WO2023006687A1 - Schaft für ein medizinisches instrument mit einem führungsprofil, medizinisches instrument, roboter und verfahren zum herstellen eines schaftes - Google Patents

Schaft für ein medizinisches instrument mit einem führungsprofil, medizinisches instrument, roboter und verfahren zum herstellen eines schaftes Download PDF

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WO2023006687A1
WO2023006687A1 PCT/EP2022/070838 EP2022070838W WO2023006687A1 WO 2023006687 A1 WO2023006687 A1 WO 2023006687A1 EP 2022070838 W EP2022070838 W EP 2022070838W WO 2023006687 A1 WO2023006687 A1 WO 2023006687A1
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WO
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shaft
profile
guide
inner tube
outer tube
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/070838
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik Längle
Janosz SCHNEIDER
Sven Axel Grüner
Jochen Stefan
Original Assignee
Karl Storz Se & Co. Kg
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Publication date
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    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
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    • A61B18/1482—Probes or electrodes therefor having a long rigid shaft for accessing the inner body transcutaneously in minimal invasive surgery, e.g. laparoscopy
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    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots

Definitions

  • the invention relates to a shaft for a medical instrument, the elongated shaft extending in a longitudinal direction from a proximal end to a distal end and having an end section at its distal end, the end section being articulated relative to a central longitudinal axis of the
  • the shaft can be bent and a tool can be arranged on the bendable end section, and several steering elements for connecting a drive on the proximal side to the joint mechanism on the distal side are guided through the interior of the shaft in the longitudinal direction, the shaft being an outer tube or an inner tube, aligned in the longitudinal direction about a central longitudinal axis.
  • the invention relates to a medical instrument, a robot and a method for producing a shaft.
  • instruments and/or endoscopes are inserted with their elongated shafts into animal or human body cavities or into technical openings, such as a pipeline, for inspection and/or manipulation.
  • instruments that can be angled at the distal end are often used, which can be designed as hand-held and/or robotic instruments.
  • four or more steering wires and/or steering cables are usually arranged around and/or through pivoting members of a joint mechanism on the distal side.
  • the use of many thin steering elements is advantageous in order to enable an even movement and force distribution in all bending directions.
  • this places high demands on the assembly of the shaft, since this has a very small diameter of a few millimeters from the front due to the introduction into a body cavity or technical opening, the many steering wires over the entire length of the shaft through the interior of the shaft threaded through and fixed in a tensioned state on the distal side (far from the user) and on the proximal side (near the user).
  • the steering wires will twist and/or be mixed up during threading, which can lead to incorrect angling of the distal end section of the shaft.
  • the steering wires can wear out if they are not sufficiently tightly guided and/or if they become tangled due to friction. As a result, the performance of the instrument can be adversely affected or even damaged.
  • US Pat. No. 5,603,697 A discloses a medical catheter for insertion into a vessel in a patient's body, the catheter having a flexible tubular element with multiple lumens and in which a single steering wire is guided in a steering wire support tube, by pulling on the steering wire the tip of the catheter can be controlled.
  • the object of the invention is to improve the prior art.
  • a shaft for a medical instrument the elongated shaft extending in a longitudinal direction from a proximal end to a distal end and having an end section at its distal end, the end section being articulated relative to a longitudinal center axis by means of a distal-side joint mechanism of the shaft can be bent and a tool can be arranged on the bendable end section, and several steering elements for connecting a proximal-side drive to the distal-side joint mechanism are guided through the inside of the shaft in the longitudinal direction, the shaft being an outer tube or an inner tube, aligned in the longitudinal direction about a longitudinal center axis, and the shaft between the outer tube and the longitudinal center axis or outside around the inner tube has an elongate guide profile for guiding the steering elements, wherein the guide profile has a profile shape in cross section transverse to the longitudinal direction and di e Profile shape has at least one first contact point with the outer tube or with the inner tube, so that between the outer tube and the guide profile or between the guide profile and
  • the steering elements are each guided individually or at a distance from one another within the respective guide channel of the guide profile from the proximal end to the distal end of the shaft, thereby preventing the steering elements from twisting with one another and thus preventing the formation of an undesirable cord.
  • wear and tear on the steering elements due to friction with one another is avoided due to the targeted guidance in the respective guide channel.
  • individual guidance of each respective steering element or several spaced-apart steering elements through a hollow Guide channel of the guide profile and the exclusion of twisting and / or egg ner friction of the steering elements with each other a faulty deflection of the distal end section of a medical instrument is prevented and the performance of the distal joint mechanism is improved. Consequently, the overall performance of the medical instrument is optimized and damage to it due to non-optimal guidance of the steering elements within the shaft is ruled out.
  • a steering element is preferably guided through a guide channel formed between the guide profile and thus the profile shape in cross section and the outer tube and/or the inner tube, an unintentional mix-up and/or twisting of the steering elements is avoided as soon as the steering elements are inserted into the shaft of the steering elements is prevented.
  • assembly is simplified.
  • a shaft is provided with a wear-free individual guidance of steering elements through guide channels inside and around the guide profile.
  • This is particularly advantageous for steering cables, as these are more susceptible to wear due to friction due to their structured surface.
  • the guide profile with its specific profile shape in cross-section thus ensures optimal guidance and protection of the steering elements, especially steering cables, in the steerer tube. It is advantageous that the individual steering elements are guided in a targeted manner in corresponding guide channels or guide channel areas over the entire length of the shaft, in particular from the proximal end of the shaft to the distal, bendable end section of the distal side joint mechanism.
  • the rigidity of the shaft is increased by the guide profile due to a contact point or multiple contact points on the inner surface of the outer tube and/or the outer surface of the inner tube.
  • the shaft according to the invention is suitable both for hand-held instruments and for instruments guided by a surgical robot.
  • the guide profile with its specific profile shape and targeted arrangement of the contact points, thus reinforces the inside of the shaft and thereby increases its rigidity.
  • the profile shape in the cross section of the guide profile is shaped in such a way that, in addition to the maximum possible rigidity, there is sufficient space for the targeted passage of steering elements, current-carrying wires and/or actuating elements.
  • a core idea of the invention is, by means of a guide profile with a specifically shaped profile shape in cross section, guide channels between the outer surface of the profile shape and the inner surface of the outer tube and / or the inner surface of the profile shape and the outer surface of the inner tube for guiding through steering elements in the longitudinal direction of the guide profile and thus provide the shaft, whereby they are separated from each other and thus just not freely passed through a shaft tube from the proximal end to the distal end len.
  • the steering elements can be individually threaded in for the assembly of the shaft without crossing and without risk of being mixed up.
  • the profile shape of the guide channel can be chosen freely and can thus be freely adapted to the number and the respective diameter of the steering elements, power cables and actuating elements to be passed through.
  • a “shaft” is in particular an elongated and hollow tube for at least partially inserting into a body cavity and/or a technical opening.
  • a shaft can in particular be a flexible and/or rigid shaft.
  • the distal end section in particular is designed so that it can be bent.
  • the shaft has a diameter in a range from 2 mm to 10 mm.
  • the shaft can in particular have other components, such as an optical waveguide for illuminating an object field, a working channel or several working channels for supplying rinsing fluid or a tool, such as a biopsy needle or an electrode.
  • a central actuating element for actuating a tool for example a jaw part
  • a central actuating element for actuating a tool for example a jaw part
  • the shaft can be mechanically and/or electrically connected in particular to a handling unit of a medical or industrial instrument.
  • the "longitudinal direction" of the stem is the direction of longest extension of the stem. Accordingly, the "longitudinal centerline" of the shaft is that axis which corresponds to the direction of its longest extent.
  • a "medical instrument” is in particular any mechanical or mechanical-electrical active unit that is suitable for the diagnosis and/or treatment of humans or animals.
  • the medical instrument is used in particular to inspect a human or animal body cavity and/or to manipulate human or animal tissue.
  • the medical instrument has a handle or handpiece, a shaft and a tool and/or an optical system for viewing a viewing area.
  • the medical instrument can in particular have a gripping tool, a cutting tool, a needle holder, a clip setter and/or a different type of tool.
  • a medical instrument is, for example, an endoscope with a long shaft and an end section that can be bent.
  • the medical instrument can be a hand-held and/or hand-guided instrument.
  • the medical instrument can also be arranged as an end effector on a robot arm of a surgical robot and thus be a robot-supported instrument.
  • a “joint mechanism” has in particular a “distal joint mechanism” and a “proximal joint mechanism”.
  • the "proximal-side joint mechanism” has in particular a spatially adjustable disc, associated shafts and the proximal-side term steering element sections.
  • the steering elements On the distal side of the proximal-side joint mechanism, the steering elements in particular are brought together, for example via a guide ring or a serrated washer in the direction of the distal tip, at a closer distance between the steering elements and the longitudinal axis of the shaft, so that they are essentially parallel at the proximal end of the Enter shaft and are guided within the shaft to the distal end portion.
  • the associated shaft of the spatially adjustable disk is connected to a main shaft in the distal direction, with the shaft being able to rotate via the latter.
  • the joint mechanism can be arranged in particular in the transition between the hand and/or holding part of the medical instrument and the shaft or in the hand and/or holding part.
  • the "distal joint mechanism" has in particular the distal-side steering element sections and the pivoting links and/or link bodies, through which an angling of the distal end section can be realized.
  • a “proximal drive” is in particular a drive unit for effecting a movement of the steering elements.
  • the proximal drive can in particular bring about an action and pivoting of a spatially adjustable disk (swash disk).
  • a spatially adjustable disk swash disk
  • the drive movement of the proximal drive is converted into a pivoting movement of the spatially adjustable disk and by the steering elements attached to the spatially adjustable disk on the proximal side, the drive movement is converted to a corresponding relative movement of the distal-side pivoting links and/or link bodies of the distal-side joint mechanism transferred to the pivoting of the end section of the instrument.
  • the proximal drive can be a manual drive based, for example, on a rotary movement of an actuating element on the handling unit of the instrument, or it can be a motorized drive. In the case of a motorized drive, this has a motor or several motors and/or a transmission, such as driven gears.
  • the proximal drive is arranged in particular in the hand and/or in the holding part of the instrument.
  • a "directing element" is a thin and long shaped flexible element.
  • the elongate steering element has, in particular, metal, metal alloy and/or plastic.
  • a steering element can be a steering wire and/or a steering cable.
  • a steering wire is a thin and long shaped, pliable metal.
  • a steering wire has, in particular, a nickel-titanium alloy and thus nitinol, high-grade steel such as, for example, a non-rusting austenitic chromium-nickel-molybdenum steel (1.4401), and/or tungsten.
  • the steering wire has a smooth surface.
  • a steering cable is an elongated, high-tensile element made of twisted or braided natural or synthetic fibers or wires.
  • a steering cable can in particular have a structured surface.
  • a steering cable can also be coated with a synthetic material.
  • a steering element can have any cross-sectional shape, for example a circular, oval and/or curved cross-section, a flat-edged, square-edged or profiled wire cross-section.
  • the steering element preferably has a round cross section. Usually >3 or 4, preferably 10 or any number Steering elements used in a joint mechanism inside the shaft.
  • a steering element can also be a current-carrying wire or an optical fiber.
  • a current-carrying wire, an actuating element, an electrode or the like can be guided through a guide channel through the guide profile.
  • a “current-carrying wire” is, in particular, an electrical conductor.
  • the current-carrying wire serves in particular to transport electrical energy and/or to transmit signals.
  • a current-carrying wire can also be a thin, elongated electrode.
  • the steering elements are arranged radially on the outside, circumferentially around and/or by pivoting links and/or link bodies, with which a delicate bending of the distal end section is realized.
  • a movement of the spatially adjustable disc caused by a proximal drive a corresponding relative movement of the pivoting members on the distal side is transmitted and thus causing the distal end portion to bend.
  • a large number of thin steering elements are used in particular for fine motor control of the distal end section of the medical instrument in order to achieve a more even distribution of force and thus relative movements in all possible bending directions.
  • An “actuating element” (also called “actuating line”) is in particular an element whose movement a tool is actuated.
  • An actuating element can in particular be a pull/push rod or cable and/or a transmission element for a rotary movement.
  • a two-part jaw part of a tool, for example, is opened and closed by means of the actuating element.
  • the actuating element is guided in particular in the interior of the shank in the center along the longitudinal central axis from the proximal end to the distal end of the shank.
  • An “outer tube” or an “inner tube” is in particular an elongate hollow body whose length is significantly greater than its diameter.
  • the outer tube or the inner tube has, in particular, a circular cross section.
  • the outer tube and/or the inner tube is/are preferably arranged coaxially to the longitudinal central axis of the shaft.
  • the outer tube forms the outer surface of the shaft and/or the outer shaft.
  • a hose in particular a shrink hose, can also be arranged around the guide profile.
  • the shank can also be free of an inner tube and a free space surrounded by the inner diameter of the profile shape of the guide profile can form an inner cavity of the shank.
  • the guide profile preferably does not have a circular profile.
  • a "guiding profile” is in particular a hollow elongated component with a profile shape in cross section, the profile shape forming a guiding channel or several guiding channels on the inner surface of the guiding profile and/or on the outer surface of the guiding profile.
  • the profile shape is preferably the same over the entire length of the guide profile.
  • the profile shape forms guide channels that are separated from one another in the longitudinal direction, in particular via one contact point or multiple contact points to the outer tube and/or inner tube.
  • the profile shape of the guide profile is preferably not arranged in a circle to the longitudinal center axis of the shaft, but has various curved sections.
  • the guide profile can also be formed from a standard tube or several standard tubes.
  • the guide profile lying one on top of the other in a circle, with at least one standard tube having a contact point with the inner tube and/or outer tube.
  • a standard pipe or several standard pipes can only have one point of contact with the outer pipe or with the inner pipe. If the standard pipe is only connected to the outer pipe via a contact point on the inside, the standard pipe forms a guide channel on the inside and another guide channel on the outside between the outer surface of the standard pipe in the free space to the inner pipe.
  • the profile shape of the guide profile can have any external shape in cross section, such as square, triangular, polygonal, circular, curved, oval and/or star-shaped.
  • the outer shape of the profile shape can also change from one contact point to the closest subsequent contact point.
  • the profile tube from the first contact point of the Guide profile on the inner tube to the second point of contact on the outer tube bent outwards and be performed in a straight line from the second point of contact on the outer tube to the third point of contact on the inner tube.
  • the guide profile and thus the profile shape in cross-section is in particular arranged outside around the inner tube or surrounded by the outer tube or between the inner and outer tube.
  • the guide profile, the outer tube and/or the inner tube can have the same length and/or different lengths.
  • the guide profile can in particular have a somewhat shorter length than the inner tube and/or the outer tube and can therefore be offset so that a tube socket of the distal-side joint mechanism can be connected to the guide profile.
  • a "contact point” is in particular a point at which contact is made between the profile shape of the guide profile and the inner surface of the outer tube or between the guide profile and the outer surface of the inner tube.
  • the cross-section of the contact point can be a contact point or a longer contact surface.
  • the contact point is preferably formed in the longitudinal direction over the entire length of the guide profile. However, several interrupted contact points can also be formed in the longitudinal direction of the guide profile.
  • the contact point can in each case be an integral and/or frictional connection between the guide profile and the outer tube or the inner tube.
  • the otherwise usually contiguous ring-shaped free space within the shaft is divided into several guide channels via the positioning and number of contact points on the outer tube and/or inner tube and thus the progression of the profile shape.
  • a “guide channel” (also called “lumen”) is in particular a continuous hollow space in the longitudinal direction of the shaft, which due to the profile shape of the guide profile between the outer surface of the guide profile and the inner surface of the outer tube and / or the inner surface of the guide profile and the outer surface of the Inner tube is formed.
  • the positions and number of contact points and the shape of the profile thus provide external guide channels between the inside of the outer tube and the outside of the guide profile and/or internal guide channels between the inside of the guide profile and the outside of the inner tube.
  • the guide channel is in particular parallel to the longitudinal center axis of the shaft.
  • each guide channel can have any cross-sectional shape, such as circular, curved, square, rectangular, triangular, or the like.
  • the cross-sectional shape of the respective guide channel is preferably not symmetrical.
  • the cross-sectional shape of the guide channel can also change over the length of the guide channel.
  • the guide channel has a larger cross section than the outer diameter of the guided-through steering element, current-carrying wire and/or actuating element, so that each of these can move freely in the guide channel.
  • a steering element does not have to be guided through each guide channel formed by the guide profile, but there can also be one guide channel or several guide channels, which is or are free of a steering element.
  • two or more steering elements can also be guided through a single guide channel.
  • the guide profile can be shaped in such a way that a guide channel has two or more specific guide areas in cross section, through which adjacent guide elements are guided in the same guide channel, largely spatially spaced apart from one another.
  • the guide channel can each have a correspondingly curved cross-sectional shape section of the profile shape.
  • the profile shape has a second contact point, a third contact point, a fourth contact point, a fifth contact point and/or further contact points.
  • a number of guide channels can be provided corresponding to the number of contact points, and the static and dynamic rigidity of the shaft can be adjusted in a targeted manner.
  • the guide profile via the contact points with the outer tube and/or the inner tube, these are braced together.
  • this also means that forces acting when using the shaft can be effectively dissipated and optimal vibration and/or damping behavior can be achieved.
  • a large number of different shapes of the profile shape can be realized by the selected number and the respective position of the contact points.
  • the cross-sectional shape of each guide channel and thus the shape of the profile shape can also be adapted and consequently the guide channels can be arranged more densely with an increasing number. It is particularly advantageous that, depending on the number of guide channels, the basic geometric shapes and the required diameters of the outer guide channels, the inner guide channels, the outer tube and/or the inner tube and the overall diameter of the shaft, the wall thicknesses of the outer tube can be selected , the guide profile and/or the inner tube and the exact shape of the profile, the manufacturability of the shaft and its product properties can be set specifically.
  • the outer tube and/or the inner tube preferably has a cross-sectional wall thickness in a range from 0.25 to 0.75 mm, in particular from 0.35 to 0.65 mm, preferably from 0.45 to 0.55 mm.
  • the profile shape preferably has a smaller wall thickness than the outer tube and/or the inner tube, for example in a range from 0.20 to 0.40 mm, preferably from 0.25 to 0.35 mm.
  • a second, third, fourth, fifth and/or further contact point is a contact point defined above.
  • the profile shape in cross section at the respective contact point is tapered, conical, curved or designed as a rib.
  • rib means in particular that the profile shape is bent back by 180° at the contact point, so that two adjacent inner sides of the profile shape are arranged between the outer diameter of the profile shape and the outer diameter of the inner tube or between the inner diameter of the outer tube and the inner diameter of the profile shape and form a rib together.
  • the profile shape is radially symmetrical, polysymmetrical and/or asymmetrical in cross section.
  • Polysymmetric means in particular that the profile shape has several planes of symmetry in cross section.
  • the profile shape can also have a three-fold or more polysymmetrical shape with a plurality of planes of symmetry running radially through the longitudinal axis, in which identical parts are arranged in a circular, three-dimensional manner around a central axis (axis of rotation), the profile shape being defined by the external symmetry shape.
  • Asymmetrical is understood in particular to mean that the profile shape in cross section cannot be made to coincide with its specific cross-sectional shape progression between the contact points, neither by rotation nor by mirroring or translation.
  • the profile shape In order to form a regular progression of the profile shape between the respective contact points, the profile shape has a star profile or flower profile in cross section.
  • a "star profile” is understood in particular as a geometric shape of the profile shape in cross section, in which the contact points of the profile shape are designed as a regular polygon to one another, so that the distances between the contact points are in particular the same length.
  • the legs of the profile shape running towards the respective contact point must be designed as a star profile and thus the polygon and/or star tips do not necessarily have to be pointed or angular but can also be curved at the contact point.
  • the star profile can in particular be regular and thus mirror-symmetrical and/or rotationally symmetrical. However, the star profile can also have an irregular shape in cross section.
  • the polygon and/or star tips can be arranged regularly and/or irregularly in the cross section.
  • the profile shape in cross-section has, in particular, the outer shape of a blossom. Accordingly, the inner guide channels are aligned with the longitudinal center axis of the shaft and/or form the inner tube in the shape of a petal.
  • the profile shape is in particular shaped in such a way that it forms three or more petals.
  • the flower profile itself can have a regular or an irregular cross-sectional shape.
  • the petals of the flower profile can also be arranged regularly and/or irregularly in cross section.
  • the profile shape forms an approximately closed shape in cross section with the contact points on its outer diameter or on its inner diameter. Due to the fact that all contact points are formed on the inside of the outer tube and are bent in very tight radii, so that the profile shape has outwardly protruding ribs, the inner walls of the profile shape are very extensive and lie against each other in the inner area of the rib, so that a almost closed shape is formed. Because the profile shape thus approximately encloses a cavity on the inside, an inner tube can be dispensed with.
  • the ribs can be arranged standing inward on the inner tube with a small extended contact point, so that the profile shape is designed as a largely closed shape along the inner diameter of the outer tube.
  • An outer tube can thus also be dispensed with here and instead of an outer tube, for example a shrink tube can be drawn over the outer diameter of the profile shape and thus the guide profile.
  • Approximately closed shape means that due to very narrow bending radii, the respective side walls of the profile shape lie against one another and the walls of the profile shape on the opposite side form an almost closed outer shape or inner shape due to the large radial expansion on the outside diameter or on the inside diameter of the profile shape .
  • an insulating tube is arranged around the guide profile.
  • electrical wires or electrodes can also be guided through a guide channel of the shaft.
  • An “isolation tube” is, in particular, a tube made of plastic.
  • a heat-shrinkable tube for example, can be used as the insulating tube, which, as a thermoplastic tube, contracts strongly radially under the influence of heat.
  • the shrink tubing can be applied directly around the outer diameter of the guide profile. In this way, the insulation and/or shrink tubing can directly replace the outer tube, so that the outer tube can be omitted.
  • a heat-shrink tubing can also be additionally applied to an outer tube, for example if the outer tube has metal and is therefore electrically conductive.
  • the shaft has the outer tube and the inner tube.
  • the guide profile can be arranged between the outer tube and the inner tube and a further stiffening of the shaft and further guide channels arranged on the inside of the inner tube and further guide channels arranged on the outside of the outer tube can be provided.
  • the outer tube, guide profile and/or inner tube is or are arranged coaxially or eccentrically to the longitudinal center axis of the shaft.
  • the outer tube and the inner tube are each arranged coaxially to the longitudinal center axis of the shaft and are circular in cross section, while the guide profile has a non-round profile and/or is arranged eccentrically.
  • the inner tube can also be arranged eccentrically on or near the inside of the outer tube and the resulting free space inside the outer tube can be implemented by the guide profile with its profile shape and corresponding guide channels. The fact that the profile shape is off-center and thus outside the center of the circle of the longitudinal center axis of the shaft allows a free configuration of the profile shape.
  • the contact points are arranged alternately on the outer tube and on the inner tube along the profile shape in cross section.
  • the contact point or points of contact on the outer tube each have a larger contact area than the contact point or points of contact on the inner tube, so that the outer tube is reinforced at the respective contact points.
  • the rigidity and strength of the inner tube can be increased by the contact point or contact points on the inner tube each having a larger contact surface than the contact point or contact points on the outer tube, so that the inner tube is reinforced at the respective contact point.
  • an elongated actuating element is guided in the inner tube and/or in a hollow channel through the guide profile for actuating the tool.
  • the elongated actuating element for example a push/pull rod
  • the elongated actuating element can be guided in a central channel in the inner tube, in a central hollow channel surrounded by the inner diameter of the almost closed shape of the profile shape or in a guide channel.
  • two elongated actuating elements for actuating different tools can also be guided through the central channel, a hollow channel formed through the guide profile and/or a guide channel or a plurality of guide channels.
  • One of these embodiments with the protected guidance of the actuating element in a separate channel prevents the back and forth movement of the actuating element from being influenced when the tool is opened and closed on the steering elements, which are also arranged in a protected manner in the guide channels.
  • the outer tube, the inner tube and/or the guide profile are made of metal, a metal alloy, plastic and/or a fiber-reinforced material.
  • the outer tube, the inner tube and/or the guide profile can be made from the same or a similar material and connected in a simplified manner.
  • different materials for the outer tube, the inner tube and/or the guide profile can advantageously also be selected in a targeted manner.
  • the guide profile can be drawn out of steel as a star profile, while the outer tube made of plastic is pushed onto the manufactured guide profile and is thus connected to it with a friction fit.
  • the guide profile can also have plastic in a targeted manner, for example in the case of steering wires made of metal, to minimize friction of the steering wires on the inner walls of the guide channels made of plastic and thus minimize wear on the steering wires.
  • plastic in addition to the insulation, the lower weight and the higher damping behavior in the event of vibration are also particularly advantageous with plastic.
  • the outer tube is designed as a plastic tube, there is no need for an additional shrink tube for insulation in electrical applications of the shaft.
  • the outer tube designed in this way can have a thicker wall, as a result of which the lower stability of plastic compared to a steel tube can be adjusted.
  • a “fibre-reinforced material” can in particular be a composite material which is reinforced in particular with ceramic, organic, polymeric and/or metallic particles and/or fibers.
  • a fiber-reinforced material can be, for example, a glass-fiber, carbon-fiber, and/or ceramic-fiber-reinforced material.
  • the fibers of the fiber-reinforced material are aligned radially circumferentially around a longitudinal center axis of the outer tube, the inner tube and/or the guide profile.
  • the object is achieved by a medical instrument with an elongated shaft and a handling unit connected to the shaft, with the handling unit being used to drive a proximal drive of a distal joint mechanism and/or an elongated actuating element for actuating a tool on a bendable end portion at the distal end of the shaft be actuable or are, wherein the shaft is a previously described shaft, so that a steering element or several steering elements are guided through a guide channel or several guide channels of the guide profile or are.
  • the shaft according to the invention can be electrically and/or mechanically connected to the handling unit of the medical instrument and, due to the individual and optimal guidance of the steering elements through the guide channels of the guide profile within the shaft, a very precise, very delicate and long-term reproducible bending of the bendable end section of the shaft of the instrument is made possible.
  • the shaft can also be connected to the handling unit in a fixed and therefore non-detachable manner.
  • the object is achieved by a robot with at least one robot arm for holding and/or positioning a medical instrument and/or with an actuator for controlling a distal-side joint mechanism of the medical instrument, the medical instrument being a
  • the medical instrument described above is such that the medical instrument can be positioned using the at least one robot arm and/or the dis tal-side joint mechanism can be actuated by the action of the robot's actuator on the proximal drive of the medical instrument.
  • the individual guidance of the steering elements within the guide channels by means of the guide profile can ensure an optimally spaced movement of the steering elements and/or current-carrying wires both in a hand-held medical instrument and in a robotically guided instrument.
  • a required bending stiffness of the guide profile and/or the shaft for a robot-supported instrument can be specifically adjusted by the material selection of the outer tube, the inner tube and/or the guide profile and the number of contact points of the guide profile.
  • the robot ensures that the medical instrument is held firmly at the end of the at least one robot arm and that the medical instrument is precisely positioned.
  • the joint mechanism and the bending of the distal end section of the medical instrument as an end effector can be performed very precisely via an input device on the robot, for example by means of a joystick on a control console and/or input handles of the robot attached to the hand.
  • the proximal drive of the medical instrument can also be arranged in the distal end of the robot arm and a coupling and/or interface between the distal end of the robot arm and the holding unit of the medical instrument can be designed accordingly.
  • a “robot” is in particular a medical and/or surgical robot.
  • a robot is in particular a surgical robot.
  • the robot is usually a telemanipulator, which uses the surgeon's activators on one side to control the medical instrument as an end effector on the other side at the end of the robot arm.
  • the robot preferably has several robotic arms, with one of the robotic arms in particular having a camera, for example a three-dimensional camera, and an interchangeable medical instrument or several interchangeable medical instruments on another robotic arm or the other robotic arms.
  • each robot arm is designed to be movable on 3 to 8 axes. Instead of a robot with several arms, it is of course also possible to use several robots, each with one arm or only two arms, which are jointly controlled.
  • the proximal drive of the medical instrument can be actuated by means of the actuator of the robot arm through a coupling and/or interface between the end of the robot arm which holds the medical instrument and the medical instrument.
  • any drive-related component or component can be used as an actuator, which converts an electrical signal into a mechanical movement.
  • the object is achieved by a method for producing a shaft for a medical instrument with an outer tube and/or an inner tube, with the following steps:
  • a method for manufacturing a shaft which allows a simplified assembly process of the steering elements due to the guide profile and the guide channels formed thereby. Due to the profile shape of the guide profile, the steering elements are already pre-sorted during assembly, so that it is no longer possible to mix up the steering elements.
  • the inner diameter of the outer tube is slightly smaller than the outer diameter of the guide profile and/or the inner diameter of the guide profile is slightly smaller than the outer diameter of the inner tube, so that a press fit occurs during joining and thus the outer tube and the guide profile and/or the guide profile and the inner tube are frictionally connected at the contact points.
  • an integral connection can also be made at the contact points between the outer tube and the guide profile and/or the guide profile and the inner tube.
  • the integral connection at the contact points can be realized, for example, by means of an adhesive and/or solder at the contact points.
  • Figure 1 is a schematic three-dimensional representation of a medical instrument with a jaw part tool
  • Figure 2 is a schematic three-dimensional representation of the shaft with the jaw part tool and with an internal guide profile
  • Figure 3 is a schematic three-dimensional representation of a section of the shaft with the guide profile
  • Figure 4 is a schematic three-dimensional representation a section of the shaft with a distal-side deflection mechanism and the jaw part tool
  • Figure 5 shows a schematic sectional view through the cross section of the shaft with an alternative of a star profile of the guide profile
  • Figures 6 to 10 each show schematic sectional views of alternative star profiles and shafts in cross section
  • Figure 11 shows a schematic sectional view through the cross section of another alternative shaft with asymmetrically arranged guide channels
  • FIG. 12 shows a schematic sectional illustration of a further alternative of the shaft with an uneven arrangement of guide channels and an eccentric arrangement of an inner tube
  • FIG. 13 shows a schematic, three-dimensional illustration of an alternative shaft with a guide profile having standard guide tubes
  • FIG. 14 shows a schematic representation of a surgical robot with an endoscopic instrument attached to a robot arm
  • FIG. 15 shows a representation of the steps of a method for producing a shaft.
  • a medical instrument 101 has a handle 113 for operation by a user and a distal side on the handle 113 at its proximal end 105 closing elongated shaft 103 on.
  • a bendable end portion 109 At an opposite distal end 107 of the shank 103 is a bendable end portion 109 with a terminal jaw part tool 111 is arranged (in Figure 1 the jaw part tool 111 is oversized, not shown to scale).
  • To bend the bendable end section 109 inside the shaft 103 there is a proximal joint mechanism and a distal joint mechanism, whereby the bendable end section 109 can be bent and the jaw part tool 111 can be opened and closed by means of the handle part 113.
  • Elongated shaft 103 has a central longitudinal axis 115 .
  • An inner tube 125 is arranged coaxially about the central longitudinal axis 115 on the inside and an outer tube 127 on the outside.
  • the outer tube 127 is surrounded on the outside by a shrink tube 157 for insulation.
  • Inside the cavity of the inner tube 125 is a pull / push rod 119 in a central channel 139 movably for actuating the jaw part tool 111 leads ge.
  • a guide profile 121 is arranged, which forms out in cross section as a star profile 123 is.
  • the star profile 123 alternately has outer contact points 131 to the inside of the outer tube 127 and inner contact points 133 to the outside of the inner tube 125 .
  • an outer guide channel 135 aligned with the outer tube 127 and an inner guide channel 137 aligned with the inner tube 125 alternate one after the other along the cross section (see FIGS. 3 and 6).
  • the shaft 103 thus has five outer guide channels 135 and five inner guide channels 137, in each of which a steering wire 117 is guided.
  • a deflection mechanism 149 has internal Ge articulation bodies 153 and external cuffs 151.
  • the deflection mechanism 149 is connected to an end effector fork 147 on the valley side, which movably holds the end effector leg 145 of the upper jaw part 141 and the lower jaw part 143 of the jaw part tool 111 (see FIGS. 2 and 4).
  • the steering wires 117 routed around the inside of the articulated bodies 153 are held in a tubular socket 155 and are guided inwards in the proximal direction into the outer guide channels 135 and the inner guide channels 137 of the guide profile 121 .
  • the outer guide channels 135 and the inner guide channels 137 are offset, so that the pipe pan is pushed into them and welded.
  • a heat-shrinkable tube 157 is arranged on the outside above the outer tube 127 and also covers the connection point between the guide profile 121 and the tube socket (see FIG. 4).
  • the guide profile 121 with its star profile 123 in cross section through the adjacent outer guide channels 135 and inner guide channels 137 enables an exactly guided movement of the steering wires 117 and thus a delicate bending of the bendable end section 109 with the jaw part tool 111 connected to it.
  • the outer contact points 131 of the Star profile 123 on the inside of the outer tube 127 has a larger dimension in the radial direction than the inner contact points 133 on the outside of the inner tube 125. Accordingly, the five inner guide channels 137 and the five outer guide channels 135 each have the same radially symmetrical cross-sectional shape.
  • the star profile 123 tapers more sharply at the outer contact points 131, as a result of which the five steering wires 117 are each guided more narrowly in one of the five inner guide channels 137. Due to the fact that the stem profile 123 has a thicker wall in this embodiment, similar to the wall thickness of the outer tube 127, the five steering wires 117 are each guided more narrowly in one of the five outer guide channels 135. Due to the greater wall thickness of the star profile 123, the shaft 103 is stiffened more in its interior.
  • the outer tube 127 has a smaller wall thickness and the inner tube 125 has a greater wall thickness.
  • the central channel 139 for guiding the push/pull rod 119 is arranged inside the inner tube 125 .
  • the steering wires can already be inserted directly from the outside during the manufacture of the shaft 103 into the ten outer channels 135 which are open to the outside, before the outer tube 127 is pushed onto the guide profile 121 .
  • the laborious threading of the steering wires 117 through the guide channels can thus be omitted.
  • the star profile 123 thus rests on the outside of the inner tube 125 with a significantly larger dimension in the radial direction at the inner contact points 133 compared to the outer contact points 131 .
  • a largely closed inner surface 165 of the star profile 123 is formed, which rests against the outer surface of the inner tube 125 . Due to the largely closed inner surface 165 around the inner tube 125, increased strength and reinforcement is achieved in this area in a targeted manner.
  • a largely closed inner surface 165 of the star profile 123 is designed even more continuously, so that an inner tube 125 can be dispensed with here, since the largely closed inner surface 165 of the star profile 123 has a sufficient rigidity of the shaft 103 is.
  • a pull/push rod 119 can be guided directly in a cavity 167 surrounded by the largely closed inner surface 165 of the star profile 123 .
  • inwardly protruding ribs 163 are arranged on the outer surface of the inner tube 135, with the star profile 123 accordingly having a small wall thickness (Figure 9).
  • the inner contact points 133 thus have a much smaller dimension than the outer contact points 131 and there are ten inner guide channels 137 .
  • the outer contact points 133 of the star profile 123 form a largely closed outer surface 169 and a corresponding reinforcement. Therefore, in this embodiment, an outer tube can be dispensed with and a shrink tube 157 can be applied directly to the largely closed outer surface 169 of the stem profile 123 .
  • the star profile 123 is arranged asymmetrically but concentrically to the center point 129 .
  • a further actuating element 219 with a wider cross-section can also be guided separately in an inner guide channel 137 .
  • a cable 218 and six steering wires 117 are each guided separately through alternating inner guide channels 137 and outer guide channels 135 .
  • the star profile 123 is arranged eccentrically to the inner tube 125 arranged around its center point 129 and the push/pull rod 119 guided inside the central channel.
  • the off-centre arrangement of the star profile 123 creates space for the formation of a total of four alternating outer guide channels 135 and inner guide channels 137 to accommodate thicker wires 217, as well as a subsequent design of the star profile 123 with narrower bends to accommodate six more steering wires 117.
  • the guide profile 121 is formed by ten standard guide tubes 221 arranged radially and lying one on top of the other.
  • the guide profile 121 is arranged here flush with the outer and inner contact points between an outer tube 127 and an inner tube 125 .
  • the guide profile 121 is significantly restricted with regard to the shaping of its own shape and the guide channels formed inside the respective standard guide tube 221 as well as possible guide channels formed outside to the outer tube 123 and inside to the inner tube 125 .
  • the advantage of this embodiment is that it is easy to manufacture from standard parts.
  • an endoscopic instrument 301 is designed as the end effector of a surgical robot 341.
  • the surgical robot 341 has a stand 374 with four robot arms, only the one robot arm 343 which holds the endoscopic instrument 301 being shown in FIG.
  • a shaft 303 of the endoscopic instrument 301 is designed with the guide profile 121 .
  • the endoscopic instrument 301 has a bendable tip 309 with a jaw tool 311 at the end (the jaw tool 311 is enlarged in FIG. 14 and is not shown to scale).
  • the endoscopic instrument 301 has a holding unit 313 which is held at the end of the robot arm 334 of the surgical robot 341 .
  • An interface 345 is arranged between the holding unit 313 of the endoscopic instrument 301 and the end of the robotic arm 343 for the purpose of coupling, at which an internal actuator of the surgical robot 341 (not shown in Figure 14) actuates a likewise internal proximal drive of the endoscopic instrument 301 becomes.
  • an internal actuator of the surgical robot 341 (not shown in Figure 14) actuates a likewise internal proximal drive of the endoscopic instrument 301 becomes.
  • the guide profile tube 121 is manufactured 403 with the star profile 123 in cross section. In the case of the material steel, the guide profile 121 is drawn, for example. If the shaft 103 has an inner tube 125, the guide profile tube 121 is then joined 405 to the inner tube 125. If the shaft 103 does not have an inner tube 125, the outer tube 127 is joined 407 directly to the guide profile 121 instead. Then the steering wires 117 are inserted and/or guided through the inner guide channels 137 and/or outer guide channels 135 adjacent to the guide profile 121.
  • the guide wires 117 are inserted or passed through 409 directly.
  • a shaft 103 is thus provided which, due to the guide profile 121 with the star profile 123 in cross section, enables increased shaft rigidity and simplified assembly of the steering wires 117 .
  • the invention relates to a shank for a medical instrument, the elongate shank extending in a longitudinal direction from a proximal end to a distal end and having an end section at its distal end, the end section being articulated relative to a central longitudinal axis of the shank by means of a distal-side joint mechanism bendable and a tool can be arranged on the end section that can be bent, and several steering elements for connecting a drive on the proximal side to the joint mechanism on the distal side are guided through the interior of the shaft in the longitudinal direction, with the shaft having an outer tube or an inner tube aligned in the longitudinal direction around a longitudinal center axis, and the shaft between the outer tube and the longitudinal center axis or outside around the inner tube has an elongated guide profile for guiding the steering elements, wherein the guide profile has a profile shape in cross section transverse

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaft für ein medizinisches Instrument, wobei der langgestreckte Schaft sich in einer Längsrichtung von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende erstreckt und an seinem distalen Ende einen Endabschnitt aufweist, wobei der Endabschnitt mittels einer distal sei tigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsmittelachse des Schaftes abwinkelbar ist und am abwinkelbaren Endabschnitt ein Werkzeug anordenbar ist, und durch das Innere des Schaftes in Längsrichtung mehrere Lenkelemente zum Verbinden eines proximal sei tigen Antriebs mit der distal seitigen Gelenkmechanik geführt sind, wobei der Schaft ein Außenrohr oder ein Innenrohr ausgerichtet in der Längsrichtung um eine Längsmittelachse aufweist, und der Schaft zwischen dem Außenrohr und der Längsmittelachse oder außen um das Innenrohr ein langgestrecktes Führungsprofil zum Führen der Lenkelemente aufweist, wobei das Führungsprofil im Querschnitt quer zur Längsrichtung eine Profilform aufweist und die Profilform mindestens eine erste Kontaktstelle zum Außenrohr oder Innenrohr aufweist, sodass zwischen dem Außenrohr und dem Führungsprofil oder zwischen dem Führungsprofil und dem Innenrohr ein Führungskanal oder mehrere Führungskanäle in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente ausgebildet ist oder sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein medizinisches Instrument, einen Roboter und ein Verfahren zum Herstellen eines Schaftes.

Description

KARL STORZ SE & Co. KG Dr.-Karl-Storz-Straße 34 78532 Tuttlingen Germany
Schaft für ein medizinisches Instrument mit einem Führungsprofil, medizinisches Instrument, Roboter und Verfahren zum Herstellen eines Schaftes
Die Erfindung betrifft einen Schaft für ein medizinisches Instrument, wobei der langge streckte Schaft sich in einer Längsrichtung von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende erstreckt und an seinem distalen Ende einen Endabschnitt aufweist, wobei der Endab schnitt mittels einer distalseitigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsmittelachse des Schaftes abwinkelbar und am abwinkelbaren Endabschnitt ein Werkzeug anordenbar ist, und durch das Innere des Schaftes in Längsrichtung mehrere Lenkelemente zum Verbinden eines proximal sei tigen Antriebs mit der distal sei tigen Gelenkmechanik geführt sind, wobei der Schaft ein Außenrohr oder ein Innenrohr, ausgerichtet in der Längsrichtung um eine Längsmittelachse, aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein medizinisches Instru ment, einen Roboter und ein Verfahren zum Herstellen eines Schaftes. In medizinischen und nicht-medizinischen Anwendungen werden Instrumente und / oder Endoskope mit ihrem langgestreckten Schaft in tierische oder menschliche Körperhöhlen oder in technische Öffnungen, wie beispielsweise eine Rohrleitung, zur Inspektion und / oder Manipulation eingeführt. Häufig werden dazu am distalen Ende abwinkelbare Instru mente verwendet, welche als handgeführte und / oder robotische Instrumente ausgebildet sein können. Um eine Abwinkelung des Schafts des Instrumentes zu ermöglichen, sind üb licherweise vier oder mehrere Lenkdrähte und / oder Lenkseile um und / oder durch Schwenkglieder einer distal sei ti gen Gelenkmechanik angeordnet.
Bei einem Schaftrohr ohne Führung der Lenkelemente zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende des Schaftes besteht die Gefahr, dass das Schaftrohr bei anliegender Drahtspannung sich verbiegt. Zudem wird die Lenkung beeinträchtigt, wenn das Schaft rohr aus anderen Gründen verbogen wird. Des Weiteren liegt keine elektrische Isolation der Lenkdrähte und / oder stromführender Drähte zwischeneinander vor.
Zur exakten und homogenen Steuerung des distalen, abwinkelbaren Endes des Schaftes und / oder des Roboterarms ist der Einsatz von vielen, dünnen Lenkelementen vorteilhaft, um eine gleichmäßige Bewegung und Kraftverteilung in alle Abwinkelungsrichtungen zu ermöglichen. Dies stellt jedoch eine hohe Anforderung an die Montage des Schaftes, da dieser aufgrund des Einbringens in eine Körperhöhle oder technische Öffnung von vornhe rein einen sehr geringen Durchmesser von wenigen Millimetern aufweist, die vielen Lenk drähte über die gesamte Länge des Schaftes durch das Innere des Schaftes durchgefädelt und distalseitig (benutzerfern) und proximal sei tig (benutzernah) in einem gespannten Zu stand fixiert werden müssen. Dabei besteht die Gefahr, dass die Lenkdrähte beim Einfädeln sich verdrehen und / oder verwechselt werden, welches zu einer fehlerhaften Abwinkelung des distalen Endabschnittes des Schaftes führen kann. Zudem kann ein Verschleiß der Lenkdrähte bei einer nicht ausreichenden engen Führung und / oder beim Verheddern durch Reibung auftreten. Folglich kann die Leistungsfähigkeit des Instrumentes negativ beeinflusst oder dieses sogar beschädigt werden.
Zwar ist es bekannt, einzelne Führungselemente radial beabstandet zwischen dem proxi malen Ende und dem distalen Ende des Schaftes innerhalb des Schaftes zum Führen von Lenkdrähten zu setzen, dies vermeidet die oben genannten Probleme jedoch nur teilweise. Zudem besteht die Gefahr, dass diese Führungselemente sich innerhalb des Schaftes bei spielsweise aufgrund der Betätigung einer Zug- / Schubstange zum Öffnen und Schließen eines Werkzeuges an der distalen Spitze des Instrumentes verschieben und dadurch wiede rum ein Verdrehen der Lenkdrähte erfolgt.
Aus der US 5,603,697 A ist ein medizinischer Katheter zum Einsetzen in ein Gefäß im Körper eines Patienten offenbart, wobei der Katheter ein flexibles röhrenförmiges Element mit mehreren Lumen aufweist und in dem ein einzelner Lenkdraht in einem Lenk drahtstützrohr geführt ist, wobei durch Ziehen an dem Lenkdraht die Spitze des Katheters gesteuert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Schaft für ein medizinisches Instrument, wobei der langgestreckte Schaft sich in einer Längsrichtung von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende erstreckt und an seinem distalen Ende einen Endabschnitt aufweist, wobei der Endabschnitt mittels einer distalseitigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsmittel achse des Schaftes abwinkelbar ist und am abwinkelbaren Endabschnitt ein Werkzeug anordenbar ist, und durch das Innere des Schaftes in Längsrichtung mehrere Lenkelemente zum Verbinden eines proximalseitigen Antriebs mit der distal sei tigen Gelenkmechanik ge führt sind, wobei der Schaft ein Außenrohr oder ein Innenrohr, ausgerichtet in der Längs richtung um eine Längsmittelachse, aufweist, und der Schaft zwischen dem Außenrohr und der Längsmittelachse oder außen um das Innenrohr ein langgestrecktes Führungsprofil zum Führen der Lenkelemente aufweist, wobei das Führungsprofil im Querschnitt quer zur Längsrichtung eine Profilform aufweist und die Profilform mindestens eine erste Kontakt stelle zum Außenrohr oder zum Innenrohr aufweist, sodass zwischen dem Außenrohr und dem Führungsprofil oder zwischen dem Führungsprofil und dem Innenrohr ein Führungs kanal oder mehrere Führungskanäle in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente ausgebildet ist oder sind.
Dadurch werden die Lenkelemente jeweils einzeln oder beabstandet zueinander innerhalb des jeweiligen Führungskanals des Führungsprofils vom proximalen Ende zum distalen Ende des Schafts geführt, wodurch ein Verdrehen der Lenkelemente untereinander und so mit eine Ausbildung einer unerwünschten Kordel verhindert wird. Zudem wird ein Ver schleiß der Lenkelemente durch Reibung untereinander aufgrund der gezielten Führung in dem jeweiligen Führungskanal vermieden. Durch die gezielte, einzelne Führung eines je weiligen Lenkelementes oder mehrerer beabstandeter Lenkelemente durch einen hohlen Führungskanal des Führungsprofils und dem Ausschließen einer Verdrehung und / oder ei ner Reibung der Lenkelemente untereinander wird eine fehlerhafte Abwinkelung des dista len Endabschnittes eines medizinischen Instruments verhindert und die Leistungsfähigkeit der distalen Gelenkmechanik verbessert. Folglich ist die gesamte Leistungsfähigkeit des medizinischen Instrumentes optimiert und dessen Beschädigung aufgrund einer nicht opti malen Führung der Lenkelemente innerhalb des Schaftes ausgeschlossen.
Dadurch, dass bei der Montage jeweils bevorzugt ein Lenkelement durch einen Führungs kanal ausgebildet zwischen Führungsprofil und somit der Profilform im Querschnitt und dem Außenrohr und / oder dem Innenrohr geführt wird, wird bereits beim Einführen der Lenkelemente in den Schaft ein unbeabsichtigtes Vertauschen und / oder Verdrehen der Lenkelemente verhindert. Aufgrund der Vorsortierung der Lenkelemente durch die einzel nen Führungskanäle des Führungsprofils wird folglich die Montage vereinfacht.
Zudem wird ein Schaft mit einer verschleißfreien Einzelführung von Lenkelementen durch Führungskanäle innerhalb und um das Führungsprofil bereitgestellt. Dies ist vor allem bei Lenkseilen vorteilhaft, da diese aufgrund ihrer strukturierten Oberfläche anfälliger für Ver schleiß durch Reibung sind. Somit stellt das Führungsprofil mit seiner spezifischen Profil form im Querschnitt eine optimale Führung und einen Schutz der Lenkelemente, vor allem von Lenkseilen, im Schaftrohr sicher. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die gezielte Führung der einzelnen Lenkelemente in jeweils dazu passenden Führungskanälen oder Führungska nalbereichen über die gesamte Schaftlänge, insbesondere vom proximalen Ende des Schafts bis zum distalen, abwinkelbaren Endabschnitt der distal sei tigen Gelenkmechanik, erfolgt.
Neben der vereinfachten Montage und der sicheren Führung der Lenkelemente wird durch das Führungsprofil aufgrund einer Kontaktstelle oder mehrerer Kontaktstellen an der In- nenoberfläche des Außenrohrs und / oder der Außenoberfläche des Innenrohrs die Steifig keit des Schaftes erhöht. Dadurch eignet sich der erfmdungsgemäße Schaft sowohl für handgeführte Instrumente als auch für Instrumente geführt durch einen Chirurgieroboter. Somit verstärkt das Führungsprofil mit seiner spezifischen Profilform und der gezielten Anordnung der Kontaktstellen das Innere des Schaftes und erhöht dadurch seine Steifig keit. Hierbei ist die Profilform im Querschnitt des Führungsprofils derart geformt, dass ne ben der maximal möglichen Steifigkeit ausreichend Platz für die gezielte Durchführung von Lenkelementen, stromführenden Drähten und / oder Betätigungselementen vorliegt. Ein Kemgedanke der Erfindung ist es, mittels eines Führungsprofils mit einer spezifisch geformten Profilform im Querschnitt Führungskanäle zwischen der Außenoberfläche der Profilform und der Innenoberfläche des Außenrohrs und / oder der Innenoberfläche der Profilform und der Außenoberfläche des Innenrohrs zum Durchführen von Lenkelementen in Längsrichtung des Führungsprofils und somit des Schaftes bereitzustellen, wodurch diese voneinander getrennt und somit gerade nicht frei durch ein Schaftrohr vom proxima len Ende zum distalen Ende geleitet werden. Dadurch lassen sich die Lenkelemente kreu zungsfrei und vertauschungssicher einzeln zur Montage des Schaftes einfädeln. Es ist be sonders vorteilhaft, dass die Profilform des Führungskanals gerade frei gewählt werden kann und somit an die Anzahl und an den jeweiligen Durchmesser der Lenkelemente, durchzuführenden Stromkabel und Betätigungselemente frei anpassbar ist.
Prinzipiell ist herauszustellen, dass aufgrund der beengten Platzverhältnisse in dem engen Schaft mit nur wenigen Millimetern Durchmesser gerade bisher die Auffassung bestand, einen Freiraum zwischen den Lenkelementen und den weiteren Komponenten im Inneren des Schaftes vorzusehen. Dagegen wird erfindungsgemäß durch das Führungsprofil mit der spezifischen Profilform im Querschnitt nun das Innere des Schaftes gezielt teilweise ausge füllt.
Folgendes Begriffliche sei erläutert:
Ein „Schaft“ ist insbesondere eine langgestreckte und hohle Röhre zum zumindest teilwei sen Einbringen in eine Körperhöhle und / oder eine technische Öffnung. Bei einem Schaft kann es sich insbesondere um einen flexiblen und / oder starren Schaft handeln. Im Falle eines starren Schaftes ist insbesondere der distale Endabschnitt abwinkelbar ausgestaltet. Der Schaft weist insbesondere einen Durchmesser in einem Bereich von 2 mm bis 10 mm auf. In seinem Inneren kann der Schaft insbesondere weitere Komponenten, wie einen Lichtwellenleiter zur Beleuchtung eines Objektfeldes, einen Arbeitskanal oder mehrere Ar beitskanäle zum Zuführen von Spülflüssigkeit oder eines Werkzeuges, wie einer Biop sienadel oder eine Elektrode, aufweisen. Insbesondere im Falle eines starren Schaftes kann von seinem proximalen Ende bis zu seinem distalen Ende im Inneren des Schafts ein zent rales Betätigungselement zum Betätigen eines Werkzeuges, beispielsweise eines Maulteils, an dem abwinkelbaren, distalen Endabschnitt angeordnet sein. Der Schaft ist an seinem proximalen Ende insbesondere mit einer Handhabungseinheit eines medizinischen oder in dustriellen Instrumentes mechanisch und / oder elektrisch verbindbar. Die „Längsrichtung“ des Schaftes ist die Richtung der längsten Ausdehnung des Schaftes. Dementsprechend ist die „Längsmittelachse“ des Schaftes diejenige Achse, welche der Richtung seiner längsten Ausdehnung entspricht.
Ein „medizinisches Instrument“ ist insbesondere jegliche mechanische oder mechanisch elektrische Wirkeinheit, welche zur Diagnose und / oder Behandlung von Menschen oder Tieren geeignet ist. Das medizinische Instrument wird insbesondere zur Inspektion einer menschlichen oder einer tierischen Körperhöhle und / oder zur Manipulation von mensch lichem oder tierischem Gewebe verwendet. Das medizinische Instrument weist insbeson dere einen Handgriff oder Handteil, einen Schaft und ein Werkzeug und / oder ein opti sches System zur Betrachtung eines Sichtbereiches auf. Das medizinische Instrument kann insbesondere ein Fasswerkzeug, ein Schneidwerkzeug, einen Nadelhalter, einen Clipsetzer und / oder ein andersartiges Werkzeug aufweisen. Bei einem medizinischen Instrument handelt es sich beispielsweise um ein Endoskop mit einem langen Schaft und einem ab winkelbaren Endabschnitt. Bei dem medizinischen Instrument kann es sich um ein handge haltenes und / oder handgeführtes Instrument handeln. Das medizinische Instrument kann auch als Endeffektor an einem Roboterarm eines Chirurgieroboters angeordnet und somit ein roboterge stützte s Instrument sein.
Eine „Gelenkmechanik“ weist insbesondere eine „ distal sei ti ge Gelenkmechanik“ und eine „proximal sei ti ge Gelenkmechanik“ auf. Die „proximalseitige Gelenkmechanik“ weist ins besondere eine räumlich verstellbare Scheibe, zugehörige Wellen und die proximal sei tigen Lenkelementabschnitte auf. Auf der distalen Seite der proximal sei tigen Gelenkmechanik sind insbesondere die Lenkelemente beispielsweise über einen Führungsring oder eine Fä cherscheibe in Richtung auf die distale Spitze auf einen engeren Abstand der Lenkele mente von der Längsachse des Schaftes zusammengeführt, sodass diese im Wesentlichen parallel am proximalen Ende des Schaftes eintreten und innerhalb des Schaftes bis zum distalen Endabschnitt geführt sind. Auf der distalen Seite der proximal sei tigen Gelenkme chanik ist in distaler Richtung insbesondere die zugehörige Welle der räumlich verstellba ren Scheibe mit einer Hauptwelle verbunden, wobei über letztere die Rotation des Schaftes realisierbar ist. Die Gelenkmechanik kann insbesondere im Übergang zwischen Hand- und / oder Halteteil des medizinischen Instrumentes und dem Schaft oder im Hand- und / oder Halteteil angeordnet sein. Die „distalseitige Gelenkmechanik“ weist insbesondere die distalseitigen Lenkelementabschnitte und die Schwenkglieder und / oder Gliederkörper auf, durch welche ein Abwinkeln des distalen Endabschnittes realisierbar ist.
Bei einem „proximalen Antrieb“ handelt es sich insbesondere um eine Antriebseinheit zum Bewirken einer Bewegung der Lenkelemente. Der proximale Antrieb kann insbesondere ein Einwirken und ein Verschwenken einer räumlich verstellbaren Scheibe (Taumel scheibe) bewirken. Somit wird insbesondere die Antriebsbewegung des proximalen An triebs in eine Schwenkbewegung der räumlich verstellbaren Scheibe und durch die an der räumlich verstellbaren Scheibe proximal seitig befestigten Lenkelemente wird die Antriebs bewegung auf eine entsprechende Relativbewegung der distal sei tigen Schwenkglieder und / oder Gliederkörper der distal sei tigen Gelenkmechanik zum Verschwenken des End abschnittes des Instrumentes übertragen. Bei dem proximalen Antrieb kann es sich um ei nen manuellen Antrieb aufgrund beispielsweise einer Drehbewegung eines Betätigungsele mentes an der Handhabungseinheit des Instrumentes handeln oder um einen motorisierten Antrieb. Im Falle eines motorisierten Antriebs weist dieser einen Motor oder mehrere Mo toren und / oder ein Getriebe, wie beispielsweise angetriebene Zahnräder, auf. Der proxi male Antrieb ist insbesondere im Hand- und / oder im Halteteil des Instrumentes angeord net.
Ein „Lenkelement“ ist insbesondere ein dünnes und langes, geformtes biegsames Element. Das langestreckte Lenkelement weist insbesondere Metall, Metalllegierung und / oder Kunststoff auf. Bei einem Lenkelement kann es sich um einen Lenkdraht und / oder ein Lenkseil handeln. Ein Lenkdraht ist insbesondere ein dünnes und lang geformtes, biegsa mes Metall. Ein Lenkdraht weist insbesondere eine Ni ekel -Titan-Legierung und somit Nit- inol, Edelstahl, wie beispielsweise ein nichtrostender austeniti scher Chrom-Nickel-Molyb- dän-Stahl (1.4401), und / oder Wolfram auf. Der Lenkdraht weist insbesondere eine glatte Oberfläche auf. Ein Lenkseil ist ein aus zusammengedrehten oder geflochtenen Natur- oder Kunstfasern oder Drähten bestehendes längliches, zugfestes Element. Entsprechend dem Zusammendrehen oder Flechten kann ein Lenkseil insbesondere eine strukturierte Oberflä che aufweisen. Für eine glatte Oberfläche kann ein Lenkseil aber auch mit einem Kunst stoff ummantelt sein. Ein Lenkelement kann prinzipiell jede Querschnittsform, beispiels weise einen kreisförmigen, ovalen und / oder gebogenen Querschnitt, einen Flachkant-, Vierkant- oder Profildrahtquerschnitt aufweisen. Bevorzugt weist das Lenkelement einen runden Querschnitt auf. Üblicherweise werden > 3 oder 4, bevorzugt 10 oder beliebig viele Lenkelemente in einer Gelenkmechanik im Inneren des Schaftes eingesetzt. Neben der pro ximalseitigen Befestigung der Lenkelementenden an der räumlich verstellbaren Scheibe sind die gegenüberliegenden distalen Lenkelementenden jeweils innenliegend an dem ab winkelbaren distalen Endabschnitt fixiert. Bei einem Lenkelement kann es sich auch um einen stromführenden Draht oder um einen Lichtleiter handeln.
Prinzipiell ist anzumerken, dass statt eines Lenkelementes oder ergänzend zu einem Len kelement auch ein stromführender Draht, ein Betätigungselement, eine Elektrode oder ähn liches durch einen Führungskanal ausgebildet durch das Führungsprofil geführt sein kann.
Ein „stromführender Draht“ ist insbesondere ein elektrischer Leiter. Der stromführende Draht dient insbesondere zum Transport elektrischer Energie und / oder zur Signalübertra gung. Bei einem stromführenden Draht kann es sich auch um eine dünne langgestreckte Elektrode handeln.
Im Bereich des distalen abwinkelbaren Endabschnittes sind die Lenkelemente außen radial umlaufend um und / oder durch Schwenkglieder und / oder Gliederkörper angeordnet, mit tels welchen eine feingliedrige Abwinkelung des distalen Endabschnittes realisiert wird. Über eine mittels eines proximalen Antriebs bewirkte Bewegung der räumlich verstellba ren Scheibe wird über die mit der Scheibe verbundenen Lenkelemente, welche entlang der Längsrichtung des Schaftes bis zu den im distalen Endabschnitt fixierten distalen Lenkele mentenden gespannt sind, eine entsprechende relative Bewegung der distalseitigen Schwenkglieder übertragen und somit ein Abwinkeln des distalen Endabschnittes bewirkt. Für eine feinmotorische Steuerung des distalen Endabschnittes des medizinischen Instru mentes werden hierzu insbesondere eine Vielzahl an dünnen Lenkelementen verwendet, um eine gleichmäßigere Kraftverteilung und somit relative Bewegungen in alle möglichen Abwinkelungsrichtungen zu erzielen.
Ein „Betätigungselement“ (auch „Betätigungsstrang“ genannt) ist insbesondere ein Ele ment, bei dessen Bewegung ein Werkzeug betätigt wird. Bei einem Betätigungselement kann es sich insbesondere um eine Zug- / Schubstange oder -seil und / oder um ein Über tragungselement für eine Drehbewegung handeln. Mittels des Betätigungselementes wird beispielsweise ein zweiteiliges Maulteil eines Werkzeuges geöffnet und geschlossen. Das Betätigungselement ist insbesondere im Inneren des Schaftes mittig entlang der Längsmit telachse vom proximalen Ende bis zum distalen Ende des Schaftes geführt. Ein „Außenrohr“ oder ein „Innenrohr“ ist insbesondere ein länglicher Hohlkörper, dessen Länge wesentlich größer als sein Durchmesser ist. Das Außenrohr oder das Innenrohr weist insbesondere einen kreisrunden Querschnitt auf. Bevorzugt ist das Außenrohr und / oder das Innenrohr koaxial zur Längsmittelachse des Schaftes angeordnet. Das Außenrohr bildet insbesondere die äußere Oberfläche des Schaftes und / oder den Außenschaft aus. Anstelle des Außenrohres kann jedoch auch ein Schlauch, insbesondere ein Schrumpf schlauch, um das Führungsprofil angeordnet sein. Ebenso kann der Schaft frei von einem Innenrohr sein und ein Freiraum umgeben vom Innendurchmesser der Profilform des Füh rungsprofils einen inneren Hohlraum des Schaftes ausbilden. Während das Außenrohr und / oder das Innenrohr bevorzugt aus koaxialen Rohren ausgebildet ist oder sind, weist das Führungsprofil bevorzugt eben gerade nicht ein kreisförmiges Profil auf.
Ein „Führungsprofil“ ist insbesondere ein hohles langgestrecktes Bauteil mit einer Profil form im Querschnitt, wobei die Profilform an der Innenoberfläche des Führungsprofils und / oder an der Außenoberfläche des Führungsprofils einen Führungskanal oder mehre rer Führungskanäle ausbildet. Bevorzugt ist die Profilform über die gesamte Länge des Führungsprofils gleich. Die Profilform bildet insbesondere über eine Kontaktstelle oder mehrere Kontaktstellen zum Außenrohr und / oder Innenrohr voneinander abgetrennte Führungskanäle in Längsrichtung aus. Die Profilform des Führungsprofils ist bevorzugt nicht kreisförmig zur Längsmittelachse des Schaftes angeordnet, sondern weist verschie dene gebogene Abschnitte auf. Das Führungsprofil kann jedoch auch aus einem Standard rohr oder mehreren Standardrohren ausgebildet sein. Dazu können mehrere Standardrohre kreisförmig aneinanderliegend das Führungsprofil ausbilden, wobei mindestens ein Stan dardrohr eine Kontaktstelle zum Innenrohr und / oder Außenrohr aufweist. Genauso kann ein Standardrohr oder können mehrere Standardrohre nur eine Kontaktstelle jeweils zum Außenrohr oder zum Innenrohr aufweisen. Im Fall, dass das Standardrohr nur innenliegend am Außenrohr über eine Kontaktstelle verbunden ist, bildet zum einen das Standardrohr in seinem Inneren einen Führungskanal aus und zum anderen außen zwischen der Außen- oberfläche des Standardrohrs einen weiteren Führungskanal im Freiraum zu dem innenlie genden Innenrohr. Prinzipiell kann die Profilform des Führungsprofils im Querschnitt jeg liche Außenform, wie beispielsweise quadratisch, dreieckig, mehreckig, kreisförmig, gebo gen, oval und / oder sternförmig aufweisen. Insbesondere kann sich die Außenform der Profilform auch von einer Kontaktstelle zur nächstliegenden nachfolgenden Kontaktstelle ändern. Beispielsweise kann das Profilrohr von der ersten Kontaktstelle des Führungsprofils am Innenrohr zur zweiten Kontaktstelle am Außenrohr nach außen gebo gen und von der zweiten Kontaktstelle am Außenrohr zur dritten Kontaktstelle am Innen rohr geradlinig ausgeführt sein. Das Führungsprofil und somit die Profilform im Quer schnitt ist insbesondere außen um das Innenrohr herum oder vom Außenrohr umgebend angeordnet oder zwischen dem Innen- und Außenrohr. Das Führungsprofil, das Außenrohr und / oder das Innenrohr können dieselbe Länge und / oder unterschiedliche Längen auf weisen. Das Führungsprofil kann insbesondere eine etwas kürzere Länge als das Innenrohr und / oder das Außenrohr aufweisen und dadurch abgesetzt ausgeführt sein, sodass eine Rohrpfanne der distal sei tigen Gelenkmechanik mit dem Führungsprofil verbindbar ist.
Eine „Kontaktstelle“ ist insbesondere eine Stelle, an welcher ein Kontakt zwischen der Profilform des Führungsprofils und der Innenoberfläche des Außenrohrs oder des Füh rungsprofils und der Außenoberfläche des Innenrohrs hergestellt ist. Bei der Kontaktstelle kann es sich im Querschnitt um einen Kontaktpunkt oder eine länger ausgebildete Kontakt fläche handeln. Bevorzugt ist die Kontaktstelle in Längsrichtung jeweils über die gesamte Länge des Führungsprofils ausgebildet. Jedoch können in Längsrichtung des Führungspro fils auch mehrere unterbrochene Kontaktstellen ausgebildet sein. Bei der Kontaktstelle kann es sich jeweils um eine stoffschlüssige und / oder reib schlüssige Verbindung zwi schen dem Führungsprofil und dem Außenrohr oder dem Innenrohr handeln. Über die Po sitionierung und Anzahl der Kontaktstellen am Außenrohr und / oder Innenrohr und somit dem Verlauf der Profilform wird der ansonsten üblicherweise zusammenhängende ringför mige Freiraum innerhalb des Schaftes in mehrere Führungskanäle unterteilt.
Ein „Führungskanal“ (auch „Lumen“ genannt) ist insbesondere ein durchgehender Hohl raum in Längsrichtung des Schaftes, welcher aufgrund der Profilform des Führungsprofiles zwischen der Außenoberfläche des Führungsprofils und der Innenoberfläche des Außen rohres und / oder der Innenoberfläche des Führungsprofils und der Außenoberfläche des Innenrohres ausgebildet ist. Durch die Positionen und Anzahl der Kontaktstellen und dem Verlauf der Profilform werden somit außenliegende Führungskanäle zwischen der Innen seite des Außenrohrs und der Außenseite des Führungsprofils und / oder innenliegende Führungskanäle zwischen der Innenseite des Führungsprofils und der Außenseite des In nenrohrs bereitgestellt. Der Führungskanal ist insbesondere parallel zur Längsmittelachse des Schaftes ausgeführt. Jeder Führungskanal kann prinzipiell jegliche Querschnittsform aufweisen, wie kreisförmig, gebogen, quadratisch, rechteckig, dreieckig, oder ähnliches. Bevorzugt ist die Querschnittsform des jeweiligen Führungskanals nicht symmetrisch aus geführt. Auch kann sich die Querschnittsform des Führungskanals über die Länge des Füh rungskanals ändern. Der Führungskanal weist insbesondere einen größeren Querschnitt als der Außendurchmesser des durchgeführten Lenkelementes, stromführenden Drahtes und / oder Betätigungselementes auf, sodass dieses oder dieser jeweils in dem Führungskanal frei beweglich ist.
Prinzipiell ist herauszustellen, dass nicht durch jeden Führungskanal ausgebildet durch das Führungsprofil ein Lenkelement geführt sein muss, sondern es auch einen Führungskanal oder mehrere Führungskanäle geben kann, welcher oder welche frei von einem Lenkele ment ist oder sind. Ebenso können auch zwei oder mehrere Lenkelemente durch einen ein zigen Führungskanal geführt sein. Dazu kann das Führungsprofil derart geformt sein, dass ein Führungskanal im Querschnitt zwei oder mehrere spezifische Führungsbereiche auf weist, durch welche benachbarte Lenkelemente weitgehend räumlich beabstandet vonei nander in demselben Führungskanal geführt sind. Zur Ausbildung der Führungsbereiche kann der Führungskanal jeweils eine entsprechend gebogene Querschnittsformabschnitt der Profilform aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform des Schaftes weist die Profilform eine zweite Kontakt stelle, eine dritte Kontaktstelle, eine vierte Kontaktstelle, eine fünfte Kontaktstelle und / oder weitere Kontaktstellen auf.
Dadurch können korrespondierend zur Anzahl der Kontaktstellen mehrere Führungskanäle bereitgestellt und die statische und dynamische Steifigkeit des Schaftes gezielt eingestellt werden. Durch die Verbindung des Führungsprofils über die Kontaktstellen mit dem Au ßenrohr und / oder dem Innenrohr werden diese jeweils miteinander verstrebt. Neben der Erhöhung der Steifigkeit können dadurch auch wirkende Kräfte bei der Verwendung des Schaftes effektiv abgeleitet und ein optimales Schwingungs- und / oder Dämpfungsverhal ten erzielt werden.
Durch die gewählte Anzahl und die jeweilige Position der Kontaktstellen kann eine Viel zahl von unterschiedlichen Formen der Profilform realisiert werden. Mit Erhöhung der An zahl der Kontaktstellen und somit der Anzahl der Führungskanäle kann zudem die Quer schnittsform jedes Führungskanals und somit die Form der Profilform angepasst werden und folglich mit steigender Anzahl die Führungskanäle dichter angeordnet werden. Es ist besonders vorteilhaft, dass je nach Anzahl der Führungskanäle, der geometrischen Grundformen und den jeweils benötigten Durchmessern der außenliegenden Führungska näle, der innenliegenden Führungskanäle, des Außenrohrs und / oder des Innenrohrs sowie des Gesamtdurchmessers des Schaftes sich über die Wahl der jeweiligen Wandstärken des Außenrohrs, des Führungsprofils und / oder des Innenrohres und die exakte Form der Pro filform gezielt die Fertigbarkeit des Schaftes und dessen Produkteigenschaften eingestellt werden können.
Bevorzugt weist das Außenrohr und / oder das Innenrohr im Querschnitt eine Wandstärke in einem Bereich von 0,25 bis 0,75 mm, insbesondere von 0,35 bis 0,65 mm, bevorzugt von 0,45 bis 0,55 mm, auf. Dagegen weist die Profilform bevorzugt eine geringere Wand stärke als das Außenrohr und / oder das Innenrohr, beispielsweise in einem Bereich von 0,20 bis 0,40 mm, bevorzugt von 0,25 bis 0,35 mm, auf.
Bei einer zweiten, dritten, vierten, fünften und / oder weiteren Kontaktstelle handelt es sich in der Ausführungsform und Funktion um eine oben definierte Kontaktstelle.
Um die Querschnittsform des jeweiligen an der Profilform anliegenden Führungskanals vorzugeben, ist die Profilform im Querschnitt an der jeweiligen Kontaktstelle spitz zulau fend, konisch, gebogen oder als Rippe ausgebildet.
Unter „Rippe“ wird insbesondere verstanden, dass die Profilform an der Kontaktstelle um 180 ° zurückgebogen ist, sodass zwei aneinanderliegende Innenseiten der Profilform zwi schen dem Außendurchmesser der Profilform und dem Außendurchmesser des Innenrohres oder zwischen dem Innendurchmesser des Außenrohres und dem Innendurchmesser der Profilform angeordnet sind und gemeinsam eine Rippe ausbilden.
In einer weiteren Ausführungsform des Schafts ist die Profilform im Querschnitt radial symmetrisch, polysymmetrisch und / oder asymmetrisch.
Unter „radialsymmetrisch“ wird insbesondere verstanden, dass die Profilform im Quer schnitt invariant gegenüber allen Rotationen ist.
Unter „polysymmetrisch“ wird insbesondere verstanden, dass die Profilform im Quer schnitt mehrere Symmetrieebenen aufweist. So kann die Profilform auch eine drei- oder mehrzählige, polysymmetrische Symmetrieform mit mehreren strahlenförmig durch die Längsachse verlaufenden Symmetrieebenen aufweisen, bei der identische Teile kreisförmig, dreidimensional um eine zentrale Achse (Rotationsachse) angeordnet sind, wobei durch die äußere Symmetrieform die Profilform festgelegt ist.
Unter „asymmetrisch“ wird insbesondere verstanden, dass die Profilform im Querschnitt mit ihren spezifischen Querschnittsformenverläufen zwischen den Kontaktstellen weder durch Drehung noch durch Spiegelung oder Translation zur Deckung gebracht werden kann.
Um einen regelmäßigen Verlauf der Profilform zwischen den jeweiligen Kontaktstellen auszubilden, weist die Profilform im Querschnitt ein Sternprofil oder Blütenprofil auf.
Unter einem „Stemprofil“ wird insbesondere eine geometrische Form der Profilform im Querschnitt verstanden, bei welcher die Kontaktstellen der Profilform als regelmäßiges Po lygon zueinander ausgebildet sind, sodass die Abstände zwischen den Kontaktstellen ins besondere jeweils gleich lang sind. Hierbei müssen die auf die jeweilige Kontaktstelle zu laufenden Schenkel der Profilform ausgebildet als Sternprofil und somit die Polygon- und / oder Sternspitzen nicht zwingend spitz auf die Kontaktstelle zulaufend ausgebildet sein oder eckig, sondern können an der Kontaktstelle auch gebogen sein. Das Stemprofil kann insbesondere regelmäßig ausgeführt und somit spiegelsymmetrisch und / oder rotations symmetrisch sein. Jedoch kann das Sternprofil auch eine unregelmäßige Form im Quer schnitt aufweisen. Ebenso können die Polygon- und / oder Sternspitzen regelmäßig und / oder unregelmäßig im Querschnitt angeordnet sein.
Bei einem „Blütenprofil“ weist die Profilform im Querschnitt insbesondere die Außenform einer Blüte auf. Dementsprechend sind die inneren Führungskanäle ausgerichtet zur Längs mittelachse des Schaftes und / oder zum Innenrohr in der Form eines Blütenblattes ausge bildet. Die Profilform ist als Blütenprofil insbesondere derart geformt, dass diese drei oder mehrere Blütenblätter ausbildet. Das Blütenprofil selbst kann eine regelmäßige oder eine unregelmäßige Form im Querschnitt aufweisen. Ebenso können die Blütenblätter des Blü tenprofils regelmäßig und / oder unregelmäßig im Querschnitt angeordnet sein.
Um den Schaft frei von einem Außenrohr oder Innenrohr ausbilden zu können, bildet die Profilform im Querschnitt mit den Kontaktstellen an seinem Außendurchmesser oder an seinem Innendurchmesser eine annähernd geschlossene Form aus. Dadurch, dass alle Kontaktstellen an der Innenseite des Außenrohres ausgebildet und in sehr engen Radien gebogen ausgeführt sind, sodass die Profilform nach außen stehende Rippen aufweist, sind die innenliegenden Wände der Profilform sehr ausgedehnt und lie gen im inneren Bereich der Rippe aneinander an, sodass eine annähernd geschlossene Form ausgebildet wird. Dadurch, dass die Profilform somit innen einen Hohlraum annä hernd umgibt, kann auf ein Innenrohr verzichtet werden. Ebenso können die Rippen nach innen stehend mit gering ausgedehnten Kontaktstelle am Innenrohr angeordnet sein, sodass entlang des Innendurchmessers des Außenrohres die Profilform als weitgehend geschlos sene Form ausgebildet ist. Somit kann ebenso hier auf ein Außenrohr verzichtet und an stelle eines Außenrohrs beispielsweise ein Schrumpfschlauch über den Außendurchmesser der Profilform und somit des Führungsprofils gezogen werden.
Unter „annähernd geschlossener Form“ wird verstanden, dass aufgrund sehr enger Bieger adien die jeweiligen Seitenwände der Profilform aneinander anliegen und gegenüberlie gend die Wände der Profilform aufgrund der großen radialen Ausdehnung am Außen durchmesser oder am Innendurchmesser der Profilform annähernd eine geschlossene Au ßenform oder Innenform ausbilden.
Um den Schaft elektrisch zu isolieren und / oder ein Eindringen von Flüssigkeit in den Schaft zu verhindern, ist um das Führungsprofil ein Isolationsschlauch angeordnet.
Somit können auch elektrische Drähte oder Elektroden durch einen Führungskanal des Schaftes geführt werden.
Bei einem „Isolationsschlauch“ handelt es sich insbesondere um einen Schlauch aus Kunststoff. Als Isolationsschlauch kann beispielsweise ein Schrumpfschlauch verwendet werden, welcher als thermoplastischer Schlauch sich unter Hitzeeinwirkung stark radial zusammenzieht. Der Schrumpfschlauch kann direkt um den Außendurchmesser des Füh rungsprofils aufgebracht werden. Somit kann der Isolations- und / oder Schrumpfschlauch direkt das Außenrohr ersetzen, sodass das Außenrohr entfallen kann. Ebenso kann ein Schrumpfschlauch jedoch auch zusätzlich auf ein Außenrohr aufgebracht werden, bei spielsweise wenn das Außenrohr Metall aufweist und somit elektrisch leitend ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsform weist der Schaft das Außenrohr und das Innenrohr auf. Dadurch kann das Führungsprofil zwischen Außenrohr und Innenrohr angeordnet sein und eine weitere Versteifung des Schaftes sowie weitere innen zum Innenrohr angeordnete Führungskanäle und weitere außen zum Außenrohr angeordnete Führungskanäle bereitstel len.
Um vielfältige Anordnungsmöglichkeiten des Außenrohrs, Führungsprofils und / oder In nenrohrs zueinander zu realisieren, ist oder sind das Außenrohr, das Führungsprofil und / oder das Innenrohr koaxial oder außermittig zu der Längsmittelachse des Schaftes ange ordnet.
Bevorzugt sind das Außenrohr und das Innenrohr jeweils koaxial zur Längsmittelachse des Schaftes angeordnet und im Querschnitt kreisförmig ausgeführt, während das Führungs profil ein unrundes Profil aufweist und / oder außermittig angeordnet ist. Jedoch kann auch das Innenrohr außermittig an oder in der Nähe zur Innenseite des Außenrohrs angeordnet sein und der dadurch vorliegende Freiraum im Inneren des Außenrohres durch das Füh rungsprofil mit seiner Profilform und entsprechenden Führungskanälen ausgeführt sein. Dadurch, dass die Profilform außermittig und somit außerhalb des Kreiszentrums der Längsmittelachse des Schaftes liegt, wird eine freie Ausgestaltung des Formverlaufs der Profilform ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform sind entlang der Profilform im Querschnitt die Kon taktstellen abwechselnd am Außenrohr und am Innenrohr angeordnet.
Dadurch, dass die Profilform abwechselnd die Kontaktstellen am Außenrohr und am In nenrohr verbindet, wird eine regelmäßige Struktur und Verstrebung erzielt, wodurch ähn lich wie bei der Ausgestaltung von Wellpappe durch die Verstrebung ein sehr stabiles In neres des Schaftes und somit eine hohe Festigkeit und Steifigkeit des gesamten Schaftes erzielt wird. Dadurch können von außen einwirkende Kräfte auf den Schaft optimal nach Innen aufgenommen, abgeleitet und verteilt werden, wodurch der Schaft ein gutes Schwin- gungs- und Dämpfungsverhalten aufweist.
Um gezielt die Steifigkeit am Außenrohr zu erhöhen, weist oder weisen die Kontaktstelle oder die Kontaktstellen am Außenrohr jeweils eine größere Kontaktfläche als die Kontakt stelle oder Kontaktstellen am Innenrohr auf, sodass das Außenrohr an den jeweiligen Kon taktstellen versteift ist. Ebenso kann die Steifigkeit und Festigkeit am Innenrohr erhöht werden, indem die Kon taktstelle oder die Kontaktstellen am Innenrohr jeweils eine größere Kontaktfläche als die Kontaktstelle oder die Kontaktstellen am Außenrohr aufweist oder aufweisen, sodass das Innenrohr an der jeweiligen Kontaktstelle versteift ist.
Zum Öffnen und / oder Schließen eines Werkzeuges am abwinkelbaren distalen Endab schnitt eines medizinischen Instrumentes, ist im Innenrohr und / oder in einem Hohlkanal ausgebildet durch das Führungsprofil ein langgestrecktes Betätigungselement zum Betäti gen des Werkzeuges geführt.
Prinzipiell ist herauszustellen, dass das langgestreckte Betätigungselement, beispielsweise eine Zug- / Schubstange sowohl in einem mittigen Zentralkanal im Innenrohr, einem mitti gem Hohlkanal umgeben vom Innendurchmesser der annähernd geschlossenen Form der Profilform oder auch in einem Führungskanal geführt werden kann. Selbstverständlich können hier auch zwei langgestreckte Betätigungselemente zum Betätigen unterschiedli cher Werkzeuge durch den Zentralkanal, einen Hohlkanal ausgebildet durch das Führungs profil und / oder einen Führungskanal oder mehrere Führungskanäle geführt sein. Durch eine dieser Ausführungsformen mit der geschützten Führung des Betätigungselementes in einem separaten Kanal wird eine Beeinflussung der Hin- und Herbewegung des Betäti gungselementes beim Öffnen und Schließen des Werkzeuges auf die ebenfalls geschützt in den Führungskanälen angeordneten Lenkelemente vermieden. Bei Führung des langge streckten Betätigungselementes in einem Hohlraum ausgebildet durch das Führungsprofil kann somit auf eine Innenrohr verzichtet werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Schaftes weist das Außenrohr, das Innenrohr und / oder das Führungsprofil ein Metall, eine Metalllegierung, Kunststoff und / oder einen fa serverstärkten Werkstoff auf.
Zum einen können dadurch vereinfacht das Außenrohr, das Innenrohr und / oder das Füh rungsprofil aus demselben oder einem ähnlichen Werkstoff gefertigt und verbunden wer den. Zum anderen können vorteilhaft auch gezielt unterschiedliche Werkstoffe für das Au ßenrohr, das Innenrohr und / oder das Führungsprofil gewählt werden. Beispielsweise kann das Führungsprofil als Sternprofil aus Stahl gezogen werden, während das Außenrohr aus Kunststoff auf das gefertigte Führungsprofil aufgeschoben und dadurch reibschlüssig mit diesem verbunden wird. Anstelle der erhöhten Steifigkeit aufgrund eines metallaufweisenden Fühmngsprofils im Inneren des Schaftes kann das Führungsprofil je doch auch gezielt Kunststoff aufweisen, um beispielsweise bei Lenkdrähten gefertigt aus Metall eine Reibung der Lenkdrähte an den Innenwänden der Führungskanäle aus Kunst stoff und somit eine Abnutzung der Lenkdrähte zu minimieren. Neben der Isolation ist bei Kunststoff insbesondere auch das geringere Gewicht und das höhere Dämpfungsverhalten im Schwingungsfall vorteilhaft.
Dadurch, dass das Außenrohr als Kunststoffrohr ausgebildet ist, entfällt bei elektrischen Anwendungen des Schaftes die Notwendigkeit eines zusätzlichen Schrumpfschlauches zur Isolation. Um bei konstantem Gesamtdurchmesser eine entsprechende Steifigkeit des Kunststoffrohrs zu erreichen, kann das derart ausgeführte Außenrohr eine stärkere Wand stärke aufweisen, wodurch die geringere Stabilität von Kunststoff gegenüber einem Stahl rohr angeglichen werden kann.
Durch die Kombination von Kunststoff und beispielsweise Stahl bei der Ausgestaltung des Außenrohrs, des Innenrohrs und / oder des Führungsprofils, welche unterschiedliche Elas tizitäten aufweisen, können hier dynamisch vorteilhafte Synergien in den einzelnen Eigen schaften der Bestandteile des Schaftes ausgenutzt werden. Somit kann durch Variation und gezielte Werkstoffwahl für die einzelnen Bestandteile des Schaftes die jeweils vorgesehene Schafteigenschaft gezielt eingestellt werden.
Bei einem „faserverstärkten Werkstoff ‘ kann es sich insbesondere um einen Verbundwerk stoffhandeln, welcher insbesondere mit keramischen, organischen, polymeren und / oder metallischen Teilchen und / oder Fasern verstärkt ist. Bei einem faserverstärkten Werkstoff kann es sich beispielsweise um einen glasfaser-, kohlefaser- und / oder keramikfaserver stärkten Werkstoff handeln.
Um beim Fertigen des Schaftes eine optimale Presspassung beim Fügen durchzuführen, sind die Fasern des faserverstärkten Werkstoffes radial umlaufend um eine Längsmittel achse des Außenrohrs, des Innenrohrs und / oder des Führungsprofils ausgerichtet.
Durch die umlaufenden Fasern des faserverstärkten Werkstoffes im Außenrohr, Innenrohr und / oder Führungsprofil werden die Kräfte aufgrund der Presspassung beim Fügen und dem anschließenden Presssitz optimal aufgenommen und verteilt. In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein medizinisches Instrument mit einem langgestreckten Schaft und einer mit dem Schaft verbundenen Hand habungseinheit, wobei mittels der Handhabungseinheit ein proximaler Antrieb einer distal seitigen Gelenkmechanik und / oder ein langgestrecktes Betätigungselement zum Betätigen eines Werkzeuges an einem abwinkelbaren Endabschnitt am distalen Ende des Schafts be tätigbar ist oder sind, wobei der Schaft ein zuvor beschriebener Schaft ist, sodass ein Len kelement oder mehrere Lenkelemente durch einen Führungskanal oder mehrere Führungs kanäle des Führungsprofils geführt ist oder sind.
Dadurch wird ein medizinisches Instrument bereitgestellt, bei dem der erfmdungsgemäße Schaft elektrisch und / oder mechanisch mit der Handhabungseinheit des medizinischen In struments verbindbar ist und aufgrund der einzelnen und optimalen Führung der Lenkele mente durch die Führungskanäle des Führungsprofils innerhalb des Schaftes ein sehr ge naues, sehr feingliedriges und langfristig reproduzierbares Abwinkeln des abwinkelbaren Endabschnittes des Schaftes des Instrumentes ermöglicht ist. Selbstverständlich kann der Schaft zur Ausbildung des medizinischen Instrumentes auch fest und somit nicht lösbar mit der Handhabungseinheit verbunden sein.
In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Roboter mit mindestens einem Roboterarm zum Halten und / oder Positionieren eines medizini schen Instrumentes und / oder mit einem Aktuator zum Ansteuem einer distal sei tigen Ge lenkmechanik des medizinischen Instrumentes, wobei das medizinische Instrument ein zu vor beschriebenes medizinisches Instrument ist, sodass das medizinische Instrument mit tels des mindestens einen Roboterarms positionierbar und / oder durch Einwirken des Ak tuators des Roboters auf den proximalen Antrieb des medizinischen Instrumentes die dis talseitige Gelenkmechanik betätigbar ist.
Dadurch kann die einzelne Führung der Lenkelemente innerhalb der Führungskanäle mit tels des Führungsprofils eine optimale beabstandete Bewegung der Lenkelemente und / oder stromführender Drähte sowohl in einem handgeführten medizinischen Instrument als auch in einem robotisch geführten Instrument gewährleistet werden. Zudem kann durch die Materialauswahl des Außenrohrs, des Innenrohrs und / oder des Führungsprofils sowie die Anzahl der Kontaktstellen des Führungsprofils gezielt eine notwendige Biegesteifigkeit des Führungsprofils und / oder des Schaftes für ein robotergestütztes Instrument eingestellt werden. Hierbei wird durch den Roboter zum einen ein festes Halten des medizinischen Instrumen tes am Ende des mindestens einen Roboterarms als auch ein positionsgenaues Ausrichten des medizinischen Instrumentes gewährleistet. Zum anderen kann die Gelenkmechanik und das Abwinkeln des distalen Endabschnittes des medizinischen Instrumentes als Endeffek tor sehr genau über eine Eingabeeinrichtung am Roboter geführt werden, beispielsweise mittels eines Joysticks einer Kontrollkonsole und / oder an der Hand befestigten Eingabe griffen des Roboters. Prinzipiell kann der proximale Antrieb des medizinischen Instrumen tes auch in dem distalen Ende des Roboterarms angeordnet werden und eine Koppel- und / oder Schnittstelle zwischen dem distalen Ende des Roboterarms und der Halteeinheit des medizinischen Instrumentes entsprechend ausgelegt werden.
Ein „Roboter“ ist insbesondere ein medizinischer und / oder chirurgischer Roboter. Ein Roboter ist insbesondere ein Operationsroboter. Der Roboter ist üblicherweise ein Telema nipulator, welcher auf der einen Seite die Aktivatoren des Chirurgen verwendet, um das medizinische Instrument als Endeffektor auf der anderen Seite am Ende des Roboterarms zu steuern. Der Roboter weist bevorzugt mehrere Roboterarme auf, wobei an einem der Roboterarme insbesondere eine Kamera, beispielsweise eine dreidimensionale Kamera, an geordnet ist und an einem weiteren Roboterarm oder den anderen Roboterarmen ein aus wechselbares medizinisches Instrument oder mehrere auswechselbare medizinische Instru mente. Jeder Roboterarm ist insbesondere 3- bis 8-achsig beweglich ausgelegt. Statt einem Roboter mit mehreren Armen können selbstverständlich auch mehrere Roboter mit jeweils einem Arm oder auch nur zwei Armen verwendet werden, welche gemeinsam angesteuert werden.
Durch eine Koppel- und / oder Schnittstelle zwischen dem Ende des Roboterarms, welcher das medizinische Instrument hält, und dem medizinischen Instrument kann mittels des Ak tuators des Roboterarms der proximale Antrieb des medizinischen Instruments betätigt werden. Hierbei kann als Aktuator jegliches antriebstechnische Bauteil oder eine Bauein heit verwendet werden, welche ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung um setzt. In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Schaftes für ein medizinisches Instrument mit einem Außenrohr und / oder einem Innenrohr, mit folgenden Schritten:
- Fertigen, insbesondere Ziehen, eines Führungsprofils mit einer Profilform im Quer schnitt zur Längsrichtung des Führungsprofils unter Ausbilden mindestens eines Füh rungskanals in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Len kelemente, und / oder
- Fügen des Führungsprofils auf das Innenrohr, und / oder
- Fügen des Außenrohrs auf das Führungsprofil, wobei das jeweilige Fügen reibschlüssig und / oder stoffschlüssig durchgeführt wird,
- und Einlegen oder Durchführen des Lenkelementes oder der Lenkelemente in oder durch den mindestens einen Führungskanal.
Somit wird ein Verfahren zum Herstellen eines Schaftes bereitgestellt, welches aufgrund des Führungsprofils und der dadurch ausgebildeten Führungskanäle einen vereinfachten Montageprozess der Lenkelemente ermöglicht. Durch die Profilform des Führungsprofils werden die Lenkelemente bereits während der Montage vorsortiert, sodass ein Vertauschen der Lenkelemente nicht mehr möglich ist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Innendurchmesser des Außenrohrs gegenüber dem Außendurchmesser des Führungsprofils und / oder der Innendurchmesser des Führungs profils gegenüber dem Außendurchmesser des Innenrohres geringfügig untermaßig ist, so dass beim Fügen eine Presspassung entsteht und damit das Außenrohr und das Führungs profil und / oder das Führungsprofil und das Innenrohr reibschlüssig an den Kontaktstellen verbunden werden. Neben dem Reibschluss kann alternativ oder ergänzend auch eine stoff- schlüssige Verbindung an den Kontaktstellen zwischen dem Außenrohr und dem Füh rungsprofil und / oder dem Führungsprofil und dem Innenrohr erfolgen. Die stoffschlüssige Verbindung an den Kontaktstellen kann beispielsweise mittels eines Klebstoffes und / oder Lotes an den Kontaktstellen realisiert werden. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Kapillar wirkung ausgenutzt werden kann und enge Winkelbereiche zwischen der Profilform des Führungsprofils und dem Außenrohr und / oder Innenrohr mit Klebstoff oder Lot gefüllt werden können, sodass enge, ansonsten für die Reinigung kritische Bereiche vermieden werden können. Weitere Ausführungsformen sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Aus führungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschrei bung unter Bezug auf die begleitenden Figuren deutlich und besser verständlich. Gegen stände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder ähnlich sind, können mit den selben Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstel lung einer Ausführungsform der Erfindung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweck mäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei gen
Figur 1 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines medizinischen Instruments mit einem Maulteilwerkzeug, Figur 2 eine schematische dreidimensionale Darstellung des Schaftes mit dem Maulteilwerkzeug und mit einem innenliegenden Führungsprofil, Figur 3 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Ausschnittes des Schaftes mit dem Führungsprofil, Figur 4 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Ausschnittes des Schaftes mit einer distal sei tigen Auslenkmechanik und dem Maul teilwerkzeug,
Figur 5 eine schematische Schnittdarstellung durch den Querschnitt des Schaftes mit einer Alternative eines Sternprofils des Führungsprofils,
Figuren 6 bis 10 jeweils schematische Schnittdarstellungen von Alternativen des Stern profils und Schaftes im Querschnitt, Figur 11 eine schematische Schnittdarstellung durch den Querschnitt einer wei teren Alternative des Schaftes mit asymmetrisch angeordneten Füh rungskanälen,
Figur 12 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Alternative des Schaftes mit einer ungleichmäßigen Anordnung von Führungskanäle und einer außermittigen Anordnung eines Innenrohrs, Figur 13 eine schematische, dreidimensionale Darstellung einer Alternative des Schaftes mit einem Führungsprofil aufweisend Führungsstandard rohre,
Figur 14 eine schematische Darstellung eines chirurgischen Roboters mit einem an einem Roboterarm befestigten endoskopischen Instrument, und
Figur 15 eine Darstellung der Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Schaftes.
Ein medizinisches Instrument 101 weist ein Handteil 113 zum Bedienen durch einen Be nutzer und einen sich distalseitig an dem Handteil 113 an seinem proximalen Ende 105 an schließenden langgestreckten Schaft 103 auf. An einem gegenüberliegenden distalen Ende 107 des Schafts 103 ist ein abwinkelbarer Endabschnitt 109 mit einem endständigen Maul teilwerkzeug 111 angeordnet (in Figur 1 ist das Maulteilwerkzeug 111 überdimensioniert, nicht maßstabsgetreu dargestellt). Zum Abwinkeln des abwinkelbaren Endabschnittes 109 ist im Inneren des Schaftes 103 eine proximal sei tige Gelenkmechanik und eine distalsei tige Gelenkmechanik angeordnet, wobei ein Abwinkeln des abwinkelbaren Endabschnittes 109 und ein Öffnen und Schließen des Maulteilwerkzeuges 111 mittels des Handteils 113 bewirkbar ist.
Der langgestreckte Schaft 103 weist eine Längsmittelachse 115 auf. Um die Längsmittel achse 115 ist innenliegend ein Innenrohr 125 und außenliegend ein Außenrohr 127 jeweils koaxial angeordnet. Das Außenrohr 127 ist außen von einem Schrumpfschlauch 157 zur Isolation umgeben. Im Inneren Hohlraum des Innenrohrs 125 ist eine Zug- / Schubstange 119 in einem Zentralkanal 139 beweglich zum Betätigen des Maulteilwerkzeuges 111 ge führt. Zwischen der Innenseite des Außenrohrs 127 und der Außenseite des Innenrohrs 125 ist ein Führungsprofil 121 angeordnet, welches im Querschnitt als Stemprofil 123 ausge bildet ist. Das Sternprofil 123 weist abwechselnd äußere Kontaktstellen 131 zur Innenseite des Außenrohrs 127 und innere Kontaktstellen 133 zur Außenseite des Innenrohrs 125 auf. Dadurch wechseln sich entlang des Querschnittes jeweils nacheinander ein äußerer Füh rungskanal 135 gelegen ausgerichtet zum Außenrohr 127 und ein innerer Führungskanal 137 ausgerichtet zum Innenrohr 125 nacheinander ab (siehe Figuren 3 und 6). Somit weist der Schaft 103 fünf äußere Führungskanäle 135 und fünf innere Führungskanäle 137 auf, in denen jeweils ein Lenkdraht 117 geführt ist. Im montierten Zustand sind die Lenkdrähte 117 zwischen dem proximalen Ende 105 des Schaftes 103 und dem abwinkel- baren Endabschnitt 109 gespannt.
Am distalen Ende des Schaftes 107 weist eine Auslenkmechanik 149 innenliegende Ge lenkkörper 153 und außenliegende Manschetten 151 auf. Die Auslenkmechanik 149 ist dis talseitig mit einer Endeffektorgabel 147 verbunden, welche beweglich die Endeffektor schenkel 145 des oberen Maulteils 141 und des unteren Maulteils 143 des Maulteilwerk zeuges 111 hält (siehe Figur 2 und Figur 4). Die innen um die Gelenkkörper 153 geführten Lenkdrähte 117 sind in einer Rohrpfanne 155 gefasst und werden in proximaler Richtung nach innen in die äußeren Führungskanäle 135 und die inneren Führungskanäle 137 des Führungsprofils 121 gelenkt. Die äußeren Führungskanäle 135 und die inneren Führungs kanäle 137 sind abgesetzt, sodass die Rohrpfanne in diese eingeschoben und verschweißt ist. Außen über dem Außenrohr 127 ist ein Schrumpf schlauch 157 angeordnet, welcher die Verbindungsstelle zwischen dem Führungsprofil 121 und der Rohrpfanne mit abdeckt (siehe Figur 4).
Durch die jeweils einzelne Führung der zehn Lenkdrähte 117 in einem äußeren Führungs kanal 135 oder einem inneren Führungskanal 137 des Führungsprofils 127 wird ein Ver wechseln und Verdrehen der Lenkdrähte 117 während der Montage des Schaftes 103 ver hindert. Beim Abwinkeln des abwinkelbaren Endabschnittes 109 aufgrund einer Betäti gung des Handteils 113 durch den Benutzer wird über einen nicht gezeigten proximalen Antrieb den gespannten Lenkdrähten 117 eine Bewegung aufgeprägt, sodass einige der umlaufenden Lenkdrähte 117 sich durch die zugehörigen Führungskanäle 135, 137 in Richtung auf das distale Ende 107 des Schaftes 103 bewegen, während die gegenüberlie genden Lenkdrähte 117 sich durch die zugehörigen Führungskanäle 135, 137 in Richtung auf das proximale Ende 105 des Schaftes 103 bewegen, wodurch eine entsprechende Ab winkelungsbewegung des abwinkelbaren Endabschnittes 109 der distal sei tigen Ablenkme chanik 149 bewirkt wird. Dadurch ermöglicht das Führungsprofil 121 mit seinem Sternpro fil 123 im Querschnitt durch die daran anliegenden äußeren Führungskanäle 135 und inne ren Führungskanäle 137 eine exakt geführte Bewegung der Lenkdrähte 117 und somit eine feingliedrige Abwinkelung des abwinkelbaren Endabschnittes 109 mit dem daran verbun denen Maulteilwerkzeug 111.
In der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform des Sternprofils 123 liegen relativ große Ra dien des gebogenen Sternprofils 123 vor, wobei die äußeren Kontaktstellen 131 des Sternprofils 123 an der Innenseite des Außenrohrs 127 eine größere Abmessung in radialer Richtung aufweisen als die inneren Kontaktstellen 133 an der Außenseite des Innenrohrs 125. Dementsprechend weisen jeweils die fünf inneren Führungskanäle 137 sowie die fünf äußeren Führungskanäle 135 dieselbe radial symmetrische Querschnittsform auf.
In einer in Figur 5 gezeigten Alternative ist das Sternprofil 123 an den äußeren Kontakt stellen 131 stärker konisch zulaufend ausgeführt, wodurch die fünf Lenkdrähte 117 jeweils in einem der fünf inneren Führungskanäle 137 enger geführt sind. Dadurch, dass das Stem- profil 123 in dieser Ausführungsform eine dickere Wandstärke ähnlich zur Wandstärke des Außenrohrs 127 aufweist, sind auch die fünf Lenkdrähte 117 jeweils geführt in einem der fünf äußeren Führungskanäle 135 enger geführt. Durch die höhere Wanddicke des Stern profils 123 wird der Schaft 103 in seinem Inneren stärker versteift.
In einer weiteren in Figur 7 gezeigten Alternative sind die Radien am Beginn und Ende je der äußeren Kontaktstelle 131 im Vergleich zu der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform stärker umgebogen, wodurch vor allem in den inneren Führungskanälen 137 Lenkdrähte oder -seile mit einem etwas größeren Durchmesser geführt werden können.
In einer weiteren in Figur 8 gezeigten Alternative weist das Außenrohr 127 eine geringere Wandstärke und das Innenrohr 125 eine größere Wandstärke auf. Im Inneren des Innen rohrs 125 ist der Zentralkanal 139 zum Führen der Zug- / Schubstange 119 angeordnet. In dieser Ausführungsform liegen zehn äußere Führungskanäle 135 vor, welche jeweils durch nach außenstehende Rippen 161 getrennt sind, welche durch ein jeweiliges Umbiegen des Sternprofils 123 in harten, engen Radien um annähernd 180 ° an der jeweiligen äußeren Kontaktstelle 131 und somit innenliegend zwei aneinanderliegenden Seitenwänden des Sternprofils 123 ausgebildet sind. Durch diese harten, engen Radien weist das Stemprofil 123 eine sehr dünne Wandstärke auf. In die nach außen offenen, zehn äußere Führungska näle 135 sind die Lenkdrähte bereits von außen während der Herstellung des Schaftes 103 direkt einlegbar, bevor das Außenrohr 127 auf das Führungsprofil 121 aufgeschoben wird. Somit kann bei dieser Ausführungsform das aufwendige Durchfädeln der Lenkdrähte 117 durch die Führungskanäle entfallen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Lenkdrähte 117 bereits distal- und / oder proximal sei tig befestigt sind oder zu dicke Enden zum Durch fädeln aufweisen. Somit liegt das Sternprofil 123 jeweils an der Außenseite des Innenrohrs 125 mit einer deutlich größeren Abmessung in radialer Richtung an den inneren Kontaktstellen 133 im Vergleich zu den äußeren Kontaktstellen 131 an. Dadurch wird eine weitgehend geschlos sene Innenfläche 165 des Stemprofils 123 ausgebildet, welche an der Außenfläche des In nenrohrs 125 anliegt. Durch die weitgehend geschlossene Innenfläche 165 um das Innen rohr 125 wird gezielt eine erhöhte Festigkeit und Versteifung in diesem Bereich erzielt.
In einer weiteren in Figur 10 gezeigten Alternative des Schaftes 103 und des Sternprofils 123 ist eine weitgehend geschlossene Innenfläche 165 des Sternprofils 123 noch durchge hender ausgebildet, sodass hier auf ein Innenrohr 125 verzichtet werden kann, da die weit gehend geschlossene Innenfläche 165 des Sternprofils 123 eine ausreichende Steifigkeit des Schaftes 103 gibt. In einem Hohlraum 167 umgeben von der weitgehend geschlosse nen Innenfläche 165 des Sternprofils 123 kann direkt eine Zug- / Schubstange 119 geführt werden.
In einer weiteren Alternative zu dem im Querschnitt in Figur 8 gezeigten Schaft 103 mit den nach außen stehenden Rippen 161 sind in einer weiteren Alternative nach innen ste hende Rippen 163 an der Außenfläche des Innenrohr 135 angeordnet, wobei das Sternpro fil 123 demgemäß eine geringe Wandstärke aufweist (Figur 9). Damit weisen die inneren Kontaktstellen 133 eine sehr viel geringere Abmessung als die äußeren Kontaktstellen 131 auf und es liegen zehn innere Führungskanäle 137 vor. Dementsprechend bilden die äuße ren Kontaktstellen 133 des Stemprofils 123 eine weitgehend geschlossene Außenfläche 169 und eine entsprechende Versteifung aus. Deshalb kann in dieser Ausführungsform auf ein Außenrohr verzichtet werden und ein Schrumpf schlauch 157 direkt auf die weitgehend geschlossene Außenfläche 169 des Stemprofils 123 aufgebracht werden.
In einer weiteren Alternative des Schaftes 103, welche in Figur 11 im Querschnitt gezeigt ist, ist das Innenrohr 127 konzentrisch zum Mittelpunkt 129 des Schaftes 103 angeordnet. Im Zentralkanal des Innenrohrs 125 ist die Zug- / Schubstange 119 geführt. Das Sternprofil 123 ist in dieser Ausführungsform asymmetrisch aber konzentrisch zum Mittelpunkt 129 angeordnet ausgebildet. Dadurch kann zusätzlich ein im Querschnitt breiter ausgeführtes weiteres Betätigungselement 219 in einem inneren Führungskanal 137 separiert geführt werden. Gegenüberliegend werden ein Kabel 218 und sechs Lenkdrähte 117 durch sich je weils abwechselnde innere Führungskanäle 137 und äußere Führungskanäle 135 jeweils getrennt geführt. In einer weiteren in Figur 12 gezeigten Alternative ist das Sternprofil 123 außermittig zu dem um seinen Mittelpunkt 129 angeordneten Innenrohr 125 und der im Zentralkanal in nenliegend geführten Zug- / Schubstange 119 angeordnet. Durch die außermittige Anord nung des Sternprofils 123 wird Platz geschaffen für die Ausbildung von sich abwechseln den insgesamt vier äußeren Führungskanälen 135 und inneren Führungskanälen 137 zur Aufnahme von jeweils dickeren Drähten 217 sowie durch eine anschließende Ausführung des Stemprofils 123 mit engeren Biegungen zur Aufnahme von sechs weiteren Lenkdräh ten 117.
In einer weiteren in Figur 13 gezeigten Alternative wird anstelle eines gezogenen speziel len Führungsprofils in der Form eines Sternprofils 123 das Führungsprofil 121 durch zehn, radial umlaufend aneinander liegend angeordnete Führungsstandardrohre 221 ausgebildet. Das Führungsprofil 121 ist hier bündig mit äußeren und inneren Kontaktstellen zwischen einem Außenrohr 127 und einem Innenrohr 125 angeordnet. Durch die Verwendung von Standardrohren ist das Führungsprofil 121 bezüglich der Formgebung seiner eigenen Form und der im Inneren des jeweiligen Führungsstandardrohrs 221 ausgebildeten Führungska nals sowie möglicher außen zum Außenrohr 123 und innen zum Innenrohr 125 ausgebilde ten Führungskanäle deutlich eingeschränkt. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist je doch die einfache Herstellung aus Standardteilen.
In einer Alternative des medizinischen Instruments 101 ist ein endoskopisches Instrument 301 als Endeffektor eines chirurgischen Roboters 341 ausgebildet. Der chirurgische Robo ter 341 weist einen Standfuß 374 mit vier Roboterarmen auf, wobei in Figur 14 nur der eine Roboterarm 343 gezeigt ist, welcher das endoskopische Instrument 301 hält. Analog zur Figur 2 ist ein Schaft 303 des endoskopischen Instrumentes 301 mit dem Führungspro fil 121 ausgebildet. Das endoskopische Instrument 301 an seinem distalen Ende weist eine abwinkelbare Spitze 309 mit einem endständigen Maulwerkzeug 311 auf (das Maulwerk zeug 311 ist in Figur 14 vergrößert und nicht maßstabsgerecht dargestellt). Am proximalen Ende des Schaftes 303 weist das endoskopische Instrument 301 eine Halteeinheit 313 auf, welche am Ende des Roboterarms 334 des chirurgischen Roboters 341 gehalten wird. Zwi schen der Halteeinheit 313 des endoskopischen Instruments 301 und dem Ende des Robo terarms 343 ist zur Kopplung eine Schnittstelle 345 angeordnet, an welcher über einen in Figur 14 nicht gezeigten, innenliegenden Aktuator des chirurgischen Roboters 341 ein ebenfalls innenliegender proximaler Antrieb des endoskopischen Instruments 301 betätigt wird. Dadurch wird über die Lenkdrähte 117 der distal sei tigen Gelenkmechanik eine Be wegung aufgeprägt und auf die abwinkelbare Spitze 309 in eine entsprechende Abwinke- lungsbewegung übertragen.
Aufgrund der Ausführung des Führungsprofil 121 im Schaft 303 wird eine erforderliche Biegesteifigkeit des Führungsprofil 121 und des Schaftes 303 bereitgestellt, welche das ge naue Positionieren des endoskopischen Instrumentes 301 mittels des Roboterarms 343 des chirurgischen Roboters 341 ermöglicht.
In einem Verfahren 401 zum Herstellen des in den Figuren 3 und 6 gezeigten Schaftes 103 werden folgende Arb eits schritte durchgeführt:
Zunächst erfolgt ein Fertigen 403 des Führungsprofilrohrs 121 mit dem Sternprofil 123 im Querschnitt. Im Falle des Werkstoffes Stahl wird das Führungsprofil 121 beispielsweise gezogen. Anschließend folgt in dem Fall, dass der Schaft 103 ein Innenrohr 125 aufweist, ein Fügen 405 des Führungsprofilrohrs 121 auf das Innenrohr 125. Falls der Schaft 103 kein Innenrohr 125 aufweist, erfolgt stattdessen direkt das Fügen 407 des Außenrohrs 127 auf das Führungsprofil 121. Anschließend werden die Lenkdrähte 117 in die inneren Füh rungskanäle 137 und / oder äußeren Führungskanäle 135 anliegend am Führungsprofil 121 eingelegt und / oder durchgeführt.
Optional erfolgt im Falle, dass der Schaft 103 frei von einem Außenrohr 127 ist, nach dem Fertigen 403 des Führungsprofils und dem Fügen 405 des Führungsprofils 121 auf das In nenrohr 125 direkt das Einlegen oder Durchführen 409 der Lenkdrähte 117.
Somit wird ein Schaft 103 bereitgestellt, welcher aufgrund des Führungsprofils 121 mit dem Sternprofil 123 im Querschnitt eine erhöhe Schaftsteifigkeit und eine vereinfachte Montage der Lenkdrähte 117 ermöglicht.
Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln be trachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Die Erfindung be trifft einen Schaft für ein medizinisches Instrument, wobei der langgestreckte Schaft sich in einer Längsrichtung von einem proximalen Ende zu einem distalen Ende erstreckt und an seinem distalen Ende einen Endabschnitt aufweist, wobei der Endabschnitt mittels einer distalseitigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsmittelachse des Schaftes abwinkelbar ist und am abwinkelbaren Endabschnitt ein Werkzeug anordenbar ist, und durch das Innere des Schaftes in Längsrichtung mehrere Lenkelemente zum Verbinden eines proximalseiti gen Antriebs mit der distal sei tigen Gelenkmechanik geführt sind, wobei der Schaft ein Au ßenrohr oder ein Innenrohr ausgerichtet in der Längsrichtung um eine Längsmittelachse aufweist, und der Schaft zwischen dem Außenrohr und der Längsmittelachse oder außen um das Innenrohr ein langgestrecktes Führungsprofil zum Führen der Lenkelemente auf weist, wobei das Führungsprofil im Querschnitt quer zur Längsrichtung eine Profilform aufweist und die Profilform mindestens eine erste Kontaktstelle zum Außenrohr oder In nenrohr aufweist, sodass zwischen dem Außenrohr und dem Führungsprofil oder zwischen dem Führungsprofil und dem Innenrohr ein Führungskanal oder mehrere Führungskanäle in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente ausgebil det ist oder sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein medizinisches Instrument, einen Roboter und ein Verfahren zum Herstellen eines Schaftes.
Bezugszeichenliste
101 Medizinisches Instrument
103 Schaft
105 proximales Ende des Schaftes
107 distales Ende des Schaftes
109 abwinkelbarer Endabschnitt
111 Maulteilwerkzeug
113 Handteil
115 Längsmittelachse
117 Lenkdraht
119 Zug- / Schubstange
121 Führungsprofil
123 Stemprofil
125 Innenrohr
127 Außenrohr
129 Mittelpunkt
131 äußere Kontaktstelle
133 innere Kontaktstelle
135 äußerer Führungskanal 137 innerer Führungskanal
139 Zentralkanal
141 oberes Maulteil
143 unteres Maulteil
145 Endeffektorschenkel
147 Endeffektorgabel
149 Auslenkmechanik
151 Manschette
153 Gelenkkörper
155 Rohrpfanne
157 S chrumpf schlauch
161 Rippen (nach außenstehend)
163 Rippen (nach innenstehend)
165 weitgehend geschlossene Innenfläche
167 Hohlkanal
169 weitgehend geschlossene Außenfläche 17 dickerer Draht 18 Kabel 19 weiteres Betätigungselement 21 F ührungs standardrohre
301 Endoskopisches Instrument
303 Schaft
309 abwinkelbare Spitze
311 Maulwerkzeug
313 Halteeinheit
341 Chirurgischer Roboter
343 Roboter arm
345 Schnittstelle
347 Standfuß 01 Verfahren zum Herstellen des Schaftes 03 Fertigen des Führungsprofils 05 Fügen des Führungsprofils auf das Innenrohr 07 Fügen des Außenrohrs auf das Führungsprofil 09 Einlegen oder Durchführen der Lenkdrähte

Claims

Patentansprüche:
1. Schaft (103, 303) für ein medizinisches Instrument (101, 301), wobei der langgestreckte Schaft (103, 303) sich in einer Längsrichtung von einem proximalen Ende (105) zu einem distalen Ende (107) erstreckt und an seinem distalen Ende (107) einen Endabschnitt (109, 309) aufweist, wobei der Endabschnitt (109, 309) mittels einer distal sei tigen Gelenkmechanik relativ zu einer Längsmittelachse des Schaftes (103, 303) abwinkelbar ist und am abwinkelbaren Endabschnitt (109, 309) ein Werkzeug (111, 311) anordenbar ist, und durch das Innere des Schaftes (103,
303) in Längsrichtung mehrere Lenkelemente (117, 217) zum Verbinden eines proximalseitigen Antriebs mit der distal sei tigen Gelenkmechanik geführt sind, wobei der Schaft (103, 303) ein Außenrohr (127) oder ein Innenrohr (125), ausgerichtet in der Längsrichtung um eine Längsmittelachse (115), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (103, 303) zwischen dem Außenrohr (127) und der Längsmittelachse (115) oder außen um das Innenrohr (125) ein langgestrecktes Führungsprofil (121) zum Führen der Lenkelemente (117, 217) aufweist, wobei das Führungsprofil (121) im Querschnitt quer zur Längsrichtung eine Profilform (123) aufweist und die Profilform (123) mindestens eine erste Kontaktstelle (131, 133) zum Außenrohr (127) oder Innenrohr (125) aufweist, sodass zwischen dem Außenrohr (127) und dem Führungsprofil (121) oder zwischen dem Führungsprofil (121) und dem Innenrohr (125) ein Führungskanal oder mehrere Führungskanäle (135, 137) in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente (117, 217) ausgebildet ist oder sind.
2. Schaft (103, 303) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) eine zweite Kontaktstelle, eine dritte Kontaktstelle, eine vierte Kontaktstelle, eine fünfte Kontaktstelle und / oder weitere Kontaktstellen (131, 133) aufweist.
3. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) im Querschnitt an der jeweiligen Kontaktstelle (131, 133) spitz zulaufend, konisch, gebogen oder als Rippe ausgebildet ist.
4. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) im Querschnitt radialsymmetrisch, polysymmetrisch und / oder asymmetrisch ist.
5. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) im Querschnitt ein Sternprofil (123) oder Blütenprofil aufweist.
6. Schaft (103, 303) nach einem der der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilform (123) im Querschnitt mit den Kontaktstellen (131, 133) an seinem Außendurchmesser oder an seinem Innendurchmesser eine annähernd geschlossene Form (165, 169) ausbildet.
7. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um das Führungsprofil (121) ein Isolationsschlauch (157) angeordnet ist.
8. Schaft (103, 303) nach einem der der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (103, 303) das Außenrohr (127) und das Innenrohr (125) aufweist.
9. Schaft (103, 303) nach einem der der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (127), das Führungsprofil (121) und / oder das Innenrohr (125) koaxial oder außermittig zu der Längsmittelachse (115) des Schaftes (103, 303) angeordnet ist oder sind.
10. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Profilform (123) im Querschnitt die Kontaktstellen (131, 133) abwechselnd am Außenrohr (127) und am Innenrohr (125) angeordnet sind.
11. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle (131) oder die Kontaktstellen am Außenrohr (127) jeweils eine größere Kontaktfläche als die Kontaktstelle (133) oder die Kontaktstellen am Innenrohr (125) aufweist oder aufweisen, sodass das Außenrohr (127) an der jeweiligen Kontaktstelle (131) versteift ist.
12 Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle (133) oder die Kontaktstellen am Innenrohr (125) jeweils eine größere Kontaktfläche als die Kontaktstelle (131) oder die Kontaktstellen am Außenrohr (127) aufweist oder aufweisen, sodass das Innenrohr (125) an der jeweiligen Kontaktstelle (133) versteift ist.
13. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenrohr (125) und / oder in einem Hohlkanal (167) ausgebildet durch das Führungsprofil (121) ein langgestrecktes Betätigungselement (119) zum Betätigen des Werkzeuges (111, 311) geführt ist.
14. Schaft (103, 303) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrohr (127), das Innenrohr (125) und / oder das Führungsprofil (121) ein Metall, eine Metalllegierung, Kunststoff und / oder einen faserverstärkten Werkstoff aufweist.
15. Schaft (103, 303) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des faserverstärken Werkstoffes radial umlaufend um eine Längsmittelachse (115) des Außenrohrs (127), des Innenrohrs (125) und / oder des Führungsprofils (121) ausgerichtet sind.
16. Medizinisches Instrument (101, 301) mit einem langgestreckten Schaft und einer mit dem Schaft verbundenen Handhabungseinheit (113, 313), wobei mittels der Handhabungseinheit (113, 313) ein proximaler Antrieb einer distal sei tigen Gelenkmechanik und / oder ein langgestrecktes Betätigungselement (119) zum Betätigen eines Werkzeuges (111, 311) an einem abwinkelbaren Endabschnitt (109, 309) am distalen Ende (107) des Schaftes betätigbar ist oder sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft ein Schaft (103, 303) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ist, sodass ein Lenkelement (117) oder mehrere Lenkelemente durch einen Führungskanal oder mehrere Führungskanäle (135, 137) des Führungsprofils (121) geführt ist oder sind.
17. Roboter (341) mit mindestens einem Roboterarm (343) zum Halten und / oder Positionieren eines medizinischen Instrumentes und / oder mit einem Aktuator zum Ansteuem einer distal sei tigen Gelenkmechanik des medizinischen Instrumentes, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Instrument ein medizinisches Instrument (101, 301) nach Anspruch 16 ist, sodass das medizinische Instrument (101, 301) mittels des mindestens einen Roboterarms (343) positionierbar und / oder durch Einwirken des Aktuators des Roboters (341) auf den proximalen Antrieb des medizinischen Instrumentes (301) die distalseitige Gelenkmechanik betätigbar ist.
18. Verfahren (401) zum Herstellen eines Schaftes (103, 303) für ein medizinisches Instrument mit einem Außenrohr (127) und / oder einem Innenrohr (125), mit folgenden Schritten:
- Fertigen (403), insbesondere Ziehen, eines Führungsprofils (121) mit einer Profilform (123) im Querschnitt zur Längsrichtung des Führungsprofils (121) unter Ausbilden mindestens eines Führungskanales (135, 137) in Längsrichtung zum Führen eines Lenkelementes oder mehrerer Lenkelemente (117, 217), und / oder
- Fügen (405) des Führungsprofils (121) auf das Innenrohr (125), und / oder
- Fügen (407) des Außenrohrs (127) auf das Führungsprofil (121), wobei das jeweilige Fügen (405, 407) reibschlüssig und / oder stoffschlüssig durchgeführt wird,
- und Einlegen oder Durchführen (409) des Lenkelementes oder der Lenkelemente (117, 217) in oder durch den mindestens einen Führungskanal (135, 137).
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