DE102014205559A1 - Input device for a laparoscopic instrument and laparoscopic device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät für ein laparoskopisches Instrument, aufweisend einen Instrumentenanschluss, einen in Richtung einer Längsachse länglichen Handgriff, ein Winkelelement mit einem ersten und einem zweiten Schenkel, die in einem Winkel zueinander stehen, wobei der Winkel ungleich Null und ungleich 180° ist, und einem Bedienelement, das in einem ersten Freiheitsgrad betätigbar ist, wobei der erste Schenkel des Winkelelementes so angeordnet ist, dass eine Längsrichtung dieses ersten Schenkels koaxial zur Längsachse des Handgriffes ist, und wobei das Bedienelement an einem dem ersten Schenkel abgewandten Ende des zweiten Schenkels angeordnet ist, wobei das Bedienelement als einen zweiten Freiheitsgrad in Richtung einer Längsachse des zweiten Schenkels verschiebbar ist, und wobei das Bedienelement als einen dritten Freiheitsgrand um die Längsachse des zweiten Schenkels drehbar ist, wobei durch eine Bewegung in den Freiheitsgraden eine Bewegung eines an dem Instrumentenanschluss anschließbaren laparoskopischen Instruments bewirkbar ist.The invention relates to an input device for a laparoscopic instrument, comprising an instrument connection, an elongated handle in the direction of a longitudinal axis, an angle element with a first and a second leg, which are at an angle to each other, wherein the angle is nonzero and not equal to 180 °, and an operating member operable in a first degree of freedom, wherein the first leg of the angle member is arranged such that a longitudinal direction of this first leg is coaxial with the longitudinal axis of the handle, and wherein the operating member is disposed on an end of the second leg remote from the first leg is, wherein the operating element is displaceable as a second degree of freedom in the direction of a longitudinal axis of the second leg, and wherein the operating element is rotatable as a third Freiheitsgrand about the longitudinal axis of the second leg, wherein by a movement in the degrees of freedom a movement of a on the In instrument terminal connectable laparoscopic instrument is effected.
Description
Die Erfindung betrifft ein Eingabegerät für ein laparoskopisches Instrument mit einem Handgriff, einem Winkelelement und einem Bedienelement, wobei das Winkelelement mit einem Schenkel koaxial zu einer Längsachse des Handgriffs angeordnet ist, und wobei das Bedienelement an einem Ende des anderen Schenkels angeordnet ist. Das Bedienelement ist in einem ersten Freiheitsgrad betätigbar, in einem zweiten Freiheitsgrad verschiebbar und in einem dritten Freiheitsgrad drehbar. Die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung erlaubt eine besonders intuitive und ergonomisch günstige Bedienung laparoskopischer Instrumente. Die Erfindung betrifft außerdem eine laparoskopische Vorrichtung, die ein solches Eingabegerät aufweist. The invention relates to an input device for a laparoscopic instrument with a handle, an angle element and a control element, wherein the angle element is arranged with a leg coaxial with a longitudinal axis of the handle, and wherein the operating element is arranged at one end of the other leg. The operating element can be actuated in a first degree of freedom, displaceable in a second degree of freedom and rotatable in a third degree of freedom. The input device according to the invention allows a particularly intuitive and ergonomic operation of laparoscopic instruments. The invention also relates to a laparoscopic device having such an input device.
Für den Erfolg laparoskopischer Eingriffe ist von besonderer Bedeutung, dass der Chirurg das laparoskopische Instrument gefühlvoll bedienen kann. Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt, wie ein Eingabegerät ausgestaltet sein kann um eine Bedienung eines laparoskopischen Instrumentes zu ermöglichen. Unter einem Eingabegerät sollen hierbei Vorrichtungen verstanden werden, die ein Chirurg bei einer Operation betätigt um eine Aktuierung des laparoskopischen Instrumentes zu bewirken. Eingabegeräte für laparoskopische Instrumente sind daher in zumindest einem Freiheitsgrad betätigbar, sodass durch Betätigung des Eingabegeräts zumindest ein entsprechender Freiheitsgrad des laparoskopischen Instrumentes bedient wird. Ist beispielsweise das laparoskopische Instrument eine Zange, so könnte das Eingabegerät beispielsweise wie ein Scherengriff ausgestaltet sein, sodass ein Chirurg durch Betätigen des Scherengriffes die Zange bedient. For the success of laparoscopic interventions, it is of particular importance that the surgeon can operate the laparoscopic instrument sensitively. From the prior art, a variety of solutions are known as an input device may be configured to allow operation of a laparoscopic instrument. In this context, an input device should be understood to mean devices which a surgeon actuates during an operation in order to effect an actuation of the laparoscopic instrument. Input devices for laparoscopic instruments can therefore be actuated in at least one degree of freedom, so that at least one corresponding degree of freedom of the laparoscopic instrument is operated by actuating the input device. For example, if the laparoscopic instrument pliers, the input device could for example be designed as a scissor handle, so that a surgeon operated by pressing the scissors handle the pliers.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Eingabegerät für ein laparoskopisches Instrument anzugeben, das eine intuitive, gefühlvolle und ergonomisch günstige Betätigung erlaubt und damit präzise chirurgische Eingriffe möglich macht. Object of the present invention is to provide an input device for a laparoscopic instrument that allows an intuitive, sensitive and ergonomic operation and thus makes precise surgical intervention possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Eingabegerät für ein laparoskopisches Instrument nach Anspruch 1 sowie durch die laparoskopische Vorrichtung nach Anspruch 9. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Eingabegeräts nach Anspruchs 1 und der laparoskopischen Vorrichtung nach Anspruch 9 an. This object is achieved by the input device for a laparoscopic instrument according to claim 1 and by the laparoscopic device according to claim 9. The respective dependent claims indicate advantageous developments of the input device according to the invention according to claim 1 and the laparoscopic device according to claim 9.
Erfindungsgemäß wird ein Eingabegerät für ein laparoskopisches Instrument angegeben. Das Eingabegerät weist zunächst einen Instrumentenanschluss auf. An diesen kann ein laparoskopisches Instrument anschließbar sein. Das Instrument kann dabei beispielsweise unmittelbar oder über einen Instrumentenschaft an dem Instrumentenanschluss anschließbar sein. Ein Instrumentenschaft kann vorteilhafterweise über ein Kardangelenk mit dem Instrumentenschaft verbunden sein. According to the invention, an input device for a laparoscopic instrument is specified. The input device initially has an instrument connection. At these a laparoscopic instrument can be connected. The instrument can be connected, for example, directly or via an instrument shaft to the instrument connection. An instrument shaft can advantageously be connected to the instrument shaft via a universal joint.
Das erfindungsgemäße Eingabegerät weist außerdem einen in Richtung einer Längsachse länglichen Handgriff auf. Der Handgriff kann vorteilhafterweise zumindest bereichsweise um seine Längsachse rotationssymmetrisch ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt ist seine Form so gestaltet, dass ein Chirurg ihn mit seiner Hand umgreifen kann. Seine Länge entspricht vorteilhafterweise ungefähr der Breite eines Handrückens. Sie kann beispielsweise zwischen 50 mm und 80 mm liegen, und vorzugsweise 65 mm betragen. The input device according to the invention also has an elongated handle in the direction of a longitudinal axis. The handle can advantageously be designed at least partially rotationally symmetrical about its longitudinal axis. Particularly preferred is its shape designed so that a surgeon can embrace him with his hand. Its length advantageously corresponds approximately to the width of a hand's back. It may for example be between 50 mm and 80 mm, and preferably 65 mm.
Das erfindungsgemäße Eingabegeräts weist außerdem ein Winkelelement mit einem ersten und einem zweiten Schenkel auf. Die beiden Schenkel sind an jeweils einem ihrer Enden aneinander angeordnet und stehen in einem Winkel um jene Stelle zueinander, an welcher sie aneinander angeordnet sind. Dabei ist der Winkel ungleich null und ungleich 180°. Der erste Schenkel des Winkelelementes ist so angeordnet, dass eine Längsrichtung dieses ersten Schenkels koaxial zur Längsachse des Handgriffes ist. Bevorzugt grenzt dieser erste Schenkel des Winkelelementes unmittelbar oder über einen Bereich einer optionalen Trägerstruktur an den Handgriff an. Es kann optional auch der Handgriff als erster Schenkel oder Teil des ersten Schenkels angesehen werden. The input device according to the invention also has an angle element with a first and a second leg. The two legs are arranged at one of their ends to each other and are at an angle to each other to the point where they are arranged together. The angle is not equal to zero and not equal to 180 °. The first leg of the angle element is arranged so that a longitudinal direction of this first leg is coaxial with the longitudinal axis of the handle. This first leg of the angle element preferably adjoins the handle directly or over a region of an optional carrier structure. Optionally, the handle may also be considered as the first leg or part of the first leg.
Eine Länge gemessen entlang der Längsachse des Handgriffs von der Achse des zweiten Schenkels bis zum dem Winkelelement abgewandten Ende des Eingabegerätes kann vorzugsweise zwischen 80 und 102 mm betragen und besonders bevorzugt beispielsweise 100 mm sein. A length measured along the longitudinal axis of the handle from the axis of the second leg to the end of the input device facing away from the angle element may preferably be between 80 and 102 mm, and particularly preferably 100 mm, for example.
Eine Länge des zweiten Schenkels gemessen von der Achse des ersten Schenkels bis zum dieser abgewandten Ende des zweiten Schenkels kann beispielsweise zwischen 60 und 70 mm, vorzugsweise 60 mm betragen. A length of the second leg measured from the axis of the first leg to the end remote from the second leg may be, for example, between 60 and 70 mm, preferably 60 mm.
Das erfindungsgemäße Eingabegerät weist außerdem ein Bedienelement auf, das an einem dem ersten Schenkel abgewandten Ende des zweiten Schenkels des Winkelelementes angeordnet ist. Das Bedienelement ermöglicht die Betätigung in einem Freiheitsgrad, der hier als erster Freiheitsgrad bezeichnet werden soll. Wie weiter unten noch ausgeführt werden wird, kann das Bedienelement beispielsweise ein Ballon sein, der als erster Freiheitsgrad komprimierbar ist. The input device according to the invention also has an operating element, which is arranged on an end facing away from the first leg of the second leg of the angle element. The control allows the operation in a degree of freedom, which should be referred to here as the first degree of freedom. As will be explained below, the operating element can be, for example, a balloon which is compressible as a first degree of freedom.
Erfindungsgemäß ist das Bedienelement in Richtung einer Längsachse des zweiten Schenkels verschiebbar. Diese Verschiebbarkeit soll als zweiter Freiheitsgrad bezeichnet werden. According to the invention, the operating element is in the direction of a longitudinal axis of the second leg displaceable. This displacement should be referred to as the second degree of freedom.
Außerdem ist das Bedienelement um die Längsachse des zweiten Schenkels drehbar. Diese Bewegbarkeit soll hier als dritter Freiheitsgrad bezeichnet werden. In addition, the operating element is rotatable about the longitudinal axis of the second leg. This mobility should be referred to here as the third degree of freedom.
Durch eine Bewegung des Eingabegerätes in den genannten Freiheitsgraden kann eine Bewegung eines an dem Instrumentenanschluss anschließbaren laparoskopischen Instruments bewirkbar sein. By a movement of the input device in the stated degrees of freedom, a movement of a connectable to the instrument port laparoscopic instrument can be effected.
Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht es, dass ein Chirurg den Handgriff mit seinem Mittelfinger, seinem Ringfinger und seinem kleinen Finger umgreift und das Bedienelement mit seinem Daumen und seinem Zeigefinger greift. Die beschriebene Anordnung ist daher ergonomisch besonders vorteilhaft. The described embodiment enables a surgeon to grasp the handle with his middle finger, his ring finger and his little finger and grip the operating element with his thumb and forefinger. The described arrangement is therefore ergonomically particularly advantageous.
Erfindungsgemäß wird außerdem eine laparoskopische Vorrichtung angegeben, die eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung sowie ein laparoskopisches Instrument, das an dem Instrumentenanschluss angeschlossen ist, aufweist. Das laparoskopische Instrument ist in Freiheitsgraden beweglich. In der laparoskopischen Vorrichtung ist das Instrument bewegbar durch Betätigung der Eingabevorrichtung in den Freiheitsgraden der Eingabevorrichtung. Bevorzugt ist jeweils durch Betätigung des Eingabegerätes in einem seiner Freiheitsgrad ein Freiheitsgrad des laparoskopischen Instrumentes bedienbar. According to the invention, there is also provided a laparoscopic device comprising an input device according to the invention and a laparoscopic instrument connected to the instrument port. The laparoscopic instrument is movable in degrees of freedom. In the laparoscopic device, the instrument is movable by operating the input device in the degrees of freedom of the input device. Preferably, one degree of freedom of the laparoscopic instrument can be operated in each case by actuating the input device in one of its degrees of freedom.
Sofern hier von länglichen Elementen die Rede ist, soll dies vorzugsweise bedeuten, dass das entsprechende Element in Richtung einer Längsachse eine größere Ausdehnung hat als in den Richtungen senkrecht zu dieser Längsachse. Besonders bevorzugt sind die hier als länglich bezeichneten Elemente zumindest in einem Bereich entlang der Längsachse rotationssymmetrisch um die Längsachse. If elongated elements are mentioned here, this should preferably mean that the corresponding element has a greater extent in the direction of a longitudinal axis than in the directions perpendicular to this longitudinal axis. Particularly preferably, the elements designated here as elongated are rotationally symmetrical about the longitudinal axis, at least in a region along the longitudinal axis.
Mittels des Eingabegeräts ist vorteilhafterweise die laparoskopische Vorrichtung um einen Pivotpunkt bewegbar, der in einer Öffnung in der Bauchdecke eines Patienten liegt. By means of the input device, the laparoscopic device is advantageously movable about a pivot point which lies in an opening in the abdominal wall of a patient.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Bedienelement ein Ballon sein, der komprimierbar ist. Die Komprimierbarkeit des Ballons ist in diesem Fall der erste Freiheitsgrad. Der Ballon kann vorteilhafterweise mit einem Hydraulikmedium gefüllt sein oder mit magnetorheologischer Flüssigkeit. Diese Ausgestaltung der Erfindung erlaubt eine besonders gefühlvolle Bedienung des chirurgischen Instrumentes. Der Chirurg kann den Ballon vorteilhafterweise zwischen seinem Daumen und seinen Zeigefinger nehmen und mit diesen zusammendrücken. Die so ausgeübte Kraft kann auf das laparoskopische Instrument übertragen werden und es in einem seiner Freiheitsgrade bewegen. Durch den Widerstand des Ballons kann vorteilhaft der Chirurg Feedback bekommen, wie hart das Gewebe ist (Force Feedback). In an advantageous embodiment of the invention, the operating element may be a balloon which is compressible. The compressibility of the balloon in this case is the first degree of freedom. The balloon may advantageously be filled with a hydraulic medium or with magnetorheological fluid. This embodiment of the invention allows a particularly sensitive operation of the surgical instrument. The surgeon can advantageously take the balloon between his thumb and forefinger and squeeze with it. The force thus applied can be transferred to the laparoscopic instrument and move it in one of its degrees of freedom. The resistance of the balloon advantageously allows the surgeon to get feedback on how hard the tissue is (force feedback).
Das Bedienelement kann alternativ auch zwei Zangengriffe aufweisen, die gegeneinander bewegbar sind. Diese Bewegbarkeit der Zangengriffe ist dann der erste Freiheitsgrad. In diesem Fall kann vorteilhaft der Chirurg die beiden Zangengriffe zwischen seinen Daumen und Zeigefinger greifen und zusammendrücken. Vorteilhaft können die Zangengriffe jeweils ein Auge aufweisen, in das der Chirurg hineingreifen kann. The operating element may alternatively also have two gripper handles, which are movable relative to each other. This mobility of the forceps handles is then the first degree of freedom. In this case, advantageously, the surgeon can grasp and squeeze the two forceps handles between his thumb and forefinger. Advantageously, the forceps handles each have an eye into which the surgeon can reach.
In der erfindungsgemäßen laparoskopischen Vorrichtung kann durch das Betätigen des Bedienelementes im ersten Freiheitsgrad vorteilhafterweise ein Manipulator des laparoskopischen Instrumentes bedienbar sein. Zum Beispiel kann eine Zange oder Schere des laparoskopischen Instrumentes öffenbar oder schließbar sein. In the laparoscopic device according to the invention, a manipulator of the laparoscopic instrument can advantageously be operated by actuating the operating element in the first degree of freedom. For example, forceps or scissors of the laparoscopic instrument can be opened or closed.
Die Bedienung eines Öffnens oder Schließens einer Zange oder Schere eines laparoskopischen Instrumentes über die Betätigung des ersten Freiheitsgrades des Eingabegerätes ist besonders intuitiv, da der Chirurg gewohnt ist mit Daumen und Zeigefinger eine entsprechende Bewegung auszuführen. The operation of opening or closing a forceps or scissors of a laparoscopic instrument on the operation of the first degree of freedom of the input device is particularly intuitive, since the surgeon is accustomed to perform a corresponding movement with thumb and forefinger.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann durch Betätigen des zweiten Freiheitsgrades des Eingabegeräts, also durch Verschiebung des Bedienelementes in Richtung der Längsachse des zweiten Schenkels, ein Manipulator wie beispielsweise eine Schere oder Zange des laparoskopischen Instrumentes gegenüber einer Längsachse des laparoskopischen Instrumentes oder gegenüber einer Längsachse eines Instrumentenschaftes, der das laparoskopische Instrument trägt, abwinkelbar sein. Die meisten laparoskopischen Instrumente weisen einen länglichen Teil auf, an welchem sie an dem Instrumentenschaft angeordnet sind. In diesem Fall kann als Längsachse des laparoskopischen Instrumentes die Längsachse dieses länglichen Teils verstanden werden. Für den Fall, dass das laparoskopische Instrument eine Zange oder Schere ist, die zwei Branchen aufweist, kann als Längsachse des laparoskopischen Instrumentes in diesem Sinne auch eine Winkelhalbierende des durch die beiden Branchen aufgespannten Winkels in einer vorgegebenen Mittelposition der Schere oder Zange angesehen werden. In an advantageous embodiment, by manipulating the second degree of freedom of the input device, ie by displacement of the operating element in the direction of the longitudinal axis of the second leg, a manipulator such as scissors or forceps of the laparoscopic instrument with respect to a longitudinal axis of the laparoscopic instrument or with respect to a longitudinal axis of an instrument shaft, which carries the laparoscopic instrument, be bendable. Most laparoscopic instruments have an elongate portion on which they are disposed on the instrument shaft. In this case, the longitudinal axis of the laparoscopic instrument can be understood as the longitudinal axis of this elongated part. In the event that the laparoscopic instrument is a forceps or scissors, which has two branches, can be regarded as the longitudinal axis of the laparoscopic instrument in this sense, an angle bisecting the angle spanned by the two sectors in a predetermined center position of the scissors or forceps.
Die Betätigung des Abwinkelns des Manipulators über den oben beschriebenen zweiten Freiheitsgrad des Eingabegerätes hat sich als besonders intuitiv erwiesen. The manipulation of the angling of the manipulator over the second degree of freedom of the input device described above has proven to be particularly intuitive.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann über den dritten Freiheitsgrad des Eingabegerätes, also durch Drehung des Bedienelementes um die Längsachse des zweiten Schenkels, ein Manipulator des laparoskopischen Instrumentes, wie beispielsweise eine Schere oder Zange, um eine gegenüber dem Manipulator feste Achse bewirkt werden. Ist der Manipulator eine Schere oder Zange, so kann diese Achse beispielsweise eine Winkelhalbierende des durch die Branchen der Schere oder Zange aufgespannten Winkels gewählt werden. In an advantageous embodiment of the invention can be about the third degree of freedom of the input device, ie by rotation of the control element about the longitudinal axis of the second leg, a manipulator of the laparoscopic instrument, such as a pair of scissors or forceps, about a fixed axis relative to the manipulator causes. If the manipulator is a pair of scissors or pliers, then this axis can be selected, for example, an angle bisector of the angle spanned by the sectors of the pair of scissors or pliers.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Winkelelement gegenüber dem Handgriff um die Längsachse des Handgriffs drehbar sein. Da die Längsachse des Handgriffs koaxial ist zur Längsachse des ersten Schenkels des Winkelelementes, ist das Winkelelement in diesem Fall auch um die Längsachse des ersten Schenkels drehbar. Die Drehbarkeit des Winkelelementes um die Längsachse des Handgriffs soll als vierter Freiheitsgrad bezeichnet werden. In an advantageous embodiment of the invention, the angle element relative to the handle to be rotatable about the longitudinal axis of the handle. Since the longitudinal axis of the handle is coaxial with the longitudinal axis of the first leg of the angle element, the angle element in this case is also rotatable about the longitudinal axis of the first leg. The rotation of the angle element about the longitudinal axis of the handle should be referred to as the fourth degree of freedom.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Eingabegerät eine Trägerstruktur aufweisen. Vorteilhafterweise weist diese Trägerstruktur zwei koaxiale Bohrungen auf, wobei der Handgriff zumindest bereichsweise zwischen den zwei Bohrungen angeordnet ist. Dabei ist der Handgriff vorzugsweise so angeordnet, dass seine Längsachse die Bohrungen durchtritt und besonders bevorzugt koaxial zu Bohrungsachsen der Bohrungen steht. Der Handgriff kann vollständig zwischen den Bohrungen der Trägerstruktur angeordnet sein. In diesem Falle kann der Handgriff durch Elemente gehalten werden, die die Bohrung durchtreten. Auf jener Seite, an welcher der Handgriff an dem Winkelelement angeordnet ist, kann optional das Winkelelement die Bohrung durchtreten und besonders bevorzugt in eine Bohrung im Handgriff, deren Bohrungsachse koaxial zur Längsachse des Handgriffs ist, eintreten. In an advantageous embodiment of the invention, the input device may have a carrier structure. Advantageously, this support structure has two coaxial bores, wherein the handle is arranged at least partially between the two bores. In this case, the handle is preferably arranged so that its longitudinal axis passes through the holes and is particularly preferably coaxial with bore axes of the holes. The handle can be arranged completely between the holes of the support structure. In this case, the handle can be held by elements that pass through the bore. On the side on which the handle is arranged on the angle element, optionally, the angle element can pass through the bore and particularly preferably into a bore in the handle, the bore axis is coaxial with the longitudinal axis of the handle enter.
Es ist auch möglich, dass der Handgriff an seinem dem Winkel des Winkelelementes zugewandten Ende die Bohrung in der Trägerstruktur durchstößt und auf der dem Handgriff abgewandten Seite der Bohrung mit dem zweiten Schenkel des Winkelelementes verbunden ist. Insbesondere kann der Handgriff in eine Bohrung im zweiten Schenkel des Winkelelementes eintreten. It is also possible that the handle at its the angle of the angle element facing the end pierces the bore in the support structure and is connected on the side facing away from the handle of the bore with the second leg of the angle element. In particular, the handle may enter a bore in the second leg of the angle element.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Handgriff auch der erste Schenkel des Winkelelementes sein oder ein Teil des ersten Schenkels des Winkelelementes sein. In one embodiment of the invention, the handle may also be the first leg of the angle element or be a part of the first leg of the angle element.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der zweite Schenkel des Winkelelements gegenüber dem Handgriff um die Längsachse des Handgriffs drehbar sein. Hierzu kann der Handgriff über ein Gelenk mit dem zweiten Schenkel verbunden sein, wobei die Gelenkachse dieses Gelenkes mit der Längsachse des zweiten Schenkels den besagten Winkel des Winkelelementes einschließt. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch der erste Schenkel des Winkelelementes, der in dieser Ausgestaltung nicht identisch ist mit dem Handgriff, mit dem Handgriff über ein Gelenk verbunden sein, dessen Gelenkachse koaxial zur Längsachse des Handgriffs liegt. Insbesondere kann hierbei der erste Schenkel in eine zur Längsachse des Handgriffs koaxiale Bohrung im Handgriff eintreten, sodass der ersten Schenkel mit dem Handgriff ein Gelenk bildet. Bohrung und erster Schenkel können im Inneren des Handgriffs Vorkehrungen aufweisen, um den ersten Schenkel im Handgriff zu halten. Beispielsweise kann ein Durchmesser der Bohrung und des ersten Schenkels im Inneren des Handgriffs gegenüber einem Durchmesser der Bohrung und des Schenkels am Austrittspunkt aus dem Handgriff vergrößert sein. In an advantageous embodiment, the second leg of the angle element relative to the handle to be rotatable about the longitudinal axis of the handle. For this purpose, the handle can be connected via a joint with the second leg, wherein the hinge axis of this joint with the longitudinal axis of the second leg encloses the said angle of the angle element. In one embodiment of the invention, the first leg of the angle element, which is not identical in this embodiment with the handle, be connected to the handle via a joint, the hinge axis is coaxial with the longitudinal axis of the handle. In particular, in this case, the first leg can enter into a coaxial bore to the longitudinal axis of the handle in the handle, so that the first leg forms a joint with the handle. The bore and first leg may have provisions in the interior of the handle to hold the first leg in the handle. For example, a diameter of the bore and the first leg in the interior of the handle may be increased relative to a diameter of the bore and the leg at the exit point from the handle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Handgriff um seine Längsachse gegenüber der besagten Trägerstruktur drehbar sein. Diese Drehbarkeit wird hier als fünfter Freiheitsgrad bezeichnet. In an advantageous embodiment of the invention, the handle may be rotatable about its longitudinal axis relative to said support structure. This rotation is referred to here as the fifth degree of freedom.
Vorteilhafterweise kann durch Betätigung des vierten und/oder fünften Freiheitsgrades das laparoskopische Instrument um eine Längsachse eines Instrumentenschaftes drehbar sein. Ist ein Kardangelenk zwischen Instrumentenschaft und Instrumentenanschluss vorgesehen, so kann an diesem eine Einstellung über den vierten und/oder fünften Freiheitsgrad erfolgen. In dieser Ausgestaltung kann der Instrumentenschaft an dem Instrumentenanschluss des Eingabegerätes angeschlossen sein und das laparoskopische Instrument an jenem dem Eingabegerät abgewandten Ende des Instrumentenschaftes. Advantageously, by operating the fourth and / or fifth degree of freedom, the laparoscopic instrument can be rotatable about a longitudinal axis of an instrument shaft. If a universal joint is provided between the instrument shaft and the instrument connection, this can be adjusted using the fourth and / or fifth degree of freedom. In this embodiment, the instrument shaft can be connected to the instrument port of the input device and the laparoscopic instrument at that end of the instrument shaft facing away from the input device.
Der vierte und/oder fünfte Freiheitsgrad sind besonders geeignet um eine Einstellung der laparoskopischen Vorrichtung an die Bedürfnisse des Chirurgen vor einer Operation zu ermöglichen. Während der Operation können der vierte und/oder der fünfte Freiheitsgrad dann gesperrt sein. Hierzu kann das erfindungsgemäße Eingabegerät vorteilhaft eine Sperrvorrichtung aufweisen, mit welcher der vierte Freiheitsgrad sperrbar ist und/oder eine Sperrvorrichtung, mit welcher der fünfte Freiheitsgrad sperrbar ist. Auf diese Weise kann die laparoskopische Vorrichtung vor einer Operation von dem Chirurgen eingestellt werden und diese Einstellungen im vierten und/oder fünften Freiheitsgrad gesperrt werden, sodass während der Operation nur die verbleibenden Freiheitsgrade betätigt werden. The fourth and / or fifth degrees of freedom are particularly suitable for enabling adjustment of the laparoscopic device to the needs of the surgeon prior to surgery. During the operation, the fourth and / or fifth degrees of freedom may then be disabled. For this purpose, the input device according to the invention may advantageously comprise a blocking device with which the fourth degree of freedom can be blocked and / or a blocking device with which the fifth degree of freedom can be blocked. In this way, the laparoscopic device can be adjusted by the surgeon prior to surgery and these settings locked in the fourth and / or fifth degrees of freedom, so that only the remaining degrees of freedom are actuated during the operation.
Der Winkel, in welchem die Schenkel des Winkelelementes zueinander stehen, beträgt vorteilhafterweise 90°. Der Winkel wird hierbei bevorzugt gemessen zwischen der Längsachse des ersten Schenkels und der Längsachse des zweiten Schenkels. The angle at which the legs of the angle element to each other, is advantageously 90 °. The angle is here preferably measured between the longitudinal axis of the first leg and the longitudinal axis of the second leg.
Erfindungsgemäß weist das Eingabegerät für ein laparoskopisches Instrument bestimmte Freiheitsgrade auf. Darüber hinaus weist auch ein laparoskopisches Instrument bestimmte Freiheitsgrade auf. Vorteilhafterweise ist jeweils mit einem Freiheitsgrad des Eingabegeräts ein Freiheitsgrad des laparoskopischen Instrumentes bedienbar. Die Übertragung einer Betätigung eines Freiheitsgrades des Eingabegerätes auf einen Freiheitsgrad des laparoskopischen Instrumentes ist auf verschiedene Weisen möglich. According to the invention, the input device for a laparoscopic instrument has certain degrees of freedom. In addition, a laparoscopic instrument also has certain degrees of freedom. Advantageously, one degree of freedom of the laparoscopic instrument can be operated in each case with one degree of freedom of the input device. The transmission of an actuation of a degree of freedom of the input device to a degree of freedom of the laparoscopic instrument is possible in various ways.
Zum einen ist es grundsätzlich möglich, eine Verbindung der beweglichen Elemente des Eingabegerätes mit beweglichen Elementen des laparoskopischen Elementes über feste Strukturen wie beispielsweise Gestänge oder Rohre herzustellen. Auch eine Verbindung der einander entsprechenden Freiheitsgrade von Eingabegerät und laparoskopischem Instrument über Seilzüge ist möglich. On the one hand, it is fundamentally possible to produce a connection of the movable elements of the input device with movable elements of the laparoscopic element via fixed structures such as rods or tubes. A connection of the corresponding degrees of freedom of input device and laparoscopic instrument via cables is possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen laparoskopischen Vorrichtung weist die Eingabevorrichtung für jeden Ihrer Freiheitsgrade zumindest einen Aktor auf. Darüber hinaus weist das laparoskopische Instrument für jeden seiner Freiheitsgrade zumindest einen Aktor auf. Die Aktoren entsprechender Freiheitsgrade von Eingabegerät und laparokopischem Instrument sind in dieser Ausgestaltung der Erfindung so verbunden, dass die Betätigung eines Aktors des Eingabegeräts jeweils eine Betätigung des entsprechenden Aktors des laparoskopischen Instrumentes bewirkt. Beispielsweise ist es möglich, dass die Aktoren des Eingabegerätes elektromechanische Aktoren sind und dass außerdem auch die Aktoren des Instrumentes elektromechanische Aktoren sind. In diesem Falle kann ein Aktor des Eingabegerätes jeweils ein elektrisches Signal erzeugen, wenn er betätigt wird. Dieses elektrische Signal kann dann an den entsprechenden Aktor des laparoskopischen Instrumentes übertragen werden und diesen aktivieren. In an advantageous embodiment of the laparoscopic device according to the invention, the input device has at least one actuator for each of its degrees of freedom. In addition, the laparoscopic instrument has at least one actuator for each of its degrees of freedom. The actuators of corresponding degrees of freedom of input device and laparocopic instrument are connected in this embodiment of the invention so that the actuation of an actuator of the input device causes each actuation of the corresponding actuator of the laparoscopic instrument. For example, it is possible that the actuators of the input device are electromechanical actuators and that, in addition, the actuators of the instrument are electromechanical actuators. In this case, an actuator of the input device can each generate an electrical signal when it is operated. This electrical signal can then be transmitted to the corresponding actuator of the laparoscopic instrument and activate it.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, in der zumindest einer der Aktoren des Eingabegerätes und zumindest einer der Aktoren des laparoskopischen Instrumentes hydraulische Aktoren sind. Dabei sind vorzugsweise einander entsprechende Aktoren des Eingabegerätes und des laparoskopischen Instrumentes über Hydraulikleitungen miteinander verbunden. Particularly advantageous is an embodiment in which at least one of the actuators of the input device and at least one of the actuators of the laparoscopic instrument are hydraulic actuators. In this case, preferably corresponding actuators of the input device and of the laparoscopic instrument are connected to one another via hydraulic lines.
Besonders bevorzugt sind jene dem ersten, dem zweiten und/oder dem dritten Freiheitsgrad entsprechende Aktoren des Eingabegerätes und des laparoskopischen Instrumentes hydraulische Aktoren. Für den vierten und fünften Freiheitsgrad können vorteilhaft auch feste Übertragungen wie Gestänge oder Seilzüge zum Einsatz kommen. Those actuators of the input device and the laparoscopic instrument corresponding to the first, the second and / or the third degree of freedom are particularly preferably hydraulic actuators. For the fourth and fifth degrees of freedom can also be used advantageously fixed transmissions such as linkage or cables.
Die Achse des Handgriffs und die Längsachse des Instrumentenschaftes schließen vorteilhafterweise einen spitzen Winkel ein, der besonders bevorzugt zwischen 30° und 50° beträgt. Besonders vorteilhaft kann der Winkel 39° betragen. The axis of the handle and the longitudinal axis of the instrument shaft advantageously include an acute angle, which is more preferably between 30 ° and 50 °. Particularly advantageous, the angle can be 39 °.
Im folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren beispielhaft erläutert werden. Die in den verschiedenen Figuren gezeigten Merkmale können auch unabhängig von dem betreffenden Beispiel realisiert sein und zwischen Beispielen verschiedener Figuren kombiniert werden. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche oder entsprechende Merkmale. In the following, the invention will be explained by way of example with reference to some figures. The features shown in the various figures can also be realized independently of the example in question and be combined between examples of different figures. Like reference numerals denote the same or corresponding features.
Es zeigt It shows
Das gezeigte Eingabegerät weist außerdem einen Handgriff
Darüber hinaus weist das beispielhafte Eingabegerät in
Das in
In dem in
Das Bedienelement
Darüber hinaus ist das Bedienelement als einen dritten Freiheitsgrad um die Längsachse
Durch eine Bewegung in den Freiheitsgraden kann eine Bewegung eines an dem Instrumentenanschluss
Das in
Im in
Eine ergonomisch besonders vorteilhafte Form ergibt sich, wenn jener dem Winkelelement
Der Haltegriff
Das Bedienelement
In einer alternativen Ausgestaltung, die hier nicht gezeigt ist, kann das Bedienelement
Wie bereits beschrieben, kann in den
Als einen fünften Freiheitsgrad kann auch der Handgriff um seine Längsachse
Die in den
Beispielsweise kann durch Betätigen des Bedienelementes
Durch Verschieben des Bedienelementes
Durch Drehen des Bedienelementes
Durch die Betätigung des Eingabegerätes im vierten und/oder fünften Freiheitsgrad kann beispielsweise das laparoskopische Instrument
In der Anwendung greift ein Chirurg mit seiner Hand durch eine Öffnung, die durch die Trägerstruktur
Vorteilhafterweise kann jeweils ein Aktor für einen Freiheitsgrad des Eingabegeräts, der an oder in dem Eingabegerät angeordnet ist, sowie jeweils einen Aktor für einen Freiheitsgrad des laparoskopischen Instrumentes, der an oder in dem laparoskopischen Instrument angeordnet ist, miteinander kontaktiert sein, sodass eine Betätigung eines Aktors des Eingabegerätes zu einer Aktivierung des Aktors des laparoskopischen Instrumentes führt. Sind beispielsweise die Aktoren hydraulische Aktoren, so können die Aktoren der Eingabevorrichtung mit den Aktoren des laparoskopischen Instrumentes über Hydraulikleitungen verbunden sein. Sind die Aktoren elektromechanisch, so können sie über elektrische Leitungen miteinander verbunden sein. Advantageously, an actuator for a degree of freedom of the input device, which is arranged on or in the input device, as well as in each case an actuator for a degree of freedom of the laparoscopic instrument, which is arranged on or in the laparoscopic instrument, contacted each other, so that actuation of an actuator of the input device leads to an activation of the actuator of the laparoscopic instrument. If, for example, the actuators are hydraulic actuators, then the actuators of the input device can be connected to the actuators of the laparoscopic instrument via hydraulic lines. If the actuators are electromechanical, they can be connected to one another via electrical lines.
Im folgenden sollen zwei Beispiele gegeben werden, wie in der in
Da das Eingabegerät mit vier aktiven Freiheitsgraden realisiert werden kann, kann es auch zur Steuerung von einem EndoWrist Instrument eingesetzt werden. Since the input device can be realized with four active degrees of freedom, it can also be used to control an EndoWrist instrument.
Eine Sperrung der Freiheitsgrade des Eingabegerätes kann steuerungstechnisch oder mechanisch erfolgen. A blocking of the degrees of freedom of the input device can be controlled or mechanical.
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2014
- 2014-03-25 DE DE102014205559.8A patent/DE102014205559B4/en active Active
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