NL1024171C2 - Krachtsensor en laparoscopisch instrument voorzien van een dergelijke krachtsensor. - Google Patents

Description

Krachtsensor en laparoscopisch instrument voorzien van een dergelijke krachtsensor

De uitvinding heeft betrekking op een krachtsensor omvattende een vervormbaar lichaam en een met dit vervormbare lichaam gekoppelde opnemer voor het meten van een op het vervormbare lichaam uitgeoefende kracht.

5 Een dergelijke krachtsensor is bekend uit diverse technische toepassingen. In de regel omvat de bekende krachtsensor een op het vervormbare lichaam aangebracht rekstrookje waarvan de spanning wordt gemeten. Afhankelijk van de vervorming die het lichaam ondergaat, geeft het rekstrookje een 10 spanning af die maatgevend wordt geacht voor de op het lichaam uitgeoefende kracht. Een probleem daarbij is dat in wezen niet de kracht wordt gemeten maar een op het lichaam uitgeoefend moment. De plaats waar de kracht op het lichaam aangrijpt, is daarmee in de bekende stand van de techniek mede 15 bepalend voor de met de krachtsensor verrichte meting.

Met de uitvinding is nu beoogd een krachtsensor te verschaffen die, onafhankelijk van de plaats waar het lichaam belast wordt, een krachtafhankelijk signaal oplevert.

De krachtsensor volgens dê uitvinding is er daartoe 20 door gekenmerkt dat de opnemer een lichtgeleider omvat en een nabij een uiteinde van de lichtgeleider opgestelde en met het lichaam gekoppelde positie-variabele spiegel waarvan de lichtreflectie afhankelijk is van de positie van de spiegel.

Met de krachtsensor volgens de uitvinding is het mo-25 gelijk een zuivere krachtmeting uit te voeren, waarbij de gemeten krachtwaarde afgeleid wordt van de mate van reflectie die de positievariabele spiegel door de krachtbelasting ondergaat .

Voor de zuiverheid van de met de krachtsensor uit te 30 voeren meting is het wenselijk dat het vervormbare lichaam is uitgevoerd met een longitudinaal in het lichaam verlopend kanaal dat aan weerszijden uitmondt in een eerste en een tweede uitsparing die ieder, dwars op het kanaal .gezien, breder zijn 10241 71 Η I 2 I dan het kanaal. Hierdoor worden op microschaal gezien enkele I draaipunten in het lichaam aangebracht zodanig dat de spie- I gelverstelling, afhankelijk van de kracht, zo veel mogelijk I rechtlijnig kan verlopen.

I 5 Voor de goede werking van de krachtsensor is verder I wenselijk dat de lichtgeleider een stationair in het lichaam I opgenomen glasfiber is.

I Daarbij is het wenselijk dat de lichtgeleider is in- I gericht voor geleiding van licht naar en afkomstig van de I 10 spiegel. Om hiervan effectief gebruik te maken, kan aan het I begin van de lichtgeleider bijvoorbeeld een beamsplitter ge- I plaatst zijn voor het scheiden van het licht dat naar de I spiegel wordt gevoerd van het licht dat van de spiegel afkom- I stig is.

I 15 De lichtgeleider is bij voorkeur ten minste ten dele I in het kanaal opgenomen en mondt uit in het kanaal nabij de I eerder genoemde spiegel.

I Het is wenselijk gebleken dat de spiegel in het ka- I naai is geplaatst en daarbij afsteunt op een spiegelhouder I 20 die gemonteerd is op een van de lichtgeleider afgelegen uit- I sparingswand.

I Voor de nauwkeurigheid en zuiverheid van de kracht- I meting is het voorts gewenst dat de spiegelhouder een lengte I heeft zodanig dat het lichtreflecterende oppervlak van de 25 spiegel bij belasting van het vervormbaar lichaam een in I hoofdzaak lineaire verstelling ondergaat.

Een voordelig aspect van de krachtsensor volgens de I uitvinding is dat deze een verwerkingsorgaan bezit voor bepa- I ling van een verhoudingsgetal tussen een met de lichtgeleider I 30 naar de spiegel gevoerde eerste lichthoeveelheid en een met de lichtgeleider vanaf de spiegel gevoerde tweede lichthoe- veelheid, en dat dit verhoudingsgetal als maat dient voor de I op het lichaam uitgeoefende kracht.

I De uitvinding is tevens belichaamd in een laparosco- I 35 pisch instrument omvattende een proximaal handvat, een dista- I le grijpbek, en een tussen het handvat en de grijpbek verlo- pende buis waarin koppelmiddelen verlopen voor bediening van I 10241 71 ' 3 de grijpbek met het handvat, waarbij de grijpbek een boven-bekdeel en een onderbekdeel bezit.

Een dergelijk laparoscopisch instrument is bekend uit de chirurgie en dient ertoe om operaties te kunnen uit-5 voeren zonder dat de patiënt geheel wordt opengelegd.

Een nadeel van het bekende laparoscopisch instrument is dat de bediening van dit instrument veel chirurgische ervaring vereist doordat de koppelmiddelen die de bediening verzorgen tussen handvat en grijpbek veel wrijving kennen.

10 Hierdoor ontbreekt het aan de gebruiker van het bekende laparoscopisch instrument aan een voelbaar terugkoppelsignaal dat maatgevend is voor de met de grijpbek uitgeoefende kracht.

Teneinde hierin te voorzien, wordt volgens de uitvinding voorgesteld dat het bovenbekdeel en/of het onderbek-15 deel is uitgevoerd met een longitudinaal in het lichaam verlopend kanaal dat aan weerszijden uitmondt in een eerste en een tweede uitsparing die ieder, dwars op het kanaal gezien, breder zijn dan het kanaal, en dat in het kanaal een uiteinde van een lichtgeleider aanwezig is, nabij welke zich een spie-20 gel bevindt met een van een op het bovenbekdeel en/of het onderbekdeel uitgeoefende kracht afhankelijke positie, en dat de lichtreflectie van de spiegel van deze positie afhankelijk is.

Met een dergelijk laparoscopisch instrument is het 25 mogelijk een voelsignaal aan de gebruiker te verschaffen dat overeenstemt met de kracht die met de grijpbek wordt uitgeoefend.

Bij voorkeur wordt daartoe het laparoscopisch instrument volgens de uitvinding ei verder door gekenmerkt dat 30 dat deze een verwerkingsorgaan bezit voor bepaling van een verhoudingsgetal tussen een met de lichtgeleider naar de spiegel gevoerde eerste lichthoeveelheid en een met de lichtgeleider vanaf de spiegel gevoerde tweede lichthoeveelheid, en dat dit verhoudingsgetal als maat dient voor de op het li-35 chaam uitgeoefende kracht, en dat op het verwerkingsorgaan een actuator is aangesloten die het handvat bedient voor het verschaffen van een van genoemde kracht afhankelijk voelsignaal .

10241 71 I 4 I Wenselijk is verder dat de lichtgeleider een statio- I nair in het bovenbekdeel en/of het onderbekdeel opgenomen I glasfiber is en dat de lichtgeleider is ingericht voor gelei- I ding van licht naar en afkomstig van de spiegel.

I 5 Voorts is het gewenst dat de spiegel in het kanaal I is geplaatst en daarbij afsteunt op een spiegelhouder die ge- I monteerd is op een van de lichtgeleider afgelegen uitspa- I ringswand. Hierbij is verder voordelig dat de spiegelhouder I een lengte heeft zodanig dat het lichtreflecterende oppervlak 10 van de spiegel bij belasting van het bovenbekdeel respectie- I velijk onderbekdeel een in hoofdzaak lineaire verstelling on- I dergaat. Hiermee beantwoordt het laproscopisch instrument I volgens de uitvinding optimaal aan eisen van zuiverheid en I betrouwbaarheid.

15 De uitvinding zal in het navolgende verder worden I toegelicht aan de hand van een niet-beperkend uitvoerings- I voorbeeld en onder verwijzing naar de tekening.

I In de tekening toont: I fig. 1 een laparoscopisch instrument en I 20 fig. 2 een schematische weergave van een krachtsen- I sor zoals deze kan zijn opgenomen in een onderbekdeel of bo- I venbekdeel van het laparoscopisch instrument volgens fig. 1.

I In de figuren gebruikte gelijke verwijzingscijfers I verwijzen naar de zelfde onderdelen.

I 25 Fig. 1 toont een laparoscopisch instrument 1 welke I proximaal een handvat 2 bezit, distaai een grijpbek 3 en I waarbij tussen het handvat 2 en de grijpbek 3 een buis 4 ver- I loopt waarin koppelmiddelen aanwezig zijn voor bediening van I de grijpbek 3 met het handvat 2.

I 30 De grijpbek 3 bezit op bekende wijze een bovenbek- I deel 5 en een onderbekdeel 6.

Het bovenbekdeel 5 of het onderbekdeel 6 danwel zo- I wel het bovenbekdeel 5 als het onderbekdeel 6 kan zijn uitge- voerd als krachtsensor. Deze uitvoering wordt hierna verder I 35 toegelicht aan de hand van de algemene schematische weergave I van een krachtsensor volgens de uitvinding zoals getoond in I fig. 2.

I 10241 71 5

In fig. 2 is een krachtsensor 7 getoond die een vervormbaar lichaam 8 bezit. Dit vervormbare lichaam 8 bestaat bijvoorbeeld uit het bovenbekdeel 5 of onderbekdeel 6 van de grijpbek 3 van het laparoscopisch instrument 1.

5 In fig. 2 is met verwijzingscijfer 9 het scharnier 9 van het laparoscopisch instrument 1 in fig. 1 aangegeven.

De in fig. 2 getoonde krachtsensor 7 heeft een met het vervormbare lichaam 8 gekoppelde opnemer 10, 11, voor het meten van een op het vervormbare lichaam 8 uitgeoefende 10 kracht F.

De zojuist bedoelde opnemer 10, 11, omvat een licht-geleider 11 en een nabij een uiteinde 12 van de lichtgeleider 11 opgestelde en met het lichaam 8 gekoppelde positievariabe-le spiegel 10 waarvan de lichtreflectie afhankelijk is van de 15 positie van de spiegel 10 ten opzichte van het uiteinde 12 van de lichtgeleider 11. In verband daarmee is de lichtgeleider 11 stationair in het lichaam 8 opgenomen. Bij voorkeur is de lichtgeleider 11 uitgevoerd in glasfiber, zodat zeer kleine afmetingen mogelijk zijn zoals deze in het bijzonder wen-20 selijk zijn bij het in fig. 1 getoonde laparoscopisch instrument 1.

De lichtgeleider 11 is bij voorkeur ingericht voor geleiding van licht naar en afkomstig van de spiegel 10 en bezit een met verwijzingscijfer 13 gesymboliseerd verwer-25 kingsorgaan voor bepaling van een verhoudingsgetal tussen een met de lichtgeleider 11 naar de spiegel 10 gevoerde eerste lichthoeveelheid en een met de lichtgeleider 11 vanaf de spiegel 10 gevoerde tweede lichthoeveelheid, waarbij dit verhoudingsgetal als maat wordt gebruikt voor de op het lichaam 30 8 uitgeoefende kracht. In verband met het laparoscopisch in strument 1, zoals getoond in fig. 1, kan daarbij worden opgemerkt dat het zojuist bedoelde verwërkingsorgaan 13 op voor de vakman als zodanig bekende (en daarom niet getoonde) wijze een actuator kan bedienen die het handvat 2 aanstuurt voor 35 het aan de gebruiker van het laparoscopisch instrument 1 verschaffen van een van de gemeten kracht afhankelijk terugkop-pelvoelsignaal.

10241 71 I 6

I Voor de zuiverheid van de gemeten kracht en de line- I

I ariteit van de krachtsensor volgens de uitvinding is het ver- I

I der wenselijk dat het vervormbare lichaam 8 is uitgevoerd met I

I een longitudinaal in het lichaam 8 verlopend kanaal 14 welk I

I 5 kanaal 14 aan weerszijden uitmondt in een eerste uitsparing I

I 15 en een tweede uitsparing 16 welke uitsparingen ieder dwars I

op het kanaal 14 gezien breder zijn dan dit kanaal 14. Deze I

I constructie verschaft aan het vervormbare lichaam 8 de eigen- I

I schap, dat bij belasting met een kracht F rechts van de twee- I

I 10 de uitsparing 16, de spiegel 10 zo veel mogelijk een recht- I

I lijnige verplaatsing ondergaat. Om dit te bevorderen is het I

I gewenst dat de spiegel 10 in het kanaal 14 is geplaatst op I

I een spiegelhouder 17 die gemonteerd is op de wand die van.het I

uiteinde van de lichtgeleider 11 is afgekeerd, dat wil zeggen I

15 de wand van uitsparing 16. De spiegelhouder 17 heeft bij I

I voorkeur een lengte die zodanig gekozen dient te worden dat I

I het lichtreflecterende oppervlak van de spiegel 10 bij belas- I

ting van het vervormbare lichaam 8 een in hoofdzaak lineaire I

I verplaatsing ondergaat. I

I 20 In het voorgaande is de uitvinding besproken aan de I

hand van een niet-beperkend uitvoeringsvoorbeeld. De bescher- I

I ming die aan de uitvinding toekomt, wordt derhalve niet door

I het gegeven uitvoeringsvoorbeeld bepaald, maar uitsluitend I

door de navolgende conclusies. De hiervoor gegeven toelich- I

I 25 ting dient slechts ter toelichting van deze conclusies zonder I

I de beschermingsomvang daarvan te beperken. I

I 1 0241 71

Claims (14)

1. Krachtsensor omvattende een vervormbaar lichaam en een met dit vervormbare lichaam gekoppelde opnemer voor het meten van een op het vervormbare lichaam uitgeoefende kracht, aet het kenmerk, dat de opnemer een licht geleider om- 5 vat en een nabij een uiteinde van de lichtgeleider opgestelde en met het lichaam gekoppelde positie-variabele spiegel, waarvan de lichtreflectie afhankelijk is van de positie van de spiegel.

2. Krachtsensor volgens conclusie 1, met het ken- 10 merk, dat de lichtgeleider een stationair in het lichaam opgenomen glasfiber is.

3. Krachtsensor volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de lichtgeleider is ingericht voor geleiding van licht naar en afkomstig van de spiegel.

4. Krachtsensor volgens één der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat deze een verwerkingsorgaan bezit voor bepaling van een verhoudingsgetal tussen een met de lichtgeleider naar de spiegel gevoerde eerste lichthoeveelheid en een met de lichtgeleider vanaf de spiegel gevoerde tweede lichthoe- 20 veelheid, en dat dit verhoudingsgetal als maat dient voor de op het lichaam uitgeoefende kracht.

5. Krachtsensor volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het vervormbare lichaam is uitgevoerd met een longitudinaal in het lichaam verlopend kanaal 25 dat aan weerszijden uitmondt in een eerste en een tweede uitsparing die ieder, dwars op het kanaal gezien, breder zijn dan het kanaal.

6. Krachtsensor volgens één der conclusies 1-4 en conclusie 5, met het kenmerk, dat de lichtgeleider althans 30 ten dele in het kanaal is opgenomen, en in het kanaal uitmondt .

7. Krachtsensor volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de spiegel in het kanaal is geplaatst en daarbij afsteunt op een spiegelhouder die gemonteerd is op een van de 35 lichtgeleider afgelegen uitsparingswand. 10241 71 I 8 I

8. Krachtsensor volgens conclusie 7, Mt hmt ken- I I merk, dat de spiegelhouder een lengte heeft zodanig dat het I I lichtreflecterende oppervlak van de spiegel bij belasting van I I het vervormbaar lichaam een in hoofdzaak lineaire verstelling I I 5 ondergaat. I

9. Laparoscopisch instrument omvattende een proxi- I I maal handvat, een distale grijpbek, en een tussen het handvat I I en de grijpbek verlopende buis waarin koppelmiddelen verlopen I I voor bediening van de grijpbek met het handvat, waarbij de I I 10 grijpbek een bovenbekdeel en een onderbekdeel bezit, net het I I kenmerk, dat het bovenbekdeel en/of het onderbekdeel is uit- I I gevoerd met een longitudinaal in het lichaam verlopend kanaal I I dat aan weerszijden uitmondt in een eerste en een tweede uit- I I sparing die ieder, dwars op het kanaal gezien, breder zijn I I 15 dan het kanaal, en dat in het kanaal een uiteinde van een I I lichtgeleider aanwezig is, nabij welke zich een spiegel be- I I vindt met een van een op het bovenbekdeel en/of het onderbek- I I deel uitgeoefende kracht afhankelijke positie, en dat de I I lichtreflectie van de spiegel van deze positie afhankelijk I I 20 is. I

10. Laparoscopisch instrument volgens conclusie 9, I I met het kenmerk, dat de lichtgeleider een stationair in het I I bovenbekdeel en/of onderbekdeel opgenomen glasfiber is. I

11. Laparoscopisch instrument volgens conclusie 9 of I I 25 10, met het kenmerk, dat de lichtgeleider is ingericht voor I I geleiding van licht naar en afkomstig van de spiegel. I

12. Laparoscopisch instrument volgens een der con- I I clusies 9-11, met het kenmerk, dat de spiegel in het kanaal I I is geplaatst en daarbij afsteunt op een spiegelhouder die ge- I I 30 monteerd is op een van de lichtgeleider afgelegen uitspa- I I ringswand. I

13. Laparoscopisch instrument volgens conclusie 12, I I met het kenmerk, dat de spiegelhouder een lengte heeft zoda- I I nig dat het lichtreflecterende oppervlak van de spiegel bij I I 35 belasting van het bovenbekdeel respectievelijk onderbekdeel I I een in hoofdzaak lineaire verstelling ondergaat. I I 10241 71 I * ♦

14. Laparoscopisch instrument volgens één der conclusies 9-13, mot het kenmerk, dat deze een verwerkingsorgaan bezit voor bepaling van een verhoudingsgetal tussen een met de lichtgeleider naar de spiegel gevoerde eerste lichthoe-5 veelheid en een met de lichtgeleider vanaf de spiegel gevoerde tweede lichthoeveelheid, en dat dit verhoudingsgetal als maat dient voor de op het lichaam uitgeoefende kracht, en dat op het verwerkingsorgaan een actuator is aangesloten die het handvat bedient voor het verschaffen van een van genoemde 10 kracht afhankelijk voelsignaal. 10241 71