WO2014094970A1 - Elektromagnetischer aktuator für ein chirurgisches instrument und verfahren zum einstellen eines hubwegs - Google Patents

Elektromagnetischer aktuator für ein chirurgisches instrument und verfahren zum einstellen eines hubwegs Download PDF

Info

Publication number
WO2014094970A1
WO2014094970A1 PCT/EP2013/003609 EP2013003609W WO2014094970A1 WO 2014094970 A1 WO2014094970 A1 WO 2014094970A1 EP 2013003609 W EP2013003609 W EP 2013003609W WO 2014094970 A1 WO2014094970 A1 WO 2014094970A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
displaceable element
electromagnetic actuator
stator
actuator
pole pieces
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/003609
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Wieters
Andreas Noack
Original Assignee
Olympus Winter & Ibe Gmbh
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 Olympus Winter & Ibe Gmbh filed Critical Olympus Winter & Ibe Gmbh
Priority to CN201380066486.2A priority Critical patent/CN104871263B/zh
Priority to JP2015548263A priority patent/JP6333845B2/ja
Publication of WO2014094970A1 publication Critical patent/WO2014094970A1/de
Priority to US14/742,830 priority patent/US10056179B2/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00174—Optical arrangements characterised by the viewing angles
    • A61B1/00183—Optical arrangements characterised by the viewing angles for variable viewing angles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/081—Magnetic constructions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00188—Optical arrangements with focusing or zooming features
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/10—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens
    • G02B7/102—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens controlled by a microcomputer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/121—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position
    • H01F7/122—Guiding or setting position of armatures, e.g. retaining armatures in their end position by permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H01F7/1615—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/0011—Manufacturing of endoscope parts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00367—Details of actuation of instruments, e.g. relations between pushing buttons, or the like, and activation of the tool, working tip, or the like
    • A61B2017/00398—Details of actuation of instruments, e.g. relations between pushing buttons, or the like, and activation of the tool, working tip, or the like using powered actuators, e.g. stepper motors, solenoids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00831—Material properties
    • A61B2017/00876—Material properties magnetic

Definitions

  • an electromagnetic actuator for a surgical or medical instrument wherein the Actuator having a stator and a displaceable element having at least partially a paramagnetic or ferromagnetic material and is displaceable by applying an electromagnetic field from a first position to a second position.
  • the displaceable element is held in the first or the second position by a permanent magnetic field.
  • the concept for an electromagnetic actuator disclosed in DE 10 201 1 006 814 A1 is used to displace an optical component axially to the optical axis, wherein the optical component is located in the rotor. This makes it possible, for example, to change a focus or an enlargement of the optical system or to change a viewing direction.
  • the present invention has the object to compensate for an electromagnetic actuator for a surgical or medical instrument with low structural complexity errors of the optical system and further to simplify the adjustment of the stroke.
  • an electromagnetic actuator for a surgical or medical instrument wherein the actuator has a stator and a displaceable element which has at least partially a paramagnetic and / or ferromagnetic material and reversibly by applying a switchable magnetic field of a
  • the first position is displaceable in a second position, wherein the stator and the displaceable element have mutually corresponding annular distal and proximal pole pieces, wherein in the first position and / or in the second position, the distal and / or proximal pole pieces of stator and displaceable element are aligned overlapping each other, which is further developed by the fact that the distal pole pieces and / or the proximal pole pieces of both the stator and the displaceable element in the circumferential direction at their mutually opposite surfaces a korres have ponding structuring.
  • inventive principle of the structured pole pieces can advantageously be used in various types of electromagnetic actuators, for example in bistable reluctance actuators or in Lorentz force actuators.
  • An overlapping alignment or aligned overlapping means that in the first and / or the second position, the opposing surfaces of the structure or the pole shoe segments of the mutually opposite pole shoes overlap at least partially.
  • the overlap does not have to be complete because the corresponding permanent magnetic field is still to exert an axial force at this position on the stop, which holds the displaceable element in the appropriate position.
  • a partial overlap is therefore sufficient in the context of the invention, provided that the inventive function of power transmission in the circumferential direction is ensured by bundling the magnetic field lines through the structures of the pole pieces.
  • the mutually corresponding structuring of the surfaces of the pole shoes preferably comprises pole shoe segments.
  • These pole piece segments represent sections of the pole pieces which are widened outward or inwards relative to the remainder of the pole piece, so that the gap between the opposing segments lying pole shoe segments is narrower than between the parts of the pole pieces without Polschuhsegmente.
  • This radial structuring directs the magnetic flux to yield one or more rotational positions in which the magnetic resistance of the magnetic circuit is less than in the other rotational positions. If the displaceable element or the rotor is rotated out of the position with the lowest magnetic resistance, a torque is generated which is directed against the rotation, since the magnetic system strives for the state of the lowest energy or of the lowest magnetic resistance.
  • the two pole pieces of the stator and the two pole pieces of the displaceable element are equally shaped and / or arranged in the same angular relationship to one another, in particular have a rotationally symmetrical shape, in particular a 3-fold or higher rotational symmetry.
  • a rotationally symmetrical shape in particular a 3-fold or higher rotational symmetry.
  • Particularly stable in this case for example, odd-numbered rotational symmetry, for example, 3-count, 5-count or 7-count, but also even-number rotational asymmetries such as 6-count or 8-count, can be advantageously used according to the invention.
  • the two pole shoes of the stator and the two pole shoes of the displaceable element are advantageously shaped differently among one another, in particular have different numbers of pole shoe segments, and / or are arranged in different angular relation to one another.
  • the distal pole piece may have a 3-fold rotational asymmetry and the proximal pole piece may have a 5-fold rotational asymmetry, with the pole shoes of the stator being correspondingly formed, or the same rotational asymmetry may be selected in each case
  • the individual pole piece segments of the distal and the proximal pole piece need not be aligned with one another, so that a different angular relationship is assumed. In this way, the restoring forces can be set uniformly in the circumferential direction.
  • the displaceable element is or is held in the first position by a permanent magnetic field and is held by moving to the second position in the second position by a permanent magnetic field or is.
  • This embodiment represents a bistable actuator.
  • the stator preferably comprises two permanent magnets, which are polar opposing to each other, in particular axially opposite. This configuration allows a stable stop position in both positions.
  • a coil for generating the switchable magnetic field is provided, which is arranged in particular between the permanent magnets.
  • a particularly simple embodiment is achieved in the context of the invention, when advantageously the displaceable element is mounted longitudinally axially displaceable in a tube, wherein in particular the displaceable element, the coil for generating the switchable magnetic field and / or the permanent magnets are annular in section.
  • the pole shoes are preferably at least partially made of a ferromagnetic material.
  • the object underlying the invention is also achieved by a surgical or medical instrument, in particular endoscope, with an actuator according to the invention described above, wherein preferably the stator of the electromagnetic actuator is arranged in a rotatable in the circumferential direction relative to a handle of the instrument part.
  • the instrument receives a reproducible quality of the optics even with repeated actuation of the actuator and possibly an adjustable stroke.
  • the stator is preferably rotatable by hand or in other ways, so that over the rotation of the stator of the rotor or the displaceable element can be taken and so stop position or stroke are adjustable.
  • Fig. 2 is a schematic cross-sectional view through the
  • Fig. 3 is a schematic representation of another embodiment of an actuator according to the invention.
  • Fig. 4 is a schematic cross-sectional view through the
  • a sliding tube 4 can be seen in a schematic longitudinal section through an actuator 2 according to the invention, in the lenses 12, 13 are arranged in a lens arrangement.
  • a lens holder 6 for distal input lenses 8, 9 of the lens arrangement is arranged distally in the inner sliding tube 4, the lens holder 6 being fixedly connected to the sliding tube 4.
  • the lens assembly Between the lenses 8, 9 and 12, 1 3, two further lenses 1 0, 1 of the lens assembly are shown, which are enclosed in a border made of a soft magnetic material having at its proximal and distal ends respectively a distal pole piece 28 and a proximal Pole shoe 30 has.
  • This enclosure forms the rotor of the actuator 2.
  • the pole shoes 28, 30 are structured in the radial direction along the circumference.
  • the stator of the actuator 2 forms an arrangement of two permanent magnets 14, 16, between which a coil 18 is arranged with connecting lines 19 for generating a switchable magnetic field, wherein a cover 20 is provided made of a soft magnetic material which encloses the coil 1 8 partially , Also, the cover 20 is radially structured in the circumferential direction with an odd-numbered rotational symmetry, which is visible to each other by the asymmetry of the upper sectional view and the lower sectional view. In the gap between the displaceable element 26 and the stator, the sliding tube 4 is arranged.
  • the respective closed magnetic field field lines are also shown schematically in FIG.
  • a part of the sliding tube 4 and the end of the lens holder 6 form stops 34, 36 for the displaceable element 26 and determine the stroke of the electromagnetic actuator. 2
  • the surface of the distal pole piece 28 is at least in alignment with the pole piece 22 of the outer stator at least overlapping.
  • the proximal pole shoes 24, 30 are aligned with each other in an overlapping manner. In both positions, the respective other pole shoes can at least partially overlap one another so that the radial structuring in the circumferential direction has an effect both distally and proximally.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view along the section line A: A from FIG. 1, wherein the lens 1 1 framed by the soft-magnetic proximal pole piece 30, which has a threefold symmetry with three pole piece segments 32, is shown progressively innermost to the outside , The pole piece segments 32 are thicker than the rest of the pole piece 30 and reduce the gap to the outside.
  • the sliding tube 4 is located between the proximal pole piece 30 and the proximal pole piece 24 of the outer stator.
  • This is also structured in the circumferential direction and has on the one hand Polschuhsegmente 25 and on the other hand openings 25 ', wherein the magnetic field lines in particular pass through the soft magnetic material of the pole piece on the Polschuhsegmenten 25, in the Polschuhsegmente 32 of the rotor.
  • the openings 25 ' also the coil 1 8 can be seen with several turns.
  • the stop pins 46 of the rotor tube 44 are in the second position, ie the proximal position, on the link 50.
  • a rotation of the rotor tube 44 by the transmission via the structured pole pieces according to Figures 1 and 2 results in that the stop pins 46 of the rotor tube 44 depending on their rotational positioning at a different location of the link 50 sit, so that the axial position by rotation of the Rotor tube 44 can be defined about its central axis.
  • the link 50 may be configured as a ring having the same diameter as the stop pins 46 of the rotor tube 44, this ring being height-modulated in the axial direction, for example with three or more sawtooth modulations.
  • stop pins 46 and radially aligned Anschlagücken or stop lines may be provided which interact with a gate 50, which is not necessarily circular or may have a plurality of non-interconnected, for example, spiral-shaped elevations.
  • a cross section is shown perpendicular to the central axis of the actuator, wherein an embodiment is shown in which in the interior of the sliding tube 4, a proximal pole piece with discrete pole piece segments 32 is arranged, which are lifted relative to the otherwise annular pole piece 30.
  • the pole piece 24 of the outer stator is shown, which is also substantially annular in cross-section and inwardly facing pole piece segments 25, the width of the width of the Polschuhsegmente 32 of the pole piece 30 of the rotor, ie the displaceable element 26 corresponds.
  • a very defined conduction of the magnetic circuits in the pole shoes is achieved in the circumferential direction and a strong driving force when moving the pole piece 24 in the arrow direction.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator (2) für ein chirurgisches oder medizinisches Instrument, wobei der Aktuator einen Stator (14, 16, 18, 20) und ein verschiebbares Element (26, 44) aufweist, das wenigstens teilweise ein paramagnetisches und/oder ferromagnetisches Material aufweist und durch Beaufschlagung mit einem schaltbaren magnetischen Feld reversibel von einer ersten Position in eine zweite Position verschiebbar ist, wobei der Stator und das verschiebbare Element zueinander korrespondierende ringförmige distale und proximale Polschuhe (22, 24, 28, 30) aufweisen, wobei in der ersten Position und/oder in der zweiten Position die distalen Polschuhe und/oder die proximalen Polschuhe von Stator und verschiebbarem Element miteinander überlappend fluchten. Die Erfindung betrifft weiter ein chirurgisches oder medizinisches Instrument mit einem entsprechenden Aktuator. Bei dem erfindungsgemäßen Aktuator weisen die distalen Polschuhe (22, 28) und/oder die proximalen (24, 30) Polschuhe sowohl des Stators als auch des verschiebbaren Elements in Umfangsrichtung an ihren einander jeweils gegenüberliegenden Oberflächen eine zueinander korrespondierende Strukturierung (25, 25', 32) auf.

Description

Elektromagnetischer Aktuator für ein chirurgisches Instrument und Verfahren zum Einstellen eines Hubwegs
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Aktuator für ein chirurgisches oder medizinisches Instrument, wobei der Aktuator einen Stator und ein verschiebbares Element aufweist, das wenigstens teilweise ein paramagnetisches und/oder ferromagnetisches Material aufweist und durch Beaufschlagung mit einem schaltbaren magnetischen Feld reversibel von einer ersten Position in eine zweite Position verschiebbar ist, wobei der Stator und das verschiebbare Element zueinander korrespondierende ringförmige distale und proximale Polschuhe aufweisen, wobei in der ersten Position und/oder in der zweiten Position die distalen und/oder die proximalen Polschuhe von Stator und verschiebbarem Element miteinander überlappend fluchten. Die Erfindung betrifft weiter ein chirurgisches oder medizinisches Instrument mit einem entsprechenden Aktuator.
Aus DE 1 0 201 1 006 814 A1 ist ein elektromagnetischer Aktuator für ein chirurgisches oder medizinisches Instrument bekannt, wobei der Aktuator einen Stator und ein verschiebbares Element aufweist, das wenigstens teilweise ein paramagnetisches oder ferromagnetisches Material aufweist und durch Beaufschlagung mit einem elektromagnetischen Feld von einer ersten Position in eine zweite Position verschiebbar ist. Dabei wird das verschiebbare Element in der ersten oder der zweiten Position durch ein Permanentmagnetfeld gehalten.
Das in DE 10 201 1 006 814 A1 offenbarte Konzept für einen elektromagnetischen Aktuator wird verwendet, um ein optisches Bauteil axial zur optischen Achse zu verschieben, wobei sich das optische Bauteil im Läufer befindet. Damit ist es möglich, beispielsweise einen Fokus oder eine Vergrößerung des optischen Systems zu verändern oder eine Blickrichtung zu verändern.
Durch wiederholte translatorische Bewegung oder äußere Einflüsse wie beispielsweise Erschütterungen oder Montagekräfte ist es möglich, dass das optische System nicht mehr optimal im Fokus ist. Dies kann nach dem Einbau oder nach mehrmaligem Betätigen des Aktuators passieren, beispielsweise auch aufgrund von Fertigungsfehlern an den Bauteilen und auch Positionierungsfehlern und Ausrichtungsfehlern bei der Montage, wobei auch eine rotatorische Bewegung des Läufers erfolgen kann. Diese Fehler werden durch Ausgleichsverfahren wie Fokussieren und Meniskussetzen bei der Montage kompensiert, jedoch wird das optische System nur auf einen Zustand optimiert. Treten anschließend Änderungen im optischen System auf, kann die wiedergegebene Bildqualität negativ beeinträchtigt werden.
Ein weiterer Effekt ist, dass bei einem bistabilen Aktuator der Hub des Aktuators zwischen zwei orthogonal zur optischen Achse orientierten Flächen, beispielsweise Anschlagsflächen oder Läuferflächen, eingestellt wird und dieser durch Fertigungs- und Monta- geungenauigkeiten von ihrer Orthogonalität zur optischen Achse abweichen können. Dies kann dazu führen, dass der eigentlich beabsichtigte Hub aufgrund der Abweichungen größer oder kleiner ausfallen kann als beabsichtigt und bei einem frei drehbaren Läufer sogar variieren kann.
Schließlich ist bei solchen Aktuatoren die Einstellung des Hubwegs bei der Montage sehr aufwändig.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem elektromagnetischen Aktuator für ein chirurgisches oder medizinisches Instrument bei geringem baulichen Aufwand Fehler des optischen Systems zu kompensieren und weiterhin die Einstellung des Hubwegs zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird durch einen elektromagnetischen Aktuator für ein chirurgisches oder medizinisches Instrument gelöst, wobei der Aktuator einen Stator und ein verschiebbares Element aufweist, das wenigstens teilweise ein paramagnetisches und/oder ferromagneti- sches Material aufweist und durch Beaufschlagung mit einem schaltbaren magnetischen Feld reversibel von einer ersten Position in eine zweite Position verschiebbar ist, wobei der Stator und das verschiebbare Element zueinander korrespondierende ringförmige distale und proximale Polschuhe aufweisen, wobei in der ersten Position und/oder in der zweiten Position die distalen und/oder die proximalen Polschuhe von Stator und verschiebbarem Element miteinander überlappend fluchten, der dadurch weitergebildet wird , dass die distalen Polschuhe und/oder die proximalen Polschuhe sowohl des Stators als auch des verschiebbaren Elements in Um- fangsrichtung an ihren einander jeweils gegenüberliegenden Oberflächen eine zueinander korrespondierende Strukturierung aufweisen. Die zueinander korrespondierenden Strukturierungen der einander gegenüberliegenden Oberflächen führt dazu, dass der Stator und das verschiebbare Element bzw. der Läufer des Aktuators in einer festen Winkelbeziehung zueinander gehalten werden. Die magnetischen Flusslinien suchen den Weg des geringsten Widerstandes, was dazu führt, dass die protrudierenden, also hervorstehenden, Bereiche der strukturierten Oberflächen der Polschuhe möglichst genau zueinander hin ausgerichtet sind. Hierdurch wird der Spalt zwischen den Polschuhen an den Stellen der hervorstehenden Bereiche minimiert, wodurch ein Zustand niedriger Energie eingenommen wird . Dieser ist energetisch bevorzugt.
Das erfinderische Prinzip der strukturierten Polschuhe lässt sich vorteilhaft in verschiedenen Arten von elektromagnetischen Aktua- toren einsetzen, beispielsweise bei bistabilen Reluktanz-Aktuatoren oder bei Lorentz-Kraft-Aktuatoren.
Unter einer überlappenden Fluchtung oder fluchtenden Überlappung wird verstanden, dass sich in der ersten und/oder der zweiten Position die einander gegenüberliegenden Flächen der Struktur bzw. der Polschuhsegmente der einander gegenüberliegenden Polschuhe wenigstens teilweise überlappen. Die Überlappung muss nicht vollständig sein, da das entsprechende Permanent-Magnetfeld auch an dieser Position am Anschlag noch eine axiale Kraft ausüben soll, die das verschiebbare Element in der entsprechenden Position hält. Eine Teilüberlappung ist daher im Rahmen der Erfindung ausreichend, sofern die erfindungsgemäße Funktion der Kraftübertragung in Umfangsrichtung durch Bündelung der Magnetfeldlinien durch die Strukturen der Polschuhe gewährleistet ist.
Es ist bevorzugt, dass in beiden Positionen sich sowohl die proxi- malen als auch die distalen Polschuhe jeweils wenigstens teilweise überlappen. So erfolgt die rotatorische Kopplung des Läufers an den Stator über die gesamte Länge des Stators, so dass Torsionen des Läufers gegenüber dem Stator vermieden werden.
Dadurch, dass mittels der strukturierten Oberfläche der Polschuhe die Winkelbeziehung von Stator und Läufer bzw. verschiebbarem Element zueinander festgesetzt wird, werden die Nachteile des Standes der Technik überwunden. So kann nunmehr keine Dejustie- rung mehr dadurch erfolgen, dass durch mehrmaliges Schalten der Läufer bzw. das verschiebbare Element sich im Stator dreht und somit ein Abweichen von der optimierten Anordnung bei der Montage geschieht. Die rotatorische Position zum restlichen optischen System bleibt somit erfindungsgemäß erhalten. Da der Läufer bzw. das verschiebbare Element in einer definierten rotatorischen Position zum Stator gehalten wird, wird die Bildqualität trotz Betätigungen des Aktuators nicht mehr verändert. Außerdem ist die rotatorische Position des verschiebbaren Elements nunmehr fix, so dass der Hubweg reproduzierbar der gleiche bleibt, unabhängig davon, mit welchen Montageungenauigkeiten und Fertigungsungenauigkeiten die Anschlagflächen montiert sind.
Es ist erfindungsgemäß nicht notwendig, eine mechanische Führung für die rotatorische Position zu verwenden, die konstruktionsbedingt aufwändig und mit einer zusätzlichen Erhöhung der Reibung im System verbunden ist.
Vorzugsweise umfasst die zueinander korrespondierende Strukturierung der Oberflächen der Polschuhe Polschuhsegmente. Diese Polschuhsegmente stellen Abschnitte der Polschuhe dar, die gegenüber dem Rest des Polschuhs nach außen bzw. nach innen hin erweitert sind, so dass der Spalt zwischen den einander gegenüber- liegenden Polschuhsegmenten schmaler ist als zwischen den Teilen der Polschuhe ohne Polschuhsegmente. Durch diese radiale Strukturierung wird der magnetische Fluss so geleitet, dass sich eine o- der mehrere rotatorische Positionen ergeben, in denen der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises geringer ist als in den anderen rotatorischen Positionen. Wird das verschiebbare Element bzw. der Läufer aus der Position mit dem geringsten magnetischen Widerstand herausgedreht, entsteht ein Drehmoment, das gegen die Verdrehung gerichtet ist, da das magnetische System den Zustand der geringsten Energie bzw. des geringsten magnetischen Widerstands anstrebt.
In einer vorteilhaften Ausbildung sind die beiden Polschuhe des Stators und die beiden Polschuhe des verschiebbaren Elements untereinander gleich geformt und/oder in gleicher Winkelbeziehung zueinander angeordnet, weisen insbesondere eine rotationssymmetrische Form auf, insbesondere eine 3-zählige oder höherzählige Rotationssymmetrie. Besonders stabil sind hierbei beispielsweise ungeradzahlige Rotationssymmetrien, beispielsweise 3-zählig, 5-zählig oder 7-zählig, aber auch geradzahlige Rotationsasymmetrien wie beispielsweise 6-zählig oder 8-zählig, sind erfindungsgemäß vorteilhaft einsetzbar.
Alternativ sind vorteilhafterweise die beiden Polschuhe des Stators und die beiden Polschuhe des verschiebbaren Elements untereinander verschieden geformt, insbesondere unterschiedliche Anzahlen von Polschuhsegmenten aufweisen, und/oder in unterschiedlicher Winkelbeziehung zueinander angeordnet. So kann beispielsweise der distale Polschuh eine 3-zählige Rotationsasymmetrie und der proximale Polschuh eine 5-zählige Rotationsasymmetrie aufweisen, wobei die Polschuhe des Stators entsprechend ausgebildet sind, oder es kann jeweils die gleiche Rotationsasymmetrie gewählt werden, wobei jedoch die einzelnen Polschuhsegmente des distalen und des proximalen Polschuhs nicht miteinander fluchten müssen, so dass eine unterschiedliche Winkelbeziehung zueinander eingenommen ist. Auf diese Weise lassen sich die Rückstellkräfte in Um- fangsrichtung gleichmäßig einstellen.
Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass das verschiebbare Element in der ersten Position durch ein Permanentmagnetfeld gehalten wird oder ist und nach Verschieben in die zweite Position in der zweiten Position durch ein Permanentmagnetfeld gehalten wird oder ist. Diese Ausführungsform stellt einen bistabilen Aktuator dar.
Vorteilhafterweise sind zwei Anschläge vorgesehen, die die erste und die zweite Position definieren, wobei insbesondere bei Anliegen des verschiebbaren Elements an einem Anschlag eine Kraft in Richtung der Anschläge auf das verschiebbare Element wirkt. Die in Richtung der Anschläge auf das verschiebbare Element wirkende Kraft wird durch das Permanent-Magnetfeld an der entsprechenden Position erzeugt, so dass die Anschläge die Bewegung des verschiebbaren Elements so begrenzen, dass diese nicht in eine energetisch minimale Konfiguration eintreten können. In der magnetisch und energetisch minimalen Konfiguration würde keine Kraft mehr auf das verschiebbare Element ausgeübt werden und seine Position wäre nicht definiert bzw. leicht verschiebbar.
Eine Einstellung des Hubweges des elektromagnetischen Aktuators ist in einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise dadurch erreichbar, dass wenigstens ein Anschlag eine zum verschiebbaren Element hin ausgerichtete Kulisse aufweist, deren Höhe in Umfangsrichtung moduliert ist, wobei das verschiebbare Element an einer Seite, die in der ersten oder zweiten Position an dem Anschlag mit der Kulisse anliegt, Kontaktelemente aufweist, die auf der Kulisse aufliegen, so dass mit einer Drehung des verschiebbaren Elements um seine zentrale Achse die axiale Position am Anschlag einstellbar ist. Mit Hilfe der Kulisse ist es möglich, anhand einer Drehung des verschiebbaren Elements gemäß der Erfindung festzulegen, an welcher Position das verschiebbare Element den Anschlag mit der Kulisse tatsächlich berührt, so dass auf diesem Wege der Hubweg bzw. der Anschlagspunkt in axialer Richtung festgelegt wird.
Hierzu weist die Kulisse eine drei- oder mehrzählige Sägezahnform auf, wobei die Kulisse insbesondere senkrecht zur zentralen Achse des Aktuators in radialer Richtung als Kreis, als geschlossene Kurve mit radialer Variation oder als Folge von Spiralsegmenten ausgebildet ist. Bei einer drei oder mehrzähligen Sägezahnform sind drei oder mehr Auflagepunkte für das verschiebbare Element am Anschlag bzw. an der Kulisse vorhanden, so dass eine stabile Auflage auf dem Anschlag sichergestellt ist. Auch eine Kulisse, die in der Draufsicht beispielsweise dreieckig ist, erfüllt die erfindungsgemäße Funktion. Die einzelnen Abschnitte der Kulisse können, müssen aber nicht miteinander verbunden sein.
Der Stator umfasst vorzugsweise zwei Permanentmagneten, die gegensätzlich zueinander, insbesondere axial gegenläufig, gepolt sind. Diese Konfiguration ermöglicht eine stabile Anschlagslage in beiden Positionen. Vorzugsweise ist eine Spule zur Erzeugung des schaltbaren magnetischen Feldes vorgesehen, die insbesondere zwischen den Permanentmagneten angeordnet ist.
Eine besonders einfache Ausführungsform ist im Rahmen der Erfindung erreicht, wenn vorteilhafterweise das verschiebbare Element in einem Rohr längsaxial verschiebbar gelagert ist, wobei insbesondere das verschiebbare Element, die Spule zur Erzeugung des schaltbaren magnetischen Felds und/oder die Permanentmagneten im Schnitt ringförmig sind. Die Polschuhe bestehen vorzugsweise wenigstens teilweise aus einem ferromagnetischen Material.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein chirurgisches oder medizinisches Instrument, insbesondere Endoskop, mit einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Aktuator gelöst, wobei vorzugsweise der Stator des elektromagnetischen Aktuators in einem in Umfangsrichtung gegenüber einem Handgriff des Instruments drehbaren Teil angeordnet ist. Auf diese Weise erhält das Instrument eine auch bei mehrmaliger Betätigung des Aktuators reproduzierbare Qualität der Optik und ggf. einen einstellbaren Hubweg. Dabei ist der Stator vorzugsweise per Hand oder auf anderem Wege drehbar, so dass über die Drehung des Stators der Läufer bzw. das verschiebbare Element mitgenommen werden kann und so Anschlagsposition oder Hubweg einstellbar sind.
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Einstellen eines Hubwegs eines elektromagnetischen Aktuators eines zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen chirurgischen oder medizinischen Instruments gelöst, wobei das verschiebbare Element des Aktuators in die Position gebracht ist oder wird, in der es gegen die Kulisse des mit einer Kulisse versehenen Anschlags anliegt, und der Stator des elektromagnetischen Aktuators in Umfangsrichtung gedreht wird, wodurch über die in Umfangsrichtung strukturierten Polschuhe das verschiebbare Element in Umfangsrichtung gedreht wird und seine axiale Position über die Kulisse eingestellt wird.
Die Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindungsgegenstände, also der Einrichtung, des Instruments und des Verfahrens gelten ohne Einschränkung auch für die jeweils anderen Erfin- dungsgegenstände, die sich aufeinander beziehen.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Längsschnittsdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Aktuator,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung durch den
Aktuator gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Aktuators und
Fig. 4 eine schematische Querschnittsdarstellung durch den
Aktuator gem. Fig. 3.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
In Fig. 1 ist in einem schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Aktuator 2 ein Gleitrohr 4 erkennbar, in dem Linsen 12, 13 in einer Linsenanordnung angeordnet sind. Distal ist im In- nengleitrohr 4 eine Linsenhalterung 6 für distale Eingangslinsen 8, 9 der Linsenanordnung angeordnet, wobei die Linsenhalterung 6 mit dem Gleitrohr 4 fest verbunden ist.
Zwischen den Linsen 8, 9 und 12, 1 3 sind zwei weitere Linsen 1 0, 1 der Linsenanordnung dargestellt, die in einer Einfassung aus einem weichmagnetischen Material eingefasst sind, die an ihrem proximalen und distalen Ende jeweils einen distalen Polschuh 28 bzw. einen proximalen Polschuh 30 aufweist. Diese Einfassung bildet den Läufer des Aktuators 2. Wie im unteren Bereich der Fig. 1 zu sehen ist, sind die Polschuhe 28, 30 in radialer Richtung entlang des Um- fangs strukturiert.
Den Stator des Aktuators 2 bildet eine Anordnung aus zwei Permanentmagneten 14, 16, zwischen denen eine Spule 18 mit Verbindungsleitungen 19 zur Erzeugung eines schaltbaren magnetischen Feldes angeordnet ist, wobei eine Abdeckung 20 aus einem weichmagnetischen Material vorgesehen ist, die die Spule 1 8 teilweise einschließt. Auch die Abdeckung 20 ist in Umfangsrichtung radial mit einer ungeradzahligen Rotationssymmetrie strukturiert, was durch die Asymmetrie der oberen Schnittdarstellung und der unteren Schnittdarstellung zueinander sichtbar wird. Im Spalt zwischen dem verschiebbaren Element 26 und dem Stator ist das Gleitrohr 4 angeordnet. Die jeweiligen geschlossenen Magnetfeldfeldlinien sind in Fig. 1 ebenfalls schematisch dargestellt.
Ein Teil des Gleitrohres 4 sowie das Ende der Linsenhalterung 6 bilden Anschläge 34, 36 für das verschiebbare Element 26 und bestimmen den Hubweg des elektromagnetischen Aktuators 2.
In der ersten Position, in der das verschiebbare Element 26 gegen den ersten Anschlag 34, also distal, anliegt, fluchtet die Oberfläche des distalen Polschuhs 28 wenigstens überlappend mit dem Polschuh 22 des äußeren Stators. In der zweiten Position gegen den Anschlag 36 fluchten die proximalen Polschuhe 24, 30 überlappend miteinander. In beiden Positionen können die jeweils anderen Polschuhe wenigstens noch teilweise miteinander überlappen, so dass die radiale Strukturierung in Umfangsrichtung sowohl distal als auch proximal einen Effekt zeitigt.
In Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A:A aus Fig. 1 gezeigt, wobei von innen nach außen fortschreitend zuinnerst die Linse 1 1 , eingefasst vom weichmagnetischen proximalen Polschuh 30 gezeigt ist, der eine dreizählige Symmetrie mit drei Polschuhsegmenten 32 aufweist. Die Polschuhsegmente 32 sind gegenüber dem Rest des Polschuhs 30 dicker ausgeführt und schmälern den Spalt nach außen. Das Gleitrohr 4 liegt zwischen dem proximalen Polschuh 30 und dem proximalen Polschuh 24 des äußeren Stators. Dieser ist ebenfalls in Umfangsrichtung strukturiert und weist einerseits Polschuhsegmente 25 und andererseits Öffnungen 25' auf, wobei die Magnetfeldlinien insbesondere durch das weichmagnetische Material des Polschuhs an den Polschuhsegmenten 25 hindurchtreten, in die Polschuhsegmente 32 des Läufers hinein. In den Öffnungen 25' ist außerdem die Spule 1 8 mit mehreren Windungen zu erkennen.
Die Anordnung der jeweils drei Polschuhsegmente 32, 25 einander gegenüber sorgt dafür, dass diese in einer festen Winkelbeziehung zueinander geführt sind, ohne dass es mechanischer Führungsstrukturen dazu bedarf.
In Fig. 3 ist ein einfaches Beispiel eines weiteren erfindungsgemäßen elektromagnetischen Aktuators in einigen mechanischen Aspek- ten gezeigt. Dieser weist ein Gleitrohr 40 mit einem ersten Anschlag 42 auf, in das ein Läuferrohr 44 mit zwei Linsen 10, 1 1 des Linsensystems eingeführt wird. Proximal weist das Läuferrohr 44 mehrere Anschlagpins 46 auf. Nach Einführen des Läuferrohrs 44 in das Gleitrohr 40 wird das Gleitrohr 40 mit einer Anschlagbuchse 48 mit einer kontrollierten Kulisse 50 verschlossen. Die weiteren magnetischen und elektromagnetischen Komponenten sind in Fig. 3 nicht dargestellt.
Die Anschlagpins 46 des Läuferrohrs 44 liegen in der zweiten Position, also der proximalen Position, auf der Kulisse 50 auf. Eine Drehung des Läuferrohrs 44 durch die Übertragung über die strukturierten Polschuhe gemäß Figuren 1 und 2 resultiert darin, dass die Anschlagpins 46 des Läuferrohrs 44 je nach ihrer rotatorischen Positionierung an einer anderen Stelle der Kulisse 50 aufsitzen, so dass die axiale Position durch eine Drehung des Läuferrohrs 44 um seine zentrale Achse definiert werden kann.
Die Kulisse 50 kann als Ring ausgestaltet sein, der den gleichen Durchmesser aufweist, wie die Anschlagpins 46 des Läuferrohrs 44, wobei dieser Ring in axialer Richtung höhenmoduliert ist, beispielsweise mit drei oder mehr Sägezahnmodulationen.
Anstelle der Anschlagpins 46 können auch radial ausgerichtete Anschlagrücken oder Anschlaglinien vorgesehen sein, die mit einer Kulisse 50 interagieren, die nicht notwendigerweise kreisförmig ist oder auch mehrere nicht miteinander verbundene beispielsweise spiralabschnittförmige Erhebungen aufweisen kann.
In Fig. 4 ist wiederum ein Querschnitt senkrecht zur zentralen Achse des Aktuators dargestellt, wobei eine Ausführungsform dargestellt ist, bei der im Inneren des Gleitrohres 4 ein proximaler Polschuh mit diskreten Polschuhsegmenten 32 angeordnet ist, die gegenüber dem ansonsten ringförmigen Polschuh 30 abgehoben sind . Außerhalb des Läuferrohrs 4 ist der Polschuh 24 des äußeren Stators dargestellt, der ebenfalls im Querschnitt im Wesentlichen ringförmig ist und nach innen weisende Polschuhsegmente 25 aufweist, deren Breite der Breite der Polschuhsegmente 32 des Polschuhs 30 des Läufers, also des verschiebbaren Elements 26, entspricht. Auf diese Weise wird eine sehr definierte Leitung der magnetischen Kreise in den Polschuhen in Umfangsrichtung erreicht sowie eine starke Mitnahmekraft bei Bewegung des Polschuhs 24 in Pfeilrichtung.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, sind allein und in Kombination für die Erfindung von Bedeutung. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
Bezugszeichenliste
2 elektromagnetischer Aktuator
4 Gleitrohr
6 Linsenhalterung
8 - 13 Linse
14 Permanentmagnet
16 Permanentmagnet
1 8 Spule
1 9 Verbindungsleitung
20 Abdeckung
22 distaler Polschuh
24 proximaler Polschuh
25 Polschuhsegment
25' Öffnung
26 verschiebbares Element 28 distaler Polschuh
30 proximaler Polschuh
32 Polschuhsegment
34 erster Anschlag
36 zweiter Anschlag
40 Gleitrohr
42 erster Anschlag
44 Läuferrohr
46 Anschlagpins
48 Anschlagbuchse
50 konturierte Kulisse

Claims

Patentansprüche
1 . Elektromagnetischer Aktuator (2) für ein chirurgisches oder medizinisches Instrument, wobei der Aktuator (2) einen Stator (14, 16, 18, 20) und ein verschiebbares Element (26, 44) aufweist, das wenigstens teilweise ein paramagnetisches und/oder ferromagnetisches Material aufweist und durch Beaufschlagung mit einem schaltbaren magnetischen Feld reversibel von einer ersten Position in eine zweite Position verschiebbar ist, wobei der Stator (14, 16, 18, 20) und das verschiebbare Element (26, 44) zueinander korrespondierende ringförmige distale und proximale Polschuhe (22, 24, 28, 30) aufweisen, wobei in der ersten Position und/oder in der zweiten Position die distalen und/oder die proximalen Polschuhe (22, 24, 28, 30) vom Stator (14, 16, 1 8, 20) und verschiebbarem Element (26, 44) miteinander überlappend fluchten, dadurch gekennzeichnet, dass die distalen Polschuhe (22, 28) und/oder die proximalen (24, 30) Polschuhe sowohl des Stators (14, 16, 18, 20) als auch des verschiebbaren Elements (26, 44) in Umfangsrichtung an ihren einander jeweils gegenüberliegenden Oberflächen eine zueinander korrespondierende Strukturierung (25, 25', 32) aufweisen.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander korrespondierende Strukturierung (25, 25', 32) der Oberflächen der Polschuhe (22, 24, 28, 30) Polschuhsegmente (25, 32) umfasst.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Polschuhe (22, 24) des Stators (14, 16, 1 8, 20) und die beiden Polschuhe (28, 30) des verschiebbaren Elements (26, 44) untereinander gleich geformt und/oder in gleicher Winkelbeziehung zueinander angeordnet sind, insbesondere eine rotationssymmetrische Form aufweisen, insbesondere eine 3-zählige oder höherzählige Rotationssymmetrie.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Polschuhe (22, 24) des Stators (14, 16, 18, 20) und die beiden Polschuhe (28, 30) des verschiebbaren Elements (26, 44) untereinander verschieden geformt sind, insbesondere unterschiedliche Anzahlen von Polschuhsegmenten (25, 32) aufweisen, und/oder in unterschiedlicher Winkelbeziehung zueinander angeordnet sind.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Element (26, 44) in der ersten Position durch ein Permanentmagnetfeld gehalten wird oder ist und nach Verschieben in die zweite Position in der zweiten Position durch ein Permanentmagnetfeld gehalten wird oder ist.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Anschläge (34, 36, 42, 48) vorgesehen sind, die die erste und die zweite Position definieren, wobei insbesondere bei Anliegen des verschiebbaren Elements (26, 44) an einem Anschlag (34, 36, 42, 48) eine Kraft in Richtung der Anschläge (34, 36, 42, 48) auf das verschiebbare Element (26, 44) wirkt.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Anschlag (48) eine zum verschiebbaren Element (44) hin ausgerichtete Kulisse (50) aufweist, deren Höhe in Umfangsrichtung moduliert ist, wobei das verschiebbare Element (44) an einer Seite, die in der ersten oder zweiten Position an dem Anschlag (48) mit der Kulisse (50) anliegt, Kontaktelemente (46) aufweist, die auf der Kulisse (50) aufliegen, so dass mit einer Drehung des verschiebbaren Elements (44) um seine zentrale Achse die axiale Position am Anschlag (48) einstellbar ist.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (50) eine drei- oder mehrzäh- lige Sägezahnform aufweist, wobei insbesondere die Kulisse (50) senkrecht zur zentralen Achse des Aktuators (2) in radialer Richtung als Kreis, als geschlossene Kurve mit radialer Variation oder als Folge von Spiralsegmenten ausgebildet ist.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (14, 16, 1 8, 20) zwei Permanentmagneten (14, 16) umfasst, die gegensätzlich zueinander, insbesondere axial gegenläufig, gepolt sind .
1 0. Elektromagnetischer Aktuator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spule (1 8) zur Erzeugung des schaltbaren magnetischen Feldes vorgesehen ist, die insbesondere zwischen den Permanentmagneten (14, 16) angeordnet ist.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Element (26, 44) in einem Rohr (4, 40) längsaxial verschiebbar gelagert ist, wobei insbesondere das verschiebbare Element (26, 44), die Spule (18) zur Erzeugung des schaltbaren magnetischen Felds und/oder die Permanentmagneten (14, 16) im Schnitt ringförmig sind.
Elektromagnetischer Aktuator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (22, 24, 28, 30) wenigstens teilweise aus einem ferromagnetischen Material bestehen.
Chirurgisches oder medizinisches Instrument, insbesondere Endoskop, mit einem elektromagnetischen Aktuator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Chirurgisches oder medizinisches Instrument nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (14, 16, 18, 20) des elektromagnetischen Aktuators (20) in einem in Umfangs- richtung gegenüber einem Handgriff des Instruments drehbaren Teil angeordnet ist.
15. Verfahren zum Einstellen eines Hubwegs eines elektromagnetischen Aktuators (2) eines chirurgischen oder medizinischen Instruments nach Anspruch 1 3 oder 14, dadurch gekennzeich- net, dass das verschiebbare Element (26, 44) des Aktuators (2) in die Position gebracht ist oder wird, in der es gegen die Kulisse (50) des mit einer Kulisse (50) versehenen Anschlags (48) anliegt, und der Stator (14, 16, 18, 20) des elektromagnetischen Aktuators (2) in Umfangsrichtung gedreht wird, wodurch über die in Umfangsrichtung strukturierten Polschuhe (22, 24, 28, 30) das verschiebbare Element (26, 44) in Umfangsrichtung gedreht wird und seine axiale Position über die Kulisse (50) eingestellt wird.
PCT/EP2013/003609 2012-12-21 2013-11-29 Elektromagnetischer aktuator für ein chirurgisches instrument und verfahren zum einstellen eines hubwegs WO2014094970A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380066486.2A CN104871263B (zh) 2012-12-21 2013-11-29 用于外科器械的电磁致动器和用于调节行程距离的方法
JP2015548263A JP6333845B2 (ja) 2012-12-21 2013-11-29 外科用器具に用いる電磁アクチュエータ、及びストローク距離設定方法
US14/742,830 US10056179B2 (en) 2012-12-21 2015-06-18 Electromagnetic actuator for a surgical instrument and method for setting a stroke distance

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210224177 DE102012224177A1 (de) 2012-12-21 2012-12-21 Elektromagnetischer Aktuator für ein chirurgisches Instrument und Verfahren zum Einstellen eines Hubwegs
DE102012224177.9 2012-12-21

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/742,830 Continuation US10056179B2 (en) 2012-12-21 2015-06-18 Electromagnetic actuator for a surgical instrument and method for setting a stroke distance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014094970A1 true WO2014094970A1 (de) 2014-06-26

Family

ID=49726691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/003609 WO2014094970A1 (de) 2012-12-21 2013-11-29 Elektromagnetischer aktuator für ein chirurgisches instrument und verfahren zum einstellen eines hubwegs

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10056179B2 (de)
JP (1) JP6333845B2 (de)
CN (1) CN104871263B (de)
DE (1) DE102012224177A1 (de)
WO (1) WO2014094970A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106233181B (zh) * 2014-05-22 2019-03-26 奥林巴斯株式会社 摄像装置、内窥镜
CN107430256B (zh) * 2015-04-15 2020-03-03 奥林巴斯株式会社 光学单元和内窥镜
JP6678163B2 (ja) * 2015-04-15 2020-04-08 オリンパス株式会社 光学ユニット及び内視鏡
WO2020170312A1 (ja) * 2019-02-18 2020-08-27 オリンパス株式会社 内視鏡
WO2022269671A1 (ja) * 2021-06-21 2022-12-29 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡の撮像ユニット、内視鏡

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070010707A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-11 Leiner Dennis C Magnetically actuated endoscope coupler
DE202009002433U1 (de) * 2009-02-20 2009-04-30 Rebstock Instruments Gmbh Chirurgisches Instrument
EP2362529A2 (de) * 2010-02-26 2011-08-31 Karl Storz GmbH & Co. KG Reluktanz- und Lorentzkraftbetriebener Linearantrieb
DE102011006814A1 (de) * 2010-07-05 2012-01-05 Olympus Winter & Ibe Gmbh Elektromagnetischer Aktuator für ein chirugisches Instrument
DE102011005255A1 (de) * 2011-03-08 2012-09-13 Olympus Winter & Ibe Gmbh Vorrichtung zur Umschaltung einer Blickrichtung eines Videoendoskops

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3902085A (en) * 1974-11-25 1975-08-26 Burleigh Instr Electromechanical translation apparatus
US4882511A (en) * 1984-06-01 1989-11-21 Papst-Motoren Gmbh & Co. Kg Brushless three-phase D.C. motor
US6346107B1 (en) * 1990-12-14 2002-02-12 Robert L. Cucin Power-assisted liposuction instrument with cauterizing cannual assembly
US5215449A (en) * 1991-12-05 1993-06-01 Stanadyne Automotive Corp. Distributor type fuel injection pump
CA2135817C (en) 1993-11-19 1998-08-11 Hirobumi Satomi Combined linear-rotary stepping motor
JPH09262203A (ja) * 1996-03-29 1997-10-07 Fuji Photo Optical Co Ltd 内視鏡の接眼装置
US5836867A (en) * 1996-11-27 1998-11-17 Linvatec Corporation Magnetic coupling assembly for endoscope
JP3412511B2 (ja) * 1998-05-25 2003-06-03 松下電工株式会社 リニアアクチュエータ
JP2002112956A (ja) * 2000-10-11 2002-04-16 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡用撮像装置
JP2003302565A (ja) * 2002-04-10 2003-10-24 Olympus Optical Co Ltd 光学装置
CN101185229A (zh) * 2005-05-31 2008-05-21 美蓓亚株式会社 长比例行程执行电动机
ES2608716T3 (es) * 2008-12-08 2017-04-12 Sunstar Inc. Accionador lineal
EP2389532B1 (de) * 2009-01-21 2019-02-27 TF Hudgins Inc. Hochdruckschmiersystem
DE102011078969B4 (de) * 2011-07-11 2019-02-21 Olympus Winter & Ibe Gmbh Berührungslose Magnetkupplung für ein Endoskop und Endoskop
DE102012219354A1 (de) * 2012-10-23 2014-04-24 Olympus Winter & Ibe Gmbh Aktuator für ein chirurgisches Instrument
US20140246475A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Control methods for surgical instruments with removable implement portions
BE1021136B1 (nl) * 2013-03-12 2016-02-22 Cnh Industrial Belgium Nv Maaidorser met verstelbare reinigingsschoenopstelling
US9812238B2 (en) * 2014-04-23 2017-11-07 Warn Industries, Inc. Electromagnetic coil system and methods

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070010707A1 (en) * 2005-07-11 2007-01-11 Leiner Dennis C Magnetically actuated endoscope coupler
DE202009002433U1 (de) * 2009-02-20 2009-04-30 Rebstock Instruments Gmbh Chirurgisches Instrument
EP2362529A2 (de) * 2010-02-26 2011-08-31 Karl Storz GmbH & Co. KG Reluktanz- und Lorentzkraftbetriebener Linearantrieb
DE102011006814A1 (de) * 2010-07-05 2012-01-05 Olympus Winter & Ibe Gmbh Elektromagnetischer Aktuator für ein chirugisches Instrument
DE102011005255A1 (de) * 2011-03-08 2012-09-13 Olympus Winter & Ibe Gmbh Vorrichtung zur Umschaltung einer Blickrichtung eines Videoendoskops

Also Published As

Publication number Publication date
US10056179B2 (en) 2018-08-21
JP6333845B2 (ja) 2018-05-30
JP2016509490A (ja) 2016-03-31
US20150287508A1 (en) 2015-10-08
CN104871263A (zh) 2015-08-26
DE102012224177A1 (de) 2014-06-26
CN104871263B (zh) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2591480B1 (de) Elektromagnetischer aktuator für ein chirurgisches instrument
WO2014094970A1 (de) Elektromagnetischer aktuator für ein chirurgisches instrument und verfahren zum einstellen eines hubwegs
DE102006026719B4 (de) Klauenpolstator für einen Schrittmotor und Klauenpol-Schrittmotor
DE19832244C2 (de) Elektromagnetischer Antrieb für einen Schlitzverschluß
EP2954542B1 (de) Bistabiler elektromagnetischer aktuator und chirurgisches instrument
EP2362529B1 (de) Reluktanz- und Lorentzkraftbetriebener Linearantrieb
EP2362530A2 (de) Linearmotor mit permanentmagnetischer Selbsthaltung
WO2014094972A1 (de) Elektromagnetischer aktuator für ein chirurgisches instrument
DE202012006851U1 (de) Zoomobjektiveinrichtung mit Fokuseinstellung und optische Abbildungsvorrichtung mit dieser Einrichtung
DE102011078969A1 (de) Berührungslose Magnetkupplung für ein Endoskop und Endoskop
WO2015135814A2 (de) Bistabiler elektromagnetischer aktuator und chirurgisches instrument
DE102009053727A1 (de) Zykloidgetriebe
EP2501961B1 (de) Spannungswellengetriebe
DE102015120019A1 (de) Greifer umfassend koordiniert bewegliche Greifelemente
DE102009049005A1 (de) Magnetische Rasteinrichtung
EP1510846B1 (de) Führungssystem für optische Systeme, insbesondere Zoom-Systeme
EP3606396B1 (de) Elektromagnetischer aktuator für ein chirurgisches instrument und verfahren zum herstellen desselben
WO2014063782A1 (de) Aktuator für ein chirurgisches instrument
EP2805666B1 (de) Optikrohr für ein Endoskop, Stablinse, Kombination aus einem Optikrohr und mindestens einer Stablinse sowie Endoskop
EP3500149A1 (de) Elektromagnetischer aktuator für ein chirurgisches instrument
EP3606397B1 (de) Stereoskopisches optisches system eines chirurgischen instruments und verfahren zum herstellen desselben
WO2016139076A1 (de) Rotatorischer elektro-schritt-motor und endoskop
DE102014011594B4 (de) Bedienelement für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug
DE102012211513A1 (de) Doppeltwirkender Hubmagnet mit drei stabilen Schaltstellungen
DE102019115117A1 (de) Getriebeaktuator

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13802244

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015548263

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13802244

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1