenden der Einfachheit halber als „Gehäuse“ bezeichnet. Es zeichnet sich insbesondere durch den Verzicht auf mehrere Kupplungsstellen aus, was die Toleranzkette minimiert. Die target-zone des Endeffektors 18 kann so stark eingeengt und optimiert werden.
Figur 2 zeigt ein als Gehäuse 116 ausgestaltetes Verbindungsbauteil für ein den Endeffektor 18 aufweisendes medizinisch/chirurgisches Instrument, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Ansicht. Das Gehäuse 116 hat einen proximalen Koppelabschnitt 30, der mit dem Endsegment 10 (vergleiche Figur 1) koppelbar ist und einen distalen Koppelabschnitt 32, mit dem der Endeffektor 18 gekoppelt ist. Zwischen den Koppelabschnitten 30 und 32 erstreckt sich das Gehäuse 116 einstückig, das heißt ohne weitere Kupplungsstellen im Kraftschluss zwischen dem Endsegment 10 und dem Endeffektor 18. Die Anzahl der Kupplungsstellen ist somit auf das Minimum „zwei“ reduziert. Verglichen mir den Lösungen des Standes der Technik haben somit interne Kupplungsstellen eines Antriebes des Endeffektors 18 oder anderweitig vorhandene Kupplungsstellen des Gehäuses 116 keinen Einfluss auf die Lage des Arbeitspunktes 20. Allein die Toleranzen der Koppelabschnitte 30 und 32 legen die target-zone fest. Um die Ausdehnung der target-zone zu minimieren, sind die Koppelabschnitte 30, 32 daher hochpräzise bezüglich Form-, Ausrichtungs- und Lagetoleranzen gefertigt.
Gemäß Figur 2 hat das Gehäuse 116 einen tubus- oder hülsenförmigen Schaftgehäuseabschnitt 34, der von einer proximalen Kupplung 36 des Endeffektors 18 durchgriffen ist. Lateral am Schaftgehäuseabschnitt 34 setzt der Koppelarm 12 mit stumpfem Winkel an. Der Koppelarm 12 ist mittels einer Aussparung 38 gewichtsoptimiert. Der Koppelabschnitt 30 verzweigt sich in zwei Koppelschenkel 40, an denen radial innen jeweils ein sphärenförmiges Koppelelement 42 (eines verdeckt) des Koppelabschnitts 30 ausgebildet ist. Am Scheitelpunkt der Verzweigung hat der Koppelabschnitt 30 ein weiteres Koppelelement 44, das als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und in Richtung der Aussparung 38 mündet. Hierbei liegt der offenbarungsgemäße Vorteil in der Präzision der Relativposition der von den Koppelelementen 42, 44 aufgespannten Koppelebene zur vom Koppelabschnitt 32 aufgespannten Koppelebene. Gemäß Figur 2 hat das Gehäuse 116 zudem einen Getriebegehäuseabschnitt 46, der weiter unten beschrieben wird.
Figur 3 zeigt das Gehäuse 116 gemäß Figur 2 in einem perspektivisch dargestellten Längsschnitt ohne den Endeffektor 18. Der Getriebegehäuseabschnitt 46 ist ungeschnitten dargestellt. Der innenseitig angeordnete, distale Koppelabschnitt 32 ist einsehbar und die hülsenförmige Erstreckung des Schaftgehäuseabschnitts 34 ersichtlich. Der distale Koppelabschnitt 32 hat einen in Erstreckungsrichtung des Endeffektors 18 axialen Anschlag, der im gezeigten Ausführungsbeispiel von einer stirnseitigen, radialen Verengung Schaftgehäuseabschnitts 34 gebildet ist. Diese Verengung berandet eine Austrittsöffnung 48 des Schaftgehäuseabschnitts 34, durch die der Endeffektor 18 (vergleiche Figur 1 ) austritt.
Figur 4 zeigt einen manuellen, servomotorisch unterstützten Antrieb 50 mit dem Gehäuse 116 gemäß den Figuren 2 und 3. Der Antrieb 50 hat ein Handstück 52, über das eine Drehung des Endeffektors 18 initiiert werden kann. Das Handstück 50 ist aufsetzbar ausgestaltet und innerhalb des Getriebegehäuseabschnitts 46 mit einem nicht dargestellten Getriebeeinsatz des Antriebs 50 in Wirkverbindung. Die Drehung des Handstücks 52 bewirkt so die servermotorische Unterstützung. Auf diese Weise kann beispielsweise das Einschrauben einer Pedikelschraube motorisch unterstützt werden und der Operateur behält dennoch ein Gefühl für das aufgebrachte Drehmoment.
Figur 5 zeigt das Gehäuse 116 in einem Längsschnitt. Der Getriebegehäuseabschnitt 46 ist hierbei nicht dargestellt. Ergänzend zu den Darstellungen der Figuren 2 bis 4 ist dadurch eine proximale Eintrittsöffnung 54 des Schaftgehäuseabschnitts 34 einsehbar, durch die hindurch der Endeffektor 18 ins Gehäuse 116 einführbar ist. Die Eintrittsöffnung 54 ist vergleichsweise breit. In Einführrichtung weist Schaftgehäuseabschnitt im Nahbereich der Eintrittsöffnung 54 eine vergleichsweise starke, stufenförmige Verjüngung 56 auf. Diese bildet einen zylindrischen Aufnahmeraum 58 für einen Satz von Abtriebselementen des Getriebes (nicht dargestellt) aus. An die stufenförmige Verjüngung 56 schließt eine trichterförmige Verjüngung 60 an, die als Einführhilfe beim Einführen des Endeffektors 18 fungiert. Am distalen Ende des Schaftgehäuseabschnitts 34 sind im Schnitt ein axialer Anschlag 62 und ein radialer Anschlag 64 des distalen Koppelabschnitt 32 dargestellt. Beim erstgenannten handelt es sich um eine hochpräzise bearbeitete, nach innen weisende Ringstirnfläche, die Austrittsöffnung 48 umrandet, der radiale Anschlag 64 ist ein an die Ringstirnfläche angrenzender Abschnitt einer Innenmantelfläche des Schaftgehäuseabschnitts 34.
Figur 6 und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gehäuses 216 eines Endeffektors eines chirurgischen Instrumentes eines chirurgischen Roboters, wobei lediglich auf die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel eingegangen werden soll, um die Schrift nicht zu Überfrachten. Abweichend vom Gehäuse 116 gemäß den Figuren 2 bis 5 erstreckt sich der Schaftgehäuseabschnitt 34 von seiner Eintrittsöffnung 54 zur Austrittsöffnung 48 mit nur einer radialen Verjüngung 56. Auf die Einführhilfe (vergleiche 60, Figur 5) wurde hierbei verzichtet. Die stufenförmige, radiale Verjüngung 56 des Gehäuses 216 ist vergleichsweise flach gehalten. Die Verjüngung 56 eignet sich daher zur Aufnahme nur eines Abtriebselementes einer Getriebestufe. Alternativ dient sie als proximale Lagerstelle für einen Schaft des Endeffektors oder eines Antriebsmotors, mit dem dieser Schaft koppelbar ist, was weiter unten in Figur 17 erläutert wird. Der proximale Koppelabschnitt 230 des Gehäuses 216 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel eine axiale Koppelfläche 66 zur frontalen Anlage eine entsprechende Koppelfläche des Endsegments 10 und eine laterale Koppelfläche 68 zur lateralen Anlage mit einer entsprechenden Koppelfläche des Endsegment 10. Gemäß Figur 6 und 7 sind das Maß H, das den Abstand der axialen Koppelfläche 66 des proximalen Koppelabschnitts 230 zum axialen Anschlag 62 definiert, das Maß L, das den Abstand der lateralen Koppelfläche 68 des proximalen Koppelabschnitts 230 zum Mittelpunkt des radialen Anschlages 64 definiert und das Maß d, das den Durchmesser eines radialen Anschlags im Bereich der Eintrittsöffnung 54 definiert bezüglich Form-, Ausrichtungs- und Lagetoleranz hochpräzise gefertigt.
Figur 8 zeigt den distalen Koppelabschnitt 32 des jeweiligen Schaft Gehäuseabschnitts 34 der Figuren 2 bis 7 im Detail, mit gekoppeltem Endeffektor 18. Dieser hat einen sich innerhalb des Schaftgehäuseabschnitts 34 erstreckenden Schaft 70, einen daran distal anschließenden Radialbund 72 und ein aus der Austrittsöffnung 48 austretendes Arbeitsende 74 mit dem Arbeitspunkt 20 an der Spitze. Gut zu erkennen ist, dass eine nach distal orientierte, Ringstimfläche 76 des Radialbundes 72 in gleitender Anlage mit dem axialen Anschlag 62 des distalen Koppelabschnitt 32 ist. Eine Zentrierung des Endeffektors 18 kann entweder über eine Umfangsfläche des Radialbundes 72 erfolgen, die an der den Radialanschlag 64 ausbildenden Innenmantelfläche abgestützt ist oder über einen teilkonischen Zentnerbund 78, der in die Austrittsöffnung 48 eingetaucht ist.
Wie bereits weiter oben erwähnt, lässt sich gemäß der vorliegenden Offenbarung die target-zone mit einem Durchmesser von kleiner als 2mm, besonders bevorzugt kleiner als 1mm, mit geringem fertigungstechnischem Aufwand erzielen, was darin begründet ist, dass durch die verkürzte Toleranzkette weniger Flächen zu bearbeiten sind als bei Lösungen gemäß dem Stand der Technik. Unabhängig von dem jeweiligen, offenbarungsgemäßen Ausführungsbeispiel meint der Begriff target-zone, unter Bezugnahme auf Figur 8, ein/ einen sich um die Spitze des Endeffektors 18 herum erstreckendes Hüllvolumen/ erstreckenden Toleranz-Raum, in welchem die Spitze des Endeffektors 18 nach einer Montage des Endeffektors 18 toleranzbedingt angeordnet ist.
Figur 9 zeigt einen Antrieb 150 eines Endeffektors eines chirurgischen Roboters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt. Im Unterschied zur vorangegangenen Beschreibung weist das Gehäuse 316 einen lateral an den Schaftgehäuseabschnitt 34 angebundenen Motorgehäuseabschnitt 80 auf, in dem ein Antriebsmotor 82 mit zum Schaft 70 paralleler Antriebswelle 84 aufgenommen ist. Die Gehäuseabschnitte 34 und 80 sind über einen Getriebegehäuseabschnitt 46 verbunden, in dem ein als Stirnradgetriebe ausgebildetes Getriebe 88 abschnittsweise aufgenommen ist. Das Getriebe 88 hat ein mit der Antriebswelle 84 gekoppeltes Antriebsstirnrad 90 und ein mit diesem über ein Zahnrad 92 drehfest verbundenes, mit dem Schaft 70 gekoppeltes Abtriebsstirnrad 94. Die Zahnräder 90, 92 und 94 bilden eine Getriebestufe 91 mit fester Übersetzung des Antriebes 150 aus. Zur Kopplung hat der Schaft 70 des Endeffektors 18 einen außenumfänglichen Koppelabschnitt 96 in drehfester Verbindung mit einem innenumfängliche Koppelabschnitt 98 einer Durchgangsausnehmung des Abtriebsstirnrades 94. Abweichend von den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist der Endeffektor 18 nicht über einen Radialbund, sondern über eine Ringstirnfläche 76 des Schaftes 70 und zwei Kugellager am Axialanschlag 62 des distalen Koppelabschnitts 32 abgestützt.
Fig. 10 zeigt einen Antrieb 250 eines Endeffektors 18 eines chirurgischen Roboters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt. Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 erstreckt sich der Schaftgehäuseabschnitt 34 nicht linear, sondern gekrümmt. Schaftgehäuseabschnitt 34 ist starr ausgebildet und mittels der Krümmung an eine spezifische Anforderung im OP- Gebiet angepasst. Hierbei ist es erforderlich, dass der Schaft 70 flexibel ist.
Fig. 11 zeigt einen Antrieb 350 eines Endeffektors 18 eines chirurgischen Roboters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt. Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 oder 10 ist zusätzlich zur ersten Getriebestufe 91 eine zweite Getriebestufe 93 vorgesehen. Dessen Antriebsstirnrad 95 ist wie das Antriebsstirnrad 90 der ersten Getriebestufe 91 , fest mit der Antriebswelle 84 gekoppelt. Beide Stirnräder 90 und 95 drehen daher stets mit der Antriebswelle 84 und treiben ihr jeweiliges Abtriebsstirnrad 94 (erste Getriebestufe 91 ) und 99 (zweite Getriebestufe 93) an. Dabei stellen sich an den Abtriebsstirnrädern 94, 99 unterschiedliche Drehzahlen ein. Ein mit dem jeweiligen, innenumfänglichen Koppelabschnitt 98, 100 koppelbarer Endeffektor 18 kann so, je nachdem in welchen Koppelabschnitt 98, 100 er eingreift, mit unterschiedlicher Drehzahl angetrieben werden.
Fig. 12 verdeutlicht diese Möglichkeit, den Endeffektor 18 mit unterschiedlichen, außenumfänglichen Koppelabschnitten 96, 101 vorzusehen, in Eingriff zu bringen und so mit unterschiedlicher Drehzahl anzutreiben. Je nach verwendetem außenumfänglichen Koppelabschnitt 96, 101 gemäß Figur 12 wird der Endeffektor 18 von der ersten Getriebestufe 91 mit der ihr eigenen Drehzahl n1 oder von der zweiten Getriebestufe 93 mit der ihr eigenen Drehzahl n2 angetrieben.
Fig. 13 zeigt den Antrieb 350 gemäß Figur 11 im Bereich der Abtriebsstirnräder 94 und 99 in einer perspektivischen Ansicht von oben. Figur 14 zeigt den Antrieb gemäß Figur 13, wobei der in Figur 12 linke Endeffektor 18, der den außenumfänglichen Koppelabschnitt 96 hat, eingesetzt ist. Aufgrund von dessen geringerem Durchmesser und größerer Höhe, koppelt der Koppelabschnitt 96 nur mit dem untenliegenden, innenumfänglichen Koppelabschnitt 98 des Abtriebsstirnrades 94 der ersten Getriebestufe 91 . Die zweiten Getriebestufe 93 bleibt so außer Eingriff und läuft lediglich mit, das heißt ohne eine Drehmomentübertragung an den Endeffektor 18.
Figur 15 zeigt einen Antrieb 450, der sich von demjenigen gemäß Figur 11 , 13 und 14 lediglich durch seine höheren Anzahl Getriebestufen - drei anstatt nur zwei - unterscheidet. Dies ist aus dem dreilagigen Satz von Abtriebsstirnrädern 94, 99 und 103 ersichtlich, wobei die Abtriebsstirnräder 94, 99 die zuvor beschriebene erste und zweite Getriebestufe 91 und 93 repräsentieren und das Abtriebsstirnrad 103 die zusätzliche dritte Getriebestufe.
Fig. 16 beleuchtet ein weiteres Detail des Antriebs 450, der es ermöglicht, den eingeführten Endeffektor 18 eindeutig zu identifizieren und einer Steuereinheit des chirurgischen Roboters dessen ID oder andere charakteristischen Datensätze zu übermitteln. Hierbei handelt es sich um eine RFID-Antenne oder eine NFC-Antenne 104, die sich in einem axial begrenzten Abschnitt im Bereich der Einführhilfe 60 vollumfänglich und innerhalb der Wandung des Schaftgehäuseabschnittes 34 erstreckt. Der eingeführte Endeffektor 18 hat einen RFID-Chip 106, der von der Antenne 104 beim vorbeiführen ausgelesen wird. Der Endeffektor 18 kann jegliche Gattung von chirurgischem Arbeitsende aufweisen. Gemäß der Offenbarung werden bei seiner Fertigung produktionsbegleitend seine charakteristischen, kalibrierten Maße erfasst und sind offenbarungsgemäß Maße, die einen Einfluss auf die Lage des Arbeitspunktes im Raum haben, wie beispielsweise der Abstand der Ringstirnfläche/des Axialanschlages 76 zum Arbeitspunkt 20, sowie dessen Toleranz, sowie eine Rundlaufgenauigkeit des Arbeitspunktes 20 (vergleiche Figur 8) oder andere Informationen, wie beispielsweise ein Durchmesser, eine Oberflächenrauigkeit, ein Schärfegrad und dergleichen. Der RFID-Chip 106 kann als Minimaldatensatz beispielsweise die Artikelnummer und die Seriennummer des Endeffektors 18 tragen. Beim Vorbeiführen an der Antenne 104 werden diese Informationen ausgelesen und an die oben genannte Steuereinheit übertragen. In einer anziehbaren Datenbank ist der Artikel- und Seriennummer die Art des Endeffektors 18 eindeutig zugeordnet. Durch Mapping der Artikelnummer können dann alle weiteren Maße und Toleranzen des eingeführten Endeffektors 18 angezogen werden und zur eindeutigen Berechnung der Lage des neuen Arbeitspunktes - ohne eine erneute Kalibrierung - verwendet werden. Alternativ können die genannten Daten natürlich bereits auf dem RFID-Chip 106 selbst hinterlegt sein und direkt ausgelesen und an die Steuereinheit übermittelt werden.
Fig. 17 zeigt ein Antrieb 550 mit dem Gehäuse 216 gemäß den Figuren 6 und 7, sowie mit einem Motor 582, der nicht lateral zum Schaftgehäuseabschnitt 34, sondern mit diesem fluchtend ausgeführt ist. Dementsprechend muss hier zum Wechsel des Endeffektors 18 zunächst der Motor 582 vom Gehäuse 216 abgehoben werden. In Folge wird der Schaft 70 vom Motor 582 getrennt und der neue Endeffektor 18 wird in den Schaftgehäuseabschnitt 34 eingesetzt, bis der Radialbund 72 des Endeffektors 18 in axialen Anschlag mit dem Axialanschlag des distalen Koppelabschnitts 32 gerät (vgl. mittige Figur 17). Zuletzt wird der Motor 582 mit der Kupplung 36 verbunden.
Figur 18 zeigt den Antrieb 450 mit dem Gehäuse 316 gemäß den Figuren 15, 16. Das Gehäuse ist mit Kanälen 108, 110, 112, 114 ausgestaltet, die sich vom proximalen Koppelabschnitt 30 bis zum distalen Koppelabschnitt 30 innerhalb des Vollmaterials des Gehäuses 316 erstrecken (vgl. Figur 18 links) und distal münden (vgl. Figur 18 rechts) oder als Blindkanal ausgebildet sind. Aufgrund der offenbarungsgemäß einstückigen Ausgestaltung des Gehäuses 316, können über diesen Bereich hinweg in den Kanälen Licht, Daten, Bilddaten, Kühlmittel, Kühlmittel oder dergleichen störungsfrei und sicher angeordnet, übertragen oder gefördert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel münden beispielsweise vier Lichtleiterkanäle 108 zur Ausleuchtung des OP-Gebietes, ein Sensorkanal 110 eines Sensors, über den Lagerkräfte des Endeffektors 18 erfassbar sind, sowie ein Kühlkanal 112 und ein Heizkanal 114. Bezugszeichenliste chirurgischer Roboter
2, 4, 6, 8 Segment
10 Endsegment
12 Koppelarm
14 chirurgisches Instrument
16; 116; 216; 316 Gehäuse
18 Endeffektor
20 Arbeitspunkt
22, 24, 26, 28 Kupplungsstelle
30; 230 proximaler Koppelabschnitt
32 distaler Koppelabschnitt
34 Schaftgehäuseabschnitt
36 Kupplung
38 Aussparung
40 Koppelschenkel
42, 44 Koppelelement
46 Getriebegehäuseabschnitt
48 Austrittsöffnung
50; 150; 250; 350; 450; 550 Antrieb
52 Handstück
54 Eintrittsöffnung
56 radiale Verjüngung
58 Aufnahmeraum
60 Einführhilfe
62 Axialanschlag
64 Radialanschlag
66 axiale Koppelfläche
68 laterale Koppelfläche
70 Schaft
72 Radialbund
74 Arbeitsende 76 Axialanschlag
78 Zentrierbund
80 Motorgehäuseabschnitt
82 Antriebsmotor
84 Antriebswelle
88 Getriebe
90 Antriebsstirnrad
91 erste Getriebestufe
92 Zahnrad
93 zweite Getriebestufe
94 Abtriebsstirnrad
95 Antriebsstirnrad
96 Koppelabschnitt
98 Koppelabschnitt
99 Abtriebsstirnrad
100 Koppelabschnitt
101 Koppelabschnitt
103 Abtriebsstirnrad
104 NFC-Antenne
106 RFID-Chip
108 Lichtleiterkanal
110 Sensorkanal
112 Kühlmittelkanal
114 Heizmittelkanal
H Abstand Axialanschläge
L Abstand Drehachse zu Lateralanschlag d Durchmesser Radialanschlag

Claims

Ansprüche
1 . Medizinisches Instrument für einen oder eines medizinischen Roboters (1 ) mit einer Tragstruktur (116; 216; 316) zur lagernden Aufnahme zumindest eines wahlweise wechselbaren Endeffektors (18) des medizinischen Instrumentes, vorzugsweise zur lagernden Aufnahme des Endeffektors (18) und eines Antriebes (50; 150; 250; 350; 450; 550) des Endeffektors (18), mit einem proximalen Koppelabschnitt (30; 230), der für ein Koppeln mit einem distalen Endsegment (10) des Roboters (1 ) vorgesehen und ausgebildet ist, und mit einem distalen Koppelabschnitt (32), der für ein Koppeln mit dem wahlweise wechselbaren Endeffektor (18) vorgesehen und ausgebildet ist, wobei die Tragstruktur (116; 216; 316) ein Verbindungsbauteil ist oder hat, das sich zumindest zwischen dem proximalen Koppelabschnitt (30) und dem distalen Koppelabschnitt (32) einstückig, vorzugsweise stoffeinstückig, erstreckt, wodurch sich zwischen den proximalen und distalen Koppelabschnitten (30, 32) eine koppel- und/oder toleranzkettenfreie Verbindung einstellt.
2. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1 , wobei das Verbindungsbauteil ein Gehäuse (116; 216; 316) oder einen Gehäuseabschnitt des medizinischen Instruments ausbildet, oder wobei das Verbindungsbauteil eine Rahmenstruktur bildet, welche parallel zu einem Gehäuse des medizinischen Instruments angeordnet ist und so die Relativposition des distalen Koppelabschnitts zum proximalen Koppelabschnitt festlegt.
3. Medizinisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verbindungsbauteil (116; 216; 316) zumindest bezüglich der Koppelabschnitte (30, 32) hochpräzise Formtoleranzen, Ausrichtungstoleranzen und/oder Lagetoleranzen aufweist.
4. Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer festen parallelen, winkligen oder rechtwinkligen Ausrichtung von Anlageebenen oder Hauptachsen der Koppelabschnitte (30, 32) zueinander.
5. Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Schaftgehäuseabschnitt (34), an dem der distale Koppelabschnitt (32) ausgebildet ist, mit einer Eintrittsöffnung (54), durch die der Endeffektor (18) einführbar ist, und mit einer distalen Austrittsöffnung (48), die im bestimmungemäßen Betrieb vom Endeffektor (18) durchgriffen ist.
6. Medizinischen Instrument nach Anspruch 5, wobei der Schaftgehäuseabschnitt (34) distal eine radiale Verengung oder einen Innenradialbund hat, von der oder dem ein Axialanschlag (62) des distalen Koppelabschnitts (32) zur axialen Kopplung mit einem Axialanschlag (76) des Endeffektors (18) gebildet ist.
7. Medizinisches Instrument nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Schaftgehäuseabschnitt (34) eine Innenumfangsfläche hat, von der ein Radialanschlag (64) des distalen Koppelabschnitts (32) zur radialen Kopplung mit einem Radialanschlag des Endeffektors (18) gebildet ist.
8. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein zur Eintrittsöffnung (54) koaxialer Radialanschlag und/oder ein Axialanschlag (56) für den Antrieb oder einen Antriebsstrang des Antriebes vorgesehen ist.
9. Medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 5 bis 8 mit einem lateral zur Eintrittsöffnung (54) angeordneten Motorgehäuseabschnitt (80), der zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme eines Motors (82) des Antriebes vorgesehen und ausgestaltet ist.
10. Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Getriebegehäuseabschnitt (46), der zur zumindest abschnittsweisen Aufnahme eines Getriebes (88) des Antriebes vorgesehen und ausgestaltet ist.
11 . Medizinisches Instrument zumindest nach Anspruch 10, wobei ein Motorgehäuseabschnitt (80) über den Getriebegehäuseabschnitt fluchtend (116) mit dem Schaftgehäuseabschnitt (34) verbunden ist oder lateral (316) an den Schaftgehäuseabschnitt (34) angebunden ist.
12. Medizinisches Instrument zumindest nach Anspruch 5, wobei im Schaftgehäuseabschnitt (34) wenigstens eine in Einführrichtung stufige Verjüngung (56) zur drehbaren Lagerung wenigstens eines Abtriebselementes (94; 94, 99; 94, 99, 103) wenigstens einer Getriebestufe (91 ; 91 , 93) eines Getriebes des Antriebes ausgebildet ist.
13. Medizinisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Sensor (104), über den zumindest eine ID, charakteristische Eigenschaften und/oder Maße und Toleranzen des Endeffektors (18) auslesbar ist oder sind.
14. Medizinisches Instrument zumindest nach Anspruch 12, wobei im Bereich der stufigen Verjüngung (56) Abtriebselemente (94, 99; 94, 99, 103) mehrerer Getriebestufen eines Getriebes des Antriebes (350; 450) drehbar gelagert sind, wobei das jeweilige Abtriebselement (94, 99; 94, 99, 103) eine, vorzugsweise mittige, Durchgangsausnehmung mit innenumfänglichem Koppelabschnitt (98, 100; 98, 100, 105) hat, wobei Innendurchmesser der Durchgangsausnehmungen in Einführrichtung stufig abnehmen, und mit einem Satz wahlweise wechselbarer Endeffektoren, die jeweils einen Schaft mit einem in Einführrichtung auf gleicher Höhe endenden, außenumfänglichen, vorzugsweise zylindrischen, Koppelabschnitt (96, 101 ) aufweisen, wobei die außenumfänglichen Koppelabschnitte (96, 101 ) jeweils ein eindeutiges Wertepaar aus Außendurchmesser und Länge derart aufweisen, dass dem größten der Außendurchmesser die geringste Länge (101 ) und dem kleinsten der Außendurchmesser die größte Länge (96) zugeordnet ist, wobei dazwischen befindliche Außendurchmesser in Einführrichtung stufig abnehmen und dazwischen befindliche Längen in Einführrichtung stufig zunehmen.
15. Tragstruktur (116; 216; 316), vorzugsweise ein Gehäuse, für ein oder eines chirurgisch/medizinischen Instrumentes für einen oder eines chirurgisch/medizinischen Roboters, zur lagernden Aufnahme zumindest eines wahlweise wechselbaren Endeffektors (18) des Instrumentes, vorzugsweise zur lagernden Aufnahme des Endeffektors (18) und eines Antriebes (50; 150; 250; 350; 450; 550) des Endeffektors (18), mit einem proximalen Koppelabschnitt (30; 230), der für ein Koppeln mit einem distalen Endsegment (10) des Roboters (1 ) vorgesehen und ausgebildet ist, und mit einem distalen Koppelabschnitt (32), der für ein Koppeln mit dem wahlweise wechselbaren Endeffektor (18) des chirurgisch/medizinischen Instruments vorgesehen und ausgebildet ist, wobei die Tragstruktur (116; 216; 316) ein Verbindungsbauteil ist oder hat, das sich zumindest zwischen dem proximalen Koppelabschnitt (30) und dem distalen Koppelabschnitt (32) einstückig, vorzugsweise stoffeinstückig, erstreckt, wodurch sich zwischen den proximalen und distalen Koppelabschnitten (30, 32) eine koppel- und/oder toleranzkettenfreie Verbindung einstellt.
EP23834145.7A 2022-12-19 2023-12-19 Chirurgisch/medizinisches instrument für einen chirurgischen roboter und tragstruktur zur lagernden aufnahme eines endeffektors eines chirurgisch/medizinischen instruments Pending EP4637608A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022133861.4A DE102022133861A1 (de) 2022-12-19 2022-12-19 Chirurgisch/medizinisches Instrument für einen chirurgischen Roboter und Tragstruktur zur lagernden Aufnahme eines Endeffektors eines chirurgisch/medizinischen Instruments
PCT/EP2023/086636 WO2024133255A1 (de) 2022-12-19 2023-12-19 Chirurgisch/medizinisches instrument für einen chirurgischen roboter und tragstruktur zur lagernden aufnahme eines endeffektors eines chirurgisch/medizinischen instruments

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4637608A1 true EP4637608A1 (de) 2025-10-29

Family

ID=89473430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23834145.7A Pending EP4637608A1 (de) 2022-12-19 2023-12-19 Chirurgisch/medizinisches instrument für einen chirurgischen roboter und tragstruktur zur lagernden aufnahme eines endeffektors eines chirurgisch/medizinischen instruments

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4637608A1 (de)
JP (1) JP2025539659A (de)
CN (1) CN120417848A (de)
DE (1) DE102022133861A1 (de)
WO (1) WO2024133255A1 (de)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104622581B (zh) * 2012-07-03 2018-02-02 库卡实验仪器有限公司 手术器械组、特别是机器人引导的手术器械的传动器组和手术器械
DE102014009893B4 (de) * 2014-07-04 2016-04-28 gomtec GmbH Endeffektor für ein Instrument
EP3209238A4 (de) * 2014-10-23 2018-06-20 Covidien LP Antriebseinheit und gestellabdecktuch für chirurgische instrumente
US11039820B2 (en) * 2014-12-19 2021-06-22 Distalmotion Sa Sterile interface for articulated surgical instruments
CN113349932A (zh) * 2016-12-20 2021-09-07 威博外科公司 用于机器人外科系统的无菌适配器控制系统和通信接口
IT202000002536A1 (it) * 2020-02-10 2021-08-10 Medical Microinstruments Spa Adattatore sterile per un sistema di chirurgia robotica, assieme, sistema e metodo
US20220354596A1 (en) * 2021-03-23 2022-11-10 Levita Magnetics International Corp. Robotic surgery systems, devices, and methods of use

Also Published As

Publication number Publication date
CN120417848A (zh) 2025-08-01
WO2024133255A1 (de) 2024-06-27
JP2025539659A (ja) 2025-12-05
DE102022133861A1 (de) 2024-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10358554B4 (de) Chirurgisches Instrument zum Sezieren von Knochen oder anderem Gewebe mit Teleskopaufsatz
EP3474767B1 (de) Instrumententrägervorrichtung für einen manipulator eines robotischen operationssystems
EP2838413B1 (de) Rotationsvorrichtung zum rotieren eines endoskops
DE60021686T2 (de) Lineargetriebeeninheit für ein Endoskop
EP2696741B1 (de) Steuerungsvorrichtung
EP2892441B1 (de) Chirurgisches, drehmoment übertragendes instrument einschliesslich zugehörigem werkzeug
DE102009042150A1 (de) Chirurgisches Instrument
EP2434940A1 (de) Steuerungsvorrichtung
EP2434939A1 (de) Steuerungsvorrichtung
EP3184072A1 (de) Gelenkanordnung, führungsvorrichtung, herstellung sowie verwendung einer gelenkanordnung
EP2674117B1 (de) Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer Kraft und eines Drehmoments in einem medizinischen Instrument
DE2722334A1 (de) Chirurgisches instrument, insbesondere zur ohrenchirurgie
EP2016913A1 (de) Endoskopisches Instrument
DE102009042491A1 (de) Chirurgisches Instrument
EP4376758B1 (de) Chirurgisches instrument und lenkgetriebe dafür
EP2892442B1 (de) Chirurgisches, drehmoment übertragendes instrument einschliesslich zugehörigem werkzeug
DE4405242B4 (de) Spannvorrichtung für ein rotierendes Werkzeug
DE2735358A1 (de) Werkzeugspannfutter zum einspannen eines werkzeugs sehr kleinen durchmessers unter verwendung eines eintreibers mit drehzahlminderer fuer chirurgische zwecke
EP4376728B1 (de) Chirurgisches instrument und lenkgetriebe dafür
DE102021119521B4 (de) Lagerungsanordnung einer Taumelscheibe auf einer Welle und chirurgisches Instrument
EP4637608A1 (de) Chirurgisch/medizinisches instrument für einen chirurgischen roboter und tragstruktur zur lagernden aufnahme eines endeffektors eines chirurgisch/medizinischen instruments
EP2892447B1 (de) Chirurgisches, drehmoment übertragendes instrument einschliesslich zugehörigem werkzeug
EP1410763A1 (de) Chirurgisches Bearbeitungsinstrument
DE102020134921A1 (de) Trokar und minimalinvasive chirurgische Vorrichtung
EP2129311B1 (de) Manipulator für rundmaterial, insbesondere für einen kirschnerdraht

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250714

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)